ورقة بيانات LED ثنائي اللون من نوع SMD طراز LTST-C195TBKSKT - عبوة رقيقة 0.55 مم - أزرق 3.8 فولت / أصفر 2.4 فولت - قدرة 76 ميجاوات/62.5 ميجاوات - وثيقة تقنية باللغة الإنجليزية

1. نظرة عامة على المنتج

يوضح هذا المستند مواصفات صمام ثنائي باعث للضوء (LED) ثنائي اللون من نوع جهاز مثبت على السطح (SMD). يدمج المكون شريحتي أشباه موصلات متميزتين داخل غلاف واحد رقيق للغاية، مما يتيح تصاميم مدمجة حيث تكون المساحة محدودة. التطبيق الأساسي هو كمؤشر أو ضوء حالة في المعدات الإلكترونية، حيث يقدم لونين متميزين من بصمة جهاز واحدة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

السمة المميزة للجهاز هي مظهره الفائق الرقة البالغ 0.55 مم، وهي ميزة حاسمة للإلكترونيات الاستهلاكية العصرية النحيفة، والأجهزة المحمولة، ولوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) عالية الكثافة. يستخدم الجهاز مواد أشباه موصلات متقدمة: شريحة InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد) لانبعاث اللون الأزرق وشريحة AlInGaP (ألومنيوم إنديوم جاليوم فوسفيد) لانبعاث اللون الأصفر. تشتهر هذه المواد بكفاءتها العالية وسطوعها. يتوافق الصمام الثنائي بالكامل مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة). يتم تعبئته على شريط بعرض 8 مم على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات التجميع الآلي عالية السرعة من نوع "الالتقاط والوضع" المستخدمة في التصنيع بالجملة. تم تصميم الجهاز أيضًا ليتحمل عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) القياسية المستخدمة في تجميع اللحام الخالي من الرصاص.

تحليل متعمق للمعايير التقنية

تقدم الأقسام التالية تفصيلاً مفصلاً لحدود تشغيل الجهاز وخصائص أدائه تحت ظروف الاختبار القياسية (درجة حرارة المحيط = 25 درجة مئوية).

2.1 Absolute Maximum Ratings

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي إذا تجاوزها الجهاز فقد يتعرض لتلف دائم. لا يتم ضمان التشغيل عند أو تحت هذه الحدود.

• Power Dissipation (Pd): أقصى قدر مسموح به من الطاقة يمكن للصمام الثنائي الباعث للضوء تبديده على شكل حرارة. تقييم الرقاقة الزرقاء هو 76 ميغاواط، بينما تقييم الرقاقة الصفراء هو 62.5 ميغاواط. تجاوز هذا الحد يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة وتسريع التدهور.
• تيار الذروة الأمامي (I_FP): أقصى تيار نابض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية). تستطيع الشريحة الزرقاء تحمل نبضات تيار بقيمة 100 مللي أمبير، والشريحة الصفراء 60 مللي أمبير. هذه المعلمة مهمة للتطبيقات التي تتطلب ومضات قصيرة وعالية الكثافة.
• تيار المستمر الأمامي (I_F): أقصى تيار أمامي مستمر للتشغيل الموثوق على المدى الطويل. وهو 20 مللي أمبير للشريحة الزرقاء و25 مللي أمبير للشريحة الصفراء. هذا هو تيار القيادة القياسي لمعظم مواصفات السطوع.
• نطاقات درجات الحرارة: تم تصنيف الجهاز للعمل بين -20 درجة مئوية إلى +80 درجة مئوية ويمكن تخزينه بين -30 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية.
• حالة اللحام: يمكن للمكون تحمل لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ، وهو ما يتماشى مع ملفات تعريف عملية اللحام الخالية من الرصاص الشائعة.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة عند تيار مستمر أمامي موصى به قدره 20 مللي أمبير.

