ورقة بيانات ثنائي LED ثنائي اللون LTST-C195KGJRKT-5A - أبعاد العبوة - أخضر/أحمر - 5 فولت - 75 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

ثنائي LED طراز LTST-C195KGJRKT-5A هو جهاز ثنائي اللون، مثبت على السطح (SMD)، يستخدم تقنية شريحة AlInGaP المتقدمة. تم تصميم هذا المكون للتطبيقات التي تتطلب لونين مميزين للإشارة من عبوة واحدة مدمجة. يتميز بإخراج سطوع فائق، وهو مُغلف في عبوة قياسية متوافقة مع معايير EIA، مما يجعله مناسبًا لعمليات التجميع الآلي بما في ذلك اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري. الجهاز متوافق مع توجيهات RoHS ويصنف كمنتج صديق للبيئة.

1.1 المزايا الأساسية

• الوظيفة ثنائية اللون:يجمع بين شرائح LED خضراء وحمراء منفصلة داخل عبوة واحدة، مما يوفر مساحة على اللوحة ويبسط التصميم للإشارة متعددة الحالات.
• سطوع عالٍ:توفر مادة AlInGaP شدة إضاءة فائقة مقارنة بتقنيات LED التقليدية.
• التوافق مع التصنيع:مُعبأ في شريط بعرض 8 مم على بكرات مقاس 7 بوصات، وهو متوافق بالكامل مع معدات اللصق والوضع الآلية عالية السرعة.
• توافق قوي مع العمليات:يتحمل إجراءات إعادة التدفق القياسية بالأشعة تحت الحمراء، بما في تلك المطلوبة لعمليات التجميع الخالية من الرصاص.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بتشغيل LED في ظروف تتجاوز هذه القيم.

• تبديد الطاقة (P_d):75 ميغاواط لكل لون (أخضر وأحمر). هذا هو الحد الأقصى المسموح به لفقدان الطاقة في الجهاز.
• تيار الأمامي الذروي (I_FP):80 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى للتيار الأمامي اللحظي، محدد عادةً في ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية) لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• تيار الأمامي المستمر (I_F):30 مللي أمبير تيار مستمر. الحد الأقصى للتيار في حالة الاستقرار للتشغيل المستمر الموثوق.
• تخفيض التيار:تخفيض خطي بمقدار 0.4 مللي أمبير/°C بدءًا من 25°C. يجب تقليل الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي مع زيادة درجة الحرارة المحيطة فوق 25°C.
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. أقصى جهد يمكن تطبيقه في الاتجاه العكسي عبر LED.
• نطاق درجة حرارة التشغيل (T_opr):-30°C إلى +85°C.
• نطاق درجة حرارة التخزين (T_stg):-40°C إلى +85°C.
• درجة حرارة اللحام:يتحمل 260°C لمدة 5 ثوانٍ أثناء إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة عند درجة حرارة محيطة (T_a) قدرها 25°C وتيار اختبار (I_F) قدره 5 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• شدة الإضاءة (I_V):
  • الأخضر: الحد الأدنى 4.5 مللي شمعة، القيمة النموذجية غير محددة، الحد الأقصى 28.0 مللي شمعة.
  • الأحمر: الحد الأدنى 7.1 مللي شمعة، القيمة النموذجية غير محددة، الحد الأقصى 45.0 مللي شمعة.
  • يتم القياس بناءً على منحنى استجابة العين الضوئي CIE.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة (نموذجي) لكلا اللونين. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المحورية القصوى.
• الطول الموجي الذروي (λ_P):
  • الأخضر: 574 نانومتر (نموذجي).
  • الأحمر: 639 نانومتر (نموذجي).
• الطول الموجي السائد (λ_d):
  • الأخضر: 571 نانومتر (نموذجي).
  • الأحمر: 631 نانومتر (نموذجي).
  • هذا هو الطول الموجي الوحيد الذي تدركه العين البشرية، والمشتق من مخطط لونية CIE.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):
  • الأخضر: 15 نانومتر (نموذجي).
  • الأحمر: 20 نانومتر (نموذجي).
• الجهد الأمامي (V_F):
  • النموذجي: 1.9 فولت لكلا اللونين.
  • الحد الأقصى: 2.3 فولت لكلا اللونين عند I_F= 5 مللي أمبير.
• التيار العكسي (I_R):الحد الأقصى 10 ميكرو أمبير لكلا اللونين عند V_R= 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف

يتم فرز (تصنيف) ثنائيات LED وفقًا لشدة إضاءتها لضمان الاتساق داخل دفعة الإنتاج. رمز التصنيف هو جزء من رقم القطعة (مثل 'K' و 'J' في LTST-C195KGJRKT-5A).

