ورقة بيانات ثنائي اللون LTST-S327KGJRKT LED SMD - الأبعاد - أخضر/أحمر - 30mA - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لمصباح LED ثنائي اللون من نوع جهاز السطح المثبت (SMD). تم تصميم المكون في عبوة مصغرة مناسبة لعمليات تجميع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) الآلية، مما يجعله مثالياً للتطبيقات التي تكون فيها المساحة محدودة. وظيفته الأساسية هي العمل كمؤشر بصري أو مصدر إضاءة خلفية.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

يقدم LED عدة مزايا رئيسية لصناعة الإلكترونيات الحديثة. إنه متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة). تتميز العبوة بتصميم جانبي مع طلاء القصدير على الأطراف، مما يعزز قابلية اللحام والموثوقية. يستخدم تقنية أشباه الموصلات فائقة السطوع AlInGaP لإخراج ضوئي فعال. يتم توريد المكون في شريط قياسي للصناعة بعرض 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات، مما يسهل التجميع الآلي عالي السرعة بواسطة آلات الالتقاط والوضع. وهو متوافق تماماً مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR)، بما يتماشى مع خطوط التجميع الحديثة الخالية من الرصاص (Pb-free). تم تصميم الجهاز أيضاً ليكون متوافقاً مباشرة مع مستويات منطق الدوائر المتكاملة (IC).

التطبيقات المستهدفة واسعة، وتغطي معدات الاتصالات، وأجهزة أتمتة المكاتب، والأجهزة المنزلية، وأنظمة التحكم الصناعي. تشمل الاستخدامات المحددة الإضاءة الخلفية للأزرار ولوحات المفاتيح، والإشارة إلى الحالة، والتكامل في الشاشات الدقيقة، والإضاءة العامة للإشارات أو الرموز.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

يقدم هذا القسم تفاصيل الحدود القصوى والخصائص التشغيلية للجهاز. يتم تعريف جميع المعلمات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°C ما لم يُذكر خلاف ذلك.

2.1 التقييمات القصوى المطلقة

تمثل هذه القيم حدود الإجهاد التي لا يجب تجاوزها تحت أي ظرف، حيث أن القيام بذلك قد يتسبب في تلف دائم للجهاز. لا يُفترض التشغيل خارج هذه الحدود.

• تبديد الطاقة (Pd):75 ميلي واط كحد أقصى لكل من الشريحة الخضراء والحمراء. هذه هي الطاقة الكلية (الجهد الأمامي * التيار الأمامي) التي يمكن تبديدها بأمان كحرارة.
• تيار الذروة الأمامي (I_FP):80 ميلي أمبير كحد أقصى، مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). هذا يسمح بومضات عالية الكثافة قصيرة المدى.
• التيار الأمامي المستمر (I_F):30 ميلي أمبير كحد أقصى للتيار المستمر. هذا هو تيار التشغيل القياسي الذي يتم تحديد معظم الخصائص البصرية بناءً عليه.
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت كحد أقصى. تطبيق جهد عكسي أعلى من هذا يمكن أن يؤدي إلى انهيار تقاطع أشباه الموصلات في LED.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:-30°C إلى +85°C. يتم ضمان عمل الجهاز ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
• نطاق درجة حرارة التخزين:-40°C إلى +85°C. يمكن تخزين الجهاز دون تدهور ضمن هذه الحدود.
• ظروف اللحام بالأشعة تحت الحمراء:يتحمل درجة حرارة ذروة تبلغ 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ أثناء لحام إعادة التدفق.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة تحت ظروف الاختبار القياسية (I_F= 20mA, Ta=25°C).

• شدة الإضاءة (I_V):يتراوح من حد أدنى 18.0 mcd إلى حد أقصى 112.0 mcd لكلا اللونين. تقع القيمة النموذجية ضمن هذا النطاق وتخضع للتصنيف (انظر القسم 3).
• زاوية المشاهدة (2θ_1/2):130 درجة (نموذجي). تشير زاوية المشاهدة الواسعة هذه إلى نمط انبعاث منتشر وغير مركز مناسب للإضاءة ذات المساحة الواسعة.
• طول موجة الانبعاث الذروة (λ_P):574 نانومتر (نموذجي) للأخضر، 639 نانومتر (نموذجي) للأحمر. هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه الناتج الطيفي أقوى.
• الطول الموجي السائد (λ_d):571 نانومتر (نموذجي) للأخضر، 631 نانومتر (نموذجي) للأحمر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية والذي يحدد اللون.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):15 نانومتر (نموذجي) للأخضر، 20 نانومتر (نموذجي) للأحمر. تحدد هذه المعلمة نقاء اللون؛ تشير القيمة الأصغر إلى ضوء أكثر أحادية اللون.
• الجهد الأمامي (V_F):2.0 فولت (نموذجي)، بحد أقصى 2.4 فولت عند 20mA. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED أثناء التشغيل.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير كحد أقصى عند جهد عكسي 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان أداء متسق في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على المعلمات البصرية الرئيسية. هذا يسمح للمصممين باختيار مكونات ذات خصائص مضبوطة بدقة.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة (I_V)

