ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء ثنائي اللون LTST-C195TGKSKT - عبوة EIA - أخضر/أصفر - 20 مللي أمبير/30 مللي أمبير - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

ثنائي باعث الضوء LTST-C195TGKSKT هو ثنائي باعث للضوء ثنائي اللون، مصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب حجمًا مضغوطًا وأداءً موثوقًا. فهو يدمج رقائقتي أشباه موصلات مختلفتين داخل عبوة قياسية واحدة من نوع EIA: رقاقة إنغان (Indium Gallium Nitride) للإشعاع الأخضر، ورقاقة ألينغاب (Aluminum Indium Gallium Phosphide) للإشعاع الأصفر. يتيح هذا التكوين إمكانية الإشارة ثنائية اللون أو مزج الألوان البسيط في مساحة ضئيلة. يتم توريد الجهاز على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات التجميع الآلي عالية السرعة (Pick-and-Place). تصميمه يتوافق مع توجيهات RoHS، مما يضمن خلوه من المواد الخطرة مثل الرصاص والزئبق والكادميوم.

1.1 المزايا الأساسية

• مصدر ثنائي اللون:يجمع بين انبعاث الضوء الأخضر والأصفر في عبوة واحدة، مما يوفر مساحة على اللوحة ويبسط التصميم للإشارة متعددة الحالات.
• سطوع عالٍ:يستخدم تقنية رقائق إنغان وألينغاب المتقدمة لتقديم شدة إضاءة عالية.
• عبوة قوية:العبوة القياسية EIA تضمان التوافق الميكانيكي واللحام الموثوق.
• توافق مع العمليات:مناسب لعمليات لحام الريفلو (Reflow) بالأشعة تحت الحمراء القياسية، والريفلو الطوري (Vapor Phase)، واللحام الموجي (Wave)، بما في ذلك ملفات تعريف التجميع الخالية من الرصاص.
• جاهز للأتمتة:معبأ على شريط وبكرة لتصنيع فعال وحجمي كبير.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يتم تحديد جميع المعايير عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية ما لم يُذكر خلاف ذلك. فهم هذه المواصفات أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة موثوقة وتحقيق الأداء المطلوب.

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل عند أو تحت هذه الحدود.

• تبديد الطاقة (Pd):الأخضر: 76 ميلي واط، الأصفر: 75 ميلي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن لثنائي باعث الضوء تبديدها كحرارة.
• تيار الذروة الأمامي (I_FP):الأخضر: 100 مللي أمبير، الأصفر: 80 مللي أمبير. ينطبق فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية).
• التيار المستمر الأمامي (I_F):الأخضر: 20 مللي أمبير، الأصفر: 30 مللي أمبير. تيار التشغيل المستمر الموصى به.
• التخفيض (Derating):الأخضر: 0.25 مللي أمبير/°م، الأصفر: 0.4 مللي أمبير/°م. يجب تقليل أقصى تيار أمامي خطيًا فوق درجة حرارة محيطة 25°م وفقًا لهذا العامل.
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت لكلا اللونين. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• نطاق درجة الحرارة:التشغيل: من -20°م إلى +80°م؛ التخزين: من -30°م إلى +100°م.
• درجة حرارة اللحام:يتحمل 260°م لمدة 5 ثوانٍ (لحام بالأشعة تحت الحمراء/موجي) أو 215°م لمدة 3 دقائق (لحام طوري).

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معايير الأداء النموذجية في ظل ظروف التشغيل العادية (I_F= 20 مللي أمبير).

• شدة الإضاءة (I_V):مقياس رئيسي للسطوع.
  • الأخضر: نموذجي 180 مللي شمعة (الحد الأدنى 45 مللي شمعة، انظر رمز التصنيف).
  • الأصفر: نموذجي 75 مللي شمعة (الحد الأدنى 28 مللي شمعة، انظر رمز التصنيف).
  • يتم القياس باستخدام مستشعر مُرشح لمطابقة استجابة العين البشرية الضوئية (منحنى CIE).
• زاوية المشاهدة (2θ_1/2):130 درجة (نموذجي) لكلا اللونين. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها الشدة إلى نصف قيمتها على المحور، مما يشير إلى نمط مشاهدة واسع.
• الطول الموجي الذروي (λ_P):الأخضر: 525 نانومتر (نموذجي)، الأصفر: 591 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الذي تكون فيه الطاقة الضوئية المنبعثة في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):الأخضر: 530 نانومتر (نموذجي)، الأصفر: 589 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الوحيد الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد نقطة اللون على مخطط لونية CIE.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):الأخضر: 35 نانومتر (نموذجي)، الأصفر: 15 نانومتر (نموذجي). عرض طيف الانبعاث عند نصف طاقته القصوى (FWHM). عادةً ما يكون لثنائيات ألينغاب الصفراء طيف أضيق من ثنائيات إنغان الخضراء.
• الجهد الأمامي (V_F):
  • الأخضر: نموذجي 3.30 فولت، أقصى 3.50 فولت عند 20 مللي أمبير. الجهد الأعلى هو سمة ثنائيات إنغان الزرقاء/الخضراء/البيضاء.
  • الأصفر: نموذجي 2.00 فولت، أقصى 2.40 فولت عند 20 مللي أمبير. الجهد المنخفض هو سمة ثنائيات ألينغاب الحمراء/الصفراء/البرتقالية.
• التيار العكسي (I_R):أقصى 10 ميكرو أمبير عند V_R=5 فولت لكلا اللونين.
• السعة (C):نموذجي 40 بيكو فاراد عند V_F=0 فولت، تردد=1 ميجاهرتز للرقاقة الصفراء. غير محدد للأخضر.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان اتساق السطوع، يتم فرز ثنائيات الضوء إلى تصنيفات أداء. يستخدم LTST-C195TGKSKT نظام تصنيف لشدة الإضاءة.

3.1 تصنيفات شدة الإضاءة

يتم قياس الشدة عند تيار الاختبار القياسي 20 مللي أمبير. كل تصنيف له تسامح ±15%.

تصنيفات اللون الأخضر:

• التصنيف P:45.0 مللي شمعة (الحد الأدنى) إلى 71.0 مللي شمعة (الحد الأقصى)
• التصنيف Q:71.0 مللي شمعة إلى 112.0 مللي شمعة
• التصنيف R:112.0 مللي شمعة إلى 180.0 مللي شمعة
• التصنيف S:180.0 مللي شمعة إلى 280.0 مللي شمعة

تصنيفات اللون الأصفر:

• التصنيف N:28.0 مللي شمعة إلى 45.0 مللي شمعة
• التصنيف P:45.0 مللي شمعة إلى 71.0 مللي شمعة
• التصنيف Q:71.0 مللي شمعة إلى 112.0 مللي شمعة
• التصنيف R:112.0 مللي شمعة إلى 180.0 مللي شمعة

يجب على المصممين تحديد رمز التصنيف المطلوب عند الطلب لضمان تجانس السطوع عبر وحدات متعددة في التطبيق.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى رسوم بيانية محددة في ورقة البيانات (الشكل 1، الشكل 6)، فإن الاتجاهات التالية قياسية لمثل هذه الثنائيات ويمكن استنتاجها من البيانات المقدمة:

4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

العلاقة بين I-V هي علاقة أسية. يوفر V_Fالمحدد عند 20 مللي أمبير نقطة تشغيل واحدة. يتطلب ثنائي الضوء الأخضر ذو الجهد الأمامي الأعلى جهد قيادة أعلى مقارنة بالثنائي الأصفر لنفس التيار. المقاوم المحدد للتيار ضروري لضبط نقطة التشغيل بشكل صحيح ومنع الانفلات الحراري._F4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

شدة الإضاءة تتناسب تقريبًا مع التيار الأمامي في نطاق التشغيل العادي (حتى I

). التشغيل فوق تيار التيار المستمر الموصى به سيزيد السطوع ولكن أيضًا تبديد الطاقة ودرجة حرارة الوصلة، مما قد يقلل العمر الافتراضي ويغير اللون._F4.3 الاعتماد على درجة الحرارة

يشير عامل التخفيض (0.25-0.4 مللي أمبير/°م) إلى أن الحد الأقصى المسموح به للتيار ينخفض مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. علاوة على ذلك، تنخفض شدة الإضاءة لمعظم ثنائيات الضوء مع زيادة درجة حرارة الوصلة. بالنسبة لألينغاب (الأصفر)، يمكن أن يكون تأثير الإخماد الحراري هذا أكثر وضوحًا منه بالنسبة لإنغان (الأخضر). يُنصح بالإدارة الحرارية المناسبة على لوحة الدوائر المطبوعة للتطبيقات عالية الموثوقية.

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

5.1 تخصيص الأطراف (Pin Assignment)

يحتوي الجهاز على أربعة أطراف (1، 2، 3، 4).

الرقاقة الخضراء: متصلة بالأطراف 1 و 3.

• الرقاقة الصفراء: متصلة بالأطراف 2 و 4.
• يتيح هذا التكوين عادة التحكم المستقل في كل لون. عدسة العبوة شفافة.

5.2 أبعاد العبوة ومساحة التركيب (Footprint)

يتوافق ثنائي الضوء مع مخطط عبوة SMD قياسي من نوع EIA. جميع الأبعاد بالميليمترات مع تسامح قياسي ±0.10 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تتضمن ورقة البيانات رسومات أبعاد مفصلة للمكون نفسه وأنماط مسارات اللحام الموصى بها لضمان اللحام السليم والاستقرار الميكانيكي. يعد اتباع تخطيط المسارات المقترح أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق وصلة لحام موثوقة ومحاذاة صحيحة أثناء عملية الريفلو.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 ملفات تعريف لحام الريفلو (Reflow)

توفر ورقة البيانات ملفي تعريف مقترحين للريفلو بالأشعة تحت الحمراء (IR):

للعملية العادية:

1. ملف تعريف قياسي مناسب للقصدير-الرصاص (SnPb).للعملية الخالية من الرصاص:
2. ملف تعريف مصمم لسبائك اللحام الخالية من الرصاص ذات درجة الحرارة الأعلى (مثل SAC305). عادةً ما يكون لهذا الملف درجة حرارة ذروة أعلى (متوافقة مع تصنيف 260°م لمدة 5 ثوانٍ).يتضمن الملف مناطق التسخين المسبق، والنقع الحراري، والريفلو، والتبريد. التحكم في الوقت فوق نقطة الانصهار ودرجة الحرارة القصوى أمر حيوي لمنع تلف عبوة ثنائي الضوء أو وصلات الأسلاك الداخلية.

6.2 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. توصي ورقة البيانات بغمر ثنائي الضوء في الكحول الإيثيلي أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في تلف عدسة الإيبوكسي أو مادة العبوة.

6.3 التخزين والتعامل

احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):

• ثنائيات الضوء حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي. يجب أن يشمل التعامل استخدام أساور معصم مؤرضة، وقفازات مضادة للكهرباء الساكنة، ومحطات عمل مؤرضة بشكل صحيح. يُوصى باستخدام معادلات الأيونات لتحييد الشحنات الساكنة.حساسية الرطوبة:
• على الرغم من عدم تصنيفها صراحةً (مثل MSL)، توصي ورقة البيانات بأن يتم لحام ثنائيات الضوء التي تمت إزالتها من عبوة الحاجز الرطوبي الأصلية بالريفلو في غضون أسبوع واحد. للتخزين الأطول، يجب الاحتفاظ بها في حاوية محكمة الغلق مع مجفف أو في جو النيتروجين. إذا تم تخزينها غير معبأة لأكثر من أسبوع، يُوصى بتجفيفها عند 60°م لمدة 24 ساعة قبل التجميع لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفشار" أثناء الريفلو.7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة (Tape and Reel)

يتم توريد المنتج في شريط ناقل بارز قياسي:

حجم البكرة:

• قطر 7 بوصات.الكمية لكل بكرة:
• 4000 قطعة.الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):
• 500 قطعة للكميات المتبقية.عرض الشريط:
• يتم إغلاق الشريط بشريط غطاء علوي. تتبع المواصفات معايير ANSI/EIA 481-1-A-1994. 8mm.
• 8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 تصميم دائرة القيادة

ثنائيات الضوء هي أجهزة تعمل بالتيار.

قاعدة التصميم الأكثر أهمية هي استخدام مقاوم محدد للتيار على التوالي مع كل رقاقة LED.الدائرة الموصى بها (النموذج A):

• كل ثنائي ضوء (أو كل رقاقة لون داخل ثنائي الضوء الثنائي) له مقاوم محدد للتيار مخصص خاص به متصل بجهد القيادة. يضمن هذا سطوعًا موحدًا من خلال تعويض الاختلافات الطبيعية في الجهد الأمامي (V) من ثنائي ضوء إلى آخر._Fغير موصى به (النموذج B):
• يُمنع توصيل عدة ثنائيات ضوء مباشرة على التوازي مع مقاوم مشترك واحد. يمكن أن تسبب الاختلافات الصغيرة في Vاختلالًا كبيرًا في التيار، مما يؤدي إلى سطوع غير متساوٍ وتيار زائد محتمل في ثنائي الضوء ذو أدنى V_Fيتم حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (V_F.

supply_{- V}) / I_F. استخدم أقصى V_Fمن ورقة البيانات لتصميم متحفظ يضمن ألا يتجاوز I_Fالحد حتى مع V_Fمنخفض._F part.

8.2 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• مؤشرات الحالة ثنائية اللون:تُستخدم في الإلكترونيات الاستهلاكية، ولوحات التحكم الصناعية، ولوحات عدادات السيارات لإظهار حالات نظام مختلفة (مثل: التشغيل=أخضر، الاستعداد=أصفر، عطل=تبديل).
• الإضاءة الخلفية للرموز/الأيقونات:إضاءة الأزرار متعددة الوظائف أو الشاشات حيث يشير اللون إلى الوظيفة.
• الإضاءة الزخرفية:في الأجهزة المضغوطة حيث تكون المساحة لعدة ثنائيات ضوء أحادية اللون محدودة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

المميز الرئيسي لهذا المكون هو دمج مادتين شبه موصلتين كيميائيًا مختلفتين (إنغان وألينغاب) في عبوة واحدة. يوفر هذا فصلًا واضحًا للألوان بين الأخضر والأصفر، والذي قد يكون أكثر صعوبة في تحقيقه باستخدام ثنائي ضوء أحادي محول بالفوسفور. يوفر التحكم المستقل في كل رقاقة مرونة تصميم غير متوفرة في ثنائي الضوء ثنائي اللون المخلوط مسبقًا مع أنود/كاثود مشترك. تضمن عبوة EIA توافقًا واسعًا مع مساحات التركيب في الصناعة.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

10.1 هل يمكنني تشغيل الرقاقتين الخضراء والصفراء في وقت واحد بكامل تيارها المقنن؟

نعم، ولكن يجب مراعاة تبديد الطاقة الإجمالي. إذا تم تشغيل كلتا الرقاقتين بأقصى تيار مستمر لهما (الأخضر 20 مللي أمبير عند ~3.3 فولت = 66 ميلي واط، الأصفر 30 مللي أمبير عند ~2.0 فولت = 60 ميلي واط)، فإن الطاقة المجمعة هي ~126 ميلي واط. هذا يتجاوز تصنيفات Pd الفردية (76 ميلي واط، 75 ميلي واط) ومن المحتمل أن يتجاوز التصنيف الإجمالي للعبوة. للتشغيل المستمر المتزامن، يُنصح بتخفيض التيارات للحفاظ على التبديد الإجمالي ضمن حدود آمنة، خاصة في درجات الحرارة المحيطة المرتفعة.

10.2 لماذا يختلف الجهد الأمامي للونين؟

الجهد الأمامي هو خاصية أساسية لطاقة فجوة النطاق للمادة شبه الموصلة. إنغان (الأخضر) له فجوة نطاق أوسع (~2.4 إلكترون فولت لـ 525 نانومتر) من ألينغاب (الأصفر، ~2.1 إلكترون فولت لـ 589 نانومتر). تتطلب فجوة النطاق الأوسع طاقة أكبر للإلكترونات للعبور، مما يظهر كجهد أمامي أعلى تحت نفس التيار.

