ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء LTST-S115KGKFKT-5A - ثنائي اللون (أخضر/برتقالي) ذو إضاءة جانبية - 5 مللي أمبير - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لثنائي باعث الضوء LTST-S115KGKFKT-5A، وهو مكون إلكتروني ضوئي ذو إضاءة جانبية وثنائي اللون، يُركب مباشرة على سطح اللوحة الإلكترونية (SMD). يدمج هذا المكون شريحتين شبه موصلتين متميزتين داخل غلاف واحد: واحدة تُصدر ضوءًا أخضر والأخرى تُصدر ضوءًا برتقاليًا. تم تصميمه للتطبيقات التي تتطلب مصابيح مؤشر مدمجة وموثوقة ومشرقة أو إضاءة خلفية حيث تكون المساحة محدودة وتكون هناك حاجة إلى حالات ألوان متعددة من موقع مكون واحد.

يستخدم ثنائي باعث الضوء تقنية أشباه الموصلات المتقدمة من فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم (AlInGaP) لكلا الشريحتين، والمعروفة بإنتاج كفاءة إضاءة عالية ونقاوة لون ممتازة. يُحاط الجهاز بغلاف قياسي متوافق مع معايير EIA، مما يجعله متوافقًا مع معدات التجميع الآلي (pick-and-place) وعمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) القياسية المستخدمة في التصنيع الإلكتروني بالحجم الكبير. المنتج متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يصنفه كمنتج صديق للبيئة.

2. القيم القصوى المطلقة

تُحدد القيم القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي إذا تجاوزتها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يتم تحديد هذه القيم عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية وهي متطابقة لكل من الشريحة الخضراء والبرتقالية داخل الغلاف.

• تبديد الطاقة (Pd):75 ميلي واط كحد أقصى لكل شريحة. تجاوز هذا الحد يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة وفشل كارثي.
• تيار الأمام الذروي (I_FP):80 مللي أمبير كحد أقصى. تنطبق هذه القيمة في ظل ظروف النبض مع دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. لا ينبغي استخدامها للتشغيل المستمر بالتيار المستمر.
• تيار الأمام المستمر (I_F):30 مللي أمبير كحد أقصى للتشغيل المستمر. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار لأداء طويل الأمد موثوق.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -30°C إلى +85°C. تم تصميم الجهاز للعمل ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -40°C إلى +85°C. يمكن تخزين الجهاز دون تدهور ضمن هذه الحدود.
• ظروف اللحام بالأشعة تحت الحمراء:يمكن للغلاف تحمل درجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ أثناء لحام إعادة التدفق، وهو ما هو نموذجي لعمليات التجميع الخالية من الرصاص.

3. الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس المعلمات التالية عند Ta=25°C مع تيار أمامي (I_F) قدره 5 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك. تمثل هذه الأداء النموذجي للجهاز.

3.1 شدة الإضاءة وزاوية المشاهدة

• شدة إضاءة الشريحة الخضراء (I_V):الحد الأدنى 9.0 مللي شمعة، القيمة النموذجية غير محددة، الحد الأقصى 22.4 مللي شمعة.
• شدة إضاءة الشريحة البرتقالية (I_V):الحد الأدنى 11.2 مللي شمعة، القيمة النموذجية غير محددة، الحد الأقصى 28.0 مللي شمعة.
• زاوية المشاهدة (2θ_1/2):120 درجة (نموذجي) لكلا اللونين. تُعرّف زاوية المشاهدة على أنها الزاوية الكاملة التي تكون عندها شدة الإضاءة نصف الشدة المقاسة على المحور المركزي (0°). هذه الزاوية الواسعة للمشاهدة هي سمة مميزة لأغلفة ثنائيات الإضاءة الجانبية.

3.2 الخصائص الطيفية

• الطول الموجي الذروي للشريحة الخضراء (λ_P):575 نانومتر (نموذجي).
• الطول الموجي الذروي للشريحة البرتقالية (λ_P):611 نانومتر (نموذجي).
• الطول الموجي السائد للشريحة الخضراء (λ_d):يتراوح من 567.5 نانومتر (الحد الأدنى) إلى 576.5 نانومتر (الحد الأقصى) عند I_F=5mA. الطول الموجي السائد هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية والذي يحدد اللون.
• الطول الموجي السائد للشريحة البرتقالية (λ_d):يتراوح من 600.5 نانومتر (الحد الأدنى) إلى 612.5 نانومتر (الحد الأقصى) عند I_F=5mA.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):حوالي 20 نانومتر (نموذجي) للون الأخضر و 17 نانومتر (نموذجي) للون البرتقالي. تشير هذه المعلمة إلى نقاء الطيف للضوء المنبعث.

3.3 المعلمات الكهربائية

• جهد الأمام (V_F):لكل من الشريحة الخضراء والبرتقالية، يتراوح V_Fمن 1.7 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.4 فولت (الحد الأقصى) عند I_F=5mA.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير كحد أقصى لكلا الشريحتين عند تطبيق جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت.ملاحظة هامة:لم يتم تصميم هذا الثنائي الباعث للضوء للعمل تحت انحياز عكسي. اختبار I_Rهو للتوصيف فقط؛ تطبيق جهد عكسي في الدائرة قد يتلف الجهاز.

4. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في السطوع واللون، يتم فرز ثنائيات الإضاءة إلى مجموعات (Bins) بناءً على شدة الإضاءة المقاسة والطول الموجي السائد. هذا يسمح للمصممين باختيار قطع تلبي متطلبات تطبيق محددة من حيث التجانس.

4.1 تصنيف شدة الإضاءة

الشريحة الخضراء:يتم التصنيف عند I_F=5mA.

- رمز المجموعة KL: من 9.0 مللي شمعة (الحد الأدنى) إلى 14.0 مللي شمعة (الحد الأقصى).

- رمز المجموعة LM: من 14.0 مللي شمعة (الحد الأدنى) إلى 22.4 مللي شمعة (الحد الأقصى).

التسامح داخل كل مجموعة شدة هو +/-15%.

الشريحة البرتقالية:يتم التصنيف عند I_F=5mA.

- رمز المجموعة L: من 11.2 مللي شمعة (الحد الأدنى) إلى 18.0 مللي شمعة (الحد الأقصى).

- رمز المجموعة M: من 18.0 مللي شمعة (الحد الأدنى) إلى 28.0 مللي شمعة (الحد الأقصى).

التسامح داخل كل مجموعة شدة هو +/-15%.

4.2 تصنيف الطول الموجي السائد

الشريحة الخضراء:يتم التصنيف عند I_F=5mA.

- رمز المجموعة C: من 567.5 نانومتر إلى 570.5 نانومتر.

- رمز المجموعة D: من 570.5 نانومتر إلى 573.5 نانومتر.

- رمز المجموعة E: من 573.5 نانومتر إلى 576.5 نانومتر.

التسامح لكل مجموعة طول موجي هو +/- 1 نانومتر.

الشريحة البرتقالية:يتم التصنيف عند I_F=5mA.

- رمز المجموعة P: من 600.5 نانومتر إلى 603.5 نانومتر.

- رمز المجموعة Q: من 603.5 نانومتر إلى 606.5 نانومتر.

- رمز المجموعة R: من 606.5 نانومتر إلى 609.5 نانومتر.

- رمز المجموعة S: من 609.5 نانومتر إلى 612.5 نانومتر.

التسامح لكل مجموعة طول موجي هو +/- 1 نانومتر.

5. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات أداء نموذجية وهي ضرورية لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة. بينما لا يتم إعادة إنتاج الرسوم البيانية المحددة في النص، فإن آثارها حاسمة للتصميم.

• التيار الأمامي مقابل جهد الأمام (منحنى I-V):يُظهر هذا المنحنى العلاقة بين التيار المتدفق عبر الثنائي الباعث للضوء وانخفاض الجهد عبره. إنه غير خطي، وهو نموذجي للثنائي. يستخدم المصممون هذا لتحديد قيمة المقاوم المحدد للتيار المناسبة لجهد إمداد معين لتحقيق تيار التشغيل المطلوب (مثل 5 مللي أمبير أو حتى 30 مللي أمبير تيار مستمر).
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي:يوضح هذا الرسم البياني كيف يزداد خرج الضوء مع زيادة التيار. إنه خطي بشكل عام ضمن نطاق التشغيل الموصى به ولكنه سيشبع عند تيارات عالية جدًا. يساعد في اختيار تيار القيادة للسطوع المطلوب.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:ينخفض خرج الضوء من ثنائيات الإضاءة مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. هذا المنحنى حيوي للتطبيقات التي تعمل في بيئات مرتفعة الحرارة لضمان الحفاظ على سطوع كافٍ.
• التوزيع الطيفي:ترسم هذه المنحنيات القدرة الإشعاعية النسبية مقابل الطول الموجي، مُظهرة الأطوال الموجية الذروية والسائدة ونصف العرض الطيفي، مؤكدةً نقاء اللون.

6. المعلومات الميكانيكية والتغليف

6.1 أبعاد الغلاف وتعيين الأطراف (Pins)

يستخدم الجهاز بصمة غلاف قياسية EIA. يوفر الرسم البعدي المحدد القياسات الحرجة لتصميم نمط اللحام على اللوحة الإلكترونية (PCB). تعيين الأطراف كما يلي: الكاثود للشريحة البرتقالية متصل بالطرف C1، والكاثود للشريحة الخضراء متصل بالطرف C2. الأنود المشترك هو عادة الطرف (الأطراف) الآخر كما هو محدد في الرسم. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع.

6.2 تخطيط وسادة اللحام المقترح

يتم توفير بصمة وسادة لحام موصى بها لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة أثناء إعادة التدفق. الالتزام بهذه الأبعاد يساعد في منع ظاهرة "الشمعدان" (وقوف المكون على أحد طرفيه) ويضمن الترطيب المناسب والقوة الميكانيكية.

7. إرشادات اللحام والتجميع

7.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

يتم توفير ملف تعريف مقترح مفصل لإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء لعمليات التجميع الخالية من الرصاص. تشمل المعلمات الرئيسية:

- منطقة التسخين المسبق:الارتفاع التدريجي إلى 150-200 درجة مئوية.

- وقت النقع/التسخين المسبق:بحد أقصى 120 ثانية.

- درجة الحرارة الذروية:بحد أقصى 260 درجة مئوية.

- الوقت فوق نقطة السيولة (TAL):يجب تحديد الوقت ضمن 5 درجات مئوية من درجة الحرارة الذروية، عادة إلى أقصى حد 10 ثوانٍ وفقًا للتصنيف المطلق.

ملاحظة حرجة:تنص ورقة البيانات صراحةً على أن ملفات تعريف اللحام ذات درجات الحرارة الذروية أقل من 245 درجة مئوية قد تكون غير كافية ما لم تكن اللوحة الإلكترونية مطلية بالقصدير، مما يسلط الضوء على الحاجة إلى طاقة حرارية كافية لتكوين وصلة لحام مناسبة مع لحام خالٍ من الرصاص.

7.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب إجراؤه بمكواة ذات تحكم في درجة الحرارة.

- درجة حرارة المكواة:بحد أقصى 300 درجة مئوية.

- وقت اللحام:بحد أقصى 3 ثوانٍ لكل وصلة.

- التكرار:يجب تنفيذ هذا مرة واحدة فقط لتجنب تلف الإجهاد الحراري لغلاف الثنائي الباعث للضوء أو وصلات الأسلاك.

7.3 التنظيف

إذا كان التنظيف مطلوبًا بعد اللحام، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. توصي ورقة البيانات بغمر الثنائي الباعث للضوء في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة العادية لأقل من دقيقة واحدة. يمكن أن يؤدي استخدام مواد كيميائية غير محددة إلى إتلاف العدسة البلاستيكية أو مادة الغلاف.

8. التغليف والتعامل

8.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد ثنائيات الإضاءة في شريط ناقل قياسي في الصناعة بعرض 8 مم على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم). هذا التغليف متوافق مع معدات تجميع SMD الآلية.

- الكمية لكل بكرة:3000 قطعة.

- الحد الأدنى لكمية التعبئة:500 قطعة للكميات المتبقية.

- يتبع التغليف مواصفات ANSI/EIA-481. يتم إغلاق الجيوب الفارغة في الشريط بشريط غطاء.

8.2 ظروف التخزين

التخزين السليم أمر بالغ الأهمية للحفاظ على قابلية اللحام والأداء.

- العبوة المغلقة:قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤90% رطوبة نسبية (RH). المكونات قابلة للاستخدام لمدة عام واحد من تاريخ التصنيع عند تخزينها في كيس الحاجز الرطوبي الأصلي مع مجفف.

- العبوة المفتوحة:إذا تم فتح كيس الحاجز الرطوبي، يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30 درجة مئوية / 60% رطوبة نسبية. يجب إخضاع المكونات لللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء في غضون أسبوع واحد من التعرض. للتعرض لفترة أطول، يُنصح بالخبز عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 20 ساعة على الأقل قبل التجميع لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفرقعة" (تشقق الغلاف أثناء إعادة التدفق).

8.3 احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

ثنائيات الإضاءة من نوع AlInGaP حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي. يجب اتخاذ احتياطات التعامل:

- استخدم أساور معصم مؤرضة أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة.

- تأكد من أن جميع محطات العمل والأدوات والمعدات مؤرضة بشكل صحيح.

- قم بنقل وتخزين المكونات في عبوات آمنة من التفريغ الكهروستاتيكي.

9. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

التطبيقات النموذجية:ثنائي الإضاءة هذا ثنائي اللون وذو إشعاع جانبي مثالي للتطبيقات محدودة المساحة حيث تكون هناك حاجة إلى مؤشر حالة. أمثلة تشمل:

- مؤشرات الحالة المثبتة على الألواح في الإلكترونيات الاستهلاكية، معدات الشبكات، أو عناصر التحكم الصناعية.

- الإضاءة الخلفية للرموز أو الأيقونات على الألواح الأمامية، حيث يحتاج الضوء إلى توجيهه بشكل موازٍ للوحة الإلكترونية.

- مؤشرات متعددة الحالات (مثل الأخضر لـ "تشغيل/جاهز"، البرتقالي لـ "استعداد/تحذير") باستخدام بصمة مكون واحد.

اعتبارات التصميم:

1. تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي لتحديد التيار الأمامي إلى القيمة المطلوبة (مثل 5 مللي أمبير للسطوع القياسي، حتى 30 مللي أمبير للحد الأقصى). احسب قيمة المقاوم باستخدام R = (V_{الإمداد}- V_F) / I_F, باستخدام أقصى قيمة V_Fمن ورقة البيانات لتصميم متحفظ.

2. إدارة الحرارة:بينما تبديد الطاقة منخفض، تأكد من أن تخطيط اللوحة الإلكترونية لا يحبس الحرارة حول الثنائي الباعث للضوء، خاصة إذا كان التشغيل بالقرب من أقصى تيار مستمر. يمكن أن تساعد مساحة النحاس الكافية في تبديد الحرارة.

3. دائرة القيادة:تحتوي الشريحتان على كاثودات منفصلة (C1, C2) وأنود مشترك. يمكن قيادتهما بشكل مستقل عن طريق توصيل الأنود المشترك بمصدر إمداد موجب وسحب التيار عبر أطراف الكاثود الخاصة بهما عبر الترