ورقة بيانات ثنائي الضوء LED LTST-S326KGKFKT - إضاءة جانبية - أخضر/برتقالي - 20 مللي أمبير - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-S326KGKFKT ثنائي ضوء LED ثنائي اللون ذو الإضاءة الجانبية (SMD). يجمع بين شريحتين منفصلتين من أشباه الموصلات من نوع AlInGaP داخل غلاف واحد: واحدة تُصدر ضوءًا أخضر والأخرى تُصدر ضوءًا برتقاليًا. يتيح هذا التكوين إمكانية الإشارة أو التبيان ثنائي اللون من مكون واحد مضغوط. تم تصميم الجهاز ليكون متوافقًا مع عمليات التجميع الآلي وتقنيات اللحام الحديثة الخالية من الرصاص.

1.1 الميزات الأساسية والمزايا

تنبع المزايا الأساسية لهذا LED من تقنية المواد المستخدمة وتصميم الغلاف. يوفر استخدام شرائح AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) كفاءة إضاءة عالية، مما ينتج عنه سطوع عالٍ. يوجه تصميم العدسة ذو الإضاءة الجانبية الضوء بشكل جانبي، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات التي يتم فيها تركيب LED بشكل عمودي على سطح الرؤية، مثل الألواح المضاءة من الحواف أو مؤشرات الحالة على جانب الجهاز. تشمل الميزات الرئيسية الامتثال لتوجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، وأطراف مطلية بالقصدير لتحسين قابلية اللحام، والتعبئة على بكرات شريطية مقاس 8 مم للتجميع الآلي الفعال.

1.2 التطبيقات المستهدفة والسوق

يستهدف هذا المكون سوق الإلكترونيات العام. تشمل تطبيقاته النموذجية مؤشرات الحالة، والإضاءة الخلفية للأزرار أو الرموز، وأضواء الإشارة ثنائية اللون في الإلكترونيات الاستهلاكية، ومعدات المكاتب، وأجهزة الاتصالات، والأجهزة المنزلية. تعد خاصية الإصدار الجانبي ذات قيمة خاصة في التصميمات المحدودة المساحة حيث لا تكون مصابيح LED المواجهة للأمام ممكنة.

2. المواصفات الفنية والتفسير الموضوعي

يقدم هذا القسم تفصيلًا دقيقًا لحدود تشغيل الجهاز وخصائص أدائه تحت الظروف القياسية (درجة حرارة المحيط = 25°C).

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل العادي.

• تبديد الطاقة (Pd):72 ملي واط لكل شريحة. هذه هي أقصى كمية من الطاقة يمكن تبديدها باستمرار على شكل حرارة. يتجاوز هذا الحد خطر ارتفاع درجة الحرارة وتسريع التدهور.
• تيار الأمام الذروي (I_FP):80 مللي أمبير، مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). يتيح ذلك فترات قصيرة من الوميض عالي الكثافة.
• تيار الأمام المستمر (I_F):30 مللي أمبير تيار مستمر. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار للتشغيل المستمر لضمان الموثوقية طويلة الأجل.
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تطبيق جهد عكسي أعلى من هذا يمكن أن يتسبب في انهيار الوصلة.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:-30°C إلى +85°C و -40°C إلى +85°C على التوالي. يمكن للجهاز تحمل التخزين غير التشغيلي في درجات حرارة أقل قليلاً.
• درجة حرارة اللحام:يتحمل لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء عند درجة حرارة ذروية تبلغ 260°C لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ، وهو ما يتماشى مع ملفات التجميع الخالية من الرصاص الشائعة.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

تحدد هذه المعلمات أداء الجهاز عند نقطة التشغيل النموذجية لتيار أمامي قدره 20 مللي أمبير.

• شدة الإضاءة (I_V):الشريحة الخضراء لها شدة نموذجية تبلغ 35.0 ملي كانديلا، مع حد أدنى 18.0 ملي كانديلا. الشريحة البرتقالية أكثر سطوعًا، بشدة نموذجية تبلغ 90.0 ملي كانديلا وحد أدنى 28.0 ملي كانديلا. يتم قياس الشدة باستخدام مرشح يحاكي استجابة العين البشرية للضوء (منحنى CIE).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة (نموذجي). تشير هذه الزاوية الواسعة إلى نمط انبعاث واسع ومنتشر مناسب للإضاءة الجانبية.
• الطول الموجي:
  • الطول الموجي الذروي (λ_P):574 نانومتر (أخضر، نموذجي) و 611 نانومتر (برتقالي، نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه الناتج الطيفي أقوى.
  • الطول الموجي السائد (λ_d):571 نانومتر (أخضر، نموذجي) و 605 نانومتر (برتقالي، نموذجي). هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، والمستمد من مخطط لونية CIE، وهو الأفضل في تعريف اللون.
  • عرض النطاق الطيفي (Δλ):15 نانومتر (أخضر) و 17 نانومتر (برتقالي، نموذجي). يشير هذا إلى نقاء الطيف؛ تؤدي النطاقات الأضيق إلى ألوان أكثر تشبعًا.
• جهد الأمام (V_F):2.0 فولت نموذجي، 2.4 فولت كحد أقصى عند 20 مللي أمبير. يجعل هذا الجهد المنخفض الجهاز متوافقًا مع دوائر المنطق الشائعة 3.3 فولت و 5 فولت، غالبًا دون الحاجة إلى مقاومة تحديد تيار للإشارة ذات التيار المنخفض.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير كحد أقصى عند انحياز عكسي 5 فولت. من المرغوب فيه وجود تيار عكسي منخفض.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات أداء. يستخدم LTST-S326KGKFKT نظام تصنيف لشدة الإضاءة.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف الناتج الضوئي عند 20 مللي أمبير إلى مجموعات يتم تحديدها برمز حرف. لكل مجموعة قيمة دنيا وقصوى للشدة، مع تسامح +/-15% مسموح به داخل كل مجموعة.

• مجموعات الشريحة الخضراء:M (18.0-28.0 ملي كانديلا)، N (28.0-45.0 ملي كانديلا)، P (45.0-71.0 ملي كانديلا)، Q (71.0-112.0 ملي كانديلا).
• مجموعات الشريحة البرتقالية:N (28.0-45.0 ملي كانديلا)، P (45.0-71.0 ملي كانديلا)، Q (71.0-112.0 ملي كانديلا)، R (112.0-180.0 ملي كانديلا).

يسمح هذا النظام للمصممين باختيار مجموعة تلبي متطلبات السطوع المحددة لديهم. على سبيل المثال، ستحدد التطبيقات التي تتطلب سطوعًا موحدًا للوحة مجموعة ضيقة مثل P أو Q لتقليل التباين بين الوحدات.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات (الصفحات 6-7)، فإن آثارها قياسية لتقنية LED.

4.1 التيار مقابل شدة الإضاءة (منحنى I_V)

الناتج الضوئي لـ LED يتناسب تقريبًا مع تيار الأمام عبر نطاق معين. التشغيل فوق 20 مللي أمبير الموصى بها سيزيد السطوع ولكنه يزيد أيضًا من تبديد الطاقة (الحرارة) وقد يقلل من عمر التشغيل. يسمح تصنيف تيار الذروة النبضي (80 مللي أمبير) بومضات قصيرة ساطعة دون تراكم حراري.

4.2 الاعتماد على درجة الحرارة

أداء LED حساس لدرجة الحرارة. عادةً، ينخفض جهد الأمام (V_F) قليلاً مع زيادة درجة الحرارة. والأهم من ذلك، تنخفض شدة الإضاءة عمومًا مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. يعد الإدارة الحرارية المناسبة في تصميم اللوحة المطبوعة (مثل مساحة نحاسية كافية لتبديد الحرارة) أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على سطوع ثابت، خاصة في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية أو عند تيارات تشغيل أعلى.

4.3 التوزيع الطيفي

ستظهر المنحنيات الطيفية المشار إليها ملف انبعاث كل شريحة. يتم تحديد الأطوال الموجية الذروية والسائدة، وستوضح المنحنيات عرض النطاق الطيفي (Δλ). عادةً ما يكون للشريحة البرتقالية AlInGaP عرض طيفي أوسع من الشريحة الخضراء، وهو ما ينعكس في مواصفات 17 نانومتر مقابل 15 نانومتر.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 الأبعاد الفيزيائية والقطبية

يتوافق الجهاز مع مخطط غلاف SMD قياسي EIA. يتم تعريف تخصيص الطرف بوضوح: الكاثود 1 (C1) للشريحة البرتقالية، والكاثود 2 (C2) للشريحة الخضراء. الأنود المشترك غير موسوم صراحةً في المقتطف ولكنه قياسي لهذا النوع من LED ثنائي اللون ذو الأنود المشترك. العدسة ذات الإضاءة الجانبية هي ميزة ميكانيكية رئيسية.

5.2 نمط اللحام الموصى به للوحة المطبوعة

توفر ورقة البيانات أبعاد وسلوك وسادة اللحام المقترحة. يعد اتباع هذه التوصيات أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق وصلات لحام موثوقة، ومنع ظاهرة "الشمعدان" (رفع أحد الطرفين)، وضمان المحاذاة الصحيحة لإصدار الضوء الجانبي. يتم توفير اتجاه اللحام المقترح لتحسين عملية إعادة التدفق.

6. إرشادات التجميع واللحام والتعامل

6.1 ملف لحام إعادة التدفق

تم توفير ملف مفصل مقترح لإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء للعمليات الخالية من الرصاص. تشمل المعلمات الرئيسية منطقة التسخين المسبق (150-200°C)، ومنحدر خاضع للتحكم إلى درجة حرارة ذروية قصوى تبلغ 260°C، ووقت فوق السائل (TAL) يضمن تكوين وصلة لحام مناسبة دون تلف حراري لغلاف LED. يعتمد الملف على معايير JEDEC لضمان الموثوقية.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي باستخدام المكواة ضروريًا، يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة 300°C، ويجب أن يقتصر وقت التلامس على 3 ثوانٍ كحد أقصى لكل عملية لحام. يمكن للحرارة أو الوقت المفرط أن يتلف الروابط السلكية الداخلية أو عدسة الإيبوكسي.

6.3 التنظيف

يجب استخدام مواد التنظيف المحددة فقط. المذيبات الموصى بها هي كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة، مع تقييد وقت الغمر بأقل من دقيقة واحدة. يمكن للمواد الكيميائية القاسية أو غير المحددة أن تتسبب في تشقق أو تعكير أو تلف عدسة LED.

6.4 التخزين والحساسية للرطوبة

مصابيح LED حساسة للرطوبة. البكرات المغلقة من المصنع مع مجفف لها عمر افتراضي لمدة عام عند تخزينها في ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية. بمجرد فتح الكيس المقاوم للرطوبة، يجب تخزين المكونات عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية ومن الناحية المثالية استخدامها في غضون أسبوع. للتخزين لفترات أطول خارج التغليف الأصلي، يجب الاحتفاظ بها في بيئة جافة ومغلقة (مثل مع مجفف أو في النيتروجين) وقد تتطلب دورة تجفيف (مثل 60°C لمدة 20 ساعة) قبل اللحام لمنع تلف "انفجار الفشار" أثناء إعادة التدفق.

6.5 احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

مصابيح LED عرضة للتلف بسبب التفريغ الكهروستاتيكي. يجب أن تكون ضوابط ESD المناسبة موجودة أثناء التعامل: استخدم أسوار معصم مؤرضة، وسجاد مضاد للكهرباء الساكنة، وتأكد من تأريض جميع المعدات بشكل صحيح.

7. التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المنتج قياسيًا على شريط ناقل بارز بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة كاملة على 3000 قطعة. تتوافق مواصفات الشريط والبكرة مع معايير ANSI/EIA-481 لضمان التوافق مع المعدات الآلية. ينطبق الحد الأدنى لكمية الطلب البالغة 500 قطعة للبكرات الجزئية (الباقي). تضمن التعبئة اتجاه المكون وتحمي الأجهزة أثناء الشحن والتعامل.

8. اعتبارات تصميم التطبيق

8.1 تصميم الدائرة

مقاومة تحديد تيار مطلوبة دائمًا تقريبًا على التوالي مع كل شريحة LED لضبط تيار الأمام. يمكن حساب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R = (V_المصدر- V_F) / I_F. باستخدام V_Fالنموذجي البالغ 2.0 فولت و I_Fمطلوب قدره 20 مللي أمبير من مصدر 5 فولت: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 أوم. يمكن استخدام قيمة أعلى قليلاً (مثل 180 أوم) لزيادة الهامش وتقليل التيار/الطاقة قليلاً. للتعددية أو التشغيل من طرف GPIO لوحدة التحكم الدقيقة، تأكد من عدم تجاوز قدرة الطرف على توفير أو استهلاك التيار.

8.2 الإدارة الحرارية

بينما تبديد الطاقة منخفض (72 ملي واط كحد أقصى لكل شريحة)، فإن التشغيل المستمر عند الحدود القصوى في درجة حرارة محيطة عالية يمكن أن يؤدي إلى درجات حرارة وصلة تتجاوز المواصفات. يوفر توفير مساحة نحاسية كافية على اللوحة المطبوعة حول وسادات LED مساعدة في تبديد الحرارة. تجنب وضع LED بالقرب من مصادر حرارة كبيرة أخرى.

8.3 التكامل البصري

يجب مراعاة الانبعاث الجانبي بزاوية 130 درجة في التصميم الميكانيكي. قد تكون هناك حاجة إلى أدلة ضوئية أو موزعات أو تجاويف عاكسة لتوجيه أو تشكيل الناتج الضوئي للحصول على التأثير البصري المطلوب. ستؤثر مجموعة الشدة المختارة مباشرة على السطوع النهائي.

9. المقارنة الفنية والتمييز

المميزات الرئيسية لهذا المكون هيقدرته ثنائية اللون في غلاف ذو إضاءة جانبية. مقارنةً بمصابيح LED أحادية اللون، فإنه يوفر مساحة على اللوحة ويبسط التجميع للإشارة ثنائية اللون. مقارنةً بمصابيح LED ذات الإصدار العلوي، فإنه يحل مشكلة تخطيط ميكانيكي محدد. يوفر استخدام تقنية AlInGaP كفاءة أعلى واستقرارًا حراريًا أفضل من التقنيات القديمة مثل GaAsP لهذه الألوان، مما يؤدي إلى ناتج أكثر سطوعًا واتساقًا.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

10.1 هل يمكنني تشغيل كلا اللونين في وقت واحد؟

نعم، ولكن يجب مراعاة تبديد الطاقة الإجمالي. ستكون الطاقة المجمعة لكلا الشريحتين عند أقصى تيار مستمر لهما (30 مللي أمبير لكل منهما عند ~2.0 فولت) حوالي 120 ملي واط، وهو ما يتجاوز تصنيف الشريحة الفردية البالغ 72 ملي واط. يجب إدارة الحرارة المجمعة في الغلاف المشترك. للتشغيل الموثوق طويل الأجل، يُنصح بتشغيل كلا الشريحتين عند تيار أقل (مثل 15-20 مللي أمبير لكل منهما) إذا كان من المقرر تشغيلهما في وقت واحد لفترات طويلة.

