ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء SMD LTST-S225KGKSKT-NU - ثنائي اللون (أخضر/أصفر) - 25 مللي أمبير - 60 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات ثنائي باعث للضوء SMD (جهاز مثبت على السطح) ثنائي اللون ذو الإضاءة الجانبية. يدمج الجهاز شريحتي LED متميزتين داخل عبوة واحدة: واحدة تشع في الطيف الأخضر والأخرى في الطيف الأصفر. تم تصميم هذا التكوين للتطبيقات التي تتطلب مصابيح حالة متعددة المؤشرات أو إضاءة خلفية مدمجة في التجميعات الإلكترونية ذات المساحة المحدودة.

تشمل المزايا الأساسية لهذا المكون إخراجه شديد السطوع باستخدام تكنولوجيا أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم)، والتوافق مع أنظمة التجميع الآلي (pick-and-place)، وملاءمته لعمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) ذات الحجم الكبير. وهو متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).

يشمل السوق المستهدف مجموعة واسعة من الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر: معدات الاتصالات (الهواتف اللاسلكية/الخلوية)، وأجهزة الحوسبة المحمولة (أجهزة الكمبيوتر المحمولة)، وأجهزة الشبكات، والأجهزة المنزلية، ولافتات أو لوحات العرض الداخلية حيث تكون هناك حاجة لمؤشر ثنائي اللون موثوق.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

يتم تحديد جميع التقييمات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. قد يتسبب تجاوز هذه الحدود في حدوث تلف دائم.

• تبديد الطاقة (Pd):60 ميغاواط لكل شريحة لون.
• تيار الأمام الذروي (I_FP):40 مللي أمبير، مسموح به في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية).
• تيار الأمام المستمر (I_F):25 مللي أمبير تيار مستمر.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:-30 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.
• نطاق درجة حرارة التخزين:-40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.
• درجة حرارة اللحام:يتحمل ملفات تعريف إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء بدرجة حرارة ذروة تبلغ 260 درجة مئوية لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ (عملية خالية من الرصاص).

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم القياس عند Ta=25 درجة مئوية مع I_F= 20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• شدة الإضاءة (I_V):
  • الشريحة الخضراء:الحد الأدنى 22.5 مللي كانديلا، النموذجي غير محدد، الحد الأقصى 57.0 مللي كانديلا.
  • الشريحة الصفراء:الحد الأدنى 45.0 مللي كانديلا، النموذجي غير محدد، الحد الأقصى 112.0 مللي كانديلا.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):عادة 130 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المحورية، مما يشير إلى مخروط رؤية واسع جدًا مناسب لتطبيقات الإشعاع الجانبي.
• الطول الموجي الذروي (λ_P):
  • الأخضر:عادة 573.0 نانومتر.
  • الأصفر:عادة 591.0 نانومتر.
• الطول الموجي السائد (λ_d):الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية.
  • الأخضر:النطاق من 567.5 نانومتر (الحد الأدنى) إلى 576.5 نانومتر (الحد الأقصى).
  • الأصفر:النطاق من 585.5 نانومتر (الحد الأدنى) إلى 591.5 نانومتر (الحد الأقصى).
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):عادة 15.0 نانومتر (العرض الكامل عند نصف الحد الأقصى) لكلا اللونين.
• جهد الأمام (V_F):
  • الأخضر والأصفر:النطاق من 1.7 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.4 فولت (الحد الأقصى) عند 20 مللي أمبير.
• تيار العكس (I_R):الحد الأقصى 10 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت. ملاحظة: لم يتم تصميم الجهاز للعمل تحت انحياز عكسي؛ هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط.

