ورقة بيانات ثنائي LED ثنائي اللون LTST-C295TGKRKT - ارتفاع 0.55 مم - أخضر 3.8 فولت / أحمر 2.4 فولت - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-C295TGKRKT ثنائي LED ثنائي اللون من نوع جهاز مُركب على السطح (SMD)، مُصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب مؤشرات صغيرة الحجم وعالية السطوع. يجمع هذا المكون بين رقائقتي أشباه موصلات مختلفتين داخل غلاف واحد فائق الرقة: رقاقة من InGaN (نيتريد الغاليوم الإنديوم) للإصدار الأخضر، ورقاقة من AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم الإنديوم الغاليوم) للإصدار الأحمر. الهدف الأساسي من تصميمه هو توفير حل موثوق وموفر للمساحة للإشارة إلى الحالة، والإضاءة الخلفية، وإضاءة اللوحات حيث يكون التمييز بين الألوان أمرًا ضروريًا.

تشمل المزايا الأساسية لهذا الثنائي LED سماكته المنخفضة للغاية والتي تبلغ 0.55 مم، مما يسهل استخدامه في الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية النحيلة والأجهزة المحمولة. وهو متوافق مع توجيهات ROHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يجعله خيارًا واعيًا بيئيًا. الغلاف موحد وفقًا لمعايير EIA (تحالف الصناعات الإلكترونية)، مما يضمن التوافق مع معدات التجميع الآلي (pick-and-place) وعمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء القياسية، مما يبسط التصنيع بكميات كبيرة.

يشمل السوق المستهدف مجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر: أجهزة أتمتة المكاتب، وأجهزة الاتصالات، والأجهزة المنزلية، ومختلف الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية حيث تكون هناك حاجة إلى مؤشر حالة ثنائي اللون (مثل التشغيل/الاستعداد، حالة الشحن، نشاط الشبكة) في مساحة صغيرة جدًا.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل عند أو تحت هذه الحدود. بالنسبة للرقاقة الخضراء، الحد الأقصى للتيار المستمر الأمامي هو 20 مللي أمبير، مع تيار أمامي ذروة يصل إلى 100 مللي أمبير مسموح به في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). تسمح الرقاقة الحمراء بتيار مستمر أعلى قليلاً يبلغ 30 مللي أمبير ولكن بتيار ذروة أقل يبلغ 80 مللي أمبير. الحد الأقصى لتبديد الطاقة هو 76 ملي واط للرقاقة الخضراء و 75 ملي واط للرقاقة الحمراء، وهو أمر بالغ الأهمية لإدارة الحرارة في لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) المزدحمة. الجهاز مصنف ليعمل في نطاق درجة حرارة من -20°C إلى +80°C ويمكنه تحمل درجات حرارة تخزين من -30°C إلى +100°C. وهو مؤهل أيضًا للحام بإعادة التدفق الخالي من الرصاص بدرجة حرارة ذروة تبلغ 260°C لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس هذه المعلمات عند درجة حرارة محيطة قياسية تبلغ 25°C وتيار أمامي (I_F) بقيمة 20 مللي أمبير، وهي نقطة التشغيل النموذجية.

شدة الإضاءة (I_V):هذا هو مقياس قوة الضوء المُدرك المنبعث من الثنائي LED. بالنسبة للرقاقة الخضراء، الحد الأدنى للشدة هو 112 ملي كانديلا (mcd)، مع نطاق نموذجي يمتد حتى حد أقصى يبلغ 450 mcd. للرقاقة الحمراء حد أدنى يبلغ 45 mcd وحد أقصى يبلغ 180 mcd. يشير النطاق الواسع إلى أن الجهاز متوفر في مجموعات سطوع مختلفة.

زاوية الرؤية (2θ_1/2):يتميز كلا اللونين بزاوية رؤية واسعة جدًا تبلغ 130 درجة (نموذجي). هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها عند المحور المركزي، مما يجعل الثنائي LED مناسبًا للتطبيقات التي تكون فيها الرؤية من زوايا خارج المحور مهمة.

خصائص الطول الموجي:الطول الموجي النموذجي لذروة الانبعاث للرقاقة الخضراء (λ_P) هو 530 نانومتر، مع نطاق للطول الموجي السائد (λ_d) من 520.0 نانومتر إلى 535.0 نانومتر. ذروة الرقاقة الحمراء النموذجية عند 639 نانومتر، مع نطاق طول موجي سائد من 624.0 نانومتر إلى 638.0 نانومتر. عرض النصف الطيفي (Δλ) هو حوالي 35 نانومتر للأخضر و 20 نانومتر للأحمر، ويصف نقاء الطيف للضوء المنبعث.

الجهد الأمامي (V_F):هذا هو انخفاض الجهد عبر الثنائي LED عند التشغيل بالتيار المحدد. يتراوح V_Fللرقاقة الخضراء من 2.8 فولت (الحد الأدنى) إلى 3.8 فولت (الحد الأقصى). للرقاقة الحمراء V_Fأقل، يتراوح من 1.8 فولت إلى 2.4 فولت. هذا الاختلاف حاسم في تصميم الدائرة، خاصة عند تشغيل كلا اللونين من مصدر جهد مشترك، حيث قد يتطلب ذلك مقاومات تحديد تيار بقيم مختلفة.

التيار العكسي (I_R):الحد الأقصى لتيار التسرب العكسي هو 10 ميكرو أمبير لكلا الرقاقتين عند تطبيق جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت. يُذكر صراحةً أن الجهاز غير مصمم للتشغيل العكسي؛ هذا المعيار لأغراض الاختبار فقط.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز ثنائيات LED إلى مجموعات أداء. يستخدم LTST-C295TGKRKT نظام تصنيف لشدة الإضاءة والطول الموجي السائد.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

بالنسبة للرقاقةالخضراء، يتم تعيين المجموعات R و S و T، لتغطي نطاقات الشدة 112.0-180.0 mcd و 180.0-280.0 mcd و 280.0-450.0 mcd على التوالي. بالنسبة للرقاقةالحمراء، تغطي المجموعات P و Q و R نطاقات 45.0-71.0 mcd و 71.0-112.0 mcd و 112.0-180.0 mcd. يتم تطبيق تسامح +/-15% على كل مجموعة شدة.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

ينطبق على الرقاقة الخضراء، حيث تتوافق مجموعات الطول الموجي AP و AQ و AR مع نطاقات الطول الموجي السائد 520.0-525.0 نانومتر و 525.0-530.0 نانومتر و 530.0-535.0 نانومتر. التسامح لكل مجموعة طول موجي هو +/-1 نانومتر ضيق، مما يضمن اتساق لون دقيق داخل المجموعة المختارة.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات (الصفحات 6-7)، فإن مضامينها قياسية. سيوضحمنحنى I-V (التيار-الجهد)العلاقة الأسية النموذجية للثنائيات، حيث تكون نقطة انحناء الجهد الأمامي أعلى للرقاقة الخضراء (InGaN) منها للرقاقة الحمراء (AlInGaP). سيوضحمنحنى شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأماميأن ناتج الضوء يزداد بشكل خطي تقريبًا مع التيار حتى نقطة معينة، وبعدها تنخفض الكفاءة بسبب التسخين. يُعدمنحنى شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطةحرجًا؛ بالنسبة لمعظم ثنائيات LED، ينخفض ناتج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. يجب على المصممين مراعاة هذا التخفيض الحراري، خاصة عند التشغيل بالقرب من الحدود القصوى أو في درجات حرارة محيطة عالية. ستظهرمنحنيات التوزيع الطيفينطاقات الانبعاث الضيقة المتمركزة حول أطوال الموجات الذروية، مع كون النطاق الأخضر أوسع من الأحمر.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالغلاف

5.1 أبعاد الغلاف والقطبية

يأتي الثنائي LED في غلاف SMD قياسي. الميزة الميكانيكية الرئيسية هي ارتفاعه البالغ 0.55 مم. يتم تعريف تخصيص المسامير بوضوح: المسامير 1 و 3 للأنود/الكاثود الأخضر، والمسامير 2 و 4 للأنود/الكاثود الأحمر. يتم توفير البصمة والأبعاد الدقيقة في ورقة البيانات، وهو أمر ضروري لتصميم نمط اللحام على PCB. العدسة شفافة تمامًا، مما يسمح برؤية لون الرقاقة الحقيقي.

5.2 تصميم وسادة اللحام الموصى به

تم تضمين تخطيط مقترح لوسادة اللحام لضمان لحام موثوق واستقرار ميكانيكي سليم. الالتزام بهذه التوصيات يساعد في منع ظاهرة "الشمعدان" (وقوف المكون على طرف واحد) أثناء إعادة التدفق ويضمن تكوين حشوة لحام جيدة للحصول على وصلات قوية.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

الجهاز متوافق مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء، وهو المعيار لتجميع SMD. يتم توفير ملف تعريف إعادة تدفق مقترح للحام الخالي من الرصاص، متوافق مع معايير JEDEC. تشمل المعلمات الرئيسية مرحلة التسخين المسبق (عادة 150-200°C لمدة تصل إلى 120 ثانية)، وصعود محكوم إلى درجة حرارة ذروة لا تتجاوز 260°C، ووقت فوق السائل (TAL) حيث يتم الحفاظ على درجة الحرارة القصوى لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. يهدف ملف التعريف إلى تقليل الصدمة الحرارية مع ضمان تكوين وصلة لحام كاملة.

6.2 احتياطات التعامل والتخزين

حساسية التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):ثنائيات LED عرضة للتلف من الكهرباء الساكنة. يوصى بشدة بالتعامل معها في بيئة محمية من ESD باستخدام أسوار المعصم والمعدات المؤرضة.

حساسية الرطوبة:بينما يتم شحن الجهاز في كيس مقاوم للرطوبة مع مجفف، بمجرد فتح الكيس، يجب استخدام المكونات في غضون أسبوع واحد إذا تم تخزينها في ظروف محيطة (<30°C، <60% رطوبة نسبية). للتخزين لفترة أطول بعد الفتح، يجب الاحتفاظ بها في حاوية محكمة الغلق مع مجفف أو في جو من النيتروجين. تتطلب المكونات المخزنة خارج العبوة الأصلية لأكثر من أسبوع عملية تجفيف (حوالي 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل) قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفرقعة" (popcorning) أثناء إعادة التدفق.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. يوصى بغمر الثنائي LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في تلف الغلاف البلاستيكي أو العدسة.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد LTST-C295TGKRKT في عبوات قياسية للصناعة للتجميع الآلي. يتم وضع المكونات على شريط ناقل بارز بعرض 8 مم، ثم يتم لفه على بكرات بقطر 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة كاملة على 4000 قطعة. للكميات الأصغر، تتوفر عبوة دنيا بقدر 500 قطعة. مواصفات الشريط والبكرة متوافقة مع ANSI/EIA-481. يغلق الشريط العلوي جيوب المكونات، وتتضمن البكرة مؤشرات اتجاهية للتحميل الصحيح في الآلة.

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

يجب تشغيل كل رقاقة لون (أخضر وأحمر) بشكل مستقل. مقاومة تحديد تيار على التوالي إلزامية لكل ثنائي LED لضبط التيار الأمامي المطلوب (عادة 20 مللي أمبير). يتم حساب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R = (V_المصدر- V_F) / I_F. بسبب اختلاف جهود الأمام للرقاقتين الخضراء والحمراء، فإن استخدام جهد مصدر مشترك سيؤدي إلى قيم مقاومة مختلفة لكل لون لتحقيق نفس التيار. على سبيل المثال، مع مصدر 5 فولت: R_أخضر= (5V - 3.3V) / 0.02A = 85Ω; R_أحمر= (5V - 2.1V) / 0.02A = 145Ω (باستخدام قيم V_Fالنموذجية).

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، إلا أن التصميم الحراري السليم على PCB لا يزال مهمًا لطول العمر والأداء المستقر. تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس حول وسادات اللحام لتعمل كمشتت حراري، خاصة إذا كان التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من الحدود القصوى للتيار. تجنب وضع مكونات تولد الحرارة مباشرة بجوار الثنائي LED.

8.3 التصميم البصري

زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة تجعل هذا الثنائي LED مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب رؤية واسعة. للحصول على ضوء أكثر توجيهًا، يمكن استخدام عدسات خارجية أو أدلة ضوئية. توفر العدسة الشفافة تمامًا أنقى لون من الرقاقة، ولكن يمكن تطبيق عدسات منتشرة أو طلاءات خارجيًا إذا كان المظهر الأكثر نعومة وتوحيدًا مطلوبًا.

9. المقارنة التقنية والتمييز

المميز الأساسي لـ LTST-C295TGKRKT هو قدرته ثنائية اللون في غلاف فائق الرقة 0.55 مم. مقارنة باستخدام ثنائيين LED أحاديي اللون منفصلين، فهو يوفر مساحة على PCB ويبسط التجميع. يوفر استخدام InGaN للون الأخضر كفاءة أعلى وسطوعًا مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaP. توفر رقاقة AlInGaP الحمراء كفاءة عالية ونقاء لون ممتاز. توافقه مع عمليات إعادة التدفق القياسية والتعبئة بالشريط والبكرة يجعله خيارًا فعالاً من حيث التكلفة للتصنيع بكميات كبيرة مقارنة بالحلول الأكثر تعقيدًا أو التي يتم تجميعها يدويًا.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: هل يمكنني تشغيل كل من الثنائيين LED الأخضر والأحمر في وقت واحد؟

ج: نعم، ولكن يجب تشغيلهما بواسطة دوائر منفصلة (أي مسارات تيار مستقلة مع مقاومات تحديد تيار خاصة بكل منهما). لا يُنصح بتشغيلهما على التوازي من مقاومة واحدة بسبب خصائص الجهد الأمامي المختلفة، مما يتسبب في توزيع تيار غير متساوٍ.