• Luminous Intensity (I_V): مقياس للسطوع المُدرك. بالنسبة للشريحة الزرقاء، يتراوح الشدة النموذجية من حد أدنى 28.0 مللي شمعة إلى حد أقصى 180.0 مللي شمعة. بالنسبة للشريحة الصفراء، يتراوح المدى من 45.0 مللي شمعة إلى 280.0 مللي شمعة. القيمة الفعلية مجمعة في فئات (انظر القسم 3).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2): المدى الزاوي الذي تكون عنده الشدة الضوئية على الأقل نصف الشدة عند 0° (على المحور). كلا اللونين يتمتعان بزاوية رؤية نموذجية واسعة تبلغ 130 درجة، مما يوفر وضوحًا جيدًا من الزوايا الجانبية.
• الطول الموجي القمة (λ_P): الطول الموجي الذي تكون عنده قوة الخرج البصرية في أقصى حد لها. القيم النموذجية هي 468 نانومتر (أزرق) و 591 نانومتر (أصفر).
• الطول الموجي المسيطر (λ_d): الطول الموجي الفردي الذي يصف بشكل أفضل اللون المدرك للضوء. القيم النموذجية هي 470 نانومتر (أزرق) و 589 نانومتر (أصفر). يتم اشتقاق هذا من مخطط CIE للونية.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ): عرض الطيف المنبعث عند نصف قدرته القصوى. يتمتع كلا الشريحتين بنطاق عرضي نموذجي يبلغ 25 نانومتر، مما يشير إلى انبعاث لوني نقي نسبيًا.
• الجهد الأمامي (V_F): انخفاض الجهد عبر الصمام الثنائي الباعث للضوء عند تشغيله بتيار 20 مللي أمبير. تتمتع الشريحة الزرقاء بجهد أمامي نموذجي V_F بقيمة 3.30 فولت (بحد أقصى 3.80 فولت)، وتتمتع الشريحة الصفراء بجهد أمامي نموذجي V_F من 2.00 فولت (بحد أقصى 2.40 فولت). هذا أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة السائق واختيار مصدر الطاقة.
• التيار العكسي (I_R): أقصى تيار تسرب عند تطبيق جهد عكسي قدره 5 فولت. وهو 10 ميكرو أمبير لكلتا الرقاقتين. ملاحظة حرجة: لم يتم تصميم الجهاز للعمل العكسي؛ تطبيق جهد عكسي يتجاوز حالة الاختبار قد يتسبب في عطل فوري.

2.3 الاعتبارات الحرارية

على الرغم من عدم تفصيله صراحة في المقاومة الحرارية (θ_JA), فإن تصنيفات تبديد الطاقة ونطاق درجة حرارة التشغيل هما القيود الحرارية الأساسية. يعد تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة الفعال مع صب كافي للنحاس لتبريد الحرارة أمرًا ضروريًا للحفاظ على درجة حرارة الوصلة ضمن الحدود الآمنة، خاصة عند التشغيل عند أو بالقرب من أقصى تيار مستمر. تجاوز أقصى درجة حرارة للوصلة سيقلل بشكل كبير من عمر LED الافتراضي.

3. Binning System Explanation

لمراعاة الاختلافات الطبيعية في تصنيع أشباه الموصلات، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات أداء. وهذا يضمن الاتساق داخل دفعة الإنتاج.

3.1 فرز شدة الإضاءة

يتم تصنيف الناتج الضوئي إلى مجموعات محددة بقيم دنيا وعليا. لكل مجموعة هامش تسامح يبلغ ±15%.

Blue Chip Bins:
N: 28.0 - 45.0 mcd
P: 45.0 - 71.0 mcd
Q: 71.0 - 112.0 mcd
R: 112.0 - 180.0 mcd

حاويات الرقائق الصفراء:
P: 45.0 - 71.0 mcd
Q: 71.0 - 112.0 mcd
R: 112.0 - 180.0 mcd
S: 180.0 - 280.0 mcd

يجب على المصممين تحديد رموز bins المطلوبة عند الطلب لضمان مستوى السطوع اللازم لتطبيقهم. قد يؤدي استخدام bin منخفض (مثل N للأزرق) إلى شاشة أقل سطوعًا.