ملاحظات هامة:يتم قياس شدة الإضاءة باستخدام مستشعر مُرشح لمطابقة استجابة العين الضوئية CIE. الجهاز حساس للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD)؛ إجراءات التعامل المناسبة مع ESD (أربطة المعصم، المعدات المؤرضة) إلزامية.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات (Bins). يستخدم هذا الجهاز معيارين للتصنيف لكل لون.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة (السطوع)

• الشريحة الخضراء:
  • رمز المجموعة N:من 22.5 إلى 35.5 مللي كانديلا.
  • رمز المجموعة P:من 35.5 إلى 57.0 مللي كانديلا.
• الشريحة الصفراء:
  • رمز المجموعة P:من 45.0 إلى 71.0 مللي كانديلا.
  • رمز المجموعة Q:من 71.0 إلى 112.0 مللي كانديلا.
• التسامح داخل كل مجموعة شدة هو ±15%.

3.2 تصنيف اللون (الطول الموجي السائد)

• الشريحة الخضراء:
  • رمز المجموعة C:من 567.5 إلى 570.5 نانومتر.
  • رمز المجموعة D:من 570.5 إلى 573.5 نانومتر.
  • رمز المجموعة E:من 573.5 إلى 576.5 نانومتر.
• الشريحة الصفراء:
  • رمز المجموعة J:من 585.5 إلى 588.5 نانومتر.
  • رمز المجموعة K:من 588.5 إلى 591.5 نانومتر.
• التسامح داخل كل مجموعة طول موجي هو ±1 نانومتر.

يجب على المصممين تحديد رموز المجموعات المطلوبة عند الطلب لضمان الأداء البصري المطلوب في تطبيقهم.

4. تحليل منحنى الأداء

بينما يتم الإشارة إلى المنحنيات الرسومية المحددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 1 للقياس الطيفي، الشكل 5 لزاوية الرؤية)، يمكن استنتاج السلوكيات النموذجية التالية من البيانات المقدمة:

• خاصية I-V (التيار-الجهد):نطاق جهد الأمام (V_F) من 1.7 فولت إلى 2.4 فولت عند 20 مللي أمبير هو خاصية لتكنولوجيا AlInGaP. سيكون لـ V_Fمعامل درجة حرارة سالب، ينخفض قليلاً مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع.
• شدة الإضاءة مقابل التيار:ناتج الضوء يتناسب تقريبًا مع تيار الأمام ضمن نطاق التشغيل المحدد. تشغيل LED فوق 20 مللي أمبير سيزيد السطوع ولكن أيضًا تبديد الطاقة ودرجة حرارة التقاطع، مما قد يؤثر على العمر الافتراضي والطول الموجي.
• الاعتماد على درجة الحرارة:مثل جميع مصابيح LED، تنخفض شدة الإضاءة مع زيادة درجة حرارة التقاطع. نظام مادة AlInGaP بشكل عام أكثر استقرارًا حراريًا من بعض البدائل، ولكن إدارة الحرارة لا تزال مهمة للحفاظ على سطوع ثابت.
• التوزيع الطيفي:يشير عرض النطاق الطيفي النموذجي البالغ 15 نانومتر إلى ناتج لوني نقي نسبيًا ومشبع لكل من الشريحتين الخضراء والصفراء، وهو مفيد للتمييز الواضح بين الألوان.

5. المعلومات الميكانيكية وبيانات العبوة

5.1 أبعاد الجهاز وتوصيل الأطراف

يتوافق LED مع بصمة عبوة قياسية EIA. التسامحات الأبعاد الرئيسية هي ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• تعيين الأطراف:
  • يتم تعيين الطرفين 1 و 2 لشريحةالأصفرAlInGaP.
  • يتم تعيين الطرفين 3 و 4 لشريحةالأخضرAlInGaP.
• العدسة:شفافة تمامًا، مما يسمح برؤية لون الشريحة الحقيقي.

5.2 نمط اللحام الموصى به على لوحة الدوائر المطبوعة

تتضمن ورقة البيانات تخطيطًا موصى به لوسادة اللحام لضمان المحاذاة الميكانيكية الصحيحة وتشكيل وصلة اللحام أثناء إعادة التدفق. الالتزام بهذا النمط أمر بالغ الأهمية لتحقيق اتصال كهربائي موثوق وتبديد حراري أمثل من عبوة LED إلى لوحة الدوائر.