يتم تصنيف كل من الشريحة الخضراء والحمراء بشكل متطابق لشدة الإضاءة عند 20mA. يتم تعريف المجموعات على النحو التالي، مع تسامح ±15% داخل كل مجموعة:

• رمز المجموعة M:18.0 mcd (الحد الأدنى) إلى 28.0 mcd (الحد الأقصى)
• رمز المجموعة N:28.0 mcd إلى 45.0 mcd
• رمز المجموعة P:45.0 mcd إلى 71.0 mcd
• رمز المجموعة Q:71.0 mcd إلى 112.0 mcd

3.2 تصنيف الصبغة (الطول الموجي السائد) للأخضر

يتم تصنيف الشريحة الخضراء بشكل إضافي حسب طولها الموجي السائد للتحكم في اتساق اللون. التسامح لكل مجموعة هو ±1 نانومتر.

• رمز المجموعة C:567.5 نانومتر إلى 570.5 نانومتر
• رمز المجموعة D:570.5 نانومتر إلى 573.5 نانومتر
• رمز المجموعة E:573.5 نانومتر إلى 576.5 نانومتر

ملاحظة: لا تحدد ورقة البيانات تصنيف الصبغة للشريحة الحمراء في المحتوى المقدم.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما لا يتم تفصيل المنحنيات الرسومية المحددة في مقتطف النص، تتضمن أوراق بيانات LED النموذجية عدة رسومات رئيسية لتحليل التصميم. بناءً على الممارسة القياسية، ستكون المنحنيات التالية أساسية:

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

يظهر هذا المنحنى العلاقة غير الخطية بين التيار المتدفق عبر LED والجهد عبره. إنه أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة تحديد التيار (مثل المقاوم التسلسلي أو مشغل التيار الثابت). سيظهر المنحنى جهد العتبة (حوالي 1.8-2.0 فولت لمصابيح LED AlInGaP هذه) وبعدها يزداد التيار بسرعة مع زيادة صغيرة في الجهد.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

يوضح هذا الرسم البياني كيف يزداد الناتج الضوئي مع تيار القيادة. يكون خطياً بشكل عام على مدى معين ولكنه سيشبع عند التيارات الأعلى بسبب التأثيرات الحرارية وانخفاض الكفاءة. يضمن التشغيل عند أو أقل من 20mA الموصى بها الكفاءة المثلى والعمر الطويل.

4.3 شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة

ينخفض الناتج الضوئي لـ LED مع زيادة درجة حرارة التقاطع. هذا المنحنى حيوي للتطبيقات التي تعمل على نطاق واسع من درجات الحرارة، حيث يسمح للمصممين بتخفيض السطوع المتوقع أو تنفيذ إدارة حرارية إذا لزم الأمر.

4.4 التوزيع الطيفي

ستظهر هذه الرسوم البيانية الطاقة المشعة النسبية المنبعثة عبر الطيف المرئي لكل من الشريحة الخضراء والحمراء، متمركزة حول أطوال موجات الذروة الخاصة بها وهي 574 نانومتر و639 نانومتر على التوالي، مع نصف العرض المحدد.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 أبعاد العبوة وتحديد القطبية

يتم وضع LED في عبوة SMD قياسية. العدسة شفافة. تعيين الدبوس أمر بالغ الأهمية للتشغيل الصحيح: الدبوس A1 هو الأنود للشريحة الخضراء، والدبوس A2 هو الأنود للشريحة الحمراء. من المحتمل أن تكون الكاثودات مشتركة، ولكن يجب التحقق من المخطط التخطيطي من رسم العبوة. يتم توفير جميع الأبعاد بالمليمترات مع تسامح قياسي ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

5.2 تصميم وسادة PCB الموصى به وتوجيه اللحام

تتضمن ورقة البيانات نمط أرضية موصى به (البصمة) لوسادات PCB لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة أثناء إعادة التدفق. كما تشير إلى الاتجاه الصحيح للمكون على الشريط بالنسبة إلى PCB للتجميع الآلي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 معلمات لحام إعادة التدفق للعملية الخالية من الرصاص