4. تحليل منحنى الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص النموذجية التي تعتبر ضرورية لفهم سلوك الجهاز في ظل الظروف غير القياسية. على الرغم من أن الرسوم البيانية المحددة لم يتم إعادة إنتاجها في النص، إلا أن آثارها موضحة أدناه.

4.1 Forward Current vs. Forward Voltage (I-V Curve)

تُظهر هذه المنحنى العلاقة غير الخطية بين التيار والجهد. بالنسبة لشريحتي LED، يزداد الجهد بشكل لوغاريتمي مع التيار. القيم النموذجية لـ V_F المقدمة محددة لتيار 20 مللي أمبير. التشغيل بتيار أقل سيؤدي إلى انخفاض V_F، والتشغيل بتيار أعلى سيزيد من V_F واستهلاك الطاقة. يُوصى بشدة باستخدام مشغل تيار ثابت بدلاً من مشغل جهد ثابت لضمان سطوع مستقر ومنع الانحراف الحراري.

4.2 الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي

يوضح هذا الرسم البياني كيف يزداد الناتج الضوئي مع زيادة التيار الأمامي. يكون بشكل عام قريبًا من الخطي ضمن نطاق التشغيل، لكنه سيشبع عند التيارات العالية جدًا بسبب انخفاض الكفاءة والتأثيرات الحرارية. تم اختيار تيار القيادة 20 مللي أمبير كنقطة قياسية توازن بين السطوع والكفاءة والموثوقية.

4.3 شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة

ينخفض خرج الضوء من الصمام الثنائي الباعث للضوء مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. هذا المنحنى بالغ الأهمية للتطبيقات التي تعمل في بيئات عالية الحرارة. يمكن تقدير عامل التخفيض (النسبة المئوية للانخفاض في الخرج لكل درجة مئوية) من هذا الرسم البياني. من الضروري وجود مشتت حراري كافٍ لتقليل فقدان السطوع مع تغير درجة الحرارة.

4.4 التوزيع الطيفي

ترسم هذه المنحنيات الشدة النسبية مقابل الطول الموجي، وتظهر الطول الموجي الأقصى (λ_P) وعرض النطاق الطيفي (Δλ). يؤكد عرض النطاق الضيق البالغ 25 نانومتر لكلا اللونين نقاء لوني جيد، وهو أمر مرغوب فيه لتطبيقات المؤشرات حيث يكون تمييز الألوان مهماً.

5. المعلومات الميكانيكية ومعلومات العبوة

5.1 أبعاد العبوة وتعيين المسامير

يتوافق الجهاز مع مخطط عبوة قياسي من EIA. الميزة الميكانيكية الرئيسية هي الارتفاع الإجمالي البالغ 0.55 مم. تعيين المسامير للشريحة ثنائية اللون هو كما يلي: المسامير 1 و 3 مخصصة للشريحة الزرقاء (InGaN)، والمسامير 2 و 4 مخصصة للشريحة الصفراء (AlInGaP). يوفر تصميم الوسادات الأربعة هذا اتصالات كهربائية منفصلة لكل لون، مما يسمح بالتحكم فيها بشكل مستقل.

5.2 تخطيط وسادة اللحام الموصى به

يتم توفير نمط أرضي مقترح (بصمة) لتصميم لوحة الدوائر المطبوعة. الالتزام بهذا النمط أمر بالغ الأهمية لتحقيق وصلات لحام موثوقة أثناء عملية إعادة التدفق، وضمان المحاذاة الصحيحة، وتسهيل نقل الحرارة بعيدًا عن الصمام الثنائي الباعث للضوء. تم تصميم أبعاد اللوحات لمنع ظاهرة "الشمعدان" (وقوف المكون على أحد طرفيه) أثناء إعادة تدفق اللحام.

5.3 تحديد القطبية

على الرغم من عدم عرضه صراحةً في النص، فإن مصابيح LED السطحية (SMD) تحتوي عادةً على علامة على الغلاف (مثل نقطة أو شق أو حافة مائلة) للإشارة إلى القطب السالب (-) أو طرف محدد. يجب مقارنة جدول تعيين الأطراف في ورقة البيانات مع مخطط علامات الغلاف (المشار إليه ضمن "أبعاد الغلاف") لضمان الاتجاه الصحيح أثناء التجميع والتصميم.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 IR Reflow Soldering Profile

تم تضمين ملف درجة حرارة مقترح للحام بإعادة التدفق الخالي من الرصاص. تشمل المعلمات الرئيسية:
- التسخين المسبق: الارتفاع التدريجي من درجة حرارة المحيط إلى 150-200 درجة مئوية.
- وقت النقع/التسخين المسبق: حد أقصى 120 ثانية لتفعيل flux وتقليل الصدمة الحرارية.
- درجة الحرارة القصوى: الحد الأقصى 260 درجة مئوية.
- الوقت فوق نقطة الانصهار (TAL): يجب أن يكون الوقت الذي يقضيه اللحام فوق نقطة انصهاره (عادةً حوالي 217 درجة مئوية لسبيكة SnAgCu) كافيًا لتكوين وصلة سليمة، مع تقليله إلى الحد الأدنى لتقليل الإجهاد الحراري على الصمام الثنائي الباعث للضوء. تم تصميم المنحنى الحراري ليكون متوافقًا مع معايير JEDEC.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان التصحيح اليدوي ضروريًا، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة مكواة اللحام 300 درجة مئوية، ويجب أن يقتصر وقت التلامس على 3 ثوانٍ كحد أقصى لكل وصلة. يجب تنفيذ ذلك مرة واحدة فقط لتجنب إتلاف الغلاف البلاستيكي والوصلات السلكية الداخلية.

6.3 ظروف التخزين والتعامل

حساسية الرطوبة: يتم تغليف الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs) في كيس حاجز للرطوبة مع مجفف. بمجرد فتح الكيس الأصلي المغلق، تتعرض المكونات للرطوبة المحيطة.
- تخزين العبوة المفتوحة: يجب ألا تتجاوز 30 درجة مئوية و 60٪ رطوبة نسبية (RH).
- مدة الصلاحية بعد الفتح: يوصى بإكمال عملية إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال أسبوع واحد من فتح الكيس.
- التخزين الممتد: للتخزين لأكثر من أسبوع، يجب حفظ المكونات في حاوية محكمة الإغلاق مع مجفف أو في مجفف نيتروجين.
- التجفيف الحراري: يجب تجفيف المكونات التي تم تخزينها خارج عبوة الأصلية لأكثر من أسبوع حراريًا عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفشار" (تشقق العبوة بسبب ضغط البخار أثناء إعادة التدفق).

6.4 التنظيف

إذا تطلب الأمر تنظيفًا بعد اللحام، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في إتلاف العدسة البلاستيكية أو مادة التغليف. تشمل مواد التنظيف المقبولة كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل (IPA). يجب غمر الصمام الثنائي الباعث للضوء في درجة حرارة عادية لمدة تقل عن دقيقة واحدة.

