ورقة بيانات ثنائي LED ثنائي اللون LTST-C295TBKFKT-5A - أبعاد العبوة - أزرق 3.2 فولت / برتقالي 2.3 فولت - ارتفاع 0.55 مم - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لـ LTST-C295TBKFKT-5A، وهو مكون ثنائي LED ثنائي اللون للتركيب السطحي. يدمج الجهاز رقاقتين متميزتين من LED داخل عبوة واحدة فائقة الرقة: رقيقة زرقاء الانبعاث من مادة InGaN ورقيقة برتقالية الانبعاث من مادة AlInGaP. يتيح هذا التصميم حلولاً مدمجة للإشارات الضوئية، والإضاءة الخلفية، والتطبيقات متعددة الإشارات حيث تكون المساحة محدودة. تم تصميم المنتج لتكون متوافقًا مع عمليات التجميع الآلي واللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء القياسية، مما يجعله مناسبًا لبيئات التصنيع ذات الأحجام الكبيرة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

الميزة الأساسية لهذا المكون هي قدرته ثنائية اللون داخل عبوة بارتفاع 0.55 مم فقط. وهذا يسمح بإشارات بصرية متطورة (مثل حالات مختلفة يُشار إليها بألوان مختلفة) دون استهلاك مساحة إضافية على لوحة الدوائر المطبوعة. يضمن استخدام مواد أشباه الموصلات فائقة السطوع InGaN وAlInGaP شدة إضاءة عالية. الجهاز متوافق مع RoHS ويصنف كمنتج صديق للبيئة. تشمل أسواقه الرئيسية الإلكترونيات الاستهلاكية، ومعدات أتمتة المكاتب، وأجهزة الاتصالات، ولوحات التحكم الصناعية التي تتطلب مؤشرات موثوقة متعددة الحالات.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 حدود التشغيل القصوى المطلقة

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

• تبديد الطاقة (Pd):الأزرق: 76 ملي واط، البرتقالي: 75 ملي واط. هذه هي أقصى طاقة مسموح للـ LED بتبديدها كحرارة في ظل ظروف التيار المستمر ودرجة حرارة محيطية 25°م.
• تيار الأمامي الذروي (I_FP):الأزرق: 100 مللي أمبير، البرتقالي: 80 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي لحظي مسموح به، يُحدد عادةً في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية) لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• تيار الأمامي المستمر (I_F):الأزرق: 20 مللي أمبير، البرتقالي: 30 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي مستمر موصى به للتشغيل طويل الأمد الموثوق.
• عتبة التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) (HBM):الأزرق: 300 فولت، البرتقالي: 1000 فولت. يشير تصنيف نموذج الجسم البشري إلى حساسية LED للكهرباء الساكنة. الرقيقة الزرقاء أكثر حساسية، مما يتطلب احتياطات أشد في التعامل مع ESD.
• نطاقات درجات الحرارة:التشغيل: من -20°م إلى +80°م؛ التخزين: من -30°م إلى +100°م.
• ظروف اللحام بالأشعة تحت الحمراء:يتحمل درجة حرارة ذروية 260°م لمدة 10 ثوانٍ، وهو المعيار لعمليات إعادة التدفق الخالية من الرصاص.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية والحدود القصوى/الدنيا المقاسة في ظل ظروف الاختبار القياسية (Ta=25°م، I_F=5 مللي أمبير ما لم يُذكر خلاف ذلك).

• شدة الإضاءة (I_V):لكلا اللونين، الحد الأدنى للشدة هو 18.0 مللي شمعة والحد الأقصى هو 45.0 مللي شمعة عند 5 مللي أمبير. لم يتم تحديد القيمة النموذجية، فهي تقع ضمن نطاق الحد الأدنى/الأقصى.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):زاوية رؤية واسعة نموذجية 130 درجة لكلا اللونين، مما يوفر نمط انبعاث واسعًا مناسبًا للعديد من تطبيقات الإشارة.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_P):الأزرق: 468 نانومتر (نموذجي)، البرتقالي: 611 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي تكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أعلى مستوياته.
• الطول الموجي السائد (λ_d):الأزرق: 470 نانومتر (نموذجي)، البرتقالي: 605 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد نقطة اللون على مخطط لونية CIE.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):الأزرق: 20 نانومتر (نموذجي)، البرتقالي: 17 نانومتر (نموذجي). يشير هذا إلى نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث.
• الجهد الأمامي (V_F):الأزرق: 3.2 فولت (الحد الأقصى عند 5 مللي أمبير)، البرتقالي: 2.3 فولت (الحد الأقصى عند 5 مللي أمبير). هذه معلمة حاسمة لتصميم الدائرة، تحدد جهد التشغيل المطلوب وقيمة المقاوم التسلسلي.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) لكلا اللونين عند V_R= 5 فولت. لم يتم تصميم الجهاز للعمل بالتحيز العكسي؛ هذه المعلمة فقط لتوصيف التسرب.

