ورقة بيانات ثنائي LED ثنائي اللون LTW-C235DSKF-5A - أبيض وبرتقالي - 20-30 مللي أمبير - 72-75 مللي واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات ثنائي LED عالي الأداء ثنائي اللون من نوع Surface Mount Device (SMD). يجمع المكون بين شريحتي LED متميزتين داخل عبوة واحدة: واحدة تُصدر ضوءًا أبيض والأخرى تُصدر ضوءًا برتقاليًا. تم تصميم هذا النموذج للتطبيقات التي تتطلب حالات مؤشر متعددة أو إشارات مرمزة بالألوان من بصمة مدمجة.

يتم تصنيع LED باستخدام مواد أشباه موصلات متقدمة. يتم توليد الضوء الأبيض بواسطة شريحة تعتمد على InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد)، بينما ينشأ الضوء البرتقالي من شريحة تعتمد على AlInGaP (ألومنيوم إنديوم جاليوم فوسفيد). يستفيد هذا المزيج من كفاءة وخصائص السطوع لكلا نظامي المواد.

تشمل المزايا الرئيسية لهذا المنتج امتثاله لتوجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، وتصنيفه كمنتج صديق للبيئة، وتوافقه مع عمليات التصنيع عالية الحجم القياسية. يتم توريده على شريط وبكرة تغليف مناسبة لمعدات اللصق والتركيب الآلي، ومصنف لعمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR)، مما يجعله مثاليًا لخطوط تجميع لوحات الدوائر المطبوعة الحديثة.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تشغيل الجهاز خارج هذه الحدود قد يتسبب في تلف دائم. يتم تحديد التصنيفات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

• تبديد الطاقة:الأبيض: 72 مللي واط، البرتقالي: 75 مللي واط. تحدد هذه المعلمة أقصى طاقة يمكن لـ LED تبديدها كحرارة أثناء التشغيل المستمر.
• تيار الأمامي الذروي:الأبيض: 100 مللي أمبير، البرتقالي: 80 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار نابض مسموح به (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية) للومضات عالية الكثافة قصيرة المدى.
• تيار الأمامي المستمر:الأبيض: 20 مللي أمبير، البرتقالي: 30 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار الأمامي المستمر للتشغيل الموثوق طويل الأمد.
• الجهد العكسي:5 فولت لكلا اللونين. تطبيق جهد يتجاوز هذه القيمة في الاتجاه العكسي يمكن أن يتلف وصلة LED. يُحظر التشغيل بجهد عكسي مستمر.
• نطاقات درجة الحرارة:التشغيل: من -20°C إلى +80°C؛ التخزين: من -30°C إلى +100°C. تحدد هذه الحدود البيئية للوظيفة والتخزين غير التشغيلي.
• ظروف اللحام بالأشعة تحت الحمراء:يتحمل 260°C لمدة 10 ثوانٍ، مما يحدد توافقه مع ملفات إعادة التدفق الخالية من الرصاص القياسية.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة عند Ta=25°C و تيار اختبار (IF) قدره 5mA، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• شدة الإضاءة (Iv):مقياس لإخراج الضوء المُدرك. الأبيض: الحد الأدنى 45.0 mcd، النموذجي (غير محدد)، الحد الأقصى 180.0 mcd. البرتقالي: الحد الأدنى 11.2 mcd، النموذجي (غير محدد)، الحد الأقصى 71.0 mcd. يتم قياس الشدة باستخدام مستشعر مُرشح لمطابقة استجابة العين البشرية الضوئية (منحنى CIE).
• زاوية الرؤية (2θ1/2):حوالي 130 درجة لكلا اللونين. هذه هي الزاوية التي تنخفض فيها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها القصوى، مما يحدد انتشار الحزمة.
• جهد الأمامي (VF):انخفاض الجهد عبر LED عند التوصيل. الأبيض: النموذجي 2.85V، الحد الأقصى 3.15V. البرتقالي: النموذجي 2.00V، الحد الأقصى 2.40V. هذا أمر بالغ الأهمية لتصميم الدائرة وحساب مقاومة تحديد التيار.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λP):لـ LED البرتقالي، القيمة النموذجية هي 611 نانومتر، وهي الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أعلى مستوياته.
• الطول الموجي المهيمن (λd):لـ LED البرتقالي، القيمة النموذجية هي 605 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية لتمثيل اللون، والمستمد من مخطط لونية CIE.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):لـ LED البرتقالي، النموذجي 20 نانومتر. يشير هذا إلى نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث.
• إحداثيات اللونية (x, y):لـ LED الأبيض، النموذجي (0.3, 0.3) على مخطط CIE 1931. ينطبق تسامح ±0.01. تحدد هذه الإحداثيات بدقة نقطة لون الضوء الأبيض.
• التيار العكسي (IR):الحد الأقصى 10 ميكرو أمبير عند VR=5V لكلا اللونين، مما يشير إلى تيار التسرب الصغير جدًا عندما يكون الجهاز متحيزًا عكسيًا ضمن حدوده.

