ورقة بيانات ثنائية اللون LTST-C235KGKRKT LED SMD - تركيب عكسي - أخضر/أحمر - 20mA - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لثنائي LED ثنائي اللون، ذو التركيب العكسي، وتركيب السطح (SMD). يدمج المكون رقائقين شبه موصلتين متميزتين من نوع AlInGaP داخل عبوة واحدة، تشعان ضوءًا أخضر وأحمر. تم تصميمه لعمليات التجميع الآلي وهو متوافق مع معايير RoHS البيئية.

التطبيق الأساسي لهذا الـ LED هو في الإضاءة الخلفية، مؤشرات الحالة، والإضاءة الزخرفية حيث تكون المساحة محدودة ويُطلب مؤشر ثنائي اللون من بصمة مكون واحدة. يسمح تكوين التركيب العكسي بانبعاث الضوء عبر لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، مما يتيح حلول تصميم مبتكرة وتوفير للمساحة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

يجب عدم تشغيل الجهاز خارج هذه الحدود لمنع التلف الدائم.

• تبديد الطاقة (Pd):75 ملي واط لكل لون (أخضر/أحمر). هذا يحدد أقصى قدرة يمكن لـ LED تبديدها كحرارة.
• تيار الأمام الذروي (I_FP):80 مللي أمبير (نبضي، دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). لتيارات الذروة القصيرة.
• تيار الأمام المستمر (I_F):30 مللي أمبير تيار مستمر. تيار التشغيل القياسي لأداء طويل الأمد موثوق.
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):-30°C إلى +85°C. نطاق درجة الحرارة المحيطة للتشغيل العادي.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):-40°C إلى +85°C.
• درجة حرارة اللحام:يتحمل 260°C لمدة 10 ثوانٍ، متوافق مع عمليات إعادة التدفق الخالية من الرصاص.

2.2 الخصائص الكهروضوئية @ T_a=25°C، I_F=20mA

تحدد هذه المعلمات الأداء تحت ظروف التشغيل النموذجية.

• شدة الإضاءة (I_V):
  • الأخضر: نموذجي 35.0 مللي كانديلا (الحد الأدنى 18.0 مللي كانديلا)
  • الأحمر: نموذجي 45.0 مللي كانديلا (الحد الأدنى 18.0 مللي كانديلا)
  • تم القياس باستخدام مستشعر مُرشح لمنحنى استجابة العين الضوئي CIE.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة (نموذجي لكلا اللونين). توفر هذه الزاوية الواسعة نمط انبعاث واسعًا مناسبًا لإضاءة المساحة.
• 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، مُشتق من مخطط لونية CIE.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):
  • الأخضر: 15 نانومتر (نموذجي)
  • الأحمر: 20 نانومتر (نموذجي)
• جهد الأمام (V_F):
  • نموذجي: 2.0 فولت لكلا اللونين.
  • أقصى: 2.4 فولت لكلا اللونين.
  • يساهم V_Fالمنخفض في كفاءة أعلى.
• التيار العكسي (I_R):أقصى 10 ميكرو أمبير عند V_R=5V.

تحذير ESD:الـ LED حساس للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). التعامل السليم باستخدام أساور معصم مؤرضة، وسائد مضادة للكهرباء الساكنة، ومعدات إلزامي لمنع فشل كامن أو كارثي.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يتم فرز (تصنيف) مصابيح LED بناءً على المعلمات البصرية الرئيسية لضمان الاتساق داخل دفعة الإنتاج.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تعريف التصنيفات بقيم شدة الإضاءة الدنيا والقصوى عند 20 مللي أمبير. التسامح داخل كل تصنيف هو +/-15%.

• الرمز M:18.0 – 28.0 مللي كانديلا
• الرمز N:28.0 – 45.0 مللي كانديلا
• الرمز P:45.0 – 71.0 مللي كانديلا
• الرمز Q:71.0 – 112.0 مللي كانديلا

ينطبق هذا بشكل منفصل على كل من الرقائق الخضراء والحمراء.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد (الأخضر فقط في ورقة البيانات هذه)

للمشع الأخضر، تضمن التصنيفات اتساق اللون. التسامح هو +/-1 نانومتر.

• الرمز C:567.5 – 570.5 نانومتر
• الرمز D:570.5 – 573.5 نانومتر
• الرمز E:573.5 – 576.5 نانومتر

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى رسوم بيانية محددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 1، الشكل 6)، فإن آثارها حاسمة للتصميم.

• شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار الأمام:خرج الضوء خطي تقريبًا مع التيار حتى أقصى تيار مستمر مقنن. القيادة فوق I_Fيزيد الإخراج لكنه يقلل الكفاءة وعمر التشغيل بسبب الحرارة.
• جهد الأمام مقابل تيار الأمام:يظهر العلاقة الأسية القياسية للدايود. V_Fالنموذجي البالغ 2.0V عند 20mA هو معلمة رئيسية لتصميم السائق (مثل حساب مقاومة تحديد التيار).
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:لمصابيح LED من نوع AlInGaP، عادةً ما ينخفض خرج الضوء مع زيادة درجة الحرارة. يجب أخذ هذا التخفيض في الاعتبار للتطبيقات التي تعمل في درجات حرارة محيطة عالية.
• التوزيع الطيفي:تُظهر الرسوم البيانية قمم الانبعاث الضيقة المميزة لتكنولوجيا AlInGaP، متمركزة حول 574 نانومتر (أخضر) و639 نانومتر (أحمر). يشير عرض النطاق 15-20 نانومتر إلى نقاء لوني جيد.
• نمط زاوية الرؤية:توفر زاوية الرؤية 130 درجة مع توزيع لامبرتي تقريبًا سطوعًا موحدًا على مساحة واسعة عند النظر من خارج المحور.

5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة

5.1 أبعاد العبوة وتعيين الأطراف

يتوافق الـ LED مع مخطط عبوة SMD قياسي في الصناعة (معيار EIA). التسامحات الأبعاد الرئيسية هي ±0.10 مم.

• تعيين الأطراف:
  • الطرفان 1 & 2: الأنود/الكاثود للـالأخضر chip.
  • الطرفان 3 & 4: الأنود/الكاثود للـالأحمر chip.
• العدسة:شفافة تمامًا. توفر أوسع زاوية رؤية ممكنة ولا تؤثر على لون الضوء المنبعث.

5.2 تخطيط وسادة اللحام الموصى به

يتم توفير مخطط نمط اللحام لضمان تكوين وصلة لحام سليمة، اتصال كهربائي موثوق، واستقرار ميكانيكي أثناء إعادة التدفق. الالتزام بهذا النمط يمنع ظاهرة "الشمعدان" ويضمن المحاذاة الصحيحة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

يتم توفير ملف تعريف إعادة تدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) مقترح، متوافق مع معايير JEDEC للتجميع الخالي من الرصاص.

• التسخين المسبق:150-200°C لمدة تصل إلى 120 ثانية لزيادة درجة الحرارة ببطء وتنشيط المادة المساعدة للّحام (Flux).
• درجة الحرارة القصوى:أقصى 260°C.
• الوقت فوق نقطة السيولة:يضمن ملف تعريف أن معجون اللحام يكون منصهرًا للمدة الصحيحة لتكوين وصلات موثوقة دون تلف حراري لعبوة الـ LED. يمكن للمكون تحمل 260°C لمدة 10 ثوانٍ.

ملاحظة:يعتمد ملف التعريف الأمثل على تصميم PCB المحدد، معجون اللحام، والفرن. يُوصى بتوصيف على مستوى اللوحة.

6.2 اللحام اليدوي

إذا لزم الأمر، يمكن اللحام اليدوي بحدود صارمة:

• درجة حرارة المكواة:أقصى 300°C.
• زمن التلامس:أقصى 3 ثوانٍ لكل وصلة.
• المحاولات:مرة واحدة فقط. التسخين المتكرر يمكن أن يضر بالعبوة أو وصلات الأسلاك.

6.3 التنظيف

يجب استخدام المنظفات المحددة فقط:

• موصى به:كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة.
• زمن الغمر:أقل من دقيقة واحدة.
• تجنب:المذيبات الكيميائية غير المحددة التي قد تضر بعدسة الإيبوكسي أو العبوة.

6.4 التخزين والتعامل

• الكيس المغلق (مع مجفف):قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية. الاستخدام خلال سنة واحدة من فتح الكيس.
• بعد فتح الكيس:قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. للحصول على أفضل النتائج، أكمل إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال أسبوع واحد.
• التخزين الممتد (المفتوح):قم بالتخزين في وعاء محكم مع مجفف أو في مجفف نيتروجين.
• التجفيف (Baking):إذا تم التخزين خارج الكيس الأصلي لأكثر من أسبوع، قم بالتجفيف عند 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة ومنع ظاهرة "الفرقعة" أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد الجهاز للتجميع الآلي (pick-and-place).

• عرض الشريط الحامل:8 مم.
• قطر البكرة:7 بوصات.
• الكمية لكل بكرة:3000 قطعة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):500 قطعة للكميات المتبقية.
• إغلاق الجيوب:شريط الغطاء العلوي يغلق الجيوب الفارغة.
• المصابيح المفقودة:يُسمح بحد أقصى مكونين مفقودين متتاليين، وفقًا للمعايير الصناعية (ANSI/EIA 481-1-A-1994).

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإلكترونيات الاستهلاكية:مؤشرات الحالة المزدوجة على أجهزة التوجيه، الشواحن، أو معدات الصوت (مثلًا، أخضر للطاقة/جاهز، أحمر للشحن/خطأ).
• إضاءة مقصورة السيارة:إضاءة زخرفية أو مؤشرات منخفضة الطاقة، مستفيدة من زاوية الرؤية الواسعة.
• لوحات التحكم الصناعية:مؤشرات حالة الآلة متعددة الحالات.
• الأجهزة المحمولة:الأجهزة محدودة المساحة التي تتطلب ردود فعل ثنائية اللون.
• تطبيقات التركيب العكسي:لوحات الإضاءة الخلفية أو الشعارات حيث يتم تركيب الـ LED على الجانب المعاكس من PCB، مع توجيه الضوء عبر فتحة أو مادة شبه شفافة.

8.2 اعتبارات التصميم

• قيادة التيار:استخدم دائمًا سائق تيار ثابت أو مقاومة تحديد تيار على التوالي مع كل رقاقة LED. احسب قيمة المقاومة باستخدام R = (V_supply- V_F) / I_F.
• إدارة الحرارة:بينما تبديد الطاقة منخفض، تأكد من أن PCB توفر تخفيفًا حراريًا كافيًا، خاصةً إذا كان التشغيل عند أو بالقرب من التيار الأقصى، للحفاظ على عمر الـ LED واستقرار اللون.
• حماية ESD:قم بتضمين ثنائيات حماية ESD على خطوط الإشارة المتصلة بأنودات الـ LED إذا كانت معرضة لواجهات المستخدم.
• مزج الألوان:عن طريق التحكم في التيار لكل رقاقة بشكل مستقل، يمكن إنشاء ألوان وسيطة (مثل الأصفر، البرتقالي) من خلال مزج الألوان الجمعي.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يقدم هذا الجهاز مزايا محددة في مجاله:

• مقارنةً بـ LED أحادي اللون:يقلل عدد المكونات، بصمة PCB، وتكلفة التجميع من خلال توفير لونين في عبوة واحدة.
• مقارنةً بـ LED RGB:يقدم حلاً أبسط، وغالبًا ما يكون أكثر فعالية من حيث التكلفة عندما تكون هناك حاجة للأخضر والأحمر فقط، دون تعقيد رقاقة زرقاء وفوسفور أو ثلاثة سائقين منفصلين.
• قدرة التركيب العكسي:ميزة تمييز رئيسية تتيح تصاميم بصرية فريدة غير ممكنة مع مصابيح LED الباعثة من الأعلى القياسية.
• تكنولوجيا AlInGaP:توفر كفاءة عالية ونقاء لوني ممتاز (طيف ضيق) للأخضر والأحمر، مقارنةً بالتكنولوجيات الأقدم.
• زاوية رؤية واسعة (130°):توفر وضوح رؤية أفضل خارج المحور من مصابيح LED ذات زوايا رؤية أضيق، مثالية لمؤشرات اللوحات.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س1: هل يمكنني تشغيل كل من الرقائق الخضراء والحمراء في وقت واحد عند 30 مللي أمبير لكل منهما؟

ج1: لا. الحد الأقصى المطلق لتبديد الطاقة هو 75 ملي واطلكل رقاقة. عند 30 مللي أمبير و V_Fنموذجي 2.0 فولت، الطاقة لكل رقاقة هي 60 ملي واط (P=IV). تشغيل كلاهما في وقت واحد بكامل التيار يؤدي إلى تبديد إجمالي 120 ملي واط، مما قد يتجاوز قدرة العبوة على تبديد الحرارة، خاصةً في درجات الحرارة المحيطة العالية. يُنصح بالتخفيض أو التشغيل النبضي للاستخدام ثنائي اللون المتزامن.

س2: ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

ج2: الطول الموجي الذروي (λ_P) هو الطول الموجي الفيزيائي الذي يكون فيه خرج الطاقة الطيفية أعلى. الطول الموجي السائد (λ_d) هو قيمة محسوبة من مخطط ألوان CIE تمثل اللونالمُدركالوحيد للضوء. بالنسبة لمصابيح LED أحادية اللون مثل هذه، فهي قريبة جدًا، لكن λ_dأكثر صلة بتحديد اللون.

س3: كيف أفسر رموز التصنيف عند الطلب؟

ج3: حدد رموز التصنيف المطلوبة لشدة الإضاءة (مثلًا، الرمز N) والطول الموجي السائد (مثلًا، الرمز D للأخضر) لضمان استلام مصابيح LED ذات سطوع ولون متسقين. إذا لم يتم التحديد، قد تستلم أي تصنيف ضمن نطاق المنتج.

س4: هل مطلوب مشتت حراري (هيت سينك)؟

ج4: للتشغيل المستمر عند أقصى تيار مستمر (30 مللي أمبير) في بيئة درجة حرارة محيطة عالية، فإن الإدارة الحرارية عبر PCB (مساحات نحاسية، ثقاب حرارية) مهمة. عادةً لا تكون هناك حاجة لمشتت حراري منفصل لهذا الجهاز SMD منخفض الطاقة إذا تم تصميم PCB بشكل مناسب.

11. دراسة حالة التصميم الداخلي

السيناريو:تصميم عقدة مستشعر إنترنت الأشياء (IoT) مدمجة مع مؤشر حالة متعدد.

التحدي:مساحة PCB محدودة، الحاجة إلى حالات واضحة "طاقة/شبكة/خطأ".

الحل:استخدام الـ LED ثنائي اللون.

التنفيذ:

• أخضر فقط (20 مللي أمبير): الجهاز يعمل بالطاقة ويعمل بشكل طبيعي.
• أحمر فقط (20 مللي أمبير): حالة خطأ (مثلًا، عطل في المستشعر).
• أخضر وأحمر في وقت واحد (مثلًا، 10 مللي أمبير لكل منهما للبقاء ضمن الحدود الحرارية): نشاط الشبكة/نمط الوميض.

يوفر هذا المكون الواحد ثلاث حالات بصرية متميزة، مما يوفر مساحة ويبسط قائمة المواد مقارنةً باستخدام مصباحي LED منفصلين.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يستخدم هذا الـ LED مادة أشباه الموصلات فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) لكل من رقائق الإضاءة. AlInGaP هو شبه موصل ذو فجوة نطاق مباشرة حيث يطلق إعادة تركيب الإلكترون-الثقب الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد للضوء (اللون) بواسطة طاقة فجوة النطاق للمادة، والتي يتم هندستها عن طريق التحكم الدقيق في نسب الألومنيوم، الإنديوم، الجاليوم، والفوسفور أثناء نمو البلورة. للرقاقة الخضراء فجوة نطاق أوسع (~2.16 إلكترون فولت لـ 574 نانومتر) من الرقاقة الحمراء (~1.94 إلكترون فولت لـ 639 نانومتر). يتم توصيل الرقائق بسلك داخل عبوة إيبوكسي عاكسة مع عدسة شفافة تشكل خرج الضوء. يعني تصميم التركيب العكسي أن السطح الأساسي الباعث للضوء للرقاقة موجه نحو PCB، مما يتطلب عبر (via) أو فتحة في اللوحة لخروج الضوء.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يتبع تطوير مصابيح LED من نوع SMD مثل هذا عدة اتجاهات صناعية:

• التصغير والتكامل:يجمع بين وظائف متعددة (لونين) في عبوة واحدة يوفر مساحة على اللوحة، وهو دافع ثابت في الإلكترونيات.
• كفاءة أعلى:التحسينات المستمرة في نمو طبقات AlInGaP البلورية وتصميم الرقائق تؤدي إلى فعالية إضاءة أعلى (مزيد من خرج الضوء لكل واط كهربائي).
• المتانة للأتمتة:تم تصميم العبوات لتحمل درجات حرارة إعادة تدفق أعلى (للحام الخالي من الرصاص) والإجهادات الميكانيكية للتعامل مع الشريط والبكرة والتركيب.
• نطاق ألوان موسع:بينما يستخدم هذا الـ LED أخضر وأحمر منفصلين، هناك اتجاه نحو عبوات متعددة الرقائق (RGB، RGBW) ومصابيح LED متقدمة محولة بالفوسفور لتحقيق نطاق أوسع من الألوان ومؤشرات تجسيد لوني أعلى لتطبيقات الإضاءة.
• أداء حراري محسن:مواد وتصاميم عبوات جديدة تدير الحرارة بشكل أفضل، مما يسمح بتيارات قيادة أعلى وخرج ضوء أكبر من بصمة صغيرة.