ورقة بيانات ثنائية اللون LED LTST-C295KGKSKT - أبعاد العبوة - أخضر/أصفر - 20 مللي أمبير - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات ثنائي باعث للضوء (LED) ثنائي اللون للتركيب السطحي. يدمج الجهاز شريحتين منفصلتين من أشباه الموصلات من نوع AlInGaP داخل عبوة واحدة فائقة الرقة، مما يتيح انبعاث الضوء الأخضر والأصفر. تم تصميمه ليكون متوافقًا مع عمليات التجميع الآلي وتقنيات اللحام الحديثة الخالية من الرصاص، مما يجعله مناسبًا للتصنيع بكميات كبيرة.

تشمل المزايا الأساسية لهذا المكون شكله المدمج، وكثافة الإضاءة العالية الناتجة عن تقنية AlInGaP المتقدمة، والامتثال للوائح البيئية. يستهدف التطبيقات في الإلكترونيات الاستهلاكية، ومؤشرات الصناعة، وإضاءة مقصورة السيارات، والإشارات العامة حيث تكون هناك حاجة إلى مؤشر ثنائي اللون موثوق به في مساحة صغيرة جدًا.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم حدود الإجهاد التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف. لكل من الشريحة الخضراء والصفراء:

• تبديد الطاقة (Pd):75 ملي واط. هذه هي أقصى قدرة يمكن لـ LED تبديدها كحرارة.
• تيار الأمام الذروي (I_FP):80 مللي أمبير. يُسمح بهذا فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية) لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• تيار الأمام المستمر (I_F):30 مللي أمبير تيار مستمر. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار للتشغيل المستمر.
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يؤدي إلى انهيار وصلة أشباه الموصلات.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -30°C إلى +85°C. نطاق درجة الحرارة المحيطة للتشغيل الموثوق.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):من -40°C إلى +85°C.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

تم القياس عند درجة حرارة محيطية Ta=25°C و I_F=20mA، تحدد هذه المعلمات أداء الجهاز تحت ظروف التشغيل العادية.

• شدة الإضاءة (I_V):الشريحة الخضراء لها حد أدنى 18.0 mcd وحد أقصى 112.0 mcd. الشريحة الصفراء لها حد أدنى 28.0 mcd وحد أقصى 180.0 mcd. لم يتم تحديد القيم النموذجية، مما يشير إلى أن الأداء محدد بنظام التصنيف.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة (نموذجي). تجعل زاوية الرؤية الواسعة هذه LED مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب الرؤية من مجموعة واسعة من الزوايا.
• الطول الموجي الذروي (λ_P):574 نانومتر (أخضر، نموذجي) و 591 نانومتر (أصفر، نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي تكون فيه قوة الضوء المنبعثة أعظمية.
• الطول الموجي السائد (λ_d):571 نانومتر (أخضر، نموذجي) و 589 نانومتر (أصفر، نموذجي). هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، والذي يحدد نقطة اللون على مخطط لونية CIE.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):15 نانومتر (نموذجي) لكلا اللونين، مما يشير إلى انبعاث لوني نقي نسبيًا.
• جهد الأمام (V_F):2.0 فولت (نموذجي)، 2.4 فولت (أقصى) عند 20mA. هذا الجهد المنخفض متوافق مع مصادر الطاقة الشائعة ذات مستوى المنطق.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (أقصى) عند V_R=5V.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات (Bins). يستخدم هذا الجهاز نظام تصنيف لشدة الإضاءة.

3.1 تصنيف الشريحة الخضراء

المجموعات: M (18.0-28.0 mcd)، N (28.0-45.0 mcd)، P (45.0-71.0 mcd)، Q (71.0-112.0 mcd). كل مجموعة لها تسامح +/-15%.

3.2 تصنيف الشريحة الصفراء

المجموعات: N (28.0-45.0 mcd)، P (45.0-71.0 mcd)، Q (71.0-112.0 mcd)، R (112.0-180.0 mcd). كل مجموعة لها تسامح +/-15%.

يجب على المصممين تحديد رموز المجموعات المطلوبة عند الطلب لضمان مستويات السطوع المرغوبة لتطبيقهم. لا يوجد تصنيف منفصل للطول الموجي/اللون موضح، مما يشير إلى تحكم دقيق في الطول الموجي السائد أثناء التصنيع.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى بيانات رسومية محددة ولكن لم يتم تفصيلها بالكامل في النص المقدم، فإن المنحنيات النموذجية لمثل هذا الجهاز ستشمل:

• منحنى I-V (التيار-الجهد):يوضح العلاقة الأسية بين جهد الأمام والتيار. سيكون للمنحنى جهد "ركبة" مميز حول 2.0 فولت.
• شدة الإضاءة مقابل تيار الأمام:علاقة خطية نسبيًا حتى الحد الأقصى للتيار المقنن، وبعد ذلك قد تنخفض الكفاءة بسبب التسخين.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح انخفاض خرج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، وهو عامل حاسم لإدارة الحرارة في التصميم.
• التوزيع الطيفي:رسوم بيانية توضح قوة الضوء النسبية مقابل الطول الموجي، تبلغ ذروتها عند λ_Pالمحدد بعرض محدد بواسطة Δλ.