6.5 احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

إن مصابيح LED، مثل معظم الأجهزة شبه الموصلة، عرضة للتلف بسبب التفريغ الكهروستاتيكي. الاحتياطات في التعامل إلزامية: استخدم أسوارع معصم مؤرضة، وقفازات مضادة للكهرباء الساكنة، وتأكد من أن جميع المعدات وأسطح العمل مؤرضة بشكل صحيح.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم تزويد المكونات على شريط حامل بارز للتجميع الآلي.
- عرض الشريط الحامل: 8 ملم.
- قطر البكرة: 7 بوصة.
- الكمية لكل بكرة: 4000 قطعة.
- الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ): 500 قطعة للكميات المتبقية.
- إغلاق الجيوب: يتم إغلاق الجيوب الفارغة بشريط تغطية.
- المكونات المفقودة: يُسمح بحد أقصى لمصابيح LED مفقودة متتالية (جيوب فارغة) اثنتين وفقًا للمواصفات.
- قياسي: التعبئة والتغليف تتبع مواصفات ANSI/EIA-481.

7.2 تفسير رقم القطعة

من المرجح أن يشفر رقم القطعة LTST-C195TBKSKT سمات محددة، على الرغم من أن التفصيل الكامل غير مُدرج في هذا المقتطف. عادةً، تشير هذه الرموز إلى السلسلة (LTST)، والحجم/المظهر (C195)، واللون (TB للون المزدوج أزرق/أصفر)، والتغليف (KSKT يشير على الأرجح إلى الشريط والبكرة). يجب تحديد رموز التصنيف الدقيقة لشدة الإضاءة بشكل منفصل عند الطلب.

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا الصمام الثنائي ثنائي اللون مثالي لمؤشرات الحالة المتعددة. تشمل الاستخدامات الشائعة:
- مؤشرات الطاقة/الحالة: الأزرق يعني "في وضع الاستعداد" أو "قيد التشغيل"، والأصفر يعني "قيد الشحن" أو "تحذير".
- معدات الشبكة: للإشارة إلى حالة الرابط، أو النشاط، أو السرعة.
- الإلكترونيات الاستهلاكية: مؤشرات مستوى البطارية، وتغذية راجعة لاختيار الوضع على الأجهزة المدمجة.
- الضوابط الصناعية: مؤشر حالة الماكينة (تشغيل، عطل، خاملة).
يجعل المظهر الخارجي فائق النحافة هذا المنتج مناسبًا بشكل خاص للهواتف الذكية والأجهزة اللوحية والحواسيب المحمولة فائقة النحافة وغيرها من الأجهزة المحمولة ذات المساحة المحدودة.

8.2 Circuit Design Considerations

1. Current Limiting: استخدم دائمًا مقاومًا محددًا للتيار على التوالي أو دائرة متكاملة مخصصة لقيادة LED بتيار ثابت لكل قناة لونية. احسب قيمة المقاوم باستخدام R = (V_{التغذية} - V_F) / أنا_F. استخدم أقصى قيمة لـ V_F من ورقة البيانات لضمان عدم تجاوز التيار للحدود حتى مع التباين بين القطع.
2. التحكم المستقل: يسمح الأنود/الكاثود المنفصل لكل لون بالتحكم المستقل في التعتيم أو الوميض عبر PWM (تعديل عرض النبضة) بواسطة متحكم دقيق.
3. تبديد الطاقة: تحقق من أن إجمالي الطاقة (I_F * V_F لكل شريحة) لا يتجاوز القدرة المقننة للشريحة الفردية، خاصة إذا تم تشغيل كلاهما في وقت واحد.
4. الحماية من الجهد العكسي: على الرغم من أنها ليست ثنائية زينر، إلا أن ثنائي الإشارة الصغير الموازي لكل مصباح LED (الكاثود متصل بالأنود) يمكن أن يوفر حماية ضد تقلبات الجهد العكسي العرضي على لوحة الدوائر المطبوعة.

8.3 توصيات تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة

- اتبع أبعاد وسادة اللحام الموصى بها بدقة.
- استخدم وصلات تخفيف حرارية لوسائد LED إذا كانت متصلة بمستويات أرضية/طاقة كبيرة لتسهيل اللحام مع توفير بعض التوصيل الحراري.
- لتحسين تبديد الحرارة بشكل مثالي، فكر في إضافة ثقوب صغيرة (فيا) أسفل الوسادة الحرارية أو بالقرب منها (إن وجدت) لنقل الحرارة إلى الطبقات الداخلية أو السفلية للوحة الدوائر المطبوعة.

9. Technical Comparison and Differentiation

Compared to older dual-color LEDs or using two discrete single-color LEDs, this device offers distinct advantages:
- توفير المساحة: حزمة واحدة رقيقة بسمك 0.55 مم تحل محل مكونين، مما يوفر مساحة وحجم لوحة الدوائر المطبوعة.
- تبسيط عملية التجميع: عملية انتقاء ووضع واحدة بدلاً من عمليتين، مما يزيد من إنتاجية التجميع ويقلل من أخطاء الوضع المحتملة.
- تكنولوجيا المواد: استخدام رقائق InGaN وAlInGaP يوفر عادةً كفاءة وسطوعًا أعلى مقارنةً بالتكنولوجيات القديمة مثل GaP.
- توافق العمليات: يقلل التوافق الكامل مع عمليات التجميع القياسية عالية الحجم SMT وعمليات إعادة التدفق الخالية من الرصاص من تعقيد التصنيع.

10. الأسئلة المتكررة (FAQs) بناءً على المعايير الفنية

Q1: هل يمكنني تشغيل كل من مصابيح LED الزرقاء والصفراء في نفس الوقت؟
ج: نعم، فهما مستقلان كهربائياً. ومع ذلك، يجب عليك التأكد من عدم تجاوز تبديد الطاقة لكل شريحة وأن تبقى درجة حرارة اللوحة/البيئة المحلية ضمن النطاق التشغيلي. سيكون إجمالي الحرارة المتولدة هو مجموع حرارة كليهما.

س2: ماذا يحدث إذا قمت بتوصيل الأقطاب بشكل خاطئ؟
ج: تطبيق جهد عكسي كبير (يتجاوز حالة الاختبار 5V) من المرجح أن يتسبب في فشل فوري وكارثي لشريحة LED بسبب الانهيار العكسي. راقب القطبية الصحيحة دائماً.

Q3: لماذا يختلف جهد التشغيل الأمامي للون الأزرق عن الأصفر؟
A: جهد التشغيل الأمامي هو خاصية أساسية لفجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. تمتلك InGaN (الأزرق) فجوة نطاق أوسع من AlInGaP (الأصفر)، مما يتطلب جهدًا أعلى "لدفع" الإلكترونات عبر الوصلة، مما ينتج عنه فوتونات ذات طاقة أعلى (طول موجي أقصر).

Q4: كيف أختار المقاوم المحدد للتيار المناسب؟
A: استخدم الصيغة R = (V_{التغذية} - V_F) / أنا_F. من أجل الموثوقية، استخدم أقصى قيمة لـ V_F من ورقة البيانات (3.80V للأزرق، 2.40V للأصفر) والتيار المطلوب I_F (مثال: 20mA). لمصدر جهد 5V: R_Blue = (5 - 3.8) / 0.02 = 60 Ω; R_أصفر = (5 - 2.4) / 0.02 = 130 Ω. استخدم قيمة المقاوم القياسية الأعلى التالية.

Q5: يبدو الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) أقل سطوعًا مما هو متوقع. ما الذي قد يكون الخطأ؟
A: 1) تحقق من أنك تستخدم رمز bin الصحيح؛ فالفئة الأقل (مثل N للأزرق) تكون أقل سطوعًا. 2) تحقق من تيار الأمام الفعلي باستخدام الملتيميتر؛ فقد يؤدي المقاوم المحسوب بشكل خاطئ أو جهد التغذية المنخفض إلى تقليل التيار. 3) تأكد من أن الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) لا يسخن بشكل مفرط؛ فدرجة حرارة التقاطع العالية تقلل من إخراج الضوء. 4) تأكد من زاوية الرؤية؛ حيث يتم قياس السطوع على المحور.

11. Practical Design and Usage Examples

المثال 1: مؤشر منفذ USB ذو الحالة المزدوجة. في الحاسوب المحمول، يمكن وضع هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) بجوار منفذ USB-C. يمكن التحكم فيه بواسطة وحدة التحكم المدمجة (EC): يضيء باللون الأزرق الثابت عند توصيل جهاز ونشاطه، ويومض باللون الأصفر عندما يكون المنفذ يزود تيار الشحن، ويُطفأ في الحالات الأخرى. يسمح تصميمه الرفيع بتثبيته داخل الإطار الضيق.

المثال 2: حالة جهاز إنترنت الأشياء (IoT). في مستشعر لاسلكي مدمج، يمكن لمصباح LED الإشارة إلى حالة الشبكة: الأزرق لـ "متصل بالسحابة"، والأصفر لـ "نقل البيانات"، والألوان المتناوبة لـ "خطأ". استهلاك الطاقة المنخفض مناسب للأجهزة التي تعمل بالبطارية، وزاوية الرؤية الواسعة تضمان الرؤية من زوايا مختلفة.

المثال 3: التعامل مع المكونات الحساسة للرطوبة. يتلقى المصنع بكرة. يستخدم البكرة بأكملها في وردية إنتاج واحدة. إذا تبقى جزء من البكرة، فإنه يخزنها في حاوية محكمة الإغلاق مع مجفف. بعد أسبوعين، قبل استخدام الباقي، يقوم بتسخين البكرة عند 60 درجة مئوية لمدة 24 ساعة قبل تحميلها في آلة الاختيار والوضع، وذلك باتباع إرشادات ورقة البيانات لمنع عيوب اللحام.

12. مقدمة مبدأ التشغيل

الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LEDs) هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء من خلال الإضاءة الكهربائية. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات من المادة من النوع n مع الفجوات من المادة من النوع p. يطلق هذا الاتحاد الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث من خلال فجوة النطاق الطاقي لمادة أشباه الموصلات. تحتوي رقاقة InGaN على فجوة نطاق تتوافق مع الضوء الأزرق (~470 نانومتر)، بينما تحتوي رقاقة AlInGaP على فجوة نطاق تتوافق مع الضوء الأصفر (~589 نانومتر). يعمل الغلاف البلاستيكي على حماية القطعة شبه الموصلة الدقيقة ووصلات الأسلاك، وتشكيل حزمة إخراج الضوء (العدسة)، وتوفير الشكل الفيزيائي للتثبيت.

13. اتجاهات التطور والتطورات التكنولوجية

يعكس الجهاز الموصوف عدة اتجاهات مستمرة في تكنولوجيا LED:
- التصغير: يستمر السعي نحو حزم بسمك 0.55 ملم وأقل لتمكين تصاميم منتجات أكثر أناقة.
- مواد عالية الكفاءة: تمثل أنظمة المواد InGaN وAlInGaP أنظمة ناضجة وعالية الأداء لمصابيح LED المرئية، حيث توفر كفاءة جيدة (لومن لكل واط) لتطبيقات المؤشرات.
- التكامل: يعد دمج وظائف متعددة (لونين) في حزمة واحدة جزءًا من اتجاه أوسع لتكامل المكونات لتوفير المساحة وتبسيط عملية التجميع.
- التوافق القوي في التصنيع: يركز التركيز على تغليف الشريط والبكرة، وتحمل إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء، وتصنيف حساسية الرطوبة على تلبية احتياجات التصنيع الإلكتروني عالي الحجم المؤتمت بالكامل. قد تشمل التطورات المستقبلية عبوات أرق، أو مقاومات متكاملة للحد من التيار (وحدات LED)، أو شرائح ثلاثية الألوان (RGB) في نفس البصمة تقريباً، مدفوعة بمتطلبات قطاعي الإلكترونيات الاستهلاكية والسيارات.