س: ما معنى رموز التصنيف (R, S, T, AP, AQ, إلخ) في رقم القطعة أو الطلب؟

ج: تحدد هذه الرموز درجة أداء الثنائي LED من حيث شدة الإضاءة والطول الموجي السائد. للحصول على مظهر متسق في منتج ما، فإن تحديد واستخدام ثنائيات LED من نفس المجموعة أمر بالغ الأهمية. استشر المورد للمجموعات المتاحة.

س: هل مطلوب مشتت حراري لهذا الثنائي LED؟

ج: بشكل عام، لا، بسبب تبديده المنخفض للطاقة (≤76 ملي واط). ومع ذلك، يُنصح بممارسات تصميم حراري جيدة على PCB، مثل استخدام وسادات تخفيف حرارية متصلة بمستوى أرضي، للحصول على عمر افتراضي أمثل، خاصة في بيئات درجات الحرارة العالية.

س: هل يمكنني استخدام هذا الثنائي LED للإشارة إلى الجهد العكسي؟

ج: لا. تنص ورقة البيانات صراحةً على أن الجهاز غير مصمم للتشغيل العكسي. قد يتسبب تطبيق جهد عكسي يتجاوز 5 فولت في حدوث تلف. للحماية من عكس القطبية، يجب استخدام ثنائي خارجي في الدائرة.

11. أمثلة عملية للتصميم والاستخدام

دراسة حالة 1: مؤشر حالة الجهاز المحمول:في هاتف ذكي أو لوحي، يمكن استخدام هذا الثنائي LED بالقرب من منفذ USB. يمكن للرقاقة الخضراء الإشارة إلى "شحن كامل"، بينما يمكن للرقاقة الحمراء الإشارة إلى "جاري الشحن". يسمح السماكة الفائقة الرقة بتلاؤمه مع القيود الميكانيكية الضيقة للأجهزة الحديثة.

دراسة حالة 2: لوحة تحكم صناعية:على لوحة مشغل الآلة، يمكن للثنائي LED ثنائي اللون توفير معلومات حالة واضحة. على سبيل المثال، الأخضر لـ "النظام جاهز"، والأحمر لـ "عطل أو تنبيه". تضمن زاوية الرؤية الواسعة أن الحالة مرئية من مواقع مختلفة على أرضية المصنع.

دراسة حالة 3: إضاءة داخلية للسيارات:على الرغم من أنه ليس للإضاءة الأساسية، إلا أنه يمكن استخدامه للإضاءة الخلفية الدقيقة للأزرار أو إضاءة الزخرفة، مع تغيير اللون بناءً على الوضع (مثل الوضع العادي مقابل وضع الليل). تجعله التعبئة القوية وملف تعريف اللحام المؤهل مناسبًا للوحدات الإلكترونية للسيارات، على الرغم من أنه قد تكون هناك حاجة إلى مؤهل خاص بدرجة السيارات.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد تشغيل الثنائي LED على الإضاءة الكهربائية في وصلة أشباه الموصلات من النوع p-n. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. عندما تتحد حاملات الشحن هذه، فإنها تطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد لون (طول موجي) الضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. نظام مادةInGaNلديه فجوة نطاق أوسع، مما يتيح انبعاث الضوء الأخضر والأزرق والأبيض. نظام مادةAlInGaPفعال بشكل خاص لإنتاج الضوء الأحمر والبرتقالي والأصفر. من خلال إيواء رقاقتين من هذا القبيل في غلاف واحد، يتم إنشاء مصدر ثنائي اللون مضغوط.

13. اتجاهات الصناعة والتطور

يستمر اتجاه ثنائيات LED من نوع SMD نحو كفاءة أعلى (مزيد من ناتج الضوء لكل واط)، وأحجام عبوات أصغر، وتكامل أكبر. أصبحت ثنائيات LED ثنائية اللون وثلاثية الألوان (RGB) أكثر شيوعًا لأنها تمكن من مزج الألوان الديناميكي وواجهات مستخدم أكثر تطوراً. هناك أيضًا دافع قوي نحو تحسين الموثوقية والأداء في ظل ظروف درجات حرارة أعلى، لتلبية احتياجات أسواق السيارات والصناعة. علاوة على ذلك، يدعم دفع التصغير، كما هو واضح في هذا الغلاف بارتفاع 0.55 مم، تطوير أجهزة إلكترونية استهلاكية أرق باستمرار. تخضع المواد الأساسية لأشباه الموصلات، خاصة للأخضر والأزرق، لأبحاث مستمرة لتحسين كفاءتها، وهو تحدٍ يُعرف تاريخيًا باسم "فجوة الأخضر".