ورقة بيانات ثنائي الضوء LTST-E682KSTBWT ثنائي اللون (أصفر/أزرق) SMD LED - الأبعاد 3.2x2.8x1.9mm - الجهد 2.4V/3.8V - الطاقة 72mW/80mW - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-E682KSTBWT ثنائي ضوء ثنائي اللون من نوع جهاز السطح المثبت (SMD) مزودًا بعدسة مبعثرة. يجمع بين شريحتين مضيئتين متميزتين داخل عبوة قياسية واحدة وفقًا لمعيار EIA: واحدة تشع في الطيف الأصفر (AlInGaP) والأخرى في الطيف الأزرق (InGaN). تم تصميم هذا المكون للتطبيقات التي تتطلب حلول إضاءة أو إشارة ثنائية اللون ومدمجة. تشمل مزاياه الرئيسية التوافق مع معدات التركيب الآلي وعمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء، مما يجعله مناسبًا للإنتاج بكميات كبيرة. المنتج متوافق مع توجيهات RoHS ويُصنف كمنتج صديق للبيئة.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

يتم تحديد الحدود التشغيلية للجهاز عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. بالنسبة لثنائي الضوء الأصفر، الحد الأقصى للتيار المستمر الأمامي المستمر هو 30 مللي أمبير مع تبديد طاقة يبلغ 72 مللي واط. بينما يمتلك ثنائي الضوء الأزرق حدًا أقصى أقل قليلاً للتيار المستمر الأمامي وهو 20 مللي أمبير ولكن بتصنيف تبديد طاقة أعلى يبلغ 80 مللي واط. يشترك كلاهما في تصنيف ذروة التيار الأمامي يبلغ 80 مللي أمبير في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). يختلف عتبة التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) بشكل كبير: 2000 فولت (HBM) للشريحة الصفراء و 300 فولت (HBM) للشريحة الزرقاء الأكثر حساسية. يتراوح نطاق درجة حرارة التشغيل من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، بينما يمكن أن يمتد التخزين من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس مقاييس الأداء الرئيسية عند Ta=25 درجة مئوية وتيار أمامي (IF) يبلغ 20 مللي أمبير. تتراوح شدة الإضاءة (Iv) لثنائي الضوء الأصفر من حد أدنى 112.0 مللي كانديلا إلى حد أقصى 355.0 مللي كانديلا. تتراوح شدة ثنائي الضوء الأزرق من 71.0 مللي كانديلا إلى 224.0 مللي كانديلا. يتميز كلا ثنائيي الضوء بزاوية مشاهدة واسعة نموذجية (2θ1/2) تبلغ 120 درجة. الطول الموجي النموذجي لذروة الانبعاث (λP) لثنائي الضوء الأصفر هو 591 نانومتر مع طول موجي سائد (λd) يبلغ 589 نانومتر وعرض طيفي نصف (Δλ) يبلغ 15 نانومتر. بينما يشع ثنائي الضوء الأزرق عند ذروة نموذجية تبلغ 468 نانومتر، وطول موجي سائد 470 نانومتر، وعرض طيفي نصف أوسع يبلغ 25 نانومتر. يتراوح الجهد الأمامي (VF) لثنائي الضوء الأصفر بين 1.8 فولت و 2.4 فولت، بينما يتراوح لثنائي الضوء الأزرق بين 2.8 فولت و 3.8 فولت. الحد الأقصى للتيار العكسي (IR) لكليهما هو 10 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (VR) يبلغ 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يستخدم المنتج نظام تصنيف (binning) لتصنيف ثنائيات الضوء بناءً على ناتج شدة إضاءتها عند 20 مللي أمبير. وهذا يضمن اتساق السطوع في دفعات الإنتاج. بالنسبة لثنائي الضوء الأصفر، تتراوح رموز التصنيف من R1 (112.0-140.0 مللي كانديلا) إلى T1 (280.0-355.0 مللي كانديلا). بينما يستخدم ثنائي الضوء الأزرق رموزًا من Q1 (71.0-90.0 مللي كانديلا) إلى S1 (180.0-224.0 مللي كانديلا). يتم تطبيق تسامح +/-11% على كل فئة شدة. يسمح هذا النظام للمصممين باختيار المكونات التي تلبي متطلبات السطوع المحددة لتطبيقهم.

