LTST-S115KFKGKT-5A ثنائي اللون LED SMD - حزمة جانبية - برتقالي/أخضر - 5 مللي أمبير - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-S115KFKGKT-5A ثنائيًا للون LED SMD ذو رؤية جانبية، مُصمم خصيصًا للتطبيقات التي تتطلب حلول إضاءة خلفية مدمجة، مثل شاشات LCD. يجمع هذا المكون بين شريحتين شبه موصلتين متميزتين داخل حزمة واحدة: واحدة تشع في الطيف البرتقالي والأخرى في الطيف الأخضر. الغرض الأساسي من تصميمه هو توفير مصدر ضوء موثوق، ساطع، وموفر للمساحة، متوافق مع عمليات التجميع الآلي الحديثة.

تشمل المزايا الأساسية لهذا LED امتثاله لتوجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يصنفه كمنتج صديق للبيئة. يستخدم تقنية شريحة AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) فائقة السطوع لكلا اللونين، والمعروفة بكفاءتها العالية ونقاء لونها الجيد. يتم تغليف الجهاز على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات اللصق والوضع الآلي عالية السرعة. علاوة على ذلك، تم تصميمه لتحمل عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) القياسية، مما يسهل دمجه في تجميعات لوحات الدوائر المطبوعة (PCB).

يشمل السوق المستهدف الإلكترونيات الاستهلاكية، وأجهزة القياس الصناعية، وتجهيزات السيارات الداخلية حيث تُعد LEDs الجانبية الإشعاع حاسمة للإضاءة الخلفية للشاشات المضاءة من الحواف، ولوحات المؤشرات، وإضاءة الحالة في المساحات الضيقة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تشغيل الجهاز خارج هذه الحدود قد يتسبب في تلف دائم. جميع التقييمات مُحددة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°C.

• تبديد الطاقة (Pd):75 ميغاواط كحد أقصى لكل شريحة لون.
• تيار الأمامي الذروي (I_FP):80 مللي أمبير، مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). هذا التقييم مخصص للأحداث العابرة، وليس للتشغيل المستمر.
• تيار الأمامي المستمر (I_F):30 مللي أمبير كحد أقصى للتيار المستمر للتشغيل الموثوق طويل الأمد.
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت كحد أقصى. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يتلف وصلة LED. يُمنع التشغيل المستمر تحت جهد عكسي.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -30°C إلى +85°C. الجهاز يعمل ضمن هذا المدى لدرجة الحرارة المحيطة.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -40°C إلى +85°C للحالات غير التشغيلية.
• ظروف اللحام بالأشعة تحت الحمراء:يمكن للحزمة تحمل درجة حرارة ذروية تبلغ 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ أثناء لحام إعادة التدفق، وهو معيار لعمليات التجميع الخالية من الرصاص.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة عند Ta=25°C وتيار أمامي (I_F) بقيمة 5 مللي أمبير، وهي حالة اختبار وتشغيل شائعة.

• شدة الإضاءة (I_V):
  • الشريحة البرتقالية:الحد الأدنى 11.2 مللي شمعة، القيمة النموذجية غير محددة، الحد الأقصى 71.0 مللي شمعة.
  • الشريحة الخضراء:الحد الأدنى 4.5 مللي شمعة، القيمة النموذجية غير محددة، الحد الأقصى 28.0 مللي شمعة.
  • يتم إجراء القياس باستخدام مزيج من المستشعر والمرشح يقارب منحنى استجابة العين الضوئي (CIE).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة نموذجية لكلا اللونين. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها الذروية (المحورية)، مما يحدد عرض الحزمة الضوئية.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_P):طول الموجة الذي يكون عنده ناتج الطاقة الطيفية في أعلى مستوياته.
  • البرتقالي: 611 نانومتر نموذجي.
  • الأخضر: 574 نانومتر نموذجي.
• الطول الموجي السائد (λ_d):طول الموجة الوحيد الذي تدركه العين البشرية والذي يحدد اللون.
  • البرتقالي: 605 نانومتر نموذجي عند I_F=5 مللي أمبير.
  • الأخضر: 571 نانومتر نموذجي عند I_F=5 مللي أمبير.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):عرض النطاق الترددي للطيف المنبعث عند نصف شدته القصوى.
  • البرتقالي: 17 نانومتر نموذجي.
  • الأخضر: 15 نانومتر نموذجي.
• الجهد الأمامي (V_F):
  • كلا اللونين: نموذجي 1.90 فولت، الحد الأقصى 2.30 فولت عند I_F=5 مللي أمبير.
• التيار العكسي (I_R):الحد الأقصى 10 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز LEDs إلى مجموعات بناءً على المعلمات المقاسة.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

