ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء SMD LTST-S220KGKT - شريحة جانبية - أخضر (568 نانومتر) - 2.4 فولت - 75 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تقدم هذه الوثيقة التفاصيل الكاملة للمواصفات التقنية لثنائي باعث للضوء SMD (جهاز التركيب السطحي) عالي السطوع ذو الإصدار الجانبي. يستخدم الجهاز شريحة شبه موصلة متطورة من AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) لإنتاج الضوء الأخضر. تم تصميمه لعمليات التجميع الآلي وهو متوافق مع تقنية اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR)، مما يجعله مناسبًا للإنتاج بكميات كبيرة. يتم توريد الغلاف على شريط قياسي بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات.

1.1 المزايا الأساسية

• سطوع عالٍ:يتميز بشريحة AlInGaP فائقة السطوع لتوفير شدة إضاءة استثنائية.
• إصدار ضوئي جانبي:تم تصميم الغلاف لإصدار الضوء من الجانب، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب إضاءة جانبية أو مؤشر حالة على الأجهزة ذات المظهر الرفيع.
• ملائم للتصنيع:متوافق مع معدات التركيب والوضع الآلي وملفات تعريف لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء القياسية.
• الامتثال البيئي:المنتج متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).
• بناء موثوق:يتميز بأطراف مطلية بالقصدير لتحسين قابلية اللحام وإطالة العمر الافتراضي.

1.2 التطبيقات المستهدفة

صمم هذا الباعث الضوئي للاستخدام في المعدات الإلكترونية القياسية. تشمل التطبيقات النموذجية، على سبيل المثال لا الحصر:

• الإضاءة الخلفية لشاشات LCD في الإلكترونيات الاستهلاكية.
• أضواء الحالة والمؤشرات في أجهزة الاتصالات والمعدات المكتبية والأجهزة المنزلية.
• إضاءة لوحات العدادات في السيارات أو لوحات التحكم (لوظائف غير حرجة، خاضعة للتأهيل المحدد).
• أي تطبيق يتطلب مصدر ضوء جانبي أخضر موثوقًا ولامعًا في غلاف SMD مدمج.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يتم تحديد جميع المعلمات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية ما لم يُذكر خلاف ذلك.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه الحدود القيم التي إذا تم تجاوزها قد يتعرض الجهاز لتلف دائم. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• تبديد الطاقة (Pd):75 ميغاواط. هذه هي أقصى قدرة يمكن للغلاف تبديدها على شكل حرارة.
• تيار أمامي ذروي (I_FP):80 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار لحظي، مسموح به فقط في ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية).
• تيار أمامي مستمر (I_F):30 مللي أمبير تيار مستمر. هذا هو أقصى تيار موصى به للتشغيل المستمر.
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي قد يتلف وصلة الباعث الضوئي.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -30°C إلى +85°C. نطاق درجة الحرارة المحيطة للتشغيل الموثوق.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -40°C إلى +85°C.
• درجة حرارة اللحام:يتحمل لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء بدرجة حرارة ذروية تصل إلى 260°C لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة تحت ظروف الاختبار القياسية (I_F= 20 مللي أمبير).

• شدة الإضاءة (I_V):18.0 - 35.0 ميللي كانديلا. كمية الضوء المرئي المنبعث، مقاسة على المحور. القيمة الفعلية مصنفة (انظر القسم 3).
• زاوية المشاهدة (2θ_1/2):130 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها القصوى (على المحور). تشير الزاوية الواسعة البالغة 130° إلى نمط انبعاث واسع ومنتشر مناسب للإضاءة الجانبية.
• الطول الموجي الذروي (λ_P):574 نانومتر. الطول الموجي الذي يكون عنده توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):568 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الواحد الذي يمثل بشكل أفضل اللون المُدرك للباعث الضوئي للعين البشرية، والمشتق من إحداثيات اللونية CIE. هذا يُحدد اللون "الأخضر".
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):15 نانومتر. عرض طيف الانبعاث عند نصف قدرته القصوى (FWHM). يشير النطاق الأضيق إلى لون أكثر نقاءً طيفيًا.
• الجهد الأمامي (V_F):2.0 فولت - 2.4 فولت. انخفاض الجهد عبر الباعث الضوئي عند تشغيله بتيار 20 مللي أمبير. هذه المعلمة أيضًا مصنفة.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى). تيار التسرب عند تطبيق 5 فولت في انحياز عكسي.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز (تصنيف) ثنائيات الإضاءة بناءً على معايير رئيسية. هذا يسمح للمصممين باختيار مكونات تلبي متطلبات محددة للون والسطوع والجهد.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي

يضمن التصنيف أن يكون انخفاض الجهد متشابهًا للثنائيات الضوئية في الدائرة، مما يعزز سطوعًا موحدًا عند تشغيلها على التوازي. التسامح داخل كل فئة هو ±0.1 فولت.

• الفئة 4:1.90 فولت - 2.00 فولت
• الفئة 5:2.00 فولت - 2.10 فولت
• الفئة 6:2.10 فولت - 2.20 فولت
• الفئة 7:2.20 فولت - 2.30 فولت
• الفئة 8:2.30 فولت - 2.40 فولت

3.2 تصنيف شدة الإضاءة

تصنف الفئات ثنائيات الإضاءة حسب ناتج السطوع. التسامح داخل كل فئة هو ±15%.

• الفئة M:18.0 ميللي كانديلا - 28.0 ميللي كانديلا
• الفئة N:28.0 ميللي كانديلا - 45.0 ميللي كانديلا
• الفئة P:45.0 ميللي كانديلا - 71.0 ميللي كانديلا

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد

هذا يضمن اتساق اللون. التسامح داخل كل فئة هو ±1 نانومتر.

• الفئة C:567.5 نانومتر - 570.5 نانومتر
• الفئة D:570.5 نانومتر - 573.5 نانومتر
• الفئة E:573.5 نانومتر - 576.5 نانومتر

يشير رقم القطعة المحدد LTST-S220KGKT إلى مزيج من هذه الفئات (على الأرجح فئة محددة لـ V_F, I_V, و λ_d).

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى رسوم بيانية محددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 1، الشكل 5)، فإن التحليل التالي يستند إلى سلوك ثنائي الإضاءة القياسي والمعلمات المقدمة.

4.1 خاصية التيار مقابل الجهد (I-V)

يتمتع الجهد الأمامي (V_F) بمعامل درجة حرارة موجب ويزداد بشكل لوغاريتمي مع التيار. التشغيل عند التيار النموذجي 20 مللي أمبير يضمن أداءً مستقرًا ضمن نطاق V_Fالمحدد من 2.0-2.4 فولت. تشغيل الباعث الضوئي فوق الحد الأقصى المطلق للتيار المستمر (30 مللي أمبير) سيولد حرارة زائدة، ويقلل الكفاءة (الفعالية الضوئية)، ويقصر العمر الافتراضي.

4.2 الاعتماد على درجة الحرارة

تظهر ثنائيات الإضاءة من نوع AlInGaP تغيرات في الأداء مع درجة الحرارة. عادةً، تنخفض شدة الإضاءة مع زيادة درجة حرارة الوصلة. يحدد نطاق التشغيل المحدد من -30°C إلى +85°C الظروف المحيطة التي سيعمل فيها الباعث الضوئي ضمن مواصفاته المنشورة. للحصول على عمر افتراضي أمثل وإخراج ضوئي مستقر، يوصى بالحفاظ على درجة حرارة تشغيل منخفضة من خلال تصميم حراري مناسب للوحة الدوائر المطبوعة.