5.3 تحديد القطبية

كدايود، كل شريحة داخل العبوة حساسة للقطبية. يجب الرجوع إلى جدول تعيين الأطراف لتوصيل الأنود والكاثود بشكل صحيح لكل لون. القطبية غير الصحيحة ستمنع إضاءة LED، وتطبيق جهد عكسي يتجاوز 5 فولت قد يتلف الجهاز.

6. دليل اللحام والتركيب

6.1 معلمات اللحام بإعادة التدفق (خالي من الرصاص)

• درجة حرارة التسخين المسبق:من 150 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية.
• وقت التسخين المسبق:الحد الأقصى 120 ثانية.
• درجة حرارة الجسم الذروية:الحد الأقصى 260 درجة مئوية.
• الوقت فوق 260 درجة مئوية:الحد الأقصى 10 ثوانٍ.
• عدد مرات إعادة التدفق:الحد الأقصى مرتين.

ملاحظة:يجب تحديد ملفات تعريف درجة الحرارة الفعلية لتصميم PCB المحدد، معجون اللحام، والفرن المستخدم.

6.2 اللحام اليدوي (إذا لزم الأمر)

• درجة حرارة المكواة:الحد الأقصى 300 درجة مئوية.
• وقت التلامس:الحد الأقصى 3 ثوانٍ لكل وصلة.
• عدد محاولات اللحام:مرة واحدة فقط. الحرارة المفرطة يمكن أن تلحق الضرر بالعبوة البلاستيكية والشريحة أشباه الموصلات.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف مطلوبًا بعد اللحام، استخدم فقط المذيبات المحددة لتجنب إتلاف مادة العبوة. تشمل الطرق المقبولة الغمر في الإيثانول أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة.

6.4 التخزين والتعامل

• حساسية ESD:الجهاز حساس للتفريغ الكهروستاتيكي. استخدم ضوابط ESD المناسبة.
• مستوى حساسية الرطوبة (MSL):MSL 3. بمجرد فتح كيس الحاجز الرطوبي الأصلي، يجب تعريض المكونات لإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء في غضون أسبوع واحد في ظل ظروف محيطة لا تتجاوز 30 درجة مئوية / 60% رطوبة نسبية.
• التخزين طويل الأمد (الكيس المفتوح):للتخزين لأكثر من أسبوع، قم بالتخزين في حاوية محكمة الغلق مع مجفف أو في جو النيتروجين. تتطلب المكونات المخزنة خارج الكيس لأكثر من أسبوع الخبز عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام.

7. التعبئة والطلب

يتم توريد الجهاز بتنسيق الشريط والبكرة المتوافق مع معدات التجميع الآلي.

• عرض الشريط:8 مم.
• قطر البكرة:7 بوصات.
• الكمية لكل بكرة:4000 قطعة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):500 قطعة للكميات المتبقية.
• معيار التعبئة:متوافق مع مواصفات ANSI/EIA-481. يتم إغلاق الجيوب الفارغة في الشريط بشريط غطاء.

يجب استخدام رقم الجزء الكاملLTST-S225KGKSKT-NUللطلب، جنبًا إلى جنب مع أي متطلبات محددة لرموز المجموعات لشدة الإضاءة والطول الموجي السائد.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• مؤشرات الحالة:القدرة ثنائية اللون تسمح بحالات متعددة (مثلًا، الأخضر = تشغيل/جاهز، الأصفر = الاستعداد/تحذير، كليهما = وضع خاص).
• الإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح:ملف تعريف الإشعاع الجانبي مثالي لإضاءة الحواف للألواح الرقيقة أو الأغشية.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:مصابيح حالة الطاقة، أو الاتصال، أو الوظيفة في الهواتف، والموجهات، والأجهزة.
• مؤشرات لوحة التحكم الصناعية:حالة المعدات، ظروف العطل.
• الإضاءة الرمزية:إضاءة الرموز أو الرموز الصغيرة على لوحات التحكم.