يتم توفير ملف تعريف إعادة تدفق بالأشعة تحت الحمراء مقترح. بينما لا يتم تفصيل معدلات التسخين في النص، فإن المعلمات الرئيسية هي درجة حرارة الذروة (260°C كحد أقصى) والوقت فوق نقطة السيولة (من المحتمل أن يكون مخصصاً لمعجون اللحام الخالي من الرصاص). يجب أن يتضمن الملف الشخصي مرحلة تسخين مسبق (مثلاً 150-200°C) لتنشيط المادة المساعدة وتقليل الصدمة الحرارية، يليها تسخين مضبوط إلى درجة حرارة الذروة ومرحلة تبريد مضبوطة.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضرورياً، فيجب إجراؤه بمكواة ذات تحكم في درجة الحرارة مضبوطة على أقصى 300°C. يجب ألا يتجاوز وقت اللحام لكل طرف 3 ثوانٍ، ويجب القيام بذلك مرة واحدة فقط لمنع التلف الحراري للعبوة البلاستيكية وشريحة أشباه الموصلات.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوباً، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. يُسمح بغمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في تلف مادة العبوة أو العدسة.

6.4 التخزين والتعامل

تفريغ الكهرباء الساكنة (ESD):الجهاز حساس تجاه ESD. يجب اتباع إجراءات التعامل المناسبة، بما في ذلك استخدام أسوار معصم مؤرضة، وسجاد مضاد للكهرباء الساكنة، وتعبئة ومعدات آمنة من ESD.

حساسية الرطوبة:تم تصنيف العبوة بمستوى MSL3 (مستوى حساسية الرطوبة 3). هذا يعني أنه بمجرد فتح كيس الحاجز الأصلي للرطوبة، يجب تعريض المكونات لللحام بإعادة التدفق خلال 168 ساعة (أسبوع واحد) عند تخزينها في ظروف ≤ 30°C / 60% رطوبة نسبية. للتخزين لفترات أطول بعد الفتح، يجب خبز المكونات عند حوالي 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل التجميع لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة \"الفشار\" أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المكونات على شريط ناقل بارز بعرض 8 مم. يتم لف الشريط على بكرات قياسية قطر 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. بالنسبة للكميات الأقل من بكرة كاملة، ينطبق حد أدنى لكمية التعبئة يبلغ 500 قطعة للأجزاء المتبقية. تتوافق التعبئة مع معايير ANSI/EIA-481.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

طريقة القيادة الأكثر شيوعاً هي مقاوم تسلسلي بسيط. يتم حساب قيمة المقاوم (R_s) باستخدام قانون أوم: R_s= (V_supply- V_F) / I_F. باستخدام أقصى V_F(2.4V) يضمن تياراً كافياً حتى مع اختلاف المكونات. على سبيل المثال، مع مصدر طاقة 5 فولت وهدف I_Fبقيمة 20mA: R_s= (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 أوم. سيكون المقاوم القياسي 130Ω أو 150Ω مناسباً. للتحكم الدقيق في التيار أو تكثير العديد من مصابيح LED، يوصى باستخدام مشغل تيار ثابت IC.

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائرة تحديد تيار (مقاوم أو مشغل) دائماً. سيؤدي توصيل LED مباشرة بمصدر جهد إلى تدفق تيار مفرط وفشل فوري.
• الإدارة الحرارية:بينما تبديد الطاقة منخفض، يجب أن يأخذ تخطيط PCB في الاعتبار تبديد الحرارة، خاصة إذا تم تجميع عدة مصابيح LED أو تشغيلها في درجات حرارة محيطة عالية. يمكن أن تساعد مساحة النحاس الكافية حول الوسادات الحرارية (إن وجدت) أو الثقوب الموصلة إلى الطبقات الداخلية.
• اختيار التصنيف:للتطبيقات التي تتطلب سطوعاً أو لوناً موحداً، حدد رموز المجموعات المناسبة (مثل المجموعة Q لأعلى سطوع، المجموعة D لصبغة خضراء محددة).
• حماية الجهد العكسي:إذا كان هناك أي احتمال لتطبيق جهد عكسي (مثل في التكوينات المتقابلة أو مع الأحمال الحثية)، ففكر في إضافة ثنائي حماية بالتوازي مع LED.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يكمن التمييز الرئيسي لـ LED ثنائي اللون هذا في جمعه لمصدرين ضوئيين متميزين (أخضر AlInGaP وأحمر) في عبوة SMD مدمجة واحدة. مقارنة باستخدام مصباحين LED أحاديي اللون منفصلين، يوفر هذا مساحة PCB، ويقلل عدد المكونات، ويبسط التجميع. يوفر استخدام تقنية AlInGaP لكلا اللونين كفاءة أعلى واستقراراً حراريًا أفضل مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaP القياسي. تعد زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 130 درجة ميزة رئيسية للتطبيقات التي تتطلب رؤية واسعة، على عكس مصابيح LED ذات الزاوية الضيقة المستخدمة للحزم المركزة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 30mA بشكل مستمر؟

ج: نعم، 30mA هو الحد الأقصى المقنن للتيار الأمامي المستمر. ومع ذلك، للحصول على عمر طويل أمثل ومراعاة الظروف الحرارية في العالم الحقيقي، يوصى بالتصميم لتيار التشغيل النموذجي البالغ 20mA.

