ورقة بيانات LED متعدد الألوان LTST-C19HRGYW - الأبعاد - أحمر/أخضر/أصفر - 30 مللي أمبير - وثيقة تقنية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-C19HRGYW مصباح LED متعدد الألوان وسطح التثبيت، مصممًا للتطبيقات الإلكترونية الحديثة التي تتطلب حجمًا مضغوطًا وتجميعًا آليًا. يدمج هذا الجهاز ثلاث رقائق LED متميزة داخل غلاف واحد رقيق للغاية، مما يتيح حلول إضاءة خلفية وإشارة لونية متعددة الاستخدامات.

1.1 المزايا الأساسية

يقدم هذا المصباح عدة مزايا رئيسية لمهندسي التصميم. تكمن فائدته الأساسية في دمج ثلاثة مصادر ضوئية (أحمر، أخضر، أصفر) في بصمة دقيقة واحدة، مما يوفر مساحة قيمة على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). الغلاف رقيق بشكل استثنائي، حيث يبلغ ارتفاعه 0.35 مم فقط، مما يجعله مناسبًا للأجهزة فائقة النحافة. وهو متوافق تمامًا مع توجيهات RoHS ومصمم للتوافق مع عمليات اللحام القياسية بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء، مما يسهل التصنيع الآلي بكميات كبيرة.

1.2 السوق المستهدف والتطبيقات

يستهدف الجهاز مجموعة واسعة من الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية. تشمل تطبيقاته الرئيسية مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للأزرار أو لوحات المفاتيح في معدات الاتصالات مثل الهواتف اللاسلكية والخلوية. كما أنه مناسب جدًا للاستخدام في منتجات أتمتة المكاتب مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة، وأنظمة الشبكات، والأجهزة المنزلية المتنوعة، ولافتات أو مصابيح الرموز الداخلية. يسمح مزيج الألوان بالإشارة إلى حالات متعددة باستخدام مكون واحد.

2. تحليل متعمق للمعاملات التقنية

تقدم الأقسام التالية تفصيلاً دقيقًا لحدود تشغيل الجهاز وخصائص أدائه في ظل الظروف القياسية.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. يتم تحديد الحدود القصوى المطلقة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. تبدد الطاقة هو 75 مللي واط للرقائق الحمراء والصفراء، و 80 مللي واط للرقاقة الخضراء. الحد الأقصى لتيار التوصيل المستمر DC هو 30 مللي أمبير للأحمر والأصفر، و 20 مللي أمبير للأخضر. يُسمح بتيار توصيل ذروة أعلى يبلغ 80 مللي أمبير (أحمر/أصفر) و 100 مللي أمبير (أخضر) في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). يمكن للجهاز العمل ضمن نطاق درجة حرارة من -20 درجة مئوية إلى +80 درجة مئوية والتخزين من -30 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يمكنه تحمل لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء عند 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

تحدد هذه المعلمات الأداء النموذجي عند التشغيل ضمن الظروف الموصى بها عند Ta=25 درجة مئوية. يتم قياس شدة الإضاءة (Iv) عند تيار توصيل (If) قدره 20 مللي أمبير. بالنسبة للرقاقة الحمراء، يتراوح Iv من حد أدنى 45.0 مللي كانديلا إلى حد أقصى 180.0 مللي كانديلا. تقدم الرقاقة الخضراء ناتجًا أعلى، يتراوح من 71.0 مللي كانديلا إلى 450.0 مللي كانديلا. تتراوح الرقاقة الصفراء من 71.0 مللي كانديلا إلى 280.0 مللي كانديلا. يتميز الجهاز بزاوية مشاهدة واسعة جدًا (2θ1/2) تبلغ 130 درجة، مما يوفر إضاءة منتشرة وواسعة. أطوال موجات الانبعاث القصوى (λP) هي 632.0 نانومتر (أحمر)، 520.0 نانومتر (أخضر)، و 595.0 نانومتر (أصفر). نطاقات الطول الموجي السائد (λd) المقابلة هي 617-631 نانومتر (أحمر)، 520-530 نانومتر (أخضر)، و 587-602 نانومتر (أصفر). جهد التوصيل الأمامي (Vf) عند 20 مللي أمبير يتراوح من 1.8 فولت إلى 2.4 فولت للأحمر والأصفر، ومن 2.9 فولت إلى 3.5 فولت للأخضر. الحد الأقصى لتيار الانعكاس (Ir) هو 10 ميكرو أمبير عند جهد انعكاس (Vr) قدره 5 فولت لجميع الألوان.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات بناءً على شدة إضاءتها.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يقوم نظام التصنيف بتصنيف مصابيح LED حسب ناتج الضوء المقاس عند 20 مللي أمبير. لكل فئة قيمة دنيا وقصوى محددة، مع تسامح +/-15% داخل كل فئة. بالنسبة للرقاقة الحمراء، يتم تصنيف الفئات كـ P (45.0-71.0 مللي كانديلا)، و Q (71.0-112.0 مللي كانديلا)، و R (112.0-180.0 مللي كانديلا). تستخدم الرقاقة الخضراء الفئات Q (71.0-112.0 مللي كانديلا)، و R (112.0-180.0 مللي كانديلا)، و S (180.0-280.0 مللي كانديلا)، و T (280.0-450.0 مللي كانديلا). يتم تصنيف الرقاقة الصفراء كـ Q (71.0-112.0 مللي كانديلا)، و R (112.0-180.0 مللي كانديلا)، و S (180.0-280.0 مللي كانديلا). يسمح هذا النظام للمصممين باختيار المكونات التي تلبي متطلبات السطوع المحددة لتطبيقهم.

4. تحليل منحنيات الأداء

في حين يتم الإشارة إلى بيانات رسومية محددة في ورقة البيانات، فإن المنحنيات النموذجية لهذا النوع من الأجهزة توضح العلاقات الرئيسية. يوضح منحنى تيار التوصيل مقابل جهد التوصيل (I-V) العلاقة الأسية، وهي بالغة الأهمية لتصميم دوائر تحديد التيار. يُظهر منحنى شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار التوصيل كيف يزداد ناتج الضوء مع التيار، حتى الحد الأقصى المسموح به. سيظهر منحنى توزيع الطيف نطاقات الانبعاث الضيقة المميزة لمواد أشباه الموصلات AlInGaP (أحمر/أصفر) و InGaN (أخضر)، مما يحدد ناتج اللون النقي. يعد فهم هذه المنحنيات أمرًا ضروريًا لتحسين ظروف التشغيل والتنبؤ بالأداء في سيناريوهات التشغيل المختلفة.

5. المعلومات الميكانيكية والمتعلقة بالغلاف

5.1 أبعاد الغلاف وتعيين الأطراف

يتوافق LTST-C19HRGYW مع مخطط غلاف قياسي EIA. لون العدسة أبيض منتشر. ألوان المصدر الداخلية وتعيينات الأطراف المقابلة لها هي: الطرف 1 للرقاقة الحمراء AlInGaP، الطرف 2 للرقاقة الخضراء InGaN، والطرف 3 للرقاقة الصفراء AlInGaP. جميع التسامحات الأبعاد هي ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يجب الرجوع إلى الرسم الميكانيكي الدقيق لحسابات المسافات والمواضع الحرجة.

5.2 وسادة التثبيت الموصى بها على PCB

يتم توفير نمط أرضي موصى به (بصمة) لضمان لحام موثوق ومحاذاة ميكانيكية صحيحة أثناء عملية إعادة التدفق. الالتزام بهذا النمط يساعد في منع ظاهرة "الشمعدان" (وقوف المكون على طرفه) ويضمن تكوين حشوة لحام جيدة، وهو أمر بالغ الأهمية لكل من التوصيل الكهربائي والمتانة الميكانيكية.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 معلمات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

لعمليات اللحام الخالية من الرصاص، يُوصى بملف درجة حرارة محدد. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الجسم القصوى 260 درجة مئوية، ويجب أن يقتصر الوقت فوق 260 درجة مئوية على 10 ثوانٍ كحد أقصى. كما يتم تحديد مرحلة تسخين مسبق. من الأهمية بمكان اتباع هذه الإرشادات لمنع التلف الحراري لغلاف LED، مثل الانفصال أو التشقق، مما قد يقلل الأداء أو يتسبب في فشل.

6.2 ظروف التخزين والتعامل

التعامل السليم أمر أساسي للموثوقية. الجهاز حساس للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD)؛ لذلك، فإن الاحتياطات المضادة للكهرباء الساكنة مثل أسوار المعصم والمعدات المؤرضة إلزامية أثناء التعامل. للتخزين، يجب الاحتفاظ بالأكياس المانعة للرطوبة غير المفتوحة (مع مجفف) عند ≤30 درجة مئوية و ≤90% رطوبة نسبية، مع عمر تخزين يبلغ عامًا واحدًا. بمجرد الفتح، يجب تخزين المكونات عند ≤30 درجة مئوية و ≤60% رطوبة نسبية ويجب أن تخضع لإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء في غضون أسبوع واحد (مستوى حساسية الرطوبة 3، MSL 3). إذا تم تخزينها لفترة أطول خارج الكيس الأصلي، يلزم تجفيفها عند 60 درجة مئوية لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفرقعة" أثناء إعادة التدفق.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. يُسمح بغمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المنظفات الكيميائية غير المحددة في إتلاف الغلاف البلاستيكي أو العدسة.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد مصابيح LED بتنسيق الشريط والبكرة المتوافق مع آلات الاختيار والوضع الآلية. عرض الشريط 8 مم، ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات. تحتوي كل بكرة على 4000 قطعة. بالنسبة للكميات الأقل من بكرة كاملة، تتوفر كمية تعبئة دنيا تبلغ 500 قطعة. تتوافق التعبئة مع مواصفات ANSI/EIA 481. يتم إغلاق الشريط بشريط غطاء لحماية المكونات، والحد الأقصى المسموح به للمكونات المفقودة المتتالية في الشريط هو اثنان.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

يجب تشغيل كل رقاقة لون داخل الغلاف بشكل مستقل. تتضمن دائرة التشغيل النموذجية مقاومة تحديد تيار متسلسلة مع كل مصعد (طرف). يتم حساب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R = (Vcc - Vf) / If، حيث Vcc هو جهد التغذية، Vf هو جهد التوصيل الأمامي لرقاقة LED المحددة (استخدم القيمة القصوى من ورقة البيانات للموثوقية)، و If هو تيار التوصيل المطلوب (لا يتجاوز التصنيف DC). للتعددية أو التحكم المتقدم، يمكن استخدام مشغلات التيار الثابت أو تعديل عرض النبضة (PWM) لضبط السطوع وإنشاء تأثيرات خلط الألوان بين القنوات الثلاثة.

8.2 اعتبارات وتنبيهات التصميم

هذا LED مخصص للمعدات الإلكترونية العامة. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية حيث قد يعرض الفشل السلامة للخطر (مثل الطيران، الأجهزة الطبية)، يلزم التشاور مع مورد المكونات قبل التصميم. الجهاز غير مصمم للعمل بجهد انعكاس؛ قد يتسبب تطبيق انحياز عكسي يتجاوز حالة الاختبار (5 فولت) في حدوث تلف. يجب مراعاة إدارة الحرارة إذا كان التشغيل بالقرب من الحدود القصوى للتيار أو في درجات حرارة محيطة عالية، حيث يمكن أن يقلل الحرارة المفرطة من ناتج الإضاءة وعمر التشغيل. تجعل زاوية المشاهدة الواسعة منه ممتازًا لإضاءة المنطقة ولكن قد يتطلب أدلة ضوئية أو موزعات لتشكيل حزمة ضوئية محددة.

9. المقارنة والتمييز التقني

المميز الرئيسي لـ LTST-C19HRGYW هو قدرته متعددة الرقائق ومتعددة الألوان في غلاف SMD رقيق للغاية. مقارنة باستخدام ثلاثة مصابيح LED منفردة أحادية اللون، فإنه يوفر توفيرًا كبيرًا في المساحة على PCB ويبسط عملية التجميع. يوفر استخدام تقنية AlInGaP للأحمر والأصفر كفاءة عالية ونقاء لوني جيد، بينما تُستخدم تقنية InGaN للرقاقة الخضراء. زاوية المشاهدة البالغة 130 درجة واسعة بشكل ملحوظ، مما يوفر إضاءة أكثر انتظامًا مقارنة بالأجهزة ذات الزوايا الأضيق. يتوافق مع عمليات إعادة التدفق القياسية بالأشعة تحت الحمراء مما يجعله متوافقًا مع خطوط تجميع SMT السائدة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل الألوان الثلاثة في وقت واحد بأقصى تيار DC لها؟

ج: لا. يجب مراعاة تبديد الطاقة والحدود الحرارية للغلاف المشترك. من المحتمل أن يتجاوز تشغيل الرقائق الثلاثة بأقصى تيار DC فردي لكل منها (30+20+30=80 مللي أمبير إجمالاً) السعة الحرارية للغلاف ما لم يتم توفير تبريد حراري ممتاز. يُنصح بالرجوع إلى منحنيات تخفيض التصنيف أو التشغيل بتيارات أقل للتشغيل المتزامن بكامل الطاقة.

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

ج: الطول الموجي القصوي (λP) هو الطول الموجي الذي يكون فيه طيف الانبعاث بأقصى شدة. الطول الموجي السائد (λd) مشتق من مخطط لونية CIE ويمثل الطول الموجي الفردي للون الطيفي النقي الذي يتطابق مع اللون المدرك لـ LED. يرتبط λd بشكل أوثق بإدراك اللون البشري.

س: كيف أفسر رمز التصنيف عند الطلب؟

ج: يحدد رمز التصنيف (مثل R للأحمر) النطاق المضمون لشدة الإضاءة لذلك LED المحدد. يجب عليك تحديد رمز التصنيف المطلوب لكل لون عند الطلب لضمان حصول تصميمك على مصابيح LED ذات خصائص السطوع المطلوبة لاتساق مظهر المنتج وأدائه.

11. مثال تطبيقي عملي

السيناريو: مؤشر حالة لموجه شبكة

يحتاج المصمم إلى مؤشر واحد لإظهار حالات نظام متعددة: إيقاف التشغيل (بدون ضوء)، التمهيد (أصفر وامض)، التشغيل العادي (أخضر ثابت)، خطأ الشبكة (أحمر ثابت)، ونشاط البيانات (أخضر وامض). يُعد LTST-C19HRGYW خيارًا مثاليًا. يمكن توصيل دبوس GPIO لوحدة التحكم الدقيقة بكل كاثود (مع مقاومات تحديد تيار مناسبة على جانب المصعد المشترك). يمكن للبرنامج بعد ذلك التحكم في كل لون بشكل مستقل: تشغيل الأصفر للتمهيد، والأخضر للوضع العادي، والأحضر للخطأ، وتبديل الأخضر لنشاط البيانات. هذا يحل محل ثلاثة مصابيح LED منفصلة، مما يوفر مساحة على اللوحة ويقلل عدد المكونات مع توفير إشارة متعددة الحالات نظيفة من نقطة واحدة.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

مصابيح LED هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء عندما يمر تيار كهربائي عبرها. تُسمى هذه الظاهرة بالتلألؤ الكهربائي. في LTST-C19HRGYW، يتم استخدام نظامين مختلفين من مواد أشباه الموصلات. الرقائق الحمراء والصفراء مصنوعة من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP)، وهي فعالة في إنتاج الضوء في الطيف الأحمر إلى الأصفر البرتقالي. الرقاقة الخضراء مصنوعة من نتريد إنديوم جاليوم (InGaN)، وهي المادة القياسية لإنتاج الضوء الأزرق والأخضر. عند الانحياز الأمامي، تتحد الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة لأشباه الموصلات، مما يطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد اللون المحدد للضوء بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات.

13. الاتجاهات التكنولوجية

يتبع تطوير مصابيح LED ذات التثبيت السطحي مثل LTST-C19HRGYW عدة اتجاهات رئيسية في الصناعة. هناك دفع مستمر نحو التصغير، مما يسمح بمزيد من المكونات والميزات في أجهزة أصغر. الكفاءة الأعلى هي اتجاه رئيسي آخر، مما يؤدي إلى ناتج إضاءة أكبر لكل وحدة طاقة كهربائية (فعالية أعلى)، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تعمل بالبطاريات. تحسين تجسيد الألوان وتسامحات تصنيف أكثر ضيقًا هي أيضًا مجالات تركيز، مما يتيح إنتاج ألوان أكثر اتساقًا ودقة في العروض والإضاءة. علاوة على ذلك، فإن تحسين الموثوقية والمتانة للبيئات القاسية، جنبًا إلى جنب مع التوافق مع عمليات اللحام ذات درجات الحرارة الأعلى، هي تطورات مستمرة لتلبية متطلبات التطبيقات الصناعية والسيارات المتقدمة.