4.3 التوزيع الطيفي

بطول موجي سائد 568 نانومتر وعرض نطاق طيفي 15 نانومتر، يصدر هذا الباعث الضوئي ضوءًا أخضر نقيًا نسبيًا. الطول الموجي الذروي (574 نانومتر) أعلى قليلاً من الطول الموجي السائد، وهو أمر نموذجي لثنائيات الإضاءة الخضراء من نوع AlInGaP. تنتج زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 130° من تصميم عدسة الغلاف، الذي يشتت الضوء المنبعث من الشريحة الجانبية.

5. معلومات الميكانيكا والغلاف

5.1 أبعاد الغلاف والقطبية

يتوافق الباعث الضوئي مع مخطط غلاف قياسي EIA للثنائيات الضوئية ذات المنظر الجانبي. يتم توفير رسومات أبعاد مفصلة في ورقة البيانات، بما في ذلك طول الجسم والعرض والارتفاع وتباعد الأطراف. عادةً ما يتم تحديد الكاثود بواسطة علامة مرئية على الغلاف، مثل شق أو نقطة خضراء أو طرف أقصر. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع لمنع التلف.

5.2 تخطيط وسادة اللحام الموصى به

يتم توفير نمط أرضي مقترح (تصميم وسادة اللحام) للوحة الدوائر المطبوعة لضمان لحام موثوق ومحاذاة صحيحة. الالتزام بهذا النمط يساعد في تحقيق حشوات لحام جيدة وقوة ميكانيكية ووضع صحيح للعدسة ذات الإصدار الجانبي. تقترح ورقة البيانات أيضًا اتجاهًا أمثل لعملية لحام الموجة أو إعادة التدفق لتقليل عيوب اللحام المحتملة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

الباعث الضوئي مؤهل لعمليات اللحام الخالية من الرصاص. يتم اقتراح ملف تعريف درجة حرارة إعادة تدفق مفصل، متوافق مع معايير JEDEC. تشمل المعلمات الرئيسية:

• التسخين المسبق:150-200°C لمدة أقصاها 120 ثانية لتسخين التجميع تدريجيًا وتنشيط المادة المساعدة للصهر.
• درجة الحرارة الذروية:حد أقصى 260°C.
• الوقت فوق السائل (TAL):يجب أن يقتصر الوقت ضمن 5°C من درجة الحرارة الذروية على أقصى حد 10 ثوانٍ.
• عدد الدورات:يمكن للباعث الضوئي تحمل حد أقصى دورتين من إعادة التدفق تحت هذه الظروف.

من المهم ملاحظة أن ملف التعريف الأمثل يعتمد على تصميم لوحة الدوائر المطبوعة المحدد ومعجون اللحام والفرن. يعمل ملف التعريف المقدم كنقطة بداية يجب التحقق منها لإعداد الإنتاج الفعلي.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب توخي الحذر الشديد:

• استخدم مكواة لحام ذات تحكم في درجة الحرارة مضبوطة على حد أقصى 300°C.
• اقصر وقت اللحام لكل طرف على أقصى حد 3 ثوانٍ.
• طبق الحرارة على وسادة اللحام في لوحة الدوائر المطبوعة، وليس مباشرة على جسم الباعث الضوئي.
• اسمح بوقت تبريد كافٍ بين الوصلات.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوبًا، استخدم فقط المذيبات المحددة لتجنب إتلاف العدسة البلاستيكية والغلاف. العوامل الموصى بها هي كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل (IPA). يجب غمر الباعث الضوئي في درجة حرارة الغرفة العادية لأقل من دقيقة واحدة. يجب تجنب المواد الكيميائية القاسية أو غير المحددة.

6.4 التخزين والتعامل

احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):ثنائيات الإضاءة حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). يجب أن تكون ضوابط ESD المناسبة موجودة أثناء التعامل، بما في ذلك استخدام أساور معصم مؤرضة، وسجاد مضاد للكهرباء الساكنة، وحاويات موصلة.

حساسية الرطوبة:الغلاف حساس للرطوبة. يجب تخزين البكرات غير المفتوحة (المغلقة بمادة مجففة) عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية واستخدامها خلال عام واحد. بمجرد فتح التغليف الأصلي، يجب تخزين الثنائيات الضوئية عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. للتخزين الممتد خارج الكيس الأصلي، قم بالتخزين في حاوية محكمة الإغلاق مع مادة مجففة. يجب تجفيف المكونات المخزنة مفتوحة لأكثر من أسبوع واحد عند حوالي 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفرقعة" أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد الثنائيات الضوئية على شريط ناقل بارز للتجميع الآلي.

• عرض الشريط:8 مم.
• قطر البكرة:7 بوصات (178 مم).
• الكمية لكل بكرة:4000 قطعة (بكرة كاملة قياسية).
• الحد الأدنى لكمية التعبئة:500 قطعة للبكرات الجزئية أو البقايا.
• معيار التعبئة:متوافق مع مواصفات ANSI/EIA-481.
• شريط التغطية:يتم إغلاق الجيوب الفارغة على الشريط الناقل بشريط تغطية علوي.

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 تحديد التيار

الباعث الضوئي هو جهاز يعمل بالتيار. مقاومة تحديد تيار على التوالي إلزامية عند التشغيل من مصدر جهد. يمكن حساب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R = (V_المصدر- V_F) / I_F. استخدم دائمًا أقصى قيمة لـ V_Fمن ورقة البيانات (2.4 فولت) لتصميم أسوأ حالة لضمان ألا يتجاوز التيار المستوى المطلوب (مثل 20 مللي أمبير). للدقة أو الاستقرار طويل الأمد، فكر في استخدام دائرة محرك تيار ثابت.

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض (75 ميغاواط كحد أقصى)، إلا أن الإدارة الحرارية الفعالة ضرورية للموثوقية والحفاظ على إخراج الضوء. تأكد من أن لوحة الدوائر المطبوعة لديها مساحة نحاسية كافية متصلة بوسادة الحرارة الخاصة بالباعث الضوئي (إن وجدت) أو وسادات اللحام لتصريف الحرارة بعيدًا عن الوصلة. تجنب وضع الباعث الضوئي بالقرب من المكونات الأخرى المولدة للحرارة.

8.3 التصميم البصري

الإصدار الجانبي وزاوية المشاهدة البالغة 130° تجعل هذا الباعث الضوئي مناسبًا للتطبيقات التي تحتاج فيها إلى توجيه الضوء موازيًا لسطح لوحة الدوائر المطبوعة، مثل دخوله في لوح موجه للضوء للشاشات المضاءة من الحواف أو لإضاءة المكونات المجاورة. ضع في الاعتبار ملف تعريف العدسة ونمط الانبعاث عند تصميم أنابيب الضوء أو المشتتات أو الفتحات لتحقيق التأثير البصري المطلوب.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنةً بتقنية أقدم مثل ثنائيات الإضاءة الخضراء GaP (فوسفيد الغاليوم)، تقدم AlInGaP سطوعًا وكفاءة أعلى بكثير. مقارنةً بثنائيات الإضاءة الخضراء القائمة على InGaN (نتريد إنديوم غاليوم)، تقدم AlInGaP عادةً أداءً متفوقًا في الطيف الأخضر الحقيقي إلى الأخضر المصفر (حوالي 570 نانومتر) مع فعالية أعلى وطول موجي أكثر استقرارًا عبر درجة الحرارة والتيار. يميز الغلاف الجانبي هذا الباعث الضوئي عن الثنائيات الضوئية ذات الإصدار العلوي، مما يحل قيودًا مكانية محددة في التصميم.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

10.1 ما المقاومة التي يجب أن أستخدمها مع مصدر طاقة 5 فولت؟

باستخدام أقصى قيمة لـ V_Fوهي 2.4 فولت وهدف I_Fبقيمة 20 مللي أمبير: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 أوم. أقرب قيمة قياسية هي 130Ω أو 150Ω. ستنتج مقاومة 150Ω تيارًا أقل قليلاً، وهو آمن ويحافظ على الطاقة.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا الباعث الضوئي بدون مقاومة تحديد تيار؟

لا. توصيل الباعث الضوئي مباشرة بمصدر جهد سيسبب تدفق تيار مفرط، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة بسرعة وتدمير الجهاز. دائمًا ما تكون هناك حاجة لمقاومة على التوالي أو دائرة تيار ثابت.