4. تحليل منحنيات الأداء

في حين يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 1 للقياس الطيفي، الشكل 5 لزاوية المشاهدة)، تشير الوثيقة إلى توفير منحنيات الخصائص النموذجية. تتضمن هذه المنحنيات عادةً رسوم بيانية للتيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى IV)، وشدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي، وشدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة. تُظهر منحنيات التوزيع الطيفي القدرة الإشعاعية النسبية مقابل الطول الموجي لكل من الشريحة الصفراء والزرقاء، مسلطة الضوء على أطوالها الموجية الذروية والسائدة وكذلك العرض الطيفي. يعد تحليل هذه المنحنيات أمرًا بالغ الأهمية لفهم الأداء في ظل ظروف غير قياسية، مثل تيارات القيادة المختلفة أو درجات حرارة التشغيل.

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتم وضع ثنائي الضوء داخل عبوة SMD مدمجة. تشمل الأبعاد الرئيسية طول الجسم 3.2 مم (0.126 بوصة)، وعرض 2.8 مم (0.110 بوصة)، وارتفاع 1.9 مم (0.075 بوصة). العدسة نفسها أبعادها 2.2 مم في 3.5 مم. يتم توفير رسم أبعاد في ورقة البيانات بجميع القياسات بالمليمترات (البوصات) وتسامح عام يبلغ ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

5.2 تعيين الأطراف وتحديد القطبية

يحتوي الجهاز على أربعة أطراف. بالنسبة لنموذج LTST-E682KSTBWT، يتم تعيين الطرفين 1 و 2 للكاثود والأنود لثنائي الضوء الأصفر (يجب التحقق من الترتيب المحدد من الرسم البياني)، بينما يتم تعيين الطرفين 3 و 4 لثنائي الضوء الأزرق. يتم عادةً تمييز الكاثود على العبوة. يعد تحديد القطبية الصحيحة أمرًا ضروريًا لمنع تلف الانحياز العكسي، خاصة للشريحة الزرقاء التي لديها تحمل أقل للتفريغ الكهروستاتيكي.

5.3 وسادة التثبيت الموصى بها للوحة الدوائر المطبوعة (PCB)

يتم توفير توصية بنمط وسادة التثبيت (land pattern) للحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء أو بالطور البخاري. يعد الالتزام بتخطيط الوسادة الموصى به أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق تكوين وصلة لحام مناسبة، وضمان اتصال حراري وكهربائي جيد، والحفاظ على المحاذاة الصحيحة لثنائي الضوء على اللوحة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 معلمات لحام إعادة التدفق

يتوافق الجهاز مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء. للحام الخالي من الرصاص، يوصى بملف تعريف متوافق مع J-STD-020B. تشمل المعلمات الرئيسية درجة حرارة تسخين أولية تتراوح بين 150-200 درجة مئوية، ووقت تسخين أولي يصل إلى 120 ثانية كحد أقصى، ودرجة حرارة ذروة لا تتجاوز 260 درجة مئوية، ووقت فوق السائل (أو عند الذروة) محدود بـ 10 ثوانٍ كحد أقصى. يجب ألا يتم إجراء إعادة التدفق أكثر من مرتين كحد أقصى.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف مكواة اللحام 300 درجة مئوية، ويجب أن يقتصر وقت اللحام لكل طرف على 3 ثوانٍ كحد أقصى. يجب إجراء اللحام اليدوي مرة واحدة فقط.

6.3 ظروف التخزين

لأكياس مقاومة للرطوبة محكمة الإغلاق مع مجفف، يجب تخزين ثنائيات الضوء عند ≤30 درجة مئوية و ≤70% رطوبة نسبية واستخدامها خلال عام واحد. بمجرد فتح العبوة الأصلية، يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30 درجة مئوية و 60% رطوبة نسبية. يجب تجفيف المكونات المعرضة لأكثر من 168 ساعة عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة ومنع ظاهرة \"الفرقعة\" (popcorning) أثناء إعادة التدفق.

6.4 التنظيف

إذا تطلب الأمر التنظيف بعد اللحام، فيجب استخدام المذيبات المعتمدة القائمة على الكحول فقط مثل الإيثانول أو الأيزوبروبانول. يجب غمر ثنائي الضوء في درجة حرارة عادية لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في إتلاف مادة العبوة أو العدسة.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد ثنائيات الضوء على شريط بعرض 8 مم على بكرات قطرها 7 بوصات، وفقًا لمواصفات ANSI/EIA 481. تحتوي كل بكرة على 2000 قطعة. بالنسبة للكميات الأقل من بكرة كاملة، ينطبق حد أدنى لتعبئة البقايا يبلغ 500 قطعة. يستخدم الشريط شريط غطاء لإغلاق الجيوب الفارغة، والحد الأقصى لعدد المكونات المفقودة المتتالية على البكرة هو اثنان. يحدد رقم الجزء LTST-E682KSTBWT الجهاز المزود بعدسة مبعثرة، وشرائح صفراء (AlInGaP) وزرقاء (InGaN).

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

يعد هذا ثنائي الضوء ثنائي اللون مثاليًا للإشارة إلى الحالة في الإلكترونيات الاستهلاكية، ومعدات المكاتب، وأجهزة الاتصالات، والأجهزة المنزلية. يمكن استخدامه للإشارة إلى حالات تشغيل مختلفة (مثل التشغيل/الاستعداد، نشاط الشبكة، حالة الشحن) باستخدام اللونين المميزين. تجعله زاوية المشاهدة الواسعة مناسبًا لمؤشرات اللوحة الأمامية.

8.2 اعتبارات التصميم

يجب على المصممين مراعاة متطلبات الجهد الأمامي المختلفة للشريحتين عند تصميم دائرة القيادة. يجب استخدام مقاومة محددة للتيار لكل شريحة LED على حدة لضمان التيار والسطوع المناسبين. يستلزم الاختلاف الكبير في حساسية التفريغ الكهروستاتيكي (2000 فولت مقابل 300 فولت HBM) التعامل بعناية وحماية على مستوى اللوحة لثنائي الضوء الأزرق، خاصة أثناء التجميع والاختبار. يجب النظر في إدارة الحرارة إذا كان التشغيل بالقرب من تصنيفات التيار القصوى أو في درجات حرارة محيطة عالية.

9. المقارنة والتمييز التقني

المميز الرئيسي لهذا المكون هو دمج مادتين شبه موصلتين كيميائيًا متميزتين (AlInGaP و InGaN) في عبوة واحدة، مما يوفر انبعاثًا أصفر وأزرق. مقارنة باستخدام ثنائيي ضوء أحاديي اللون منفصلين، يوفر هذا مساحة على اللوحة ويبسط عملية التجميع. زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 120 درجة هي ميزة شائعة لتطبيقات المؤشرات. يعد التفاوت في متانة التفريغ الكهروستاتيكي بين الشريحتين عاملاً مهماً مقارنة ببعض ثنائيات الضوء ثنائية اللون أحادية المادة التي قد تتمتع بخصائص أكثر تجانسًا.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل كلا ثنائيي الضوء في وقت واحد عند أقصى تيار مستمر لهما؟

ج: لا يُنصح بتشغيل كليهما عند أقصى تيار مستمر مطلق (30 مللي أمبير للأصفر، 20 مللي أمبير للأزرق) في وقت واحد دون تحليل حراري دقيق، حيث قد يتجاوز تبديد الطاقة المجتمعة (152 مللي واط) قدرة العبوة على تبديد الحرارة، خاصة في المساحات الضيقة. يُنصح بتخفيض التصنيف (derating) وفقًا لدرجة حرارة التطبيق.

س: لماذا تصنيف التفريغ الكهروستاتيكي لثنائي الضوء الأزرق أقل بكثير؟

ج: ثنائيات الضوء الزرقاء القائمة على InGaN بشكل عام أكثر حساسية للتفريغ الكهروستاتيكي من ثنائيات الضوء الصفراء القائمة على AlInGaP بسبب خصائص المادة وبنية الجهاز. هذه سمة شائعة في الصناعة وتستلزم تدابير تحكم أكثر صرامة للتفريغ الكهروستاتيكي للشريحة الزرقاء.

س: كيف يمكنني تفسير رمز التصنيف (bin code) في الطلبية؟

ج: يحدد رمز التصنيف (مثل R1، S2) النطاق المضمون لشدة الإضاءة لتلك الدفعة. يجب عليك تحديد رمز التصنيف المطلوب للأصفر والأزرق عند الطلب لضمان تلبية متطلبات السطوع الخاصة بك. إذا لم يتم التحديد، فقد تتلقى مكونات من أي دفعة إنتاج ضمن النطاق العام للمنتج.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

فكر في جهاز محمول يحتاج إلى مؤشر شحن متعدد الحالات: مغلق (بدون ضوء)، الشحن (ضوء أزرق)، والشحن الكامل (ضوء أصفر). يمكن لوحدة التحكم الدقيقة (microcontroller) التحكم في دبوسي إدخال/إخراج للأغراض العامة (GPIO)، كل منهما متصل من خلال مقاومة محددة للتيار مناسبة إلى الأنود لشريحة LED واحدة، مع توصيل الكاثودات بالأرضي. يتم حساب قيم المقاومات بشكل منفصل بناءً على جهد الإمداد والتيار الأمامي المطلوب (مثل 15 مللي أمبير لسطوع كافٍ) لكل لون، مع مراعاة انخفاضات الجهد الأمامي المختلفة (مثل 2.1 فولت للأصفر، 3.3 فولت للأزرق). يجب أن يتبع تخطيط اللوحة نمط الوسادة الموصى به ويضمن مسافة كافية من المكونات الأخرى المولدة للحرارة.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعتمد انبعاث الضوء في ثنائيات الضوء على الإضاءة الكهربائية (electroluminescence) في وصلة أشباه الموصلات من النوع p-n. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يتم تحديد لون (الطول الموجي) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق (bandgap) لمادة أشباه الموصلات. يستخدم ثنائي الضوء الأصفر مركب فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP)، الذي له فجوة نطاق تتوافق مع الضوء الأصفر/البرتقالي المحمر. بينما يستخدم ثنائي الضوء الأزرق نيتريد الإنديوم جاليوم (InGaN)، الذي له فجوة نطاق أوسع مناسبة للانبعاث الأزرق/الأخضر. يتم تشكيل عدسة مبعثرة فوق الشرائح لتشتيت الضوء، مما يخلق زاوية مشاهدة أوسع وأكثر تجانسًا.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر تطوير ثنائيات الضوء SMD نحو كفاءة أعلى (مزيد من اللومن لكل واط)، وموثوقية متزايدة، وأحجام عبوات أصغر. بالنسبة للعبوات متعددة الألوان، تشمل الاتجاهات تصنيفًا (binning) أكثر دقة للون والشدة لتحقيق اتساق أفضل، وحماية محسنة للتفريغ الكهروستاتيكي مدمجة في الجهاز، وعبوات تمكن من كثافة طاقة أعلى وإدارة حرارية أفضل. هناك أيضًا تركيز متزايد على ضبط طيفي دقيق للتطبيقات المتخصصة التي تتجاوز مجرد الإشارة البسيطة، مثل أنظمة الاستشعار والإضاءة الخلفية. تستمر علوم المواد الأساسية لكل من AlInGaP و InGaN في التقدم، مما يدفع حدود الكفاءة والعمر الافتراضي.