5. المعلومات الميكانيكية والمتعلقة بالعبوة

يتميز الجهاز بعبوة SMD قياسية في الصناعة. تشمل الملاحظات الميكانيكية الرئيسية:

• العبوة رقيقة للغاية بارتفاع 0.55 ملم.
• جميع الأبعاد تستخدم المليمتر كوحدة أساسية، مع تسامح عام ±0.10 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• تعيين الأطراف هو: LED الأخضر على الطرفين 1 و 3، LED الأصفر على الطرفين 2 و 4. هذا التكوين ذو الكاثود المشترك أو الأنود المشترك (غير مذكور صراحة ولكنه نموذجي لـ LEDs ثنائية اللون) يسمح بالتحكم المستقل في كل لون.
• العدسة شفافة تمامًا، مما يسمح برؤية لون الشريحة الحقيقي.
• تم توفير رسومات أبعاد مفصلة للعبوة، وأبعاد الشريط، ومواصفات البكرة (قطر 7 بوصات، 4000 قطعة لكل بكرة) لتصميم نمط اللحام على اللوحة PCB والتعامل الآلي.

6. دليل اللحام والتجميع

6.1 ملف إعادة التدفق (Reflow)

تم توفير ملف إعادة تدفق بالأشعة تحت الحمراء مقترح للعمليات الخالية من الرصاص. تشمل المعلمات الرئيسية:

• التسخين المسبق:150-200°C.
• زمن التسخين المسبق:120 ثانية كحد أقصى.
• درجة الحرارة القصوى:260°C كحد أقصى.
• الوقت فوق نقطة السيولة:10 ثوانٍ كحد أقصى (موصى به بحد أقصى دورتي إعادة تدفق).
• يستند الملف إلى معايير JEDEC لضمان التركيب الموثوق دون الإضرار بعبوة LED أو وصلات الأسلاك الداخلية.

6.2 اللحام اليدوي

إذا لزم الأمر، يُسمح باللحام اليدوي بمكواة مع حدود:

• درجة حرارة المكواة:300°C كحد أقصى.
• زمن اللحام:3 ثوانٍ كحد أقصى لكل وصلة، لمرة واحدة فقط.

6.3 التخزين والتعامل

• احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):الجهاز حساس للتفريغ الكهروستاتيكي. استخدم أسوار المعصم، ومعدات مؤرضة، وتغليف مضاد للكهرباء الساكنة.
• حساسية الرطوبة:عندما تكون مغلقة في الكيس الأصلي المضاد للرطوبة مع مجفف، فإن العمر الافتراضي للتخزين هو سنة واحدة عند ≤30°C/90% رطوبة نسبية. بمجرد الفتح، يجب استخدام مصابيح LED خلال أسبوع واحد أو تجفيفها (60°C لمدة 20+ ساعة) قبل إعادة التدفق إذا تم تخزينها لفترة أطول.
• التنظيف:استخدم فقط المذيبات المحددة مثل الكحول الإيثيلي أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة. قد تتلف المواد الكيميائية غير المحددة عدسة الإيبوكسي.

7. التغليف والطلب

يتم توريد الجهاز على شريط بعرض 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات لتكون متوافقة مع آلات الاختيار والوضع الآلية. الحد الأدنى لكمية الطلب للبقايا هو 500 قطعة. تتبع مواصفات الشريط والبكرة معايير ANSI/EIA 481.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• مؤشرات الحالة:تتيح القدرة ثنائية اللون عرض حالات متعددة (مثلًا، أخضر=طبيعي، أصفر=تحذير) في مساحة مكون واحدة.
• الإضاءة الخلفية:لشاشات LCD الصغيرة أو لوحات المفاتيح التي تتطلب ردود فعل لونية قابلة للتخصيص.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:أزرار الطاقة، أضواء حالة الشحن، إضاءة زخرفية في الأجهزة المدمجة.
• مقصورة السيارة:إضاءة لوحة القيادة ولوحة التحكم حيث تكون المساحة محدودة.

8.2 اعتبارات التصميم

• الحد من التيار:استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي أو محرك تيار ثابت للحد من تيار الأمام إلى 30mA تيار مستمر أو أقل لكل شريحة.
• إدارة الحرارة:تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على اللوحة PCB أو ثقاب حرارية لتبديد الحرارة، خاصة إذا كان التشغيل قريبًا من الحد الأقصى للتيار أو في درجات حرارة محيطة عالية، للحفاظ على خرج الإضاءة والعمر الافتراضي.
• نمط اللحام على اللوحة PCB:اتبع أبعاد نقاط اللحام الموصى بها لضمان اللحام السليم والاستقرار الميكانيكي.
• التصميم البصري:قد تتطلب زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة أدلة ضوئية أو موزعات إذا كان الحزمة الضوئية الأكثر تركيزًا مطلوبة.