اللون البرتقالي (@5 مللي أمبير):

رمز المجموعة L: 11.2 - 18.0 مللي شمعة

رمز المجموعة M: 18.0 - 28.0 مللي شمعة

رمز المجموعة N: 28.0 - 45.0 مللي شمعة

رمز المجموعة P: 45.0 - 71.0 مللي شمعة

التسامح داخل كل مجموعة هو ±15%.

اللون الأخضر (@5 مللي أمبير):

رمز المجموعة J: 4.5 - 7.1 مللي شمعة

رمز المجموعة K: 7.1 - 11.2 مللي شمعة

رمز المجموعة L: 11.2 - 18.0 مللي شمعة

رمز المجموعة M: 18.0 - 28.0 مللي شمعة

التسامح داخل كل مجموعة هو ±15%.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد (الأخضر فقط)

رمز المجموعة B: 564.5 - 567.5 نانومتر

رمز المجموعة C: 567.5 - 570.5 نانومتر

رمز المجموعة D: 570.5 - 573.5 نانومتر

التسامح لكل مجموعة طول موجي هو ±1 نانومتر. ملاحظة: تصنيف الطول الموجي البرتقالي غير محدد في ورقة البيانات هذه.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص النموذجية الضرورية لمهندسي التصميم. بينما لا يتم إعادة إنتاج الرسوم البيانية المحددة في النص، يتم تحليل مضامينها.

• شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي:سيظهر هذا المنحنى كيف يزداد ناتج الضوء مع التيار، عادةً بطريقة شبه خطية، مما يسلط الضوء على أهمية تنظيم التيار بدلاً من القيادة بالجهد لتحقيق سطوع متسق.
• الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي:يوضح منحنى IV هذا العلاقة الأسية للدايود، وهي حاسمة لحساب قيم المقاوم التسلسلي أو تصميم مشغلات التيار الثابت.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:ينخفض ناتج ضوء LED بشكل عام مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. هذا المنحنى حيوي للإدارة الحرارية في التطبيق للحفاظ على مستويات السطوع المطلوبة.
• التوزيع الطيفي:رسوم بيانية تُظهر القدرة النسبية مقابل الطول الموجي لكل من الشريحة البرتقالية والخضراء، موضحة أطوال الموجات الذروية والسائدة ونصف العرض الطيفي.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد الحزمة وتعيين الأطراف

يتوافق الجهاز مع حزمة SMD جانبية قياسية EIA. يتم توفير رسومات أبعاد مفصلة في ورقة البيانات الأصلية بجميع القياسات بالمليمترات. تشمل الملاحظات الميكانيكية الرئيسية تسامحًا عامًا يبلغ ±0.10 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

تعيين الأطراف:

- الكاثود 1 (C1): متصل بالشريحة الخضراء.

- الكاثود 2 (C2): متصل بالشريحة البرتقالية.

مادة العدسة شفافة مثل الماء.

5.2 تخطيط وسادة اللحام المقترح والقطبية

يتم توفير بصمة وسادة لحام موصى بها لضمان التثبيت الميكانيكي المناسب وموثوقية وصلة اللحام أثناء إعادة التدفق. كما يتم الإشارة إلى اتجاه لحام مقترح لتقليل احتمالية "ظاهرة القبر" (وقوف المكون على أحد طرفيه) أثناء عملية إعادة التدفق. يجب على المصممين الالتزام بهذه الإرشادات للحصول على أفضل عائد للتجميع.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف لحام إعادة التدفق

يتم توفير ملف إعادة تدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) مقترح لعمليات اللحام الخالية من الرصاص. تشمل المعلمات الرئيسية:

- التسخين المسبق:من 150°C إلى 200°C.

- وقت التسخين المسبق:الحد الأقصى 120 ثانية.

- درجة الحرارة الذروية:الحد الأقصى 260°C.

- الوقت فوق السائل:يُظهر ملف العينة مناطق زمنية-درجة حرارة حرجة، بما في ذلك معدل التسخين الموصى به، ومنطقة النقع، ومعدل التبريد، متوافقة مع معايير JEDEC. يعمل الملف في الصفحة 3 من ورقة البيانات كهدف عام، ولكن يُنصح بالتوصيف الخاص باللوحة.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا:

- درجة حرارة المكواة:الحد الأقصى 300°C.

- وقت اللحام:الحد الأقصى 3 ثوانٍ لكل وصلة.

- يجب تنفيذ هذا مرة واحدة فقط لتجنب الإجهاد الحراري.

6.3 التنظيف

يجب استخدام مواد التنظيف المحددة فقط. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في إتلاف حزمة LED. إذا كان التنظيف مطلوبًا بعد اللحام، يُنصح بالغمر في الكحول الإيثيلي أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة.

6.4 ظروف التخزين

الحزمة المغلقة (مع مجفف):قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية (RH). الاستخدام خلال سنة واحدة.

الحزمة المفتوحة:قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. للمكونات خارج تغليفها الأصلي لأكثر من أسبوع، يُنصح بالخبز عند حوالي 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة ومنع ظاهرة "الفرقعة" أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد LEDs في شريط حامل بارز:

- عرض الشريط:8 مم.

- قطر البكرة:7 بوصات.

- الكمية لكل بكرة:3000 قطعة.

- الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):500 قطعة للكميات المتبقية.

- يتم إغلاق الجيوب الفارغة في الشريط بشريط غطاء علوي. يتوافق التغليف مع معايير ANSI/EIA 481-1-A-1994. يُسمح بحد أقصى مكونين مفقودين متتاليين لكل مواصفة.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإضاءة الخلفية لشاشات LCD:التطبيق الأساسي كمصدر ضوء جانبي لشاشات LCD صغيرة إلى متوسطة الحجم في الإلكترونيات الاستهلاكية، لوحات عدادات السيارات، ولوحات التحكم الصناعية.
• مؤشرات الحالة:تتيح القدرة ثنائية اللون إشارات حالة متعددة (مثلًا، الأخضر لـ "التشغيل/جاهز"، البرتقالي لـ "الاستعداد/تحذير") من بصمة مكون واحدة.
• إضاءة اللوحة الأمامية:الإضاءة للأزرار، المفاتيح، أو الرموز حيث يكون الانبعاث الجانبي مطلوبًا.

8.2 اعتبارات التصميم

• قيادة التيار:استخدم دائمًا مقاومًا محددًا للتيار على التوالي أو دائرة مشغل تيار ثابت. احسب قيمة المقاوم باستخدام R = (V_المصدر- V_F) / I_F, باستخدام أقصى V_Fمن ورقة البيانات لتصميم آمن.
• الإدارة الحرارية:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية في PCB أو ثقاب حرارية إذا كان التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من أقصى تيار للحفاظ على ناتج الضوء وطول العمر.
• حماية ESD:يجب مراعاة احتياطات ESD القياسية أثناء المناولة والتجميع، كما هو الحال مع جميع الأجهزة شبه الموصلة.
• التصميم البصري:يجب مراعاة زاوية الرؤية البالغة 130 درجة لتصميم دليل الضوء أو المشتت في تطبيقات الإضاءة الخلفية لتحقيق إضاءة موحدة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

بينما لا يتم توفير مقارنة مباشرة مع المنافسين، يمكن استنتاج ميزات التمييز الرئيسية لهذا المكون:

1. شريحتان في حزمة واحدة:يوفر مساحة على PCB وتكلفة تجميع مقارنة باستخدام LED أحادي اللون منفصلين.

2. عامل الشكل الجانبي:أساسي لتطبيقات الإضاءة الخلفية المحددة والإضاءة من الحواف حيث تكون LEDs ذات الانبعاث العلوي غير مناسبة.

3. تقنية AlInGaP:تقدم كفاءة أعلى واستقرارًا حراريًا أفضل للألوان البرتقالية والحمراء مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaAsP.

4. توافق إعادة التدفق:مصمم لخطوط تجميع SMT الحديثة، على عكس LEDs ذات الثقب المار القديمة التي تتطلب لحامًا يدويًا.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س1: هل يمكنني تشغيل شريحتي LED في وقت واحد بأقصى تيار مستمر لكل منهما (30 مللي أمبير لكل منهما)؟

ج: لا. الحد الأقصى المطلق لتبديد الطاقة هو 75 ميغاواط لكل شريحة. عند 30 مللي أمبير و V_Fنموذجي بقيمة 1.9 فولت، سيكون تبديد الطاقة 57 ميغاواط، وهو ضمن الحدود. ومع ذلك، فإن تشغيل كلاهما عند 30 مللي أمبير في وقت واحد يتطلب اعتبارًا حراريًا دقيقًا للحرارة الإجمالية المتولدة في الحزمة الصغيرة. يُنصح عمومًا بالتشغيل دون الحدود القصوى المطلقة لتحقيق الموثوقية.

