ورقة بيانات ثنائي LED ثنائي اللون LTST-C395KGKSKT - عبوة 3.2x2.8x1.9 مم - جهد 1.8-2.4 فولت - قدرة 75 ملي واط - أخضر/أصفر - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لثنائي LED من نوع جهاز السطح المثبت (SMD) ثنائي اللون. يجمع المكون رقائقين مستقلتين باعثتين للضوء داخل عبوة واحدة مدمجة، مما يوفر إضاءة خضراء وصفراء من بصمة واحدة. مصمم لعمليات تجميع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) الآلية، وهو مثالي للتطبيقات المحدودة المساحة عبر الإلكترونيات الاستهلاكية، الاتصالات، والمعدات الصناعية.

1.1 الميزات الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الأساسية لهذا الثنائي الضوئي امتثاله لتوجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يجعله مناسبًا للأسواق العالمية ذات اللوائح البيئية الصارمة. يستخدم تقنية أشباه الموصلات فائقة السطوع AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) لكلا اللونين، والتي توفر عادةً كفاءة أعلى واستقرار أداء أفضل مقارنة بالتقنيات القديمة. يتم توريد الجهاز على شريط قياسي صناعي 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات، متوافق مع معايير EIA، مما يسهل التشغيل الآلي عالي السرعة للالتقاط والوضع. وهو متوافق بالكامل مع عمليات الحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR)، وهو المعيار لخطوط تجميع تكنولوجيا التركيب السطحي الحديثة (SMT).

تتنوع التطبيقات المستهدفة، مع التركيز على المجالات التي تتطلب مؤشرات وإضاءة خلفية مدمجة وموثوقة. تشمل الأسواق الرئيسية أجهزة الاتصالات (مثل الهواتف المحمولة، معدات الشبكات)، منتجات أتمتة المكاتب (مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة، الملحقات)، الأجهزة المنزلية، ومختلف أنظمة التحكم الصناعية. تشمل الاستخدامات المحددة الإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح، مؤشرات الحالة والطاقة، الشاشات الدقيقة، والإضاءة الرمزية في لوحات التحكم.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

يتم تعريف أداء الثنائي الضوئي بمجموعة من التقييمات القصوى المطلقة وخصائص التشغيل القياسية، وكلها محددة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. قد يتسبب تجاوز التقييمات القصوى المطلقة في تلف دائم.

2.1 التقييمات القصوى المطلقة والخصائص الحرارية

يتمتع الجهاز بقدرة تبديد قصوى تبلغ 75 ملي واط (mW) لكل قناة لونية. يجب ألا يتجاوز تيار التقدم المستمر DC 30 مللي أمبير لكل رقاقة. للتشغيل النبضي، يُسمح بتيار تقدم ذروة يبلغ 80 مللي أمبير تحت ظروف محددة: دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. الحد الأقصى لجهد العكسي الذي يمكن تطبيقه هو 5 فولت. يتم تحديد بيئة التشغيل من -30 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، بينما نطاق درجة حرارة التخزين أوسع قليلاً، من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. معلمة حرجة للتجميع هي حالة الحام بالأشعة تحت الحمراء، مصنفة لدرجة حرارة ذروة تبلغ 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ، وهو ما هو نموذجي لعمليات الحام الخالية من الرصاص (Pb-free).

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

تحت حالة اختبار قياسية لتيار تقدم 20 مللي أمبير (IF=20mA)، تتراوح شدة الإضاءة (Iv) للرقاقة الخضراء من حد أدنى 28.0 ملي كانديلا (mcd) إلى حد أقصى 112.0 mcd. تُظهر الرقاقة الصفراء ناتجًا أعلى، يتراوح من 45.0 mcd إلى 180.0 mcd. زاوية المشاهدة النموذجية، المعرفة بـ 2θ1/2 (الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها الشدة إلى نصف قيمتها المحورية)، هي 130 درجة، مما يشير إلى نمط مشاهدة واسع.

طول موجة الانبعاث الذروة (λP) هو نموذجيًا 574.0 نانومتر للأخضر و 591.0 نانومتر للأصفر. الطول الموجي السائد (λd)، وهو معلمة رئيسية لتحديد اللون، معرف ضمن مجموعات تصنيف. للأخضر، يتراوح من 567.5 نانومتر إلى 576.5 نانومتر، وللأصفر، من 587.0 نانومتر إلى 594.5 نانومتر. عرض النصف الطيفي (Δλ) هو نموذجيًا 15 نانومتر لكلا اللونين، ويصف نقاء الطيف.