9. المقارنة الفنية والتمييز

مقارنةً بمصابيح LED أحادية اللون القديمة أو تلك التي تستخدم مواد أشباه موصلات مختلفة (مثل GaP التقليدي)، يقدم هذا LED ثنائي اللون القائم على AlInGaP:

• كفاءة أعلى:توفر تقنية AlInGaP شدة إضاءة أعلى لكل وحدة تيار (mcd/mA) للألوان الكهرماني/الأصفر/الأخضر مقارنة بالتقنيات القديمة.
• توفير المساحة:دمج لونين في عبوة واحدة رقيقة 0.55 ملم يقلل من مساحة اللوحة PCB وعدد المكونات مقارنة باستخدام مصباحين LED منفصلين.
• توافق العملية:التوافق الكامل مع لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والوضع الآلي يبسط خطوط تجميع SMT الحديثة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

س: هل يمكنني تشغيل كل من مصابيح LED الخضراء والصفراء عند 30mA في وقت واحد؟

ج: الحد الأقصى المطلق لتبديد الطاقة هو 75mW لكل شريحة. عند جهد أمامي نموذجي Vf = 2.0V و 30mA، تبدد كل شريحة 60mW (P=I*V). تشغيل كلاهما في وقت واحد سيبدد 120mW إجمالاً، وهو ما يتجاوز التصنيف لكل شريحة ويتطلب تحليلًا حراريًا دقيقًا. من الأكثر أمانًا التشغيل تحت القيم القصوى المطلقة، ربما عند 20mA كما هو مستخدم في ظروف الاختبار.

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

ج: الطول الموجي الذروي (λ_P) هو القياس الفيزيائي لأعلى نقطة في طيف انبعاث LED. الطول الموجي السائد (λ_d) هو قيمة محسوبة بناءً على إدراك اللون البشري (مخطط CIE) تمثل "اللون" الذي نراه. لمصدر أحادي اللون مثل هذا LED، يكونان متقاربين جدًا.

س: كيف أفسر رموز التصنيف (Bins) عند التصميم؟

ج: اختر المجموعة التي تضمن الحد الأدنى المطلوب من السطوع. على سبيل المثال، إذا كان تصميمك يحتاج إلى 50 mcd على الأقل من LED الأصفر، يجب عليك تحديد المجموعة Q (71.0-112.0 mcd) أو أعلى، لأن المجموعة P تضمن فقط حتى 71.0 mcd.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

الحالة: مؤشر حالة نظام ثنائي الحالة

في جهاز طبي محمول، يتم استخدام LED واحد للإشارة إلى حالة البطارية والنظام. يتحكم المتحكم الدقيق (Microcontroller) في الأطراف بشكل مستقل.

- الدائرة:طرفي GPIO، كل منهما متصل عبر مقاوم محدد للتيار بقيمة 100Ω (محسوب لـ ~20mA من مصدر 3.3V: R = (3.3V - 2.0V) / 0.02A ≈ 65Ω؛ 100Ω يوفر هامش أمان) إلى الأنود للون LED المعني. يتم توصيل الكاثودات بالأرضي (GND).

- المنطق:أخضر = النظام قيد التشغيل/طبيعي. أصفر = البطارية قيد الشحن/تحذير منخفض. كلاهما مطفأ = النظام مغلق. يوفر هذا التنفيذ المساحة، ويبسط واجهة المستخدم، ويتم تجميعه باستخدام عمليات إعادة التدفق SMT القياسية باتباع الملف المقدم.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعتمد هذا LED على مادة أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم). عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، يتم حقن الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة حيث تتحد. تطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - أخضر عند ~571nm وأصفر عند ~589nm في هذا الجهاز. يتم وضع الشريحتين في عبوة إيبوكسي واحدة مع عدسة شفافة تقلل من امتصاص الضوء وتوفر الحماية البيئية.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر تطوير مصابيح LED في التركيز على عدة مجالات رئيسية ذات صلة بهذا المكون: زيادة الفعالية الضوئية (مزيد من خرج الضوء لكل واط كهربائي)، وتحسين اتساق اللون والتشبع، ومزيد من التصغير للعبوات، وتعزيز الموثوقية تحت ظروف درجات حرارة ورطوبة أعلى. يمثل استخدام مواد أشباه الموصلات المتقدمة مثل AlInGaP للطيف الكهرماني-الأخضر تقنية ناضجة ولكنها محسنة، مما يوفر توازنًا قويًا بين الأداء والتكلفة والموثوقية لتطبيقات المؤشرات. قد تشمل الاتجاهات المستقبلية دمج إلكترونيات القيادة داخل العبوة أو حتى قابلية ضبط أوسع للطيف.