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

ج: طول موجة الذروة (λ_P) هو النقطة المادية لأعلى شدة في الطيف المنبعث. الطول الموجي السائد (λ_d) هو قيمة محسوبة بناءً على إدراك اللون البشري (تباين الألوان CIE) ويمثل \"اللون\" الذي نراه. غالباً ما يكونان متقاربين ولكن ليسا متطابقين.

س: لماذا يوجد نظام تصنيف؟

ج: تسبب الاختلافات في التصنيع اختلافات طفيفة في الأداء. يقوم التصنيف بفرز مصابيح LED إلى مجموعات ذات خصائص متشابهة (السطوع، اللون)، مما يسمح للمصنعين بتقديم منتجات متسقة ويسمح للمصممين باختيار الأجزاء التي تلبي احتياجاتهم المحددة للتوحيد.

س: ما مدى أهمية مواصفات إعادة التدفق 260°C لمدة 10 ثوانٍ؟

ج: مهمة للغاية. يمكن أن يؤدي تجاوز هذا المزيج من الوقت ودرجة الحرارة إلى إجهاد زائد للوصلات السلكية الداخلية، أو تدهور عدسة الإيبوكسي، أو تلف شريحة أشباه الموصلات، مما يؤدي إلى فشل فوري أو تقليل العمر الافتراضي.

11. مثال حالة استخدام عملية

السيناريو: مؤشر حالة مزدوج على جهاز توجيه شبكة

يحتاج المصمم إلى مؤشر واحد لإظهار حالتين: \"النظام قيد التشغيل/نشط\" (أخضر) و \"خطأ في الشبكة\" (أحمر). يبسط استخدام LTST-S327KGJRKT التصميم. يمكن توصيل دبوس GPIO واحد لوحدة التحكم الدقيقة بالأنود الأخضر (A1)، وآخر بالأنود الأحمر (A2)، مع توصيل كل الكاثودات بالأرض. يمكن لوحدة التحكم الدقيقة تشغيل الشريحة الخضراء أو الحمراء بشكل مستقل. يمكن وضع مقاوم واحد محدد للتيار على الكاثود المشترك إذا لم يتم تشغيل كلا مصباحي LED في وقت واحد، أو يمكن استخدام مقاومات منفصلة على كل أنود للتحكم المستقل. تضمن زاوية المشاهدة الواسعة رؤية المؤشر من زوايا مختلفة حول الجهاز.

12. مقدمة مبدأ التشغيل

ثنائيات الإضاءة (LED) هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء من خلال الوميض الكهربائي. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر تقاطع p-n، تتحد الإلكترونات من المادة من النوع n مع الفجوات من المادة من النوع p في المنطقة النشطة. يطلق هذا الاتحاد الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة فجوة النطاق الطاقي لمادة أشباه الموصلات المستخدمة. يستخدم هذا الجهاز فوسفيد الألومنيوم الإنديوم الغاليوم (AlInGaP) لكل من الشريحة الحمراء والخضراء، وهو نظام مواد معروف بكفاءته العالية في الطيف من الأصفر إلى الأحمر، مع تعديلات محددة في التشويب والهيكل لتحقيق الانبعاث الأخضر.

13. اتجاهات التكنولوجيا

الاتجاه العام في مصابيح LED المؤشر SMD هو نحو كفاءة أعلى (مزيد من الناتج الضوئي لكل وحدة طاقة كهربائية)، وأحجام عبوات أصغر، وموثوقية محسنة. هناك أيضاً تحرك نحو تسامحات تصنيف أكثر ضيقاً لتلبية متطلبات التطبيقات التي تتطلب اتساقاً عالياً في اللون والسطوع، مثل شاشات الألوان الكاملة وإضاءة السيارات. يظل دمج ألوان متعددة أو حتى شرائح RGB في عبوة واحدة اتجاهاً مهماً لتطبيقات المؤشرات المتعددة المقيدة بالمساحة. علاوة على ذلك، فإن التوافق مع معايير درجة الحرارة والموثوقية للسيارات والصناعة المتزايدة الصرامة هو محرك رئيسي لتطوير المنتجات.