10.2 ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والسائد؟

الطول الموجي الذروي (λ_P) هو القياس الفيزيائي لأعلى نقطة على منحنى الناتج الطيفي. الطول الموجي السائد (λ_d) هو قيمة محسوبة بناءً على كيفية إدراك العين البشرية لخليط الألوان من LED؛ وهو الطول الموجي الفردي الذي يتطابق بشكل أفضل مع الصبغة المدركة. بالنسبة لمصابيح LED ذات طيف ضيق نسبيًا، غالبًا ما تكون قريبة، لكن λ_dأكثر صلة بتحديد اللون.

10.3 لماذا تكون عملية التجفيف مطلوبة قبل اللحام؟

تمتص مكونات SMD الرطوبة من الهواء. أثناء التسخين السريع لعملية لحام إعادة التدفق، يمكن لهذه الرطوبة المحتبسة أن تتبخر بشكل انفجاري، مما يتسبب في انفصال داخلي أو تشققات أو "انفجار الفشار". تزيل عملية التجفيف هذه الرطوبة الممتصة، مما يجعل المكونات آمنة لعملية إعادة التدفق عالية الحرارة.

11. مثال تطبيقي عملي

سيناريو: مؤشر حالة مزدوج على جهاز توجيه شبكة.يستخدم جهاز التوجيه فتحة واحدة على لوحته الجانبية للإشارة إلى الحالة. يتم تركيب LTST-S326KGKFKT على اللوحة المطبوعة مباشرة خلف هذه الفتحة. تقوم وحدة التحكم الدقيقة بتشغيل مصابيح LED: الضوء الأخضر الثابت يشير إلى التشغيل الطبيعي واتصال الشبكة. الضوء البرتقالي الوامض يشير إلى نشاط البيانات. الضوء البرتقالي الثابت يشير إلى خطأ في النظام أو تسلسل التمهيد. يستخدم هذا التصميم مساحة مكون واحدة لتوفير ثلاث حالات بصرية واضحة، مستفيدًا من الانبعاث الجانبي ليكون مرئيًا من مقدمة الجهاز، مما يوفر مساحة ويبسط تصميم اللوحة الأمامية مقارنة باستخدام مصباحين LED منفصلين ذوي إصدار علوي.

12. مقدمة عن مبدأ التقنية

LED هو ثنائي شبه موصل. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات والثقوب، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد اللون المحدد للضوء بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) هو شبه موصل مركب يمكن ضبط فجوة نطاقه عن طريق تغيير نسب مكوناته. بالنسبة لـ LTST-S326KGKFKT، تم تصميم شريحة واحدة بفجوة نطاق تتوافق مع الضوء الأخضر (~571 نانومتر)، وأخرى بفجوة نطاق تتوافق مع الضوء البرتقالي (~605 نانومتر). يتضمن الغلاف ذو الإضاءة الجانبية عدسة إيبوكسي مصبوبة تشكل الضوء المنبعث في نمط جانبي واسع.

13. اتجاهات التقنية

يستمر الاتجاه العام في تقنية LED لتطبيقات المؤشرات نحو كفاءة أعلى (مزيد من الناتج الضوئي لكل وحدة طاقة كهربائية)، مما يسمح بتيارات تشغيل أقل وتقليل استهلاك طاقة النظام. هناك أيضًا دفع نحو التصغير مع الحفاظ على الأداء البصري أو تحسينه. علاوة على ذلك، يعد التكامل اتجاهًا رئيسيًا، مثل دمج مقاومات تحديد التيار أو دوائر التشغيل المتكاملة داخل غلاف LED نفسه لتبسيط تصميم الدائرة. بينما تمثل ورقة البيانات هذه منتجًا ناضجًا، قد تتميز العروض الأحدث في السوق بهذه التطورات، مما يقدم للمصممين حلولًا أصغر حجمًا وأكثر كفاءة وأسهل في الاستخدام للإشارة إلى الحالة وإضاءة اللوحات.