ورقة بيانات ثنائي LED ثنائي اللون LTST-C155KSKRKT - أبعاد العبوة - أحمر/أصفر - 30 مللي أمبير - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

ثنائي LED ثنائي اللون LTST-C155KSKRKT هو ثنائي LED ذو تركيب سطحي، مصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب حجمًا صغيرًا وأداءً موثوقًا. يدمج هذا الجهاز شريحتين منفصلتين من أشباه الموصلات من نوع AlInGaP داخل عبوة واحدة: واحدة تشع في الطيف الأحمر والأخرى في الطيف الأصفر. يتيح هذا التكوين إنشاء مؤشرات ثنائية اللون أو إشارات متعددة الحالات ببساطة دون الحاجة إلى مكونات منفصلة متعددة. يتم تعبئة LED على شريط بعرض 8 مم ويتم توريده على بكرات قطر 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا مع معدات التجميع الآلي عالية السرعة (pick-and-place) الشائعة الاستخدام في التصنيع بالجملة.

تشمل المزايا الرئيسية لهذا المنتج امتثاله للوائح البيئية، وكثافة الإضاءة العالية الناتجة عن تقنية شريحة AlInGaP المتقدمة، وزاوية مشاهدة واسعة تضمن وضوح الرؤية من زوايا مختلفة. تشمل الأسواق المستهدفة الرئيسية الإلكترونيات الاستهلاكية، ولوحات التحكم الصناعية، وإضاءة المقصورة الداخلية للسيارات، ومؤشرات الحالة العامة حيث تكون المساحة محدودة ومطلوب أداء موثوق.

2. شرح مفصل للمعايير التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد القيم القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي قد تتسبب في حدوث تلف دائم للجهاز إذا تم تجاوزها. بالنسبة للشريحتين الحمراء والصفراء، يتم تصنيف أقصى تيار أمامي مستمر (DC) عند 30 مللي أمبير. يبلغ أقصى تيار أمامي ذروة، المسموح به في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية)، 80 مللي أمبير بشكل ملحوظ. أقصى تبديد للطاقة لكل شريحة هو 75 ملي واط. معامل مهم لتصميم الدائرة هو عامل التخفيض البالغ 0.4 مللي أمبير/درجة مئوية، مما يشير إلى أنه يجب تقليل التيار الأمامي المستمر المسموح به خطيًا مع ارتفاع درجة حرارة البيئة المحيطة فوق 25 درجة مئوية لمنع ارتفاع درجة الحرارة. أقصى جهد عكسي لكلا اللونين هو 5 فولت. تم تصنيف الجهاز للعمل ضمن نطاق درجة حرارة بيئية من -30 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية ويمكن تخزينه بين -40 درجة مئوية و +85 درجة مئوية.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