10.3 لماذا يوجد نظام تصنيف؟

يحتوي تصنيع أشباه الموصلات على اختلافات طبيعية. يقوم التصنيف بفرز الثنائيات الضوئية إلى مجموعات ذات معايير مضبوطة بإحكام (اللون، السطوع، الجهد)، مما يسمح للمصممين بالحصول على مكونات ذات أداء متسق لتطبيقهم، مما يضمن مظهرًا ووظيفة موحدين في المنتج النهائي.

10.4 كيف يمكنني تحديد الكاثود؟

ارجع إلى رسم مخطط الغلاف في ورقة البيانات. بالنسبة لهذا الغلاف ذو المنظر الجانبي، يتم عادةً تمييز الكاثود بنقطة خضراء على الجزء العلوي من الغلاف أو شق/حافة مائلة في أحد طرفي الجسم. قد يكون الطرف المتصل بالكاثود أيضًا أقصر قليلاً.

11. مثال تطبيقي عملي

السيناريو: مؤشر حالة على جهاز محمول

يقوم مصمم بإنشاء ماسح ضوئي محمول نحيل. يحتاجون إلى ضوء أخضر لامع منخفض الطاقة للإشارة إلى حالة "جاهز". المساحة محدودة للغاية على حافة لوحة الدوائر الرئيسية.

الحل:يعد LTST-S220KGKT خيارًا مثاليًا. يسمح إصداره الجانبي بتركيبه بشكل مسطح على لوحة الدوائر المطبوعة، مع وضع عدسته مباشرة عند حافة اللوحة. يمكن لأنبوب ضوئي صغير أو نافذة شفافة في الهيكل توجيه الضوء إلى الخارج. يقوم المصمم بتشغيله عند 15 مللي أمبير (أقل من 20 مللي أمبير النموذجية) باستخدام دبوس GPIO من متحكم دقيق مع مقاومة على التوالي، مما يحافظ على عمر البطارية مع توفير سطوع كافٍ. يبسط التوافق مع لحام إعادة التدفق التجميع الآلي للوحة الدوائر المطبوعة بأكملها.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد هذا الباعث الضوئي على تقنية أشباه الموصلات AlInGaP. تتكون الشريحة من طبقات من سبائك الألومنيوم والإنديوم والغاليوم والفوسفيد تنمو بشكل طبقي على ركيزة. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة حيث تتحد، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، أخضر عند 568 نانومتر. يتضمن الغلاف الجانبي الشريحة المثبتة على إطار أطراف، ومربوطة بسلك، ومغلقة في عدسة بلاستيكية مصبوبة تشكل إخراج الضوء.

13. اتجاهات وتطورات الصناعة

الاتجاه العام في تكنولوجيا الباعثات الضوئية هو نحو كفاءة أعلى (المزيد من لومن لكل واط)، وزيادة كثافة الطاقة، وتحسين اتساق اللون والتحكم فيه. بالنسبة لتطبيقات المؤشرات والإضاءة الخلفية، يستمر التصغير مع الحفاظ على الأداء البصري أو تحسينه. هناك أيضًا تركيز متزايد على نطاقات تشغيل أوسع لدرجة الحرارة وموثوقية محسنة للتطبيقات السياراتية والصناعية. بينما تمثل هذه القطعة المحددة تقنية ناضجة وموثوقة، فإن الابتكارات المستمرة في علوم المواد والتغليف تستمر في دفع حدود ما هو ممكن في الإضاءة والتشوير الحالة الصلبة.