8.2 اعتبارات التصميم

• الحد من التيار:استخدم دائمًا مقاومة محددة للتيار على التوالي (أو محرك تيار ثابت) لكل شريحة لون. احسب قيمة المقاومة بناءً على جهد الإمداد (V_cc)، تيار الأمام المطلوب (I_F، الحد الأقصى 25 مللي أمبير تيار مستمر)، وجهد الأمام لـ LED (V_F). استخدم الحد الأقصى لـ V_Fمن ورقة البيانات لتصميم متحفظ. الصيغة: R = (V_cc- V_F) / I_F.
• إدارة الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، فإن ضمان مسار حراري جيد من وسائد LED إلى نحاس PCB يساعد في الحفاظ على ناتج ضوئي مستقر وموثوقية طويلة الأجل، خاصة في درجات الحرارة المحيطة العالية أو عند التشغيل بأقصى تيار.
• التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية البالغة 130 درجة رؤية واسعة. ضع في اعتبارك استخدام أنابيب ضوئية أو موزعات إذا كانت هناك حاجة لنمط حزمة معين أو مظهر مخفف.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يقدم هذا LED ثنائي اللون مزايا محددة في فئته:

• مقارنة بـ LED منفصلين:يوفر مساحة كبيرة على PCB ويقلل عدد المكونات، مما يبسط التجميع وقائمة المواد (BOM).
• تكنولوجيا AlInGaP:توفر كفاءة إضاءة أعلى واستقرار حراري أفضل مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaP القياسي (فوسفيد الغاليوم) للألوان الخضراء/الصفراء، مما يؤدي إلى ناتج أكثر سطوعًا واتساقًا.
• عبوة الرؤية الجانبية:اتجاه الإشعاع الأساسي موازٍ لـ PCB، وهو الأمثل للتطبيقات التي تحتاج فيها الإضاءة إلى توجيهها عبر سطح (مثل إضاءة الحواف) بدلاً من عموديًا بعيدًا عنه.
• التلبيس بالقصدير:يوفر قابلية لحام جيدة وهو متوافق مع عمليات اللحام الخالية من الرصاص.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

س1: هل يمكنني تشغيل كل من الشريحتين الخضراء والصفراء في وقت واحد عند 25 مللي أمبير لكل منهما؟

ج1: نعم، ولكن يجب مراعاة تبديد الطاقة الإجمالي على العبوة. مع تشغيل كلتا الشريحتين عند 25 مللي أمبير و V_Fنموذجي ~2.0 فولت، يبدد كل منهما ~50 ميغاواط، بإجمالي ~100 ميغاواط. هذا يتجاوز الحد الأقصى المطلق البالغ 60 ميغاواط لكل شريحة. للتشغيل المستمر المتزامن، يجب تخفيض تصنيف التيار لكل شريحة للحفاظ على تبديد الطاقة الفردي والمجمع ضمن حدود آمنة.

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

ج2: الطول الموجي الذروي (λ_P) هو الطول الموجي عند أعلى نقطة في منحنى الناتج الطيفي لـ LED. الطول الموجي السائد (λ_d) هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي سيبدو له نفس اللون للعين البشرية. λ_dأكثر صلة بتحديد اللون في التطبيقات البصرية.

س3: كيف أفسر رموز المجموعات عند الطلب؟

ج3: تحتاج إلى تحديد رمزي مجموعة لكل لون: واحد لشدة الإضاءة (مثل P للأخضر) وواحد للطول الموجي السائد (مثل D للأخضر). هذا يضمن استلامك مصابيح LED ذات سطوع ولون ضمن النطاقات الضيقة المطلوبة. راجع قوائم رموز المجموعات في القسم 3 من هذه الوثيقة.

س4: هل مطلوب غرفة تبريد (هيت سينك)؟

ج4: بالنسبة لمعظم التطبيقات التي تعمل عند أو أقل من 20 مللي أمبير لكل شريحة في ظروف محيطة نموذجية، فإن النحاس الموجود على PCB نفسه كافٍ لتبديد الحرارة. لبيئات درجة الحرارة المحيطة العالية أو التشغيل المستمر عند الحد الأقصى 25 مللي أمبير، يوصى بتعزيز التخفيف الحراري على PCB (باستخدام وسادات نحاسية أكبر أو ثقوب حرارية).