تحت ظروف الاختبار القياسية (Ta=25°C، IF=20 مللي أمبير)، يُظهر LED مقاييس أداء محددة. تبلغ شدة الإضاءة (Iv) للشريحة الحمراء قيمة نموذجية تبلغ 45.0 مللي كانديلا (mcd)، مع قيمة دنيا محددة تبلغ 18.0 مللي كانديلا. الشريحة الصفراء أكثر سطوعًا بشكل نموذجي، بشدة إضاءة تبلغ 75.0 مللي كانديلا وحد أدنى 28.0 مللي كانديلا. تشترك كلتا الشريحتين في جهد أمامي نموذجي (Vf) يبلغ 2.0 فولت، مع حد أقصى يبلغ 2.4 فولت عند 20 مللي أمبير. هذا الجهد الأمامي المنخفض نسبيًا مفيد لتصميم الدوائر منخفضة الطاقة. زاوية المشاهدة (2θ1/2) واسعة تبلغ 130 درجة لكلا اللونين، مما يوفر نمط إشعاع واسعًا. الطول الموجي لذروة الانبعاث (λp) هو نموذجيًا 639 نانومتر للأحمر و 591 نانومتر للأصفر، بينما الطول الموجي السائد (λd) هو نموذجيًا 631 نانومتر و 589 نانومتر على التوالي. عرض النصف الطيفي (Δλ) هو 15 نانومتر، مما يشير إلى انبعاث لوني نقي نسبيًا. تشمل المعلمات الأخرى أقصى تيار عكسي (Ir) يبلغ 10 ميكرو أمبير عند 5 فولت وسعة نموذجية (C) تبلغ 40 بيكو فاراد.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يستخدم المنتج نظام تصنيف (binning) لتصنيف مصابيح LED بناءً على شدة إضاءتها، مما يضمن الاتساق داخل دفعة الإنتاج. بالنسبة للشريحة الحمراء، يتم تصنيف الفئات بالرموز M، N، P، و Q، مع نطاقات شدة دنيا-قصوى تبلغ 18.0-28.0 مللي كانديلا، 28.0-45.0 مللي كانديلا، 45.0-71.0 مللي كانديلا، و 71.0-112.0 مللي كانديلا على التوالي. تستخدم الشريحة الصفراء الفئات N، P، Q، و R، وتغطي نطاقات من 28.0-45.0 مللي كانديلا حتى 112.0-180.0 مللي كانديلا. يتم تطبيق تسامح +/-15% على كل فئة شدة. يسمح هذا النظام للمصممين باختيار درجة السطوع المناسبة لتطبيقهم، مع تحقيق التوازن بين التكلفة ومتطلبات الأداء. لا تشير ورقة البيانات إلى تصنيف منفصل للطول الموجي أو الجهد الأمامي لهذا الرقم المحدد للجزء.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يشير النص المقدم إلى منحنيات الخصائص النموذجية في الصفحة 6، فإن الرسوم البيانية المحددة غير مدرجة في النص. عادةً، تتضمن أوراق البيانات هذه منحنيات توضح العلاقة بين التيار الأمامي وشدة الإضاءة (منحنى I-Iv)، والتيار الأمامي والجهد الأمامي (منحنى I-V)، وتأثير درجة حرارة البيئة المحيطة على شدة الإضاءة. هذه المنحنيات ضرورية للمصممين لفهم السلوك غير الخطي لـ LED. على سبيل المثال، يُظهر منحنى I-Iv أن شدة الإضاءة تزداد مع التيار ولكنها قد تشبع عند التيارات الأعلى. منحنى I-V حاسم لاختيار المقاوم المحدد للتيار المناسب. تُظهر منحنيات تخفيض درجة الحرارة بصريًا كيف ينخفض أقصى تيار مسموح به مع ارتفاع درجة حرارة البيئة المحيطة، وهو أمر بالغ الأهمية لضمان الموثوقية طويلة المدى في البيئات الحرارية الصعبة.

5. معلومات الميكانيكية والعبوة

يتم توفير LED في عبوة ذات تركيب سطحي. يتم تفصيل الأبعاد الفيزيائية الدقيقة للمكون نفسه في رسم أبعاد العبوة (المشار إليه في الصفحة 1 من ورقة البيانات). يتم توريد الجهاز بتنسيق الشريط والبكرة المتوافق مع التجميع الآلي. عرض الشريط هو 8 مم، ويتم لفه على بكرة قياسية قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة من LED. بالنسبة للطلبات التي ليست بكرة كاملة، يتم تطبيق حد أدنى لكمية التعبئة يبلغ 500 قطعة للباقي. تتوافق التعبئة مع مواصفات ANSI/EIA 481-1-A-1994. يحتوي الشريط على جيوب بارزة للمكونات، ويتم إغلاقها بشريط غطاء علوي. الحد الأقصى المسموح به لعدد المكونات المفقودة المتتالية في الشريط هو اثنان.

6. دليل اللحام والتركيب

6.1 ظروف اللحام

توفر ورقة البيانات توصيات مفصلة بظروف اللحام لمنع التلف الحراري. بالنسبة للحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR)، يُقترح ملف درجة حرارة محدد. يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى 260 درجة مئوية، ويجب أن يقتصر الوقت فوق هذه الدرجة على 5 ثوانٍ كحد أقصى. كما يُوصى بمرحلة تسخين مسبق. يتم اقتراح ملفات منفصلة لعمليات اللحام العادية وعمليات اللحام الخالية من الرصاص (Pb-free)، حيث تتطلب الأخيرة معجون لحام بتركيبة SnAgCu. بالنسبة للحام الموجي، يتم تحديد أقصى درجة حرارة لموجة اللحام تبلغ 260 درجة مئوية لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ، مع حد تسخين مسبق يبلغ 100 درجة مئوية لمدة 60 ثانية كحد أقصى. بالنسبة للحام اليدوي بمكواة، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الطرف 300 درجة مئوية، ويجب أن يقتصر وقت التلامس على 3 ثوانٍ لكل وصلة، لمرة واحدة فقط.