10.3 كيف أفسر رمز التصنيف (Bin Code) في رقم القطعة؟

رمز التصنيف لشدة الإضاءة غير مضمن في رقم القطعة الأساسي LTST-C195TGKSKT. يتم عادةً الإشارة إلى التصنيف المحدد للشدة (مثل R للأخضر، Q للأصفر) على ملصق البكرة أو في وثائق الطلب. يجب عليك التشاور مع المورد لتحديد وتأكيد التصنيف المطلوب لطلبك.

11. دراسة حالة تصميمية عملية

السيناريو:تصميم مؤشر حالة مزدوج لجهاز يعمل بجهد 5 فولت من USB. يشير الأخضر إلى "نشط"، ويشير الأصفر إلى "شحن".

خطوات التصميم:

1. اختيار تيار التشغيل:اختر I_F= 20 مللي أمبير لكلا اللونين لسطوع جيد وعمر افتراضي طويل.
2. حساب مقاومات تحديد التيار:
   • للأخضر (استخدم أقصى V_F= 3.5 فولت): R_green= (5 فولت - 3.5 فولت) / 0.020 أمبير = 75 أوم. استخدم القيمة القياسية الأقرب (مثل 75 أوم أو 82 أوم).
   • للأصفر (استخدم أقصى V_F= 2.4 فولت): R_yellow= (5 فولت - 2.4 فولت) / 0.020 أمبير = 130 أوم. استخدم 130 أوم أو 120 أوم.
3. تصنيف القدرة للمقاومات:P = I²R. P_green= (0.02^2)*75 = 0.03 واط. مقاوم قياسي 1/10 واط (0.1 واط) كافٍ.
4. القيادة بواسطة المتحكم الدقيق (Microcontroller):قم بتوصيل أطراف الكاثود (عبر المقاومات) بأطراف GPIO لمتحكم دقيق تم تكوينه كمصدر مفتوح/مصرف (open-drain/source). يؤدي جعل الطرف منخفضًا (LOW) إلى تشغيل ثنائي الضوء. تأكد من قدرة GPIO للمتحكم الدقيق على استيعاب/توفير تيار 20 مللي أمبير.
5. تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB Layout):اتبع أبعاد مسارات اللحام الموصى بها من ورقة البيانات. تأكد من وجود مسافة كافية بين المسارات. ضع ثنائي الضوء بعيدًا عن مصادر الحرارة الرئيسية.

12. مبدأ التشغيل

يعتمد انبعاث الضوء في ثنائي الضوء على الإضاءة الكهربائية (Electroluminescence) في وصلة p-n شبه موصلة. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. عندما تتحد هذه حاملات الشحنة، فإنها تطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث من خلال طاقة فجوة النطاق للمادة شبه الموصلة. تُستخدم مواد إنغان للأطوال الموجية الأقصر (أزرق، أخضر)، بينما تُستخدم مواد ألينغاب للأطوال الموجية الأطول (أحمر، برتقالي، أصفر). تقوم عدسة الإيبوكسي الشفافة بتغليف الرقاقة، وتوفر الحماية الميكانيكية، وتشكل حزمة إخراج الضوء.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يتم دفع تطوير ثنائيات الضوء SMD مثل هذا من خلال اتجاهات نحو التصغير، وكفاءة أعلى، وتكامل أكبر. قد تشمل الاتجاهات المستقبلية:

• زيادة الكفاءة:تحسينات مستمرة في النمو البلوري الطبقي (Epitaxial Growth) وتصميم الرقاقة تنتج فعالية إضاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل واط كهربائي).
• ضبط اللون:تقدم في تكنولوجيا الفوسفور وتصاميم الرقائق المتعددة تمكن من نقاط لون أكثر دقة واستقرارًا، بما في ذلك الضوء الأبيض القابل للضبط.
• تحسين الإدارة الحرارية:مواد وهياكل عبوات جديدة لتبديد الحرارة بشكل أفضل، مما يسمح بتيارات قيادة أعلى والحفاظ على الأداء في درجات الحرارة العالية.
• التكامل الذكي:إمكانية دمج دوائر التحكم المتكاملة (لتيار ثابت، مزج الألوان، أو عنونة) مباشرة مع عبوة ثنائي الضوء في وحدات النظام في العبوة (SiP).