3. شرح نظام التصنيف

يتم فرز شدة إضاءة مصابيح LED إلى فئات لضمان الاتساق داخل دفعة الإنتاج. التصنيف متطابق لكل من الرقائق الزرقاء والبرتقالية.

• رمز الفئة M:نطاق شدة الإضاءة من 18.0 مللي شمعة إلى 28.0 مللي شمعة عند 5 مللي أمبير.
• رمز الفئة N:نطاق شدة الإضاءة من 28.0 مللي شمعة إلى 45.0 مللي شمعة عند 5 مللي أمبير.
• التسامح:كل فئة شدة لها تسامح +/-15%. هذا يعني أن LED المسمى بالفئة M يمكن أن يقيس منخفضًا حتى 15.3 مللي شمعة أو مرتفعًا حتى 32.2 مللي شمعة ولا يزال ضمن مواصفات الفئة M، على الرغم من أنه سيكون عادةً في نطاق 18-28 مللي شمعة.

يسمح هذا النظام للمصممين باختيار مصابيح LED بمستويات سطوع يمكن التنبؤ بها. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب مظهرًا موحدًا، فإن تحديد رمز فئة واحد أمر ضروري.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى بيانات رسومية محددة في ورقة البيانات (الصفحات 6-7)، يمكن وصف العلاقات النموذجية بناءً على فيزياء LED القياسية والمعلمات المقدمة.

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

خاصية I-V أسية. بالنسبة لـ LED الأزرق، يكون الجهد الأمامي أعلى (~3.2 فولت كحد أقصى) بسبب فجوة النطاق الأوسع لنظام مادة InGaN. يحتوي LED البرتقالي AlInGaP على جهد أمامي أقل (~2.3 فولت كحد أقصى). سيزداد الجهد قليلاً مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع لتيار معين.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

شدة الإضاءة تتناسب تقريبًا مع التيار الأمامي ضمن نطاق التشغيل الموصى به (حتى I_F=20/30 مللي أمبير). تشغيل LED فوق أقصى تيار مستمر مطلق له سيسبب تشبعًا غير خطي وتدهورًا متسارعًا بسبب الحرارة المفرطة.

4.3 الاعتماد على درجة الحرارة

أداء LED حساس لدرجة الحرارة. مع زيادة درجة حرارة التقاطع، تنخفض شدة الإضاءة عادةً. ينخفض الجهد الأمامي لتيار معين أيضًا قليلاً لمعظم مواد LED. التشغيل ضمن نطاق درجة الحرارة المحدد (-20°م إلى +80°م) أمر بالغ الأهمية للحفاظ على الأداء والموثوقية المحددة.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة وتعيين الأطراف

يتم وضع LED داخل عبوة SMD قياسية في الصناعة. يتم توفير الرسم البعدي الدقيق في ورقة البيانات. تشمل الميزات الرئيسية ارتفاعًا إجماليًا يبلغ 0.55 مم، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات الرفيعة جدًا. تعيين الأطراف كما يلي: الطرفان 1 و3 للأنود/الكاثود للرقاقة الزرقاء (InGaN)، والطرفان 2 و4 للأنود/الكاثود للرقاقة البرتقالية (AlInGaP). يجب تحديد تعيين الأنود/الكاثود المحدد لكل زوج من علامة العبوة أو مخطط البصمة.

5.2 تخطيط وسادة اللحام المقترح

يتم توفير نمط أرضي موصى به (أبعاد وسادة اللحام) لضمان تكوين وصلة لحام مناسبة، واستقرار ميكانيكي، وتخفيف حراري أثناء إعادة التدفق. يساعد اتباع هذا الإرشاد في منع ظاهرة "شاهد القبر" (وقوف المكون على طرف واحد) ويضمن اتصالاً كهربائيًا موثوقًا.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

تم تضمين ملف تعريف مقترح لإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء للعمليات الخالية من الرصاص. تشمل المعلمات الرئيسية مرحلة التسخين المسبق (150-200°م، بحد أقصى 120 ثانية)، ودرجة حرارة ذروية لا تتجاوز 260°م، ووقت فوق 260°م محدود بحد أقصى 10 ثوانٍ. يعتمد الملف على معايير JEDEC لضمان سلامة العبوة. يمكن لـ LED تحمل عملية إعادة التدفق هذه بحد أقصى مرتين.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة مكواة اللحام 300°م، ويجب أن يقتصر وقت اللحام لكل طرف على 3 ثوانٍ كحد أقصى. يجب إجراء اللحام اليدوي مرة واحدة فقط.

6.3 التخزين والتعامل

احتياطات ESD:الرقاقة الزرقاء حساسة لـ ESD (300 فولت HBM). إجراءات مكافحة الكهرباء الساكنة المناسبة (أساور المعصم، محطات العمل المؤرضة) إلزامية أثناء التعامل.
حساسية الرطوبة:مصابيح LED في أكياس محكمة الإغلاق مقاومة للرطوبة مع مجفف لها عمر افتراضي لمدة عام عند تخزينها عند ≤30°م و≤90% رطوبة نسبية. بمجرد فتح الكيس، يجب تخزين المكونات عند ≤30°م و≤60% رطوبة نسبية واستخدامها في غضون أسبوع. إذا تم تخزينها لفترة أطول خارج الكيس الأصلي، يُوصى بالخبز عند 60°م لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفرقعة" أثناء إعادة التدفق.

6.4 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوبًا، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. غمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة مقبول. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في إتلاف العبوة البلاستيكية أو العدسة.

7. معلومات التعبئة والتغليف والطلب

يتم توريد مصابيح LED في تغليف شريط وبكرة متوافق مع آلات الالتقاط والوضع الآلية.

• حجم البكرة:بكرة قطرها 7 بوصات.
• الكمية لكل بكرة:4000 قطعة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):500 قطعة للكميات المتبقية.
• مواصفات الشريط:عرض الشريط الحامل 8 مم. يتم إغلاق الجيوب الفارغة بشريط غطاء. يتوافق التغليف مع مواصفات ANSI/EIA-481.
• الجودة:الحد الأقصى المسموح به لعدد المكونات المفقودة المتتالية في الشريط هو اثنان.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• مؤشرات الحالة:القدرة ثنائية اللون تسمح بحالات متعددة (مثلًا، الأزرق=الاستعداد، البرتقالي=نشط، كلاهما=تحذير/عطل).
• الإضاءة الخلفية للأزرار أو الرموز:يمكن أن توفر إضاءة خلفية مرمزة بالألوان.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:مؤشرات الطاقة، أو الاتصال، أو حالة البطارية في الهواتف الذكية، والأجهزة اللوحية، والموجهات، ومعدات الصوت.
• لوحات التحكم الصناعية:مؤشرات حالة الآلة، أو وضع التشغيل، أو الإنذار.

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومًا تسلسليًا لكل رقيقة LED لتحديد التيار الأمامي إلى قيمة آمنة (≤20 مللي أمبير للأزرق، ≤30 مللي أمبير للبرتقالي تحت التشغيل المستمر). يتم حساب قيمة المقاومة كـ R = (V_المصدر- V_F) / I_F.
• الإدارة الحرارية:تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على PCB أو ثقوب حرارية، خاصةً إذا كان التشغيل بالقرب من أقصى تيار، لتبديد الحرارة والحفاظ على درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود.
• حماية ESD:قم بتضمين ثنائيات حماية ESD على خطوط الإشارة المتصلة بأطراف LED إذا كانت بيئة التجميع أو سيناريو الاستخدام النهائي تشكل خطر ESD.
• التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية الواسعة 130 درجة رؤية جيدة خارج المحور. للضوء الموجه، قد تكون العدسات الخارجية أو أدلة الضوء ضرورية.

9. المقارنة التقنية والتمييز

عوامل التمييز الرئيسية لهذا المكون هيوظيفته ثنائية اللون في عبوة فائقة الرقة بارتفاع 0.55 مم. مقارنة باستخدام مصباحين LED منفصلين أحاديي اللون، يوفر هذا مساحة كبيرة على PCB ويبسط التجميع. يوفر مزيج تقنيات InGaN (الأزرق) وAlInGaP (البرتقالي) كفاءة عالية وسطوعًا لكلا اللونين. توافق المنتج مع عمليات SMT القياسية وإعادة التدفق الخالية من الرصاص يجعله حلاً جاهزًا للتصنيع الإلكتروني الحديث.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س1: هل يمكنني تشغيل كل من مصابيح LED الزرقاء والبرتقالية في وقت واحد بأقصى تيار مستمر لها؟
ج1: لا. يجب مراعاة قيم تبديد الطاقة (76 ملي واط أزرق، 75 ملي واط برتقالي) والتصميم الحراري للعبوة. تشغيل كلتا الرقاقتين بكامل تيارهما المستمر في وقت واحد من المرجح أن يتجاوز السعة الحرارية الإجمالية للعبوة ما لم يتم توفير تبريد استثنائي. يُنصح بالرجوع إلى منحنيات تخفيض التصنيف الحراري أو التشغيل بتيارات أقل للاستخدام المتزامن.