تحذير من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):أجهزة LED حساسة للكهرباء الساكنة. الاحتياطات المناسبة للـ ESD، مثل استخدام أساور المعصم المؤرضة، والفرش المضادة للكهرباء الساكنة، والمعدات، إلزامية أثناء التعامل لمنع تلف كامن أو كارثي.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز أجهزة LED إلى فئات أداء. يتم وضع رمز الفئة المحدد للدفعة المعينة على تغليفها.

3.1 تصنيف جهد الأمامي (VF) لـ LED الأبيض

يتم تصنيف أجهزة LED بناءً على جهدها الأمامي عند IF=5mA. لكل فئة تسامح ±0.1V.

- الفئة A: 2.55V - 2.70V

- الفئة B: 2.70V - 2.85V

- الفئة C: 2.85V - 3.00V

- الفئة D: 3.00V - 3.15V

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (Iv)

LED الأبيض (عند IF=5mA، تسامح ±15% لكل فئة):

- الفئة P: 45.0 mcd - 71.0 mcd

- الفئة Q: 71.0 mcd - 112.0 mcd

- الفئة R: 112.0 mcd - 180.0 mcd

LED البرتقالي (عند IF=5mA):

- الفئة L: 11.2 mcd - 18.0 mcd

- الفئة M: 18.0 mcd - 28.0 mcd

- الفئة N: 28.0 mcd - 45.0 mcd

- الفئة P: 45.0 mcd - 71.0 mcd

3.3 تصنيف الدرجة اللونية (اللون) لـ LED الأبيض

يتم تصنيف نقطة لون الضوء الأبيض وفقًا لإحداثيات اللونية الخاصة بها (x, y) على مخطط CIE 1931 عند IF=5mA. يتم تعريف ست فئات (من S1 إلى S6) بواسطة مناطق رباعية محددة على مخطط اللونية. ينطبق تسامح ±0.01 على إحداثيات (x, y) داخل كل فئة. يضمن هذا اتساق اللون البصري بين دفعات الإنتاج المختلفة.

4. تحليل منحنى الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص النموذجية التي تمثل سلوك الجهاز بيانيًا. بينما لا يتم إعادة إنتاج الرسوم البيانية المحددة في النص، فإنها تشمل عادةً:

• شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار الأمامي:يوضح كيف يزيد إخراج الضوء مع التيار، عادةً في علاقة شبه خطية، مما يسلط الضوء على تغيرات الكفاءة.
• جهد الأمامي مقابل تيار الأمامي:يوضح خاصية I-V للثنائي، وهي بالغة الأهمية لإدارة الحرارة وتصميم السائق.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح انخفاض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، وهو عامل رئيسي في التصميم الحراري.
• توزيع القدرة الطيفية:لـ LED البرتقالي، سيظهر هذا المنحنى شدة الضوء المنبعث عند كل طول موجي، متمركزًا حول 611 نانومتر بعرض نصف 20 نانومتر.

هذه المنحنيات ضرورية للمصممين للتنبؤ بالأداء في ظل ظروف غير قياسية (تيارات مختلفة، درجات حرارة) ولتحسين دائرة التطبيق.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 رقم الجزء وتعيين الدبابيس

رقم الجزء:LTW-C235DSKF-5A

لون العدسة:أصفر (يؤثر على انتشار الضوء والمظهر عند الإيقاف).

الألوان المنبعثة وتعيين الدبابيس:

- شريحة InGaN البيضاء: متصلة بالدبابيس 1 و 2.

- شريحة AlInGaP البرتقالية: متصلة بالدبابيس 3 و 4.

يسمح تكوين 4 دبابيس هذا بالتحكم المستقل في اللونين.

5.2 أبعاد العبوة

يتوافق LED مع مخطط عبوة SMD قياسي لـ EIA (تحالف الصناعات الإلكترونية). جميع الأبعاد بالميليمترات مع تسامح قياسي ±0.10 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تتضمن ورقة البيانات رسمًا تفصيليًا للأبعاد يوضح طول العبوة وعرضها وارتفاعها وتباعد الأطراف والميزات الميكانيكية الحرجة الأخرى اللازمة لتصميم نمط اللحام على لوحة الدوائر المطبوعة.

5.3 أبعاد وسادة اللحام المقترحة

يتم توفير نمط لحام PCB موصى به (تخطيط الوسادة) لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة أثناء لحام إعادة التدفق. الالتزام بهذه الأبعاد يعزز تكوين حشوة لحام مناسبة، واستقرار ميكانيكي، وتخفيف حراري.

6. إرشادات اللحام والتركيب والتعامل

6.1 عملية اللحام

الجهاز متوافق بالكامل مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR). يتم توفير ملف إعادة تدفق مقترح، مع حالة درجة حرارة ذروة تبلغ 260°C لمدة 10 ثوانٍ، متوافقة مع متطلبات اللحام الخالي من الرصاص الشائعة. اتباع الملف الموصى به أمر بالغ الأهمية لمنع التلف الحراري لعبوة LED أو القطعة.

6.2 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، فيجب استخدام المواد الكيميائية المحددة فقط. قد تتسبب المذيبات غير المحددة في تلف عدسة الإيبوكسي أو العبوة. الطريقة الموصى بها هي الغمر في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة العادية لمدة تقل عن دقيقة واحدة.

6.3 ظروف التخزين

العبوة المغلقة (مع مجفف):قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية (RH). العمر الافتراضي في هذه الظروف هو سنة واحدة.

العبوة المفتوحة:يجب تخزين المكونات عند ≤30°C و ≤60% RH. يوصى بشدة بإكمال عملية إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء في غضون أسبوع واحد من فتح الكيس المضاد للرطوبة.

التخزين الممتد (المفتوح):للتخزين لأكثر من أسبوع، ضع المكونات في حاوية مغلقة مع مجفف أو في مجفف نيتروجين.

إعادة الخبز:تتطلب أجهزة LED المخزنة خارج تغليفها الأصلي لأكثر من أسبوع خبزًا عند حوالي 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع "انفشار الفشار" (تشقق العبوة) أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد أجهزة LED في شريط حامل بارز مع شريط غطاء واقٍ، ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات (حوالي 178 مم). هذا التغليف متوافق مع معايير ANSI/EIA 481-1-A-1994.

• القطع لكل بكرة:3000 وحدة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ) للباقي:500 قطعة.
• شريط الغطاء:يتم إغلاق الجيوب الفارغة في الشريط الحامل بشريط الغطاء.
• المصابيح المفقودة:الحد الأقصى المسموح به لعدد المكونات المفقودة المتتالية على بكرة هو اثنان.

يتم توفير رسومات أبعاد مفصلة للشريط الحامل (حجم الجيب، المسافة، إلخ) والبكرة (قطر المحور، قطر الحافة، إلخ) في ورقة البيانات لتوافقها مع معدات التجميع الآلي.

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 الاستخدام المقصود

تم تصميم هذا LED للاستخدام في المعدات الإلكترونية القياسية، بما في ذلك أجهزة أتمتة المكاتب، ومعدات الاتصالات، والأجهزة المنزلية. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية حيث قد يعرض الفشل الحياة أو الصحة للخطر (مثل الطيران، الأنظمة الطبية، أجهزة السلامة)، يلزم استشارة وتأهيل محددين قبل التصميم.

8.2 تصميم الدائرة

• تحديد التيار:مقاومة تحديد تيار خارجية إلزامية لكل لون LED. يمكن حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (Vsupply - VF) / IF، حيث VF هو جهد الأمامي للون/الدفعة المحدد و IF هو تيار التشغيل المطلوب (لا يتجاوز تصنيف تيار الأمامي المستمر).
• الإدارة الحرارية:بينما تبديد الطاقة منخفض، فإن ضمان مساحة نحاسية كافية في PCB أو ثقوب حرارية يمكن أن يساعد في الحفاظ على درجة حرارة وصلة أقل، والحفاظ على إخراج إضاءة وعمر أطول.
• التوصيل على التوازي/التوالي:لا يُنصح عمومًا بتوصيل أجهزة LED مباشرة على التوازي بسبب اختلافات VF، والتي يمكن أن تسبب عدم توازن في التيار. يُفضل التوصيل على التوالي مع مقاومة تحديد تيار مشتركة لتحقيق سطوع موحد.