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

اللون الأخضر (الحرف الأول بعد 'C195'):

• التصنيف J: من 4.5 إلى 7.1 مللي شمعة
• التصنيف K: من 7.1 إلى 11.2 مللي شمعة
• التصنيف L: من 11.2 إلى 18.0 مللي شمعة
• التصنيف M: من 18.0 إلى 28.0 مللي شمعة

اللون الأحمر (الحرف الثاني بعد 'C195'):

• التصنيف K: من 7.1 إلى 11.2 مللي شمعة
• التصنيف L: من 11.2 إلى 18.0 مللي شمعة
• التصنيف M: من 18.0 إلى 28.0 مللي شمعة
• التصنيف N: من 28.0 إلى 45.0 مللي شمعة

التحمل لكل تصنيف شدة هو ±15%.هذه القطعة المحددة (GJ) تستخدم التصنيف J للأخضر والتصنيف K للأحمر.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص النموذجية الضرورية للتصميم. بينما لا يتم إعادة إنتاج الرسوم البيانية الدقيقة في النص، يتم تحليل آثارها أدناه.

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

خاصية I-V غير خطية. بالنسبة لكل من الشريحة الخضراء والحمراء، فإن الجهد الأمامي النموذجي هو 1.9 فولت عند 5 مللي أمبير. يجب على المصممين استخدام هذا المنحنى لاختيار مقاومات تحديد التيار المناسبة، حيث أن التغيير الصغير في الجهد يمكن أن يسبب تغييرًا كبيرًا في التيار. يجب استخدام الحد الأقصى لـ V_Fالبالغ 2.3 فولت لحسابات تبديد الطاقة في أسوأ الحالات.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

يكون إخراج الضوء متناسبًا تقريبًا مع التيار الأمامي ضمن نطاق التشغيل الموصى به. ومع ذلك، قد تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا بسبب زيادة الحرارة. قيم شدة الإضاءة المحددة هي عند 5 مللي أمبير؛ التشغيل عند الحد الأقصى للتيار المستمر البالغ 30 مللي أمبير سيعطي إخراجًا أعلى بكثير ولكنه يتطلب إدارة حرارية دقيقة.

4.3 الخصائص الحرارية

أداء LED يعتمد على درجة الحرارة. عادة ما تنخفض شدة الإضاءة مع زيادة درجة حرارة التقاطع. عامل تخفيض التيار الأمامي البالغ 0.4 مللي أمبير/°C هو معلمة تصميم حرجة لمنع الانفلات الحراري وضمان الموثوقية طويلة الأجل، خاصة في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة وتعيين الأطراف

يستخدم الجهاز عبوة SMD قياسية. التسامحات الأبعاد الرئيسية هي ±0.10 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• تعيين الأطراف:
  • شريحة LED الخضراء: متصلة بالطرفين 1 و 3.
  • شريحة LED الحمراء: متصلة بالطرفين 2 و 4.
• العدسة:شفافة تمامًا، مما يسمح برؤية لون الشريحة الحقيقي (أخضر وأحمر).

5.2 تخطيط وسادة اللحام الموصى به

يتم توفير نمط أرضي مقترح (البصمة) لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة ومحاذاة صحيحة أثناء إعادة التدفق. الالتزام بهذا النمط يساعد في منع ظاهرة "اللوح القبري" ويضمن اتصالًا حراريًا وكهربائيًا جيدًا.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 إجراءات لحام إعادة التدفق

يتم توفير إجراءين مقترحين لإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR): أحدهما لعملية اللحام القياسية (SnPb) والآخر لعملية اللحام الخالية من الرصاص (SnAgCu). يتطلب الإجراء الخالي من الرصاص درجة حرارة ذروية أعلى (تصل عادةً إلى 260°C). من الأهمية بمكان اتباع منحنى الوقت-درجة الحرارة الموصى به، بما في ذلك مناطق التسخين المسبق، والنقع، وإعادة التدفق، والتبريد، لمنع الصدمة الحرارية لعبوة LED وضمان سلامة وصلة اللحام.