س2: لماذا تصنيف ESD للرقاقة الزرقاء (300 فولت) أقل من الرقاقة البرتقالية (1000 فولت)؟
ج2: هذا بسبب الخصائص المادية المتأصلة وبنية التقاطع لأشباه الموصلات InGaN المستخدمة للانبعاث الأزرق. وهي بشكل عام أكثر عرضة للتلف الناتج عن التفريغ الكهروستاتيكي من مادة AlInGaP المستخدمة للانبعاث البرتقالي/الأحمر. وهذا يستلزم عناية إضافية عند التعامل مع القناة الزرقاء.

س3: كيف أفسر رمز الفئة للطلب؟
ج3: حدد "LTST-C295TBKFKT-5A" مع رمز فئة الشدة المطلوب (مثل "N" للسطوع الأعلى) لكل لون إذا كان المورد يقدم اختيار الفئة. لسطوع متسق عبر عملية الإنتاج، تحديد فئة واحدة أمر بالغ الأهمية.

11. حالة تصميم واستخدام عملية

الحالة: تصميم مؤشر طاقة ثنائي الحالة لموجه
**الهدف:** استخدام LED واحد للإشارة إلى الطاقة (برتقالي) واتصال الإنترنت (أزرق).
**التصميم:** يتم وضع LED على اللوحة الأمامية للموجه. يحتوي المتحكم الدقيق (MCU) على طرفي GPIO، كل منهما متصل بقناة LED واحدة عبر مقاوم محدد للتيار.
**الحسابات:** لمصدر طاقة 5 فولت:
- المقاوم البرتقالي: R_{برتقالي}= (5V - 2.3V) / 0.020A = 135 أوم (استخدم القيمة القياسية 130 أوم أو 150 أوم). الطاقة: P = I²R = (0.02)²*150 = 0.06W.
- المقاوم الأزرق: R_أزرق= (5V - 3.2V) / 0.020A = 90 أوم (استخدم القيمة القياسية 91 أوم). الطاقة: P = (0.02)²*91 = 0.0364W.
**التشغيل:** يقود MCU الطرف البرتقالي لإضاءة ثابتة عند التشغيل. يقود الطرف الأزرق للوميض عندما يكون اتصال الإنترنت نشطًا. لا يتم تشغيل كلاهما باستمرار بكامل التيار في وقت واحد لفترات طويلة، لإدارة الحمل الحراري.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يستخدم هذا LED نظامين مختلفين من مواد أشباه الموصلات:
InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد):يستخدم للمشع الأزرق. من خلال ضبط نسبة الإنديوم إلى الجاليوم في السبيكة، يمكن ضبط طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة طول موجة الضوء المنبعث. تشتهر InGaN بكفاءتها العالية وسطوعها في طيف الأزرق إلى الأخضر.
AlInGaP (ألومنيوم إنديوم جاليوم فوسفيد):يستخدم للمشع البرتقالي. نظام المادة هذا عالي الكفاءة في إنتاج الضوء بأطوال موجية الكهرماني والبرتقالي والأحمر والأصفر. يحدد التركيب المحدد الطول الموجي السائد.
في كلتا الحالتين، ينبعث الضوء من خلال عملية الوميض الكهربائي. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات والفجوات، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد لون الضوء بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات.

13. اتجاهات تطور التكنولوجيا

يستمر الاتجاه في مصابيح LED السطحية مثل هذا نحو:
كفاءة أعلى (لومن/واط):التحسينات المستمرة في النمو الطبقي، وتصميم الرقاقة، وكفاءة استخراج العبوة تؤدي إلى مزيد من إخراج الضوء لنفس طاقة الإدخال الكهربائي.
التصغير:تستمر العبوات في الانكماش في البصمة والارتفاع (مثل المظهر 0.55 مم هنا) لتمكين منتجات نهائية أرق.
التكامل متعدد الرقائق و RGB:بعد ثنائي اللون، أصبحت العبوات التي تدمج رقائق الأحمر والأخضر والأزرق (RGB) أو حتى رقائق بيضاء + ملونة شائعة للبرمجة الكاملة اللون.
تحسين الموثوقية والأداء الحراري:تعزز التطورات في المواد (مثل البلاستيك عالي الحرارة، لصق الرقائق المتقدم) القدرة على تحمل درجات حرارة إعادة تدفق أعلى وظروف تشغيلية أقسى.
التعبئة الذكية:تدمج بعض مصابيح LED الآن دوائر متكاملة (ICs) للتحكم في السائق أو الاتصال (مثل مصابيح LED RGB القابلة للعنونة)، على الرغم من أن هذا المكون المحدد هو LED قياسي بدون سائق.