8.3 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• مؤشرات الحالة:تسمح القدرة ثنائية اللون بحالات متعددة (مثل الأبيض=تشغيل، البرتقالي=استعداد، كليهما=تحذير).
• الإضاءة الخلفية للأزرار أو الرموز:إضاءة خلفية انتقائية بألوان مختلفة.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:مؤشرات الطاقة، الاتصال، أو الوضع في أجهزة مثل الموجهات، الشواحن، أو معدات الصوت.
• مؤشرات داخلية للسيارات:(إذا تم تأهيلها لبيئة التطبيق المحددة).

9. المقارنة الفنية والتمييز

يقدم هذا LED ثنائي اللون مزايا متميزة في تطبيقات محددة:

• مقارنة بـ LED أحادي اللون:يوفر مساحة على PCB، ويقلل وقت/تكلفة التركيب (مكون واحد مقابل اثنين)، ويضمن محاذاة ميكانيكية دقيقة لمصدرين ضوئيين.
• تكنولوجيا المواد:يستخدم مواد شريحة محسنة (InGaN للأبيض، AlInGaP للبرتقالي) للكفاءة العالية والسطوع في أطيافها الخاصة، بدلاً من استخدام برتقالي محول بالفوسفور والذي قد يكون أقل كفاءة.
• تصميم التركيب العكسي:يشير ذكر "التركيب العكسي" إلى تصميم عبوة حيث يكون الانبعاث الضوئي الأساسي من خلال الركيزة أو في اتجاه محدد، مما قد يكون مفيدًا لتصميمات بصرية معينة مقارنة بعبوات الانبعاث العلوي القياسية.

10. الأسئلة المتكررة (FAQ)

س1: هل يمكنني تشغيل LED الأبيض والبرتقالي في وقت واحد بأقصى تيار مستمر لهما؟

ج1: نعم، ولكن يجب أن تأخذ في الاعتبار إجمالي تبديد الطاقة على العبوة. تشغيل الأبيض عند 20mA (~2.85V=57mW) والبرتقالي عند 30mA (~2.00V=60mW) يعطي إجمالي ~117mW، وهو يتجاوز التصنيفات الفردية للطاقة (72mW, 75mW). قد يتطلب التشغيل المتزامن بكامل التيار تخفيض التصنيف أو إدارة حرارية معززة للحفاظ على درجة حرارة الوصلة ضمن الحدود الآمنة.

س2: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي المهيمن؟

ج2: الطول الموجي الذروي (λP=611 نانومتر) هو الطول الموجي الفيزيائي حيث يصدر LED أكبر قدر من الطاقة الضوئية. الطول الموجي المهيمن (λd=605 نانومتر) هو مقياس إدراكي؛ إنه الطول الموجي للضوء أحادي اللون الذي سيبدو له نفس لون إخراج LED لمراقب بشري قياسي. غالبًا ما يختلفان، خاصة للألوان المشبعة.

س3: لماذا يكون شرط رطوبة التخزين أكثر صرامة بعد فتح الكيس؟

ج3: يحتوي الكيس المغلق على مجفف للحفاظ على مستوى رطوبة منخفض جدًا، وحماية أجهزة LED من امتصاص الرطوبة. بمجرد الفتح، تتعرض المكونات للرطوبة المحيطة. يمكن أن تتمدد الرطوبة الممتصة في العبوة البلاستيكية بسرعة إلى بخار أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، مما قد يتسبب في انفصال داخلي أو تشقق ("انفشار الفشار").

س4: كيف أفسر رموز الفئات للطلب؟

ج4: للحصول على أداء متسق في منتجك، يجب عليك تحديد الفئات المطلوبة لـ VF، و Iv، والدرجة اللونية عند الطلب. على سبيل المثال، قد تطلب "LTW-C235DSKF-5A، فئة VF B، فئة Iv Q للأبيض، فئة Iv M للبرتقالي، فئة الدرجة اللونية S3". يضمن هذا أن جميع أجهزة LED في عملية الإنتاج الخاصة بك لها خصائص كهربائية وبصرية متطابقة بشكل وثيق.

11. مثال دراسة حالة للتصميم

السيناريو:تصميم مؤشر حالة لمحول شبكة بثلاث حالات: إيقاف، ارتباط نشط (أبيض)، وإرسال بيانات (برتقالي وامض).

التنفيذ:يتم استخدام LTW-C235DSKF-5A واحد. يحتوي المتحكم الدقيق (MCU) على دبوسي GPIO، كل منهما متصل بلون LED واحد عبر مقاومة تحديد تيار.

الحسابات:باستخدام مصدر طاقة 3.3V واستهداف 10mA لرؤية جيدة مع الحفاظ على الطاقة.

- للأبيض (VF~2.85V): R = (3.3V - 2.85V) / 0.01A = 45 Ω. استخدم مقاومة قياسية 47 Ω.

- للبرتقالي (VF~2.00V): R = (3.3V - 2.00V) / 0.01A = 130 Ω. استخدم مقاومة قياسية 130 Ω أو 120 Ω.

تخطيط PCB:يتم استخدام نمط اللحام الموصى به. يتم الحفاظ على منطقة صغيرة خالية تحت LED لمنع تسرب اللحام. يتحكم برنامج MCU الثابت في الدبابيس لتحقيق حالات الثبات والومض المطلوبة.

النتيجة:مؤشر متعدد الحالات مدمج وموثوق وواضح باستخدام بصمة مكون واحد فقط.

12. المبادئ التشغيلية

أجهزة LED هي ثنائيات أشباه موصلات. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز طاقة فجوة النطاق للشريحة، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد لون الضوء بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. مواد InGaN لها فجوة نطاق أوسع، مما يتيح الانبعاث في النطاق الأزرق/البنفسجي/فوق البنفسجي؛ عادةً ما يتم إنشاء الضوء الأبيض عن طريق طلاء شريحة InGaN زرقاء بفوسفور أصفر، وخلط الضوء ليظهر أبيض. مواد AlInGaP لها فجوة نطاق مناسبة للانبعاث المباشر في الأجزاء الحمراء والبرتقالية والعنبرية والصفراء من الطيف، كما هو مستخدم للشريحة البرتقالية في هذا الجهاز. تعزل عبوة الشريحة المزدوجة الوصلات أشباه الموصلات كهربائيًا، مما يسمح بالتحكم فيها بشكل مستقل.

13. اتجاهات التكنولوجيا

تستمر صناعة الإلكترونيات الضوئية في التطور. تشمل الاتجاهات ذات الصلة بمكونات مثل هذا LED ثنائي اللون:

زيادة الكفاءة:التحسينات المستمرة في الكفاءة الكمية الداخلية وتقنيات استخراج الضوء تؤدي إلى شدة إضاءة أعلى (mcd) عند نفس تيارات القيادة أو أقل، مما يحسن كفاءة طاقة النظام.

التصغير:بينما يستخدم هذا عبوة قياسية، هناك دفع مستمر نحو أحجام عبوات أصغر (مثل 0402، 0201 متري) للإلكترونيات عالية الكثافة، وإن كان ذلك غالبًا على حساب إجمالي إخراج الضوء أو تبديد الحرارة.

اتساق اللون والتصنيف:التقدم في النمو البلوري والتحكم في التصنيع يقلل من التباين الطبيعي في VF واللونية، مما يؤدي إلى توزيعات فئات أكثر ضيقًا ويقلل الحاجة إلى تصنيف واسع أو يبسط إدارة المخزون.

الحلول المتكاملة:اتجاه نحو دمج IC سائق LED (مصدر تيار ثابت، متحكم PWM) مباشرة مع عبوة LED أو الوحدة، مما يبسط تصميم الدائرة النهائية. يظل هذا المكون المحدد LED منفصلاً بدون سائق.

الموثوقية والعمر الافتراضي:التحسينات المستمرة في مواد التغليف (الإيبوكسي، السيليكون) وتقنيات ربط القطعة تعزز الموثوقية طويلة الأمد، وصيانة اللومن، ومقاومة الإجهاد الحراري والبيئي.