11. دراسة حالة تصميم عملية

السيناريو:تصميم مؤشر حالة مزدوج لموجه شبكة. يشير الأخضر إلى "اتصال بالإنترنت"، والأصفر يشير إلى "نقل البيانات"، وإطفاء كليهما يشير إلى "لا يوجد اتصال".

التنفيذ:

1. تصميم الدائرة:استخدم طرفي GPIO من متحكم الموجه. يقود كل طرف شريحة لون واحدة من خلال مقاومة محددة للتيار منفصلة. احسب قيمة المقاومة لإمداد 3.3 فولت، I_Fالمستهدف = 15 مللي أمبير (لطول العمر وحرارة أقل)، واستخدام V_Fالحد الأقصى = 2.4 فولت: R = (3.3V - 2.4V) / 0.015A = 60 أوم. استخدم القيمة القياسية الأقرب (مثل 62 أوم).
2. تخطيط PCB:ضع LED بالقرب من حافة اللوحة. اتبع نمط اللحام الموصى به من ورقة البيانات. قم بتوصيل وسادات الكاثود (على الأرجح الطرفين 2 و 4) بـ GPIOs المتحكم عبر المقاومات، وقم بتوصيل وسادات الأنود (على الأرجح الطرفين 1 و 3) بسكة 3.3 فولت. قم بتضمين صب نحاسي صغير حول الوسادات لتحسين حراري طفيف.
3. البرمجيات:تحكم في GPIOs لتشغيل/إطفاء الأخضر/الأصفر/كليهما حسب الحاجة.
4. البصريات:يمكن استخدام أنبوب ضوئي صغير شفاف لتوجيه الضوء من LED الجانبي الإشعاع إلى ملصق على اللوحة الأمامية.

12. مقدمة عن المبدأ التكنولوجي

يستخدم هذا LED مادة أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) المزروعة على ركيزة. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات والثقوب، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). تحدد النسبة المحددة للألومنيوم، والإنديوم، والغاليوم في الشبكة البلورية طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - الأخضر (~573 نانومتر) والأصفر (~591 نانومتر) في هذا الجهاز.

يتم تحقيق تصميم "الرؤية الجانبية" عن طريق تركيب شريحة LED على سطح رأسي داخل العبوة أو باستخدام عاكس/بصريات لتوجيه الناتج الضوئي الأساسي جانبياً. تقلل العدسة الشفافة تمامًا من امتصاص الضوء، مما يسمح بإدراك لون الشريحة الحقيقي وسطوعها.

13. اتجاهات الصناعة

يستمر سوق مصابيح LED SMD في التطور نحو:

• كفاءة أعلى:تؤدي التحسينات المستمرة في النمو البلوري وتصميم الشريحة إلى المزيد من اللومن لكل واط، مما يقلل استهلاك الطاقة لسطوع معين.
• التصغير:أصبحت العبوات أصغر مع الحفاظ على ناتج الضوء أو زيادته، مما يتيح وضع مؤشرات أكثر كثافة وخفية.
• تحسين اتساق اللون:ضمان تسامحات تصنيف أكثر ضيقًا وعمليات تصنيع متقدمة تقليل التباين في اللون والسطوع بين مصابيح LED الفردية، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تستخدم وحدات متعددة.
• موثوقية محسنة:تؤدي التحسينات في مواد العبوة (مركبات القولبة، إطارات التوصيل) وعمليات التصنيع إلى عمر تشغيلي أطول وأداء أفضل في ظل الظروف البيئية القاسية (درجة الحرارة، الرطوبة).
• التكامل:يستمر اتجاه دمج وظائف متعددة (مثل هذه الشريحة ثنائية اللون) أو دمج إلكترونيات التحكم (مثل دوائر IC للسائق) داخل عبوة LED في تبسيط تصميم المنتج النهائي.

يمثل هذا LED SMD ثنائي اللون مكونًا ناضجًا ومحسنًا ضمن هذه الاتجاهات الأوسع، مما يقدم حلاً موثوقًا به لاحتياجات التصميم الإلكتروني الحديثة.