6.2 التخزين والتعامل

التخزين السليم أمر بالغ الأهمية للحفاظ على قابلية اللحام. يجب تخزين مصابيح LED في بيئة لا تتجاوز 30 درجة مئوية و 70% رطوبة نسبية. إذا تمت إزالتها من عبوة الحاجز الرطوبة الأصلية الخاصة بها، فيجب أن تخضع لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء في غضون أسبوع واحد. بالنسبة للتخزين لفترات أطول خارج الكيس الأصلي، يجب الاحتفاظ بها في حاوية محكمة الغلق مع مجفف أو في مجفف نيتروجين. تتطلب المكونات المخزنة بدون تغليف لأكثر من أسبوع عملية تجفيف (خبز) عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 24 ساعة على الأقل قبل التجميع لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفشار" (popcorning) أثناء إعادة التدفق.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في تلف عبوة LED. الطريقة الموصى بها هي غمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة العادية لمدة تقل عن دقيقة واحدة. لا يُنصح بالتنظيف العدواني أو بالموجات فوق الصوتية إلا إذا تم اختباره وتأهيله على وجه التحديد.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا LED ثنائي اللون مثالي للتطبيقات التي تتطلب مؤشر حالة بأكثر من حالة واحدة. تشمل الاستخدامات الشائعة مؤشرات الطاقة/الاستعداد (مثل الأحمر للاستعداد، الأصفر للتشغيل)، ومؤشرات الخطأ/التحذير، ومؤشرات حالة شحن البطارية، وتغذية راجعة لاختيار الوضع في الأجهزة الاستهلاكية مثل أجهزة التوجيه، والشواحن، ومعدات الصوت، والأجهزة الصغيرة. تجعل زاوية المشاهدة الواسعة منه مناسبًا لتطبيقات اللوحة الأمامية حيث قد ينظر المستخدم إلى المؤشر من زاوية.

7.2 اعتبارات التصميم وطريقة التشغيل

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد، خاصة عند استخدام عدة مصابيح LED على التوازي، يوصى بشدة باستخدام مقاوم محدد للتيار على التوالي لكل LED (نموذج الدائرة أ). لا يُنصح بتشغيل عدة مصابيح LED على التوازي بدون مقاومات فردية (نموذج الدائرة ب) لأن الاختلافات الصغيرة في خاصية الجهد الأمامي (Vf) لكل LED يمكن أن تسبب اختلافات كبيرة في التيار المتدفق عبر كل منها، مما يؤدي إلى سطوع غير متساوٍ. يجب تصميم دائرة التشغيل للحد من التيار إلى الحد الأقصى للتصنيف المستمر البالغ 30 مللي أمبير لكل شريحة، مع مراعاة عامل التخفيض إذا كانت درجة حرارة البيئة المحيطة التشغيلية أعلى من 25 درجة مئوية.

7.3 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

حساس LED للتفريغ الكهروستاتيكي. لمنع تلف ESD أثناء التعامل والتركيب، الاحتياطات التالية ضرورية: يجب على الأفراد ارتداء أساور معصم موصلة أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة. يجب تأريض جميع المعدات، وطاولات العمل، وأرفف التخزين بشكل صحيح. يمكن استخدام جهاز تأيين لتحييد الشحنة الساكنة التي قد تتراكم على العدسة البلاستيكية بسبب الاحتكاك أثناء التعامل. هذه الإجراءات بالغة الأهمية للحفاظ على عائد إنتاجي عالي وموثوقية المنتج.

8. المقارنة التقنية والتمييز

الميزة الأساسية المميزة لهذا المكون هي دمج شريحتين عالي الكفاءة من نوع AlInGaP في عبوة SMD مدمجة واحدة. تقدم تقنية AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى واستقرارًا أفضل لدرجة الحرارة مقارنة بالتقنيات الأقدم مثل GaAsP للألوان الحمراء والصفراء. تقلل القدرة ثنائية اللون من عدد المكونات ومساحة اللوحة مقارنة باستخدام مصباحي LED أحاديي اللون منفصلين. زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 130 درجة هي ميزة تنافسية أخرى للتطبيقات التي تتطلب وضوح رؤية خارج المحور. يوفر نظام التصنيف التفصيلي أداءً بصريًا يمكن التنبؤ به للمصممين.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل كل من الشريحتين الحمراء والصفراء في وقت واحد بكامل تيار 30 مللي أمبير؟

ج: لا. تحدد القيم القصوى المطلقة 30 مللي أمبير تيار مستمر لكل شريحة. من المحتمل أن يتجاوز تشغيل كلاهما في وقت واحد بكامل التيار حدود تبديد الطاقة الإجمالية للعبوة ويسبب ارتفاع درجة الحرارة. يجب تصميم دائرة التشغيل لإدارة الطاقة الإجمالية.

س: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

ج: الطول الموجي الذروي (λp) هو الطول الموجي الذي يكون فيه طيف الانبعاث بأعلى شدة. الطول الموجي السائد (λd) مشتق من مخطط لونية CIE ويمثل الطول الموجي الفردي الذي يتطابق بشكل أفضل مع اللون الملحوظ للضوء كما تراه العين البشرية. غالبًا ما يكون λd أكثر صلة بتحديد اللون.

p>س: كيف أختار المقاوم المحدد للتيار الصحيح؟

ج: استخدم قانون أوم: R = (Vsupply - Vf_LED) / I_LED. استخدم أقصى Vf من ورقة البيانات (2.4 فولت) لتصميم متحفظ لضمان ألا يتجاوز التيار المستوى المطلوب حتى مع التباين بين القطع. على سبيل المثال، مع مصدر طاقة 5 فولت وتيار مستهدف 20 مللي أمبير: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 أوم. استخدم القيمة القياسية التالية، على سبيل المثال، 130 أو 150 أوم، واحسب تبديد الطاقة الفعلي في المقاوم (P = I^2 * R).

10. حالة عملية للتصميم والاستخدام

فكر في تصميم مؤشر حالة مزدوج لمحول شبكة. الهدف هو إظهار حالة الارتباط (أصفر ثابت) والنشاط (أحمر وامض). LTST-C155KSKRKT مثالي لهذا. يمكن استخدام دبابيس GPIO مستقلة اثنين من المتحكم الدقيق لقيادة LED من خلال مقاومات محددة للتيار منفصلة. سيتم توصيل الدبوس 1 و 3 للأنود/الكاثود الأصفر، والدبوسين 2 و 4 للأحمر. يجب أن يضمن التصميم أن دبابيس المتحكم الدقيق يمكنها استيعاب/توفير تيار كافٍ (مثل 20 مللي أمبير لكل لون). إذا كان المحول يعمل في بيئة دافئة (مثل 50 درجة مئوية داخل غلاف)، فيجب تخفيض التيار الأمامي. التيار المخفض = 30 مللي أمبير - [0.4 مللي أمبير/درجة مئوية * (50 درجة مئوية - 25 درجة مئوية)] = 30 مللي أمبير - 10 مللي أمبير = 20 مللي أمبير. لذلك، يوفر التصميم لـ 20 مللي أمبير من البداية هامش أمان لتشغيل درجة الحرارة المرتفعة.

11. مقدمة عن مبدأ التشغيل

الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LEDs) هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء عندما يمر تيار كهربائي عبرها. تسمى هذه الظاهرة بالكهرباء الضوئية. في نظام مادة AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) المستخدم في هذا LED، عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، يتم حقق الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. عندما تتحد هذه الإلكترونات والثقوب مرة أخرى، فإنها تطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. تمتلك AlInGaP فجوة نطاق مناسبة لإنتاج ضوء أحمر وبرتقالي وأصفر عالي الكفاءة. تحتوي العبوة ثنائية اللون ببساطة على شريحتين من أشباه الموصلات من هذا القبيل بتكوينات مادية مختلفة (فجوات نطاق) داخل مادة تغليف واحدة، مع توصيلات كهربائية منفصلة للتحكم المستقل.

12. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر الاتجاه العام في تكنولوجيا LED لتطبيقات المؤشرات نحو كفاءة أعلى، وأحجام عبوات أصغر، واستهلاك طاقة أقل. تظل AlInGaP التكنولوجيا المهيمنة لمصابيح LED الحمراء والبرتقالية والصفراء عالية الأداء بسبب فعاليتها واستقرارها المتفوقين. يمثل التكامل، كما هو الحال في هذا الجهاز ثنائي اللون، اتجاهًا رئيسيًا لتوفير مساحة PCB وتبسيط التجميع في الإلكترونيات المصغرة بشكل متزايد. هناك أيضًا تركيز متزايد على التصنيف الدقيق وتسامحات أضيق لتلبية متطلبات التطبيقات التي تتطلب لونًا وسطوعًا متسقين، كما هو الحال في مجموعات السيارات أو الإلكترونيات الاستهلاكية حيث يكون التوحيد الجمالي مهمًا. علاوة على ذلك، فإن التوافق مع عمليات اللحام الخالية من الرصاص وعالية الحرارة أصبح الآن متطلبًا قياسيًا لجميع المكونات المستخدمة في تصنيع الإلكترونيات الحديثة.