6.2 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. يُوصى بغمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة. يمكن أن يؤدي استخدام مواد كيميائية غير محددة إلى إتلاف العدسة البلاستيكية والعبوة.

6.3 ظروف التخزين

لتحقيق موثوقية ممتدة، يجب تخزين ثنائيات LED في بيئة لا تتجاوز 30°C و 70% رطوبة نسبية. يجب لحام المكونات التي تمت إزالتها من عبوة الحاجز الرطوبة الأصلية بإعادة التدفق في غضون أسبوع واحد. إذا كان التخزين لأكثر من أسبوع ضروريًا، فيجب الاحتفاظ بها في حاوية محكمة الإغلاق مع مجفف أو في جو النيتروجين وخبزها (حوالي 60°C لمدة 24 ساعة) قبل التجميع لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفرقعة" أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد الجهاز في شريط ناقل بارز قياسي ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم).

• كمية التعبئة:4000 قطعة لكل بكرة كاملة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):500 قطعة للكميات المتبقية.
• مواصفات الشريط:متوافق مع ANSI/EIA-481-1-A-1994.
• شريط الغطاء:يتم إغلاق الجيوب الفارغة للمكونات بشريط غطاء علوي.
• المكونات المفقودة:يُسمح بحد أقصى اثنين من ثنائيات LED مفقودة متتالية (جيوب فارغة) لكل مواصفات بكرة.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• مؤشرات الحالة:مثالي للمعدات التي تتطلب إشارة ثنائية الحالة (مثل التشغيل/الاستعداد، حالة الشحن، نشاط/خطأ الشبكة) باستخدام اللونين الأخضر والأحمر من مكون واحد.
• شاشات اللوحة الأمامية:يستخدم في الإلكترونيات الاستهلاكية، عناصر التحكم الصناعية، وداخل السيارات حيث تكون المساحة محدودة.
• الإضاءة الخلفية للرموز:يمكن استخدامه لإضاءة الأيقونات أو الرموز بألوان مختلفة.

8.2 اعتبارات تصميم الدائرة

طريقة القيادة:ثنائيات LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد عند استخدام عدة ثنائيات LED على التوازي، يُوصىبشدةباستخدام مقاومة تحديد تيار منفصلة على التوالي مع كل LED (نموذج الدائرة A). لا يُنصح بتشغيل عدة ثنائيات LED على التوازي من مقاومة واحدة (نموذج الدائرة B) بسبب الاختلافات في الجهد الأمامي (V_F) لثنائيات LED الفردية، مما قد يؤدي إلى اختلافات كبيرة في التيار، وبالتالي، السطوع.

الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):ثنائيات LED من نوع AlInGaP حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). يمكن أن يظهر تلف ESD كتيار تسرب عكسي مرتفع، جهد أمامي منخفض، أو فشل في الإضاءة عند التيارات المنخفضة. يجب تنفيذ تدابير وقائية طوال التعامل والتجميع:

• استخدام أسوار معصم مؤرضة وحصائر مضادة للكهرباء الساكنة.
• تأكد من أن جميع المعدات ومحطات العمل مؤرضة بشكل صحيح.
• استخدام مؤينات لتحييد الشحنة الساكنة على عدسة LED.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يكمن التمييز الأساسي لهذا المكون في قدرته ثنائية اللون داخل عبوة SMD قياسية واحدة. مقارنة باستخدام ثنائيين LED أحاديي اللون منفصلين، فإنه يوفر توفيرًا كبيرًا في المساحة على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، ويقلل عدد المكونات، ويبسط قائمة المواد (BOM). يوفر استخدام تقنية AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى واستقرارًا حراريًا أفضل من التقنيات الأقدم مثل GaAsP للشريحة الحمراء، مما يؤدي إلى إخراج أكثر سطوعًا واتساقًا. تجعل زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة مناسبة للتطبيقات التي تكون فيها الرؤية من زوايا خارج المحور مهمة.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

10.1 هل يمكنني تشغيل كل من LED الأخضر والأحمر في وقت واحد؟

نعم، ولكن يجب تشغيلهما بشكل مستقل من خلال أطرافهما الخاصة (1/3 للأخضر، 2/4 للأحمر). سيؤدي تشغيلهما في وقت واحد عند أقصى تيار إلى تجاوز تصنيف تبديد الطاقة الإجمالي للعبوة إذا لم تتم إدارته بشكل صحيح. يجب أن تأخذ الحسابات الحرارية في الاعتبار الحرارة المولدة مجتمعة.