جهد التقدم (VF) عند 20 مللي أمبير يتراوح من 1.8 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.4 فولت (الحد الأقصى) لكلا الرقاقتين. يتم ضمان أن يكون التيار العكسي (IR) أقل من أو يساوي 10 ميكرو أمبير (μA) عند تطبيق انحياز عكسي 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز الثنائيات الضوئية إلى مجموعات بناءً على شدة الإضاءة والطول الموجي السائد.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة (Iv)

للثنائي الضوئي الأخضر، يتم تصنيف مجموعات الشدة بالرموز N، P، و Q، مع نطاقات 28.0-45.0 mcd، 45.0-71.0 mcd، و 71.0-112.0 mcd على التوالي. للثنائي الضوئي الأصفر، المجموعات هي P، Q، و R، مع نطاقات 45.0-71.0 mcd، 71.0-112.0 mcd، و 112.0-180.0 mcd على التوالي. يتم تطبيق تسامح +/-15% على كل مجموعة.

3.2 تصنيف درجة اللون (الطول الموجي السائد)

يتم تصنيف الثنائيات الضوئية الخضراء للطول الموجي السائد إلى رموز C (567.5-570.5 نانومتر)، D (570.5-573.5 نانومتر)، و E (573.5-576.5 نانومتر). يتم تصنيف الثنائيات الضوئية الصفراء إلى رموز J (587.0-589.5 نانومتر)، K (589.5-592.0 نانومتر)، و L (592.0-594.5 نانومتر). التسامح لكل مجموعة طول موجي هو +/- 1 نانومتر. يسمح هذا التصنيف الدقيق للمصممين باختيار الثنائيات الضوئية التي تطابق متطلبات إحداثيات اللون المحددة لتطبيقهم.

4. المعلومات الميكانيكية والعبوة

4.1 أبعاد العبوة وتعيين الأطراف

يتميز الثنائي الضوئي بعدسة شفافة. يتم توفير أبعاد العبوة في رسم تفصيلي. جميع الأبعاد الحرجة محددة بالمليمترات، مع تسامح قياسي ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تعيين الأطراف حاسم لتصميم الدائرة الصحيح: الطرفان 1 و 3 مخصصان للرقاقة الخضراء AlInGaP، بينما الطرفان 2 و 4 مخصصان للرقاقة الصفراء AlInGaP. يسمح هذا التكوين بالتحكم المستقل في اللونين.

4.2 تخطيط وسادة التثبيت الموصى بها للـ PCB

يتم توفير نمط أرضي موصى به (بصمة) للوحة الدوائر المطبوعة لضمان الحام السليم، الاستقرار الميكانيكي، والأداء الحراري. الالتزام بهذا التصميم ضروري لتحقيق وصلات حام موثوقة أثناء عملية إعادة التدفق وللموثوقية طويلة الأمد للتجميع.

5. إرشادات الحام والتجميع

5.1 معلمات الحام بإعادة التدفق

المكون مؤهل لعمليات الحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء الخالية من الرصاص (Pb-free). يتم توفير منحنى إعادة تدفق مقترح، والذي يتضمن عادةً مرحلة تسخين مسبق، منحدر درجة حرارة، منطقة درجة حرارة ذروة، ومرحلة تبريد. المعلمة الحرجة هي أقصى درجة حرارة ذروة للجسم تبلغ 260 درجة مئوية، والتي لا يجب تجاوزها لأكثر من 10 ثوانٍ. يتم التأكيد على أن المنحنى الأمثل يعتمد على تصميم الـ PCB المحدد، معجون الحام، وخصائص الفرن، ويوصى بإجراء توصيف على مستوى اللوحة.

5.2 الحام اليدوي وإعادة العمل

إذا كان الحام اليدوي باستخدام مكواة ضروريًا، فإن الحد الأقصى الموصى به لدرجة حرارة الطرف هو 300 درجة مئوية، ويجب ألا يتجاوز وقت الحام لكل طرف 3 ثوانٍ. يجب تنفيذ هذا مرة واحدة فقط لتجنب التلف الحراري للعبوة البلاستيكية والرقاقة شبه الموصلة.

