ورقة بيانات ثنائي LED ثنائي اللون LTST-C195TBJRKT-2A - أبعاد العبوة - أزرق 3.0 فولت / أحمر 2.0 فولت - 20 مللي أمبير/30 مللي أمبير - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تحدد هذه الوثيقة مواصفات ثنائي LED ثنائي اللون عالي السطوع من نوع جهاز السطح (SMD). يدمج المكون شريحتين شبه موصلتين متميزتين داخل عبوة واحدة: واحدة تشع ضوءًا أزرق والأخرى تشع ضوءًا أحمر. تم تحسين هذا التصميم للتطبيقات التي تتطلب حلول إضاءة أو إشارة ثنائية اللون مدمجة. الجهاز متوافق مع توجيهات RoHS ويصنف كمنتج صديق للبيئة. يتم توريده على بكرات قياسية مقاس 7 بوصات بشريط بعرض 8 مم، مما يسهل التوافق مع معدات التجميع الآلي وخطوط التصنيع عالية الإنتاجية.

1.1 الميزات الأساسية والتطبيقات المستهدفة

تشمل الميزات الأساسية لهذا الـ LED إخراجه فائق السطوع باستخدام تقنية InGaN للباعث الأزرق وتقنية AlInGaP للباعث الأحمر. يقدم هذا المزيج كفاءة إنارة عالية. تتوافق العبوة مع معايير EIA، مما يضمن توافقًا واسعًا. تم تصميم الجهاز ليتم تشغيله بواسطة الدوائر المتكاملة (متوافق مع I.C.) ويمكنه تحمل عمليات اللحام القياسية بالأشعة تحت الحمراء (IR) والطور البخاري، مما يجعله مناسبًا لخطوط تجميع لوحات الدوائر المطبوعة الحديثة. تشمل التطبيقات النموذجية الإلكترونيات الاستهلاكية، لوحات التحكم الصناعية، إضاءة مقصورة السيارات، مؤشرات الحالة في أجهزة الاتصالات، والإضاءة الخلفية للمفاتيح أو الشاشات حيث تكون الوظيفة ثنائية اللون مطلوبة.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

قد يؤدي تشغيل الجهاز خارج هذه الحدود إلى تلف دائم. عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية، يكون الحد الأقصى لتبديد الطاقة 76 ميغاواط للشريحة الزرقاء و 75 ميغاواط للشريحة الحمراء. ذروة التيار الأمامي المسموح بها، تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية)، هي 100 مللي أمبير للأزرق و 80 مللي أمبير للأحمر. الحد الأقصى للتيار المستمر الأمامي المستمر هو 20 مللي أمبير لـ LED الأزرق و 30 مللي أمبير لـ LED الأحمر. تم تحديد عامل تخفيض خطي: 0.25 مللي أمبير/درجة مئوية للأزرق و 0.4 مللي أمبير/درجة مئوية للأحمر، مما يعني أن الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر يتناقص مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة فوق 25 درجة مئوية. الحد الأقصى لجهد الانعكاس لكلا اللونين هو 5 فولت، على الرغم من منع التشغيل المستمر تحت انحياز عكسي. يمكن تخزين الجهاز وتشغيله ضمن نطاق درجة حرارة يتراوح من -55 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم تعريف جميع القياسات عند Ta=25 درجة مئوية وتيار اختبار قياسي (IF) قدره 2 مللي أمبير. شدة الإنارة (Iv) لها قيمة دنيا تبلغ 4.50 مللي كانديلا لكلا اللونين. القيم النموذجية هي 20.0 مللي كانديلا للأزرق و 18.0 مللي كانديلا للأحمر. زاوية المشاهدة (2θ1/2)، حيث تكون الشدة نصف القيمة على المحور، هي عادة 130 درجة لكلا الباعثين، مما يوفر نمط حزمة واسع. يحتوي LED الأزرق على طول موجة انبعاث ذروة نموذجي (λP) يبلغ 468 نانومتر وطول موجة سائد (λd) يبلغ 470 نانومتر. يحتوي LED الأحمر على λP نموذجي يبلغ 639 نانومتر و λd يبلغ 631 نانومتر. عرض النصف الطيفي (Δλ) هو 25 نانومتر للأزرق و 20 نانومتر للأحمر. الجهد الأمامي (VF) هو عادة 3.00 فولت للأزرق (بحد أقصى 3.15 فولت) و 2.00 فولت للأحمر (بحد أقصى 2.20 فولت) عند 2 مللي أمبير. الحد الأقصى لتيار الانعكاس (IR) عند VR=5 فولت هو 10 ميكرو أمبير لكليهما.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات أداء. وهذا يسمح للمصممين باختيار مكونات تتطابق مع متطلبات الدائرة المحددة.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي (LED الأزرق)