10.2 ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي الذروي (λ_P) هو الطول الموجي الذي يكون عنده توزيع القدرة الطيفية للضوء المنبعث في أقصى حد. الطول الموجي السائد (λ_d) هو الطول الموجي الوحيد الذي يتطابق مع اللون المدرك للضوء كما هو محدد في مخطط لونية CIE. بالنسبة لثنائيات LED ذات الطيف الضيق، غالبًا ما يكونان قريبين، لكن λ_dأكثر صلة بتحديد اللون.

10.3 كيف أفسر رمز التصنيف في رقم القطعة؟

بالنسبة لـ LTST-C195GJRKT-5A، تشير الحروف "GJ" إلى تصنيف شدة الإضاءة للشريحة الخضراء والحمراء على التوالي. 'G' يتوافق مع تصنيف الشريحة الخضراء (وهو 'J' في هذه الحالة)، و 'J' يتوافق مع تصنيف الشريحة الحمراء (وهو 'K' في هذه الحالة). راجع القسم 3.1 للحصول على نطاقات المللي شمعة الدقيقة للتصنيفين J و K.

11. دراسة حالة للتصميم والاستخدام

السيناريو: مؤشر طاقة ثنائي الحالة لجهاز محمول.يتطلب جهاز طبي محمول مدمج مؤشرًا واضحًا وفعالًا للمساحة لحالة البطارية: أخضر ثابت لـ "شحن كافٍ"، أخضر وامض لـ "الشحن"، وأحمر ثابت لـ "بطارية منخفضة".

التنفيذ:يعتبر LTST-C195KGJRKT-5A خيارًا مثاليًا. يقوم دبوس GPIO لوحدة التحكم الدقيقة بتشغيل LED الأخضر (الأطراف 1/3) من خلال مقاومة تحديد تيار 100 أوم (لـ ~20 مللي أمبير عند مصدر طاقة ~3.3 فولت، مع الأخذ في الاعتبار V_F~1.9 فولت). يقوم دبوس GPIO آخر بتشغيل LED الأحمر (الأطراف 2/4) من خلال مقاومة مماثلة. يتحكم البرنامج الثابت في حالات الوميض والثبات. يستخدم هذا التصميم بصمة مكون واحدة فقط بدلاً من اثنتين، ويبسط التوجيه، ويوفر مظهرًا أنيقًا واحترافيًا.

12. مقدمة عن المبدأ التكنولوجي

يعتمد LED على مادة أشباه الموصلات فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم (AlInGaP). عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات والفجوات، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. تستخدم الشريحة الخضراء تركيبة لانبعاث ~571 نانومتر، وتستخدم الشريحة الحمراء تركيبة مختلفة لانبعاث ~631 نانومتر. العدسة "الشفافة تمامًا" مصنوعة من الإيبوكسي أو السيليكون الشفاف لهذه الأطوال الموجية، مما يسمح برؤية لون الشريحة الحقيقي دون تشتيت أو تحويل لوني.

13. اتجاهات وتطورات الصناعة

يستمر الاتجاه في ثنائيات LED المؤشرة SMD نحو كفاءة أعلى، وأحجام عبوات أصغر، ووظائف متزايدة. أصبحت ثنائيات LED ثنائية ومتعددة الألوان في عبوات واحدة أكثر شيوعًا لتلبية متطلبات التصغير وواجهات المستخدم الأكثر ثراءً. هناك أيضًا تركيز على تحسين الموثوقية في ظل الظروف القاسية، مثل إجراءات إعادة التدفق ذات درجة الحرارة العالية المطلوبة للحام الخالي من الرصاص ومقاومة الرطوبة والمواد الكيميائية. علاوة على ذلك، فإن دمج مقاومات تحديد التيار أو حتى دوائر التشغيل المتكاملة (IC) داخل عبوة LED ("ثنائيات LED الذكية") هو اتجاه ناشئ لتبسيط تصميم الدائرة وتحسين اتساق الأداء.