5.3 احتياطات التخزين والتعامل

الثنائيات الضوئية حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). يوصى بالتعامل باستخدام سوار معصم مؤرض أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة، ويجب تأريض جميع المعدات بشكل صحيح. للتخزين، يجب الاحتفاظ بالأكياس المانعة للرطوبة غير المفتوحة (مع مجفف) عند 30 درجة مئوية أو أقل و 90% رطوبة نسبية (RH) أو أقل، مع عمر تخزين لمدة عام واحد. بمجرد فتح التغليف الأصلي، يجب تخزين المكونات في بيئة لا تتجاوز 30 درجة مئوية و 60% RH. يُنصح بإكمال عملية إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء في غضون أسبوع واحد من الفتح (مستوى حساسية الرطوبة 3، MSL 3). للتخزين لفترات أطول خارج الكيس الأصلي، يلزم الخبز عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 20 ساعة على الأقل قبل الحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفشار" أثناء إعادة التدفق.

5.4 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد الحام مطلوبًا، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. غمر الثنائي الضوئي في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة مقبول. استخدام مواد كيميائية غير محددة أو عدوانية يمكن أن يتلف العدسة الإيبوكسية والعبوة.

6. معلومات التغليف والطلب

6.1 مواصفات الشريط والبكرة

التغليف القياسي هو شريط حامل 8 مم ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 4000 قطعة. يتم إغلاق جيوب الشريط بشريط غطاء علوي. يتم اتباع المعايير الصناعية (ANSI/EIA 481) للتغليف. للكميات الأقل من بكرة كاملة، يتم تحديد حد أدنى لكمية التعبئة يبلغ 500 قطعة للباقي. تشير مواصفات التغليف أيضًا إلى أنه قد يكون هناك حد أقصى لجيبين متتاليين للمكونات فارغين.

7. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

يُستخدم هذا الثنائي الضوئي ثنائي اللون بشكل مثالي في الأجهزة التي تتطلب مؤشر حالة متعدد من نقطة واحدة. أمثلة على ذلك: زر واحد يضيء باللون الأخضر للحالة "تشغيل/نشط" وباللون الأصفر للحالة "استعداد/شحن"؛ مؤشر لوحة يظهر باللون الأخضر للتشغيل الطبيعي وباللون الأصفر لحالة تحذير؛ أو إضاءة خلفية يمكنها التبديل بين لونين لوضعيات مختلفة في الإلكترونيات الاستهلاكية. حجمه الصغير يجعله مثاليًا للأجهزة المحمولة الحديثة المصغرة.

7.2 اعتبارات التصميم والدائرة

يجب على المصممين دمج مقاومات محددة للتيار على التوالي مع كل رقاقة LED (الأخضر: الطرفان 1/3، الأصفر: الطرفان 2/4) لضمان ألا يتجاوز تيار التقدم التقييم الأقصى للتيار المستمر البالغ 30 مللي أمبير. يتم حساب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R = (Vsupply - Vf_LED) / If، حيث Vf_LED هو جهد التقدم للثنائي الضوئي (استخدم القيمة القصوى لتصميم متحفظ). للتطبيقات التي تتضمن تعدد الإرسال أو تعديل عرض النبضة (PWM) للتعتيم، تأكد من أن التيار اللحظي أثناء النبضة "التشغيل" لا يتجاوز تقييم تيار التقدم الذروة. يجب أخذ زاوية المشاهدة الواسعة (130°) في الاعتبار للتصميم الميكانيكي للموجهات الضوئية أو المشتتات إذا كان نمط حزمة ضوئية محدد مطلوبًا.

8. المقارنة التقنية والتمييز

المميز الرئيسي لهذا المكون هو دمج رقاقتين عالي الأداء من نوع AlInGaP في عبوة واحدة. مقارنة باستخدام ثنائيين ضوئيين أحاديي اللون منفصلين، هذا يوفر مساحة كبيرة على الـ PCB، ويقلل عدد المكونات، ويبسط عملية التجميع. توفر تقنية AlInGaP نفسها مزايا في كفاءة الإضاءة واستقرار درجة الحرارة مقارنة بتقنيات GaP أو GaAsP التقليدية، خاصة في طيف الكهرماني/الأصفر/الأخضر. يوفر مزيج العدسة الشفافة وزاوية المشاهدة الواسعة رؤية جيدة خارج المحور، وهو مفيد لمؤشرات الحالة.

9. الأسئلة الشائعة بناءً على المعلمات التقنية

س: هل يمكنني تشغيل كل من الرقاقتين الخضراء والصفراء في وقت واحد عند 20 مللي أمبير لكل منهما؟

ج: نعم، ولكن يجب مراعاة إجمالي قدرة التبديد. عند 20 مللي أمبير وجهد تقدم نموذجي، تبلغ القدرة لكل رقاقة حوالي 40-48 ملي واط. تشغيل كلاهما في وقت واحد سيكون 80-96 ملي واط، وهو يتجاوز تقييم قدرة التبديد القصوى المطلقة البالغ 75 ملي واط لكل رقاقة. للتشغيل المستمر المتزامن، يجب تخفيض التيار للحفاظ على إجمالي قدرة الجهاز ضمن الحدود الآمنة، مع مراعاة البيئة الحرارية.

س: ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟

ج: طول موجة الذروة (λP) هو الطول الموجي الفردي الذي يكون فيه طيف الانبعاث بأعلى شدة. الطول الموجي السائد (λd) هو قيمة محسوبة مشتقة من مخطط لونية CIE؛ فهو يمثل الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون النقي الذي سيبدو له نفس لون الثنائي الضوئي للعين البشرية. غالبًا ما يكون λd أكثر صلة بتحديد اللون في التطبيقات.

س: تذكر ورقة البيانات "متوافق مع الدوائر المتكاملة (I.C.)." ماذا يعني هذا؟

ج: يشير هذا إلى أن الثنائي الضوئي يمكن تشغيله مباشرة بواسطة أطراف الإخراج لمعظم الدوائر المتكاملة القياسية (ICs)، مثل المتحكمات الدقيقة أو البوابات المنطقية، دون الحاجة إلى تخزين مؤقت إضافي أو ترانزستورات قيادة، حيث أن متطلبات جهد التقدم والتيار الخاصة به تقع ضمن قدرات الإخراج النموذجية لمثل هذه الدوائر المتكاملة.

10. دراسة حالة تطبيقية عملية

فكر في جهاز طبي محمول به زر متعدد الوظائف واحد. متطلبات التصميم هي توفير ملاحظات حالة واضحة لا لبس فيها: أخضر ثابت عندما يكون الجهاز قيد التشغيل ويعمل بشكل طبيعي، أصفر وامض عندما تكون البطارية منخفضة، ومطفأ عندما يتم إيقاف تشغيل الجهاز. باستخدام LTST-C395KGKSKT، يمكن للمصمم وضع مكون واحد تحت الزر. يمكن للمتحكم الدقيق التحكم بشكل مستقل في الأنودات الخضراء والصفراء عبر طرفي GPIO، مع مقاومات متسلسلة مناسبة. يستخدم هذا الحل الحد الأدنى من مساحة اللوحة، ويوفر لونين متميزين من موقع واحد، ويبسط التصميم الضوئي مقارنة بمحاولة محاذاة ثنائيين ضوئيين منفصلين تحت زر صغير.

11. مقدمة عن مبدأ التشغيل

الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs) هي أجهزة شبه موصلة تشع الضوء عندما يمر تيار كهربائي عبرها. تسمى هذه الظاهرة بالكهرباء الضوئية. في ثنائي LED من نوع AlInGaP، تتكون المادة شبه الموصلة من الألومنيوم، الإنديوم، الغاليوم، والفسفور. عند تطبيق جهد تقدم عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات من المنطقة من النوع n مع الفجوات من المنطقة من النوع p في الطبقة النشطة، مما يطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق للمادة شبه الموصلة، والتي يتم التحكم فيها من خلال التركيب الدقيق لسبيكة AlInGaP. تغلف عدسة إيبوكس شفافة الرقاقة، مما يوفر الحماية البيئية، الاستقرار الميكانيكي، ويساعد في تشكيل ناتج الضوء.

12. اتجاهات وتطورات الصناعة

يستمر الاتجاه في تكنولوجيا ثنائيات LED السطحية نحو كفاءة أعلى (المزيد من لومن لكل واط)، أحجام عبوات أصغر لزيادة الكثافة، وتحسين اتساق اللون وتقديمه. هناك أيضًا تركيز متزايد على الموثوقية تحت ظروف درجة حرارة أعلى، مدفوعًا بتطبيقات مثل إضاءة السيارات والإلكترونيات عالية الطاقة. دمج رقائق متعددة (متعددة الألوان أو RGB) في عبوة واحدة، كما هو الحال في هذا المكون، هو استراتيجية شائعة لتوفير المساحة والتكلفة في أنظمة المؤشرات والإضاءة الخلفية المعقدة. علاوة على ذلك، يظل التوافق مع التجميع الآلي ومنحنيات الحام الصارمة متطلبًا أساسيًا للإنتاج الضخم عبر جميع قطاعات الإلكترونيات.