ورقة بيانات ثنائية اللون LTST-S327TBKFKT LED SMD - أزرق وبرتقالي - 20mA/25mA - 76mW/62.5mW - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-S327TBKFKT ثنائي LED ثنائي اللون مضغوطًا وسطحي التركيب، مُصممًا للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب كفاءة في المساحة والتجميع الآلي. يجمع هذا الجهاز بين رقائقين شبه موصلتين متميزتين داخل عبوة واحدة: رقاقة InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد) للإصدار الأزرق ورقاقة AlInGaP (ألومنيوم إنديوم جاليوم فوسفيد) للإصدار البرتقالي. يتيح هذا التكوين إشارة ثنائية اللون من بصمة مكون واحدة، مما يبسط تصميم لوحة الدوائر المطبوعة ويقلل عدد القطع.

السوق الرئيسي لهذا LED يشمل الأجهزة المحمولة والمحمولة باليد، ومعدات الاتصالات، وملحقات الكمبيوتر، ومختلف الإلكترونيات الاستهلاكية حيث تكون هناك حاجة للإشارة إلى الحالة، أو الإضاءة الخلفية، أو الإضاءة الرمزية. تجعله توافقيه مع آلات التقاط والوضع الآلية ذات الحجم الكبير وعمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء القياسية مثاليًا للتصنيع الفعال من حيث التكلفة.

1.1 الميزات الأساسية والمزايا

• التكامل ثنائي اللون:يجمع بين مصادر الضوء الأزرق والبرتقالي في عبوة قياسية تابعة لـ EIA، مما يتيح وظائف إشارة وعرض متعددة الاستخدامات.
• رقائق عالية السطوع:يستخدم تقنية أشباه الموصلات المتقدمة InGaN وAlInGaP لتقديم شدة إضاءة عالية بقيم نموذجية تبلغ 45 mcd (أزرق) و90 mcd (برتقالي) عند 20mA.
• جاهزية التصنيع:يتم توريده على شريط بعرض 8 مم مثبت على بكرات قطر 7 بوصات، مما يسهل التجميع الآلي. تم تصميم العبوة لتكون متوافقة مع ملفات تعريف اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء، بما في ذلك العمليات الخالية من الرصاص.
• الامتثال البيئي:المنتج متوافق مع توجيهية تقييد المواد الخطرة (RoHS).
• زاوية مشاهدة واسعة:يتميز بزاوية مشاهدة نموذجية (2θ1/2) تبلغ 130 درجة لكلا اللونين، مما يوفر رؤية واسعة.

1.2 التطبيقات المستهدفة

هذا LED مناسب لمجموعة واسعة من التطبيقات التي تتطلب إضاءة مؤشر موثوقة ومضغوطة. تشمل مجالات التطبيق الرئيسية:

• مؤشرات الحالة:مؤشرات الطاقة، الاتصال، البطارية، أو الوضع في الهواتف، الموجهات، ومعدات الشبكة.
• الإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح:توفير إضاءة للمفاتيح في ظروف الإضاءة المنخفضة.
• الإلكترونيات الاستهلاكية والمكتبية:مؤشرات في الأجهزة المنزلية، الطابعات، ومعدات الصوت والصورة.
• لوحات التحكم الصناعية:أضواء إشارة لحالة الآلات أو التنبيهات.

2. تحليل المعلمات التقنية المتعمق

الفحص التفصيلي للمواصفات الكهربائية والبصرية أمر بالغ الأهمية لتصميم الدائرة المناسب وتوقع الأداء.

2.1 التقييمات القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بالتشغيل عند أو ما بعد هذه الحدود.

• تبديد الطاقة (Pd):الأزرق: 76 ملي واط، البرتقالي: 62.5 ملي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن لـ LED تبديدها كحرارة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°C.
• التيار الأمامي:يُصنف التيار الأمامي المستمر (IF) بـ 20 مللي أمبير لرقاقة الأزرق و25 مللي أمبير لرقاقة البرتقالي. يُسمح بتيار أمامي ذروة أعلى يبلغ 100 مللي أمبير (أزرق) و60 مللي أمبير (برتقالي) تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية).
• نطاقات درجة الحرارة:التشغيل: من -20°C إلى +80°C. التخزين: من -30°C إلى +100°C.
• حد اللحام:يمكن للجهاز تحمل اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء بدرجة حرارة ذروة تبلغ 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية (Ta=25°C)

هذه هي معلمات الأداء النموذجية تحت ظروف الاختبار القياسية.

• شدة الإضاءة (Iv):تُقاس بوحدة الميلي كانديلا (mcd) عند IF=20mA. تتراوح رقاقة الأزرق من 28.0 mcd (الحد الأدنى) إلى 180.0 mcd (الحد الأقصى)، بقيمة نموذجية تبلغ 45.0 mcd. تتراوح رقاقة البرتقالي من 45.0 mcd إلى 180.0 mcd، بقيمة نموذجية تبلغ 90.0 mcd.
• الجهد الأمامي (Vf):عند IF=20mA، يتراوح Vf للأزرق بين 2.8V (الحد الأدنى) و3.8V (الحد الأقصى). بالنسبة للبرتقالي، يتراوح بين 1.6V (الحد الأدنى) و2.4V (الحد الأقصى). يجب على المصممين التأكد من أن دائرة القيادة يمكنها توفير جهد كافٍ.
• الطول الموجي:الطول الموجي الذروي للإصدار (λp) هو نموذجيًا 468 نانومتر للأزرق و611 نانومتر للبرتقالي. الطول الموجي السائد (λd)، الذي يحدد اللون المُدرك، هو نموذجيًا 470 نانومتر للأزرق و605 نانومتر للبرتقالي.
• عرض الطيف:نصف عرض الخط الطيفي (Δλ) هو نموذجيًا 25 نانومتر للأزرق و17 نانومتر للبرتقالي، مما يشير إلى نقاء الطيف للضوء المنبعث.
• التيار العكسي (Ir):أقصى حد 10 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (Vr) يبلغ 5V. لم يتم تصميم الجهاز للتشغيل تحت انحياز عكسي.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في السطوع، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على شدة الإضاءة المقاسة. هذا يسمح للمصممين باختيار قطع تلبي متطلبات سطوع محددة لتطبيقهم.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يحدد رمز المجموعة نطاقًا أدنى وأعلى لشدة الإضاءة. ينطبق تسامح +/-15% داخل كل مجموعة.

لرقاقة الأزرق:

• المجموعة N: 28.0 – 45.0 mcd
• المجموعة P: 45.0 – 71.0 mcd
• المجموعة Q: 71.0 – 112.0 mcd
• المجموعة R: 112.0 – 180.0 mcd

لرقاقة البرتقالي:

• المجموعة P: 45.0 – 71.0 mcd
• المجموعة Q: 71.0 – 112.0 mcd
• المجموعة R: 112.0 – 180.0 mcd
• المجموعة S: 180.0 – 280.0 mcd

عند التحديد أو الطلب، يضمن رمز المجموعة أنك تتلقى مصابيح LED بسطوع ضمن النطاق المطلوب. للتطبيقات التي تتطلب مظهرًا موحدًا عبر عدة مصابيح LED، يُوصى بتحديد مجموعة ضيقة (مثل المجموعة Q أو R).

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى بيانات رسومية محددة في ورقة البيانات، فإن العلاقات النموذجية الموصوفة بالغة الأهمية لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة.

4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

العلاقة بين I-V غير خطية. لكل من رقاقة الأزرق (InGaN) والبرتقالي (AlInGaP)، يزداد الجهد الأمامي مع التيار. تُظهر رقاقة الأزرق جهد تشغيل وتشغيل أعلى (~3.2V نموذجيًا) مقارنة برقاقة البرتقالي (~2.0V نموذجيًا). يجب أخذ هذا الاختلاف في الاعتبار في تكوينات القيادة التسلسلية أو المتوازية.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

شدة الإضاءة تتناسب تقريبًا مع التيار الأمامي ضمن نطاق التشغيل الموصى به. ومع ذلك، قد تنخفض الكفاءة عند تيارات عالية جدًا بسبب زيادة توليد الحرارة. يضمن التشغيل عند أو أقل من التيار المستمر الموصى به سطوعًا مثاليًا وعمرًا أطول.

4.3 الاعتماد على درجة الحرارة

أداء LED حساس لدرجة الحرارة. مع زيادة درجة حرارة التقاطع:

• تنخفض شدة الإضاءة:ينخفض ضوء الخرج. يكون الانخفاض أكثر وضوحًا عند درجات حرارة محيطة أو تيارات أعلى.
• ينخفض الجهد الأمامي:عادةً ما يكون لـ Vf معامل درجة حرارة سالب.
• يتحول الطول الموجي:قد يتحول الطول الموجي الذروي قليلاً مع درجة الحرارة، مما قد يؤثر على إدراك اللون في التطبيقات الحرجة.

إدارة الحرارة المناسبة على لوحة الدوائر المطبوعة ضرورية للحفاظ على الأداء المستقر.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

الأبعاد الفعلية وتفاصيل البناء حيوية لتخطيط وتجميع لوحة الدوائر المطبوعة.

5.1 أبعاد العبوة وتعيين الأطراف

يتوافق الجهاز مع مخطط عبوة SMD قياسي في الصناعة. تشمل الأبعاد الرئيسية حجم الجسم وتباعد الأطراف. جميع تسامحات الأبعاد هي ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتم تعريف تعيين الأطراف بوضوح: الطرف A1 هو الأنود لرقاقة الأزرق، والطرف A2 هو الأنود لرقاقة البرتقالي. الكاثودات مشتركة أو مُكونة وفقًا لتصميم العبوة الداخلي (راجع مخطط العبوة لنقطة الاتصال المشتركة الدقيقة).

5.2 نمط اللحام الموصى به على PCB والقطبية

يتم توفير تخطيط وسادة لحام موصى به لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة أثناء إعادة التدفق. يأخذ تصميم الوسادة في الاعتبار تكوين حشوة لحام مناسبة ومحاذاة المكون. يجب محاذاة علامة القطبية على الجهاز (عادةً نقطة، أو شق، أو حافة مائلة) مع العلامة المقابلة على طباعة الحرير لـ PCB لضمان الاتصال الكهربائي الصحيح.

6. إرشادات اللحام والتجميع

الالتزام بإجراءات اللحام الموصى بها أمر بالغ الأهمية لمنع التلف.

6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

لعمليات التجميع الخالية من الرصاص، يتم توفير ملف تعريف إعادة تدفق مقترح. تشمل المعلمات الرئيسية:

• التسخين المسبق:من 150-200°C لمدة تصل إلى 120 ثانية لتسخين اللوحة تدريجيًا وتنشيط المادة المساعدة للصهر (Flux).
• درجة الحرارة القصوى:بحد أقصى 260°C.
• الوقت فوق نقطة الانصهار:يجب التحكم في الوقت الذي تتعرض فيه أطراف المكون لدرجات حرارة أعلى من نقطة انصهار اللحام، بحد أقصى 10 ثوانٍ عند درجة الحرارة القصوى. لا يجب تعريض الجهاز لأكثر من دورتي إعادة تدفق.

يجب تطوير ملف التعريف والتحقق منه للتجميع المحدد لـ PCB، مع مراعاة سمك اللوحة، وكثافة المكونات، ومعجون اللحام المستخدم.

6.2 اللحام اليدوي (مكواة اللحام)

إذا كان الإصلاح اليدوي ضروريًا، استخدم مكواة تحكم في درجة الحرارة مضبوطة على أقصى حد 300°C. يجب ألا يتجاوز وقت اللحام عند الطرف 3 ثوانٍ لكل وصلة. قم بتطبيق الحرارة على وسادة PCB، وليس مباشرة على جسم LED، لتقليل الإجهاد الحراري.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوبًا، استخدم فقط المذيبات المعتمدة. يُعد غمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة مقبولاً. يمكن للمواد الكيميائية القاسية أو غير المحددة أن تتلف عدسة الإيبوكسي أو العبوة.

6.4 التخزين والتعامل

• احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):مصابيح LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). تعامل معها باستخدام ضوابط ESD مناسبة: استخدم أساور معصم مؤرضة، وسجاد مضاد للكهرباء الساكنة، ومعدات مؤرضة بشكل صحيح.
• حساسية الرطوبة:العبوة لها تصنيف مستوى حساسية الرطوبة (MSL). إذا تم فتح الكيس المقاوم للرطوبة الأصلي، فيجب استخدام المكونات خلال أسبوع واحد (MSL3). للتخزين لفترة أطول خارج الكيس الأصلي، قم بالخبز عند حوالي 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة \"الفشار\" أثناء إعادة التدفق.
• ظروف التخزين:قم بالتخزين في مكان بارد وجاف. بالنسبة للعبوات المفتوحة، يجب ألا تتجاوز البيئة 30°C و60% رطوبة نسبية.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المنتج للتجميع الآلي. تشمل تفاصيل التعبئة الرئيسية:

• عرض الشريط:8 مم.
• حجم البكرة:قطر 7 بوصات.
• الكمية لكل بكرة:3000 قطعة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):للطلبات بأقل من بكرة كاملة، يتوفر حد أدنى 500 قطعة كبقايا.
• معيار التعبئة:يتوافق مع مواصفات ANSI/EIA-481. يتم تغطية الجيوب الفارغة في الشريط بغطاء علوي واقٍ.

8. اعتبارات تصميم التطبيق

8.1 تصميم دائرة القيادة

قم دائمًا بتشغيل مصابيح LED بمصدر تيار ثابت، وليس بجهد ثابت، لضمان إخراج ضوء مستقر ومنع الانحراف الحراري. يمكن استخدام مقاوم متسلسل بسيط للتطبيقات الأساسية، ويتم حسابه كـ R = (Vsupply - Vf) / If. لمصباح LED الأزرق عند 20mA مع مصدر طاقة 5V و Vf نموذجي 3.2V: R = (5 - 3.2) / 0.02 = 90 أوم. لمصباح LED البرتقالي عند 20mA مع Vf نموذجي 2.0V: R = (5 - 2.0) / 0.02 = 150 أوم. تقدم دوائر IC مخصصة لقيادة LED كفاءة وتحكم أفضل للتطبيقات متعددة LED أو التي يتم التحكم في سطوعها.

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، فإن ضمان تبديد حراري كافٍ من خلال وسادات النحاس على PCB هو ممارسة جيدة، خاصة في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية أو عند التشغيل بالقرب من التيار الأقصى. يساعد هذا في الحفاظ على شدة الإضاءة وإطالة العمر التشغيلي.

8.3 التصميم البصري

زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 130 درجة تجعل هذا LED مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب رؤية واسعة النطاق. للحزم المركزة، قد تكون البصريات الثانوية (العدسات، أدلة الضوء) مطلوبة. توفر العدسة الشفافة تمامًا اللون الحقيقي للرقاقة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يقدم LTST-S327TBKFKT مزايا محددة في فئته:

• رقاقة مزدوجة مقابل مصباحي LED فرديين:يوفر مساحة على PCB وتكلفة تجميع مقارنة باستخدام مصباحي LED أحاديي اللون منفصلين.
• تقنية الرقاقة:يستخدم مواد InGaN وAlInGaP عالية الكفاءة، مما يوفر سطوعًا جيدًا لاستهلاك التيار.
• توافقية العملية:التوافق الكامل مع خطوط تجميع SMT القياسية، بما في ذلك ملفات إعادة التدفق الخالية من الرصاص القوية، مما يقلل من حواجز التصنيع.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

10.1 هل يمكنني تشغيل كلا اللونين في وقت واحد بالتيار الكامل؟

لا. يجب مراعاة التقييمات القصوى المطلقة لتبديد الطاقة (76 ملي واط أزرق، 62.5 ملي واط برتقالي) والتصميم الحراري للعبوة. سيؤدي تشغيل كلا الرقاقتين عند أقصى تيار مستمر لهما (20mA أزرق، 25mA برتقالي) في وقت واحد إلى توليد حرارة كبيرة. يُنصح بالرجوع إلى منحنيات الانخفاض بالتصنيف أو التشغيل عند تيارات أقل إذا كان من المقرر أن يظل كلا مصباحي LED مضاءين باستمرار.

10.2 ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي الذروي (λp) هو الطول الموجي الذي يكون فيه طيف الانبعاث بأقصى شدة. الطول الموجي السائد (λd) هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي سيبدو بنفس لون إخراج LED للعين البشرية، ويتم حسابه من مخطط لونية CIE. غالبًا ما يكون λd أكثر صلة بتحديد اللون.

10.3 كيف أفسر رمز المجموعة عند الطلب؟

حدد رمز المجموعة المطلوب لكل لون (مثلًا، الأزرق: المجموعة P، البرتقالي: المجموعة Q) لضمان استلام مصابيح LED بشدة إضاءة ضمن النطاق المقابل. هذا أمر بالغ الأهمية لتحقيق سطوع موحد في مجموعة من مصابيح LED.

11. دراسة حالة التصميم والاستخدام

السيناريو: مؤشر حالة مزدوج لجهاز لاسلكي

يحتاج المصمم إلى مكون واحد للإشارة إلى كل من \"اتصال البلوتوث\" (أزرق وامض) و\"بطارية منخفضة\" (برتقالي ثابت) على جهاز قابل للارتداء مضغوط.

التنفيذ:يتم وضع LTST-S327TBKFKT على لوحة الدوائر الرئيسية. يقوم طرف GPIO لوحدة التحكم الدقيقة بتشغيل أنود LED الأزرق (A1) من خلال مقاومة تحديد تيار 100Ω. يقوم طرف GPIO آخر بتشغيل أنود LED البرتقالي (A2) من خلال مقاومة 150Ω. يتم توصيل الكاثود المشترك بالأرض. يتحكم برنامج وحدة التحكم الدقيقة في نمط الوميض لـ LED الأزرق ويشغل LED البرتقالي عندما ينخفض جهد البطارية عن عتبة معينة. يستخدم هذا الحل مساحة لوحة دنيا، ويتطلب طرفي وحدة تحكم دقيقة فقط، ويبسط قائمة المواد.

12. مبدأ التشغيل

ثنائيات الإضاءة (LEDs) هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء عندما يمر تيار كهربائي عبرها. تحدث هذه الظاهرة، المسماة بالكهربائية الضوئية، عندما تتحد الإلكترونات مع فجوات الإلكترون داخل الجهاز، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يتم تحديد اللون المحدد للضوء بواسطة فجوة النطاق الطاقي لمادة أشباه الموصلات المستخدمة. تحتوي رقاقة InGaN على فجوة نطاق أوسع، مما يؤدي إلى انبعاث فوتونات ذات طاقة أعلى تُدرك كضوء أزرق. تحتوي رقاقة AlInGaP على فجوة نطاق أضيق، مما يؤدي إلى انبعاث فوتونات ذات طاقة أقل تُدرك كضوء برتقالي/أحمر. يتم وضع الرقاقتين في عبوة إيبوكسي واحدة مع عدسة شفافة تمامًا لا تغير اللون المنبعث.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يتم دفع تطوير مصابيح LED SMD مثل LTST-S327TBKFKT من خلال عدة اتجاهات مستمرة في الإلكترونيات:

• التصغير:الطلب المستمر على أحجام عبوات أصغر لتمكين منتجات نهائية أكثر إحكاما.
• زيادة الكفاءة:تقدم في الترسيب البلوري لأشباه الموصلات وتصميم الرقاقة يؤدي إلى كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل واط من المدخلات الكهربائية).
• تكامل الرقائق المتعددة:أصبح الجمع بين أكثر من لونين (مثل RGB) أو دمج دوائر التحكم (مثل مصابيح LED قابلة للعنونة) داخل عبوة واحدة أكثر شيوعًا.
• موثوقية محسنة:تؤدي التحسينات في مواد وتقنيات التعبئة والتغليف إلى فترات تشغيل أطول وأداء أفضل تحت الظروف البيئية القاسية.
• طيف أوسع:يهدف البحث في مواد جديدة مثل البيروفسكايت والنقاط الكمومية إلى توسيع نطاق الألوان المتاح وجودة تجسيد الألوان لمصابيح LED.