س2: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

ج: الطول الموجي الذروي (λ_P) هو النقطة الفعلية لأعلى ناتج طيفي. الطول الموجي السائد (λ_d) هو قيمة محسوبة بناءً على إدراك اللون البشري (مخطط CIE) وهو طول الموجة الوحيد الذي يصف اللون المُدرك بشكل أفضل. غالبًا ما يكونان متقاربين ولكن ليسا متطابقين، خاصة للأطياف الأوسع.

س3: كيف أفسر رموز التصنيف عند الطلب؟

ج: حدد رموز التصنيف المطلوبة لشدة الإضاءة (لكل من البرتقالي والأخضر) وللطول الموجي السائد (للأخضر). على سبيل المثال، طلب "البرتقالي المجموعة P، الأخضر المجموعة M، الطول الموجي المجموعة D" سيمنحك ألمع برتقالي، أخضر ساطع، وأخضر نحو الجانب الأطول لمداه. وهذا يضمن مطابقة اللون والسطوع في إنتاجك.

11. دراسة حالة تصميمية عملية

السيناريو:تصميم مؤشر حالة لجهاز محمول مزود بمصدر طاقة واحد 3.3 فولت. يجب أن يُظهر المؤشر اللون الأخضر لـ "التشغيل" والبرتقالي لـ "الشحن". المساحة محدودة للغاية.

الحل:استخدم LTST-S115KFKGKT-5A. صمم دائرة مشغل مع دبوسي GPIO من متحكم دقيق.

- قم بتوصيل GPIO1 بالكاثود الأخضر (C1) عبر مقاوم محدد للتيار.

- قم بتوصيل GPIO2 بالكاثود البرتقالي (C2) عبر مقاوم آخر.

- يتم توصيل الأنودات المشتركة بخط 3.3 فولت.

احسب قيمة المقاوم لهدف I_Fبقيمة 5 مللي أمبير (قيمة شائعة لرؤية جيدة عند طاقة منخفضة): R = (3.3V - 1.9V) / 0.005A = 280 أوم. استخدم القيمة القياسية التالية، 270 أو 300 أوم. يمكن للمتحكم الدقيق سحب التيار عن طريق جذب دبوس GPIO إلى مستوى منخفض لتشغيل LED المعني. يستخدم هذا التصميم بصمة مكون واحدة للونين، مما يوفر المساحة ويبسط التجميع.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد LED على مادة أشباه الموصلات AlInGaP. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات والثقوب، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). اللون المحدد (الطول الموجي) للضوء المنبعث يتحدد بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. تسمح AlInGaP بضبط فجوة النطاق هذه لإنتاج ألوان في طيف الأحمر، البرتقالي، الكهرماني، والأخضر المصفر بكفاءة عالية. تحتوي حزمة الرؤية الجانبية على عدسة بلاستيكية مصبوبة تشكل ناتج الضوء، مما يوفر زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة المناسبة لتطبيقات الإضاءة الخلفية.

13. اتجاهات وتطورات الصناعة

يستمر اتجاه SMD LEDs للإضاءة الخلفية والمؤشرات نحو:

1. كفاءة أعلى (لومن/وات):تقليل استهلاك الطاقة للأجهزة التي تعمل بالبطارية والامتثال للوائح الطاقة.

2. تحسين اتساق اللون والتصنيف:تسامحات تصنيف أكثر ضيقًا لضمان مظهر موحد في الشاشات دون معايرة إضافية.

3. التصغير:حزم أصغر حجمًا (مثلًا، 0402، 0201 مقياس) للإلكترونيات المتزايدة الضآلة.

4. موثوقية أعلى وعمر أطول:مواد وتغليف محسّن لتحمل ظروف بيئية أقسى، خاصة في التطبيقات الصناعية والسيارات.

5. حلول متكاملة:الانتقال إلى ما هو أبعد من LEDs منفصلة بسيطة نحو وحدات ذات مشغلات متكاملة، وحدات تحكم، وأدلة ضوء.