ورقة بيانات LED ثنائي اللون LTST-S115KETBKT - إضاءة جانبية - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لـ LED ثنائي اللون ذو الإضاءة الجانبية (SMD). تم تصميم هذا المكون للتجميع الآلي على اللوحات الإلكترونية المطبوعة (PCB) وهو مناسب للتطبيقات التي تكون فيها المساحة محدودة للغاية. يجمع LED بين شريحتين شبه موصلتين مختلفتين داخل غلاف واحد: واحدة تشع في الطيف الأحمر والأخرى في الطيف الأزرق.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الأساسية لهذا LED حجمه الصغير للغاية، وتوافقه مع معدات التجميع الآلي، وملاءمته لعمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR). تم تصنيعه من مواد خالية من الرصاص (متوافقة مع ROHS) ويتميز بأطراف مطلية بالقصدير لتحسين قابلية اللحام. يستخدم الجهاز مواد شبه موصلة متقدمة: AlInGaP للمشع الأحمر و InGaN للمشع الأزرق، المعروفة بكفاءتها العالية وسطوعها.

تشمل التطبيقات المستهدفة مجموعة واسعة من الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية. وهو مناسب بشكل خاص للإشارة إلى الحالة، وإضاءة خلفية لوحة المفاتيح، وإضاءة الرموز، والتكامل في الشاشات الدقيقة داخل أجهزة مثل الهواتف المحمولة، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، ومعدات الشبكة، والأجهزة المنزلية، ومختلف أنظمة أتمتة المكاتب.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بتشغيل LED في ظل ظروف تتجاوز هذه القيم.

• تبديد الطاقة (Pd):أقصى قدر مسموح به من الطاقة يمكن تبديده على شكل حرارة. الشريحة الحمراء مصنفة لـ 62.5 ملي واط، بينما الشريحة الزرقاء مصنفة لـ 76 ملي واط. يتجاوز هذا الحد خطر التدهور الحراري.
• التيار الأمامي:تم تحديد حدين للتيار. الـتيار أمامي مستمر (IF)هو أقصى تيار مستمر: 25 مللي أمبير للشريحة الحمراء و 20 مللي أمبير للشريحة الزرقاء. الـتيار أمامي ذرويهو تيار نابض أعلى (60 مللي أمبير للأحمر، 100 مللي أمبير للأزرق) مسموح به فقط في ظل ظروف محددة (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية) لفترات قصيرة.
• نطاقات درجة الحرارة:تم تصميم الجهاز للعمل ضمن نطاق درجة حرارة محيطة (Ta) يتراوح من -20°C إلى +80°C. يجب أن يكون التخزين ضمن -30°C إلى +100°C.
• ظروف اللحام:يمكن للمكون تحمل درجة حرارة ذروية لإعادة تدفق اللحام بالأشعة تحت الحمراء تبلغ 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ، وهو المعيار لعمليات التجميع الخالية من الرصاص.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس هذه المعلمات في حالة اختبار قياسية Ta=25°C وتيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك. وهي تحدد الأداء النموذجي للجهاز.

• شدة الإضاءة (Iv):هذا مقياس للسطوع الملحوظ للضوء المنبعث. بالنسبة للشريحة الحمراء، تتراوح الشدة من حد أدنى 45.0 ملي كانديلا إلى حد أقصى 180.0 ملي كانديلا. بالنسبة للشريحة الزرقاء، يتراوح النطاق من 28.0 ملي كانديلا إلى 112.0 ملي كانديلا. يتم تحديد القيمة الفعلية لوحدة معينة من خلال رتبة التصنيف الخاصة بها.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):تُعرَّف على أنها الزاوية الكاملة التي تكون عندها شدة الإضاءة نصف الشدة المقاسة على المحور المركزي. يتميز هذا LED بزاوية رؤية واسعة جدًا تبلغ 130 درجة لكلا اللونين، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب رؤية واسعة.
• معلمات الطول الموجي: الطول الموجي لذروة الانبعاث (λP)هو الطول الموجي الذي تكون فيه قوة الخرج البصرية في أعلى مستوياتها (عادةً 631 نانومتر للأحمر، 468 نانومتر للأزرق).الطول الموجي السائد (λd)هو الطول الموجي الواحد الذي يمثل بشكل أفضل اللون الملحوظ، مع نطاقات محددة للحد الأدنى/النموذجي/الأقصى (مثل 615-635 نانومتر للأحمر).نصف عرض الخط الطيفي (Δλ)هو عرض الطيف عند نصف قوة الذروة، عادةً 15 نانومتر للأحمر و 20 نانومتر للأزرق، مما يشير إلى نقاء اللون.
• الجهد الأمامي (VF):انخفاض الجهد عبر LED عند التشغيل بالتيار المحدد. الشريحة الحمراء لها نطاق VF من 1.6 فولت إلى 2.4 فولت، بينما الشريحة الزرقاء لها نطاق أعلى من 2.7 فولت إلى 3.9 فولت عند 20 مللي أمبير. هذا الاختلاف يرجع إلى اختلاف طاقات فجوة النطاق لمواد AlInGaP و InGaN.
• التيار العكسي (IR):أقصى تيار تسرب عند تطبيق جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت. محدد بـ 10 ميكرو أمبير كحد أقصى لكلا الشريحتين. تحذر ورقة البيانات صراحةً من أن الجهاز غير مصمم للعمل العكسي؛ هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج، يتم فرز LEDs إلى مجموعات أداء. هذا يسمح للمصممين باختيار مكونات ذات خصائص مضبوطة بدقة.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة (Iv)

يتم تجميع LEDs بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند 20 مللي أمبير. كل مجموعة لها قيمة دنيا وقصوى، مع تسامح +/-15% داخل كل مجموعة.

• مجموعات الشريحة الحمراء:P (45.0-71.0 ملي كانديلا)، Q (71.0-112.0 ملي كانديلا)، R (112.0-180.0 ملي كانديلا).
• مجموعات الشريحة الزرقاء:N (28.0-45.0 ملي كانديلا)، P (45.0-71.0 ملي كانديلا)، Q (71.0-112.0 ملي كانديلا).

3.2 تصنيف اللون (الطول الموجي السائد)

للشريحة الزرقاء فقط، يتم إجراء تصنيف إضافي بناءً على الطول الموجي السائد للتحكم في درجة اللون الأزرق.

• مجموعات الطول الموجي للشريحة الزرقاء:AC (465-470 نانومتر)، AD (470-475 نانومتر). التسامح لكل مجموعة هو +/- 1 نانومتر، مما يضمن تحكمًا دقيقًا جدًا في اللون.

4. المعلومات الميكانيكية والغلاف

4.1 أبعاد الغلاف وتعيين الأطراف

يتوافق LED مع مخطط غلاف قياسي EIA. جميع الأبعاد بالمليمترات مع تسامح قياسي ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. الغلاف من النوع ذو الإضاءة الجانبية، مما يعني أن الانبعاث الضوئي الأساسي يكون من جانب المكون، وليس من الأعلى. هذا أمر بالغ الأهمية لتطبيقات الإضاءة الخلفية حيث يجب توجيه الضوء جانبياً.

تم تعريف تعيين الأطراف بوضوح: الكاثود 1 (C1) متصل بمصعد الشريحة الزرقاء (يُفترض تكوين المصعد المشترك، لكن ورقة البيانات تحدد تعيين الأطراف للشرائح). الكاثود 2 (C2) متصل بالشريحة الحمراء. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع.

4.2 وسادة التثبيت الموصى بها على PCB واتجاه اللحام

تتضمن ورقة البيانات مخططًا يوضح تخطيط وسادة النحاس الموصى به على PCB. يعد اتباع هذا التخطيط ضروريًا لتحقيق وصلة لحام موثوقة، ومحاذاة صحيحة، وتبديد فعال للحرارة أثناء عملية إعادة التدفق. يوضح الرسم أيضًا الاتجاه الصحيح لـ LED على الشريط بالنسبة إلى PCB للتجميع الآلي.

5. إرشادات اللحام والتجميع

5.1 معلمات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

لعمليات اللحام الخالية من الرصاص، يُوصى بملف حراري محدد. تشمل المعلمات الرئيسية منطقة التسخين المسبق (150-200°C)، ووقت تسخين مسبق أقصى 120 ثانية، ودرجة حرارة جسم ذروية لا تتجاوز 260°C، ووقت عند درجة الحرارة هذه محدود بـ 10 ثوانٍ كحد أقصى. يجب ألا يتعرض LED لأكثر من دورتي إعادة تدفق في ظل هذه الظروف.

5.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب توخي الحذر الشديد. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف مكواة اللحام 300°C، ويجب أن يقتصر وقت التلامس مع طرف LED على 3 ثوانٍ كحد أقصى. يجب إجراء اللحام اليدوي مرة واحدة فقط لكل جهاز.

5.3 التنظيف

يجب استخدام مواد التنظيف المحددة فقط. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في إتلاف غلاف LED. إذا كان التنظيف مطلوبًا بعد اللحام، فإن الطريقة الموصى بها هي غمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة.

6. احتياطات التخزين والتعامل

6.1 ظروف التخزين

التخزين السليم أمر بالغ الأهمية للحفاظ على قابلية اللحام ومنع التلف الناجم عن الرطوبة (الانتفاخ) أثناء إعادة التدفق.

• العبوة المغلقة:يجب تخزين LEDs في كيسها الأصلي المضاد للرطوبة مع مجفف عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية (RH). العمر الافتراضي في ظل هذه الظروف هو سنة واحدة.
• العبوة المفتوحة:بمجرد فتح كيس الحاجز للرطوبة، يجب أن تكون بيئة التخزين أكثر تحكمًا: ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. يجب لحام المكونات التي تم إزالتها من الكيس المغلق بإعادة التدفق في غضون أسبوع واحد.
• التخزين الممتد (المفتوح):للتخزين لأكثر من أسبوع، يجب وضع LEDs في وعاء محكم الغلق مع مجفف أو في مجفف مملوء بالنيتروجين. إذا تم التخزين مفتوحًا لأكثر من أسبوع، فإن الخبز عند حوالي 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل إلزامي قبل عملية اللحام لطرد الرطوبة الممتصة.

6.2 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

حساس LED للتفريغ الكهروستاتيكي وارتفاعات الجهد. يجب مراعاة احتياطات ESD المناسبة أثناء التعامل والتجميع. وهذا يشمل استخدام أساور المعصم المؤرضة، والقفازات المضادة للكهرباء الساكنة، والتأكد من أن جميع المعدات ومحطات العمل مؤرضة بشكل صحيح.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد LEDs معبأة للتجميع الآلي. يتم تركيبها على شريط ناقل بارز بعرض 8 مم. يتم لف هذا الشريط على بكرات قياسية بقطر 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة كاملة على 3000 قطعة. بالنسبة للكميات الأقل من بكرة كاملة، ينطبق حد أدنى لتعبئة 500 قطعة للدفعات المتبقية. تتوافق التعبئة مع مواصفات ANSI/EIA-481.

7.2 أبعاد البكرة والميزات

تم توفير رسومات ميكانيكية مفصلة للبكرة والشريط. تشمل الميزات الرئيسية: يتم إغلاق الجيوب الفارغة للمكونات على الشريط بشريط غطاء علوي لحماية المكونات، وأقصى عدد مسموح به للمكونات المفقودة المتتالية على بكرة هو اثنان، مما يضمن اتساق الإمداد لآلات التجميع الآلي.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

عند تصميم دائرة تشغيل، يجب مراعاة متطلبات الجهد الأمامي (VF) المختلفة للشريحتين الحمراء والزرقاء. المقاوم المتسلسل البسيط لكل قناة لونية هو الطريقة الأكثر شيوعًا لتحديد التيار. يتم حساب قيمة المقاوم (R) باستخدام الصيغة: R = (Vcc - VF_LED) / I_F، حيث Vcc هو جهد الإمداد، VF_LED هو الجهد الأمامي للشريحة المحددة (استخدم القيمة القصوى من ورقة البيانات لتصميم متحفظ)، و I_F هو التيار الأمامي المطلوب (لا يتجاوز التصنيف المستمر). بسبب اختلاف الجهد، ستكون قيمة المقاوم للقناة الزرقاء عادةً مختلفة عن تلك الخاصة بالقناة الحمراء، حتى لو كان التيار المطلوب هو نفسه.

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، إلا أن التصميم الحراري المناسب على PCB يساهم في الموثوقية طويلة المدى. يضمن استخدام تخطيط وسادة اللحام الموصى به تبديد الحرارة من تقاطع LED إلى PCB. يجب تجنب تشغيل LED عند أو بالقرب من تصنيف التيار الأقصى في بيئة درجة حرارة محيطة عالية، لأن هذا يدفع درجة حرارة التقاطع نحو حدها.

8.3 التصميم البصري

ملف الانبعاث الجانبي مثالي للتطبيقات التي تحتاج فيها إلى اقتران الضوء في دليل ضوئي، أو إضاءة حافة لوحة، أو الإشارة إلى الحالة من جانب الجهاز. يجب على المصممين مراعاة زاوية الرؤية البالغة 130 درجة عند تصميم أنابيب الضوء أو الفتحات لضمان تحقيق نمط الإضاءة المطلوب.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل الشريحتين الحمراء والزرقاء في وقت واحد عند تيارهما المستمر الكامل (25 مللي أمبير و 20 مللي أمبير)؟

ج: توفر ورقة البيانات التصنيفات لكل شريحة. يجب مراعاة تبديد الطاقة والحدود الحرارية للحرارة المشتركة الناتجة. يكون الأمر آمنًا بشكل عام إذا كانت الطاقة الإجمالية (Vf_red * 25mA + Vf_blue * 20mA) ضمن قدرة التبديد الحراري الإجمالية للغلاف، ولكن يجب تقييم التشغيل المتزامن عند الحدود القصوى المطلقة بعناية، خاصة في درجات الحرارة المحيطة العالية.

س: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

ج: الطول الموجي الذروي (λP) هو قياس فيزيائي لأعلى نقطة في الطيف. الطول الموجي السائد (λd) هو قيمة محسوبة من قياس اللون تتطابق بشكل أفضل مع إدراك العين البشرية للون. λd أكثر صلة بالتطبيقات التي يكون فيها المظهر اللوني المحدد أمرًا بالغ الأهمية.

س: تم تحديد التيار العكسي عند 5 فولت. هل يمكنني استخدام هذا LED في دائرة تيار متردد أو مع حماية من عكس القطبية؟

ج: لا. تنص ورقة البيانات صراحةً على أن الجهاز غير مصمم للعمل العكسي. اختبار 5 فولت هو للتحقق من الجودة فقط. لا يُنصح بتطبيق جهد عكسي مستمر، حتى أقل من 5 فولت، وقد يتلف LED. ستكون هناك حاجة إلى حماية خارجية، مثل ثنائي موازٍ، لتيار متردد أو تشغيل ثنائي القطب.

س: كيف أختار المجموعة المناسبة لتطبيقي؟

ج: اختر مجموعة شدة الإضاءة (Iv) بناءً على مستوى السطوع المطلوب والحاجة إلى الاتساق بين الوحدات. بالنسبة لـ LED الأزرق، اختر أيضًا مجموعة الطول الموجي (اللون) إذا كان اتساق اللون أمرًا بالغ الأهمية. قد يؤدي استخدام مجموعة أضيق (مثل Q للشدة) إلى زيادة التكلفة ولكنه يضمن أداءً أكثر اتساقًا عبر إنتاجك.