يتم تصنيف الشرائح الزرقاء لـ LED بناءً على جهدها الأمامي عند 2 مللي أمبير. يغطي رمز المجموعة E6 من 2.55 فولت إلى 2.75 فولت، ويغطي E7 من 2.75 فولت إلى 2.95 فولت، ويغطي E8 من 2.95 فولت إلى 3.15 فولت. يتم تطبيق تسامح قدره ±0.1 فولت على كل مجموعة.

3.2 تصنيف شدة الإنارة

يشارك كل من LED الأزرق والأحمر نفس هيكل تصنيف شدة الإنارة عند 2 مللي أمبير. يغطي رمز المجموعة J من 4.50 إلى 7.10 مللي كانديلا، ويغطي K من 7.10 إلى 11.2 مللي كانديلا، ويغطي L من 11.2 إلى 18.0 مللي كانديلا، ويغطي M من 18.0 إلى 28.0 مللي كانديلا. يتم تطبيق تسامح قدره ±15٪ على كل مجموعة شدة.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص النموذجية التي تعتبر ضرورية لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة. وتشمل هذه العلاقة بين التيار الأمامي (IF) والجهد الأمامي (VF)، وهي علاقة أسية وتختلف بين الشريحة الزرقاء والحمراء بسبب موادها شبه الموصلة المختلفة. المنحنيات التي توضح شدة الإنارة مقابل التيار الأمامي حاسمة لتحديد تيار التشغيل المطلوب لتحقيق مستوى سطوع مرغوب. بينما لا يتم تفصيلها بيانياً في النص المقدم، تُظهر هذه المنحنيات عادةً أن الشدة تزداد مع التيار ولكنها قد تتشبع عند مستويات أعلى، وتتأثر أيضًا عكسياً بارتفاع درجة حرارة التقاطع.

5. معلومات الميكانيكا والتعبئة

5.1 أبعاد العبوة وتعيين الأطراف

يستخدم الجهاز عبوة SMD قياسية. تعيين الأطراف أمر بالغ الأهمية للتشغيل الصحيح: الطرفان 1 و 3 مخصصان للمصعد والكاثود لشريحة LED الزرقاء. الطرفان 2 و 4 مخصصان للمصعد والكاثود لشريحة LED الحمراء. يسمح هذا التكوين بالتحكم المستقل في كل لون. جميع التسامحات الأبعاد هي ±0.10 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

5.2 تخطيط وسادة اللحام المقترح والشريط والبكرة

يتم توفير نمط أرضي موصى به (أبعاد وسادة اللحام) لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة ومحاذاة صحيحة أثناء إعادة التدفق. يتم توريد المكون على شريط ناقل بارز بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 4000 قطعة. تتوافق مواصفات الشريط والبكرة مع ANSI/EIA 481-1-A-1994. تشمل ملاحظات البكرة الرئيسية: يتم إغلاق الجيوب الفارغة بشريط غطاء، الحد الأدنى لكمية الطلب للبقايا هو 500 قطعة، ويُسمح بحد أقصى مكونين مفقودين متتاليين لكل بكرة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملفات إعادة تدفق اللحام

يتم توفير ملفين مقترحين لإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR): أحدهما لعملية اللحام القياسية (القصدير-الرصاص) والآخر لعملية اللحام الخالية من الرصاص (مثل SnAgCu). يتطلب الملف الخالي من الرصاص درجة حرارة ذروة أعلى. الحالة العامة المحددة للحام IR والموجة هي درجة حرارة ذروة تبلغ 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 5 ثوانٍ. بالنسبة للحام الطور البخاري، تكون الحالة 215 درجة مئوية لمدة 3 دقائق. يتم الرجوع إلى ملف رسومي مفصل، يوضح مراحل التسخين المسبق، والنقع، وإعادة التدفق، والتبريد مع قيود زمنية ودرجة حرارة محددة لمنع الصدمة الحرارية.

6.2 احتياطات التخزين والتعامل

يجب تخزين مصابيح LED في بيئة لا تتجاوز 30 درجة مئوية و 70٪ رطوبة نسبية. يجب إعادة تدفق المكونات التي تمت إزالتها من كيس الحاجز الرطوبي الأصلي بالأشعة تحت الحمراء في غضون أسبوع واحد. للتخزين لفترة أطول خارج التغليف الأصلي، يجب الاحتفاظ بها في حاوية محكمة الغلق مع مجفف أو في مجفف نيتروجين. إذا تم التخزين لأكثر من أسبوع خارج الكيس، فإن التحميص عند 60 درجة مئوية لمدة 24 ساعة على الأقل مطلوب قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة \"الفشار\" أثناء إعادة التدفق.

7. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 تصميم دائرة التشغيل

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد عند توصيل عدة مصابيح LED على التوازي، يوصى بشدة باستخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي مع كل LED (نموذج الدائرة أ). لا يُنصح بالاعتماد على مقاومة واحدة لمصفوفة متوازية (نموذج الدائرة ب) لأن الاختلافات الصغيرة في خصائص الجهد الأمامي (Vf) بين مصابيح LED الفردية ستسبب اختلافات كبيرة في تقاسم التيار، وبالتالي، في شدة الإنارة. يتم حساب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R = (Vcc - Vf) / If، حيث Vcc هو جهد الإمداد، Vf هو جهد LED الأمامي عند التيار المطلوب، و If هو التيار الأمامي المستهدف.

7.2 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

شرائح LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي وارتفاعات الجهد. لمنع التلف، يجب تنفيذ ضوابط ESD المناسبة أثناء التعامل والتجميع. وهذا يشمل استخدام أساور معصم مؤرضة، وقفازات مضادة للكهرباء الساكنة، والتأكد من أن جميع محطات العمل والأدوات والآلات مؤرضة بشكل صحيح. يجب التعامل مع الأجهزة في مناطق محمية من ESD.

7.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في إتلاف عدسة الإيبوكسي أو العبوة. الطريقة الموصى بها هي غمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة. لا ينصح بالتنظيف العدواني أو بالموجات فوق الصوتية ما لم يتم التحقق منه على وجه التحديد.

8. المقارنة الفنية والتمييز

المميز الرئيسي لهذا LED ثنائي اللون هو التعبئة المشتركة لشرائح InGaN عالية الكفاءة (الأزرق) و AlInGaP (الأحمر). تشتهر تقنية InGaN بالسطوع العالي في الطيف الأزرق/الأخضر، بينما تقدم AlInGaP كفاءة واستقرار حراريًا فائقين في الطيف الأحمر/الكهرماني مقارنة بالتقنيات القديمة مثل GaAsP. يدمج كليهما في عبوة SMD قياسية EIA واحدة يوفر مساحة على لوحة الدوائر المطبوعة مقارنة باستخدام مصباحين LED أحاديي اللون منفصلين. زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 130 درجة مناسبة للتطبيقات التي تتطلب رؤية واسعة. التوافق المحدد مع ملفات إعادة التدفق الخالية من الرصاص يتوافق مع اللوائح البيئية الحديثة واتجاهات التصنيع.

9. الأسئلة المتكررة (FAQ)

س: هل يمكنني تشغيل مصابيح LED الزرقاء والحمراء في وقت واحد بأقصى تيار مستمر لها؟

ج: لا. يجب مراعاة حدود تبديد الطاقة (76 ميغاواط للأزرق، 75 ميغاواط للأحمر) والاعتبارات الحرارية للعبوة المشتركة. قد يتجاوز التشغيل المتزامن عند 20 مللي أمبير (أزرق) و 30 مللي أمبير (أحمر) إجمالي قدرة تبديد طاقة العبوة اعتمادًا على الجهود الأمامية. كما يلزم التخفيض عند ارتفاع درجة الحرارة المحيطة.

س: ما الفرق بين طول موجة الذروة وطول الموجة السائد؟

ج: طول موجة الذروة (λP) هو الطول الموجي الذي يكون فيه طيف الانبعاث بأقصى شدة. طول الموجة السائد (λd) مشتق من مخطط لونية CIE ويمثل اللون المُدرك للضوء - الطول الموجي الفردي الذي يطابق لون LED للعين البشرية. غالبًا ما يكون λd أكثر صلة بالتطبيقات القائمة على اللون.

س: كيف أفسر رموز التصنيف عند الطلب؟

ج: يجب عليك تحديد رموز التصنيف المطلوبة للجهد (للأزرق، على سبيل المثال E7) وشدة الإنارة (لكلا اللونين، على سبيل المثال K). وهذا يضمن حصولك على مصابيح LED ذات خصائص كهربائية وبصرية ضمن النطاق المطلوب لأداء متسق في منتجك.

10. دراسة حالة تصميمية

فكر في مؤشر حالة مزدوج لموجه شبكة: أزرق ثابت لـ \"التشغيل\" وأحمر وامض لـ \"خطأ.\" باستخدام هذا LED، هناك حاجة لبصمة PCB واحدة فقط. يدفع المتحكم الدقيق الطرف 1 (مصعد أزرق) عبر مقاومة 150 أوم (لإمداد ~3 فولت وهدف 20 مللي أمبير) للحالة المستقرة. يتم تشغيل LED الأحمر (مصعد الطرف 2) عبر مقاومة 100 أوم (لإمداد ~3 فولت وهدف 30 مللي أمبير) ويتم التحكم فيه بواسطة طرف GPIO مختلف مضبوط على الوميض أثناء حالة الخطأ. يتم توصيل أطراف الكاثود المشتركة (3 و 4) بالأرضي. يقلل هذا التصميم من عدد المكونات، ويوفر مساحة على اللوحة، ويستخدم تجميع SMT قياسي.

11. مبدأ التشغيل

يعتمد انبعاث الضوء في LED على الإضاءة الكهربائية في تقاطع p-n شبه الموصل. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في منطقة التقاطع. عندما تتحد حاملات الشحنة هذه، يتم إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث من خلال طاقة فجوة النطاق للمادة شبه الموصلة. يستخدم LED الأزرق مركب نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN)، الذي له فجوة نطاق أوسع مناسبة للأطوال الموجية الأقصر (الضوء الأزرق). يستخدم LED الأحمر مركب فوسفيد الألومنيوم الإنديوم الغاليوم (AlInGaP)، الذي له فجوة نطاق أضيق مصممة للأطوال الموجية الأطول (الضوء الأحمر). تعمل عدسة الإيبوكسي على حماية الشريحة، وتشكيل حزمة إخراج الضوء، وتعزيز استخراج الضوء.

12. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر سوق LED من نوع SMD في التطور نحو كفاءة أعلى (المزيد من لومن لكل واط)، وزيادة كثافة الطاقة في عبوات أصغر، وتحسين تجسيد الألوان. هناك اتجاه قوي نحو التصغير، مع انتشار مصابيح LED ذات العبوات على مستوى الشريحة (CSP). بالنسبة للأجهزة متعددة الألوان، تشمل التطورات تسامحات تصنيف أكثر ضيقًا لتحسين اتساق الألوان ودمج أكثر من شريحتين (مثل RGB أو RGBW) في عبوة واحدة للإضاءة القابلة للضبط كاملة الألوان. علاوة على ذلك، فإن التوجه نحو إنترنت الأشياء والأجهزة الذكية يزيد من الطلب على مصابيح LED مؤشر موثوقة وطويلة العمر متوافقة مع عمليات التجميع الآلية عالية السرعة، وهو قطاع تكون فيه مكونات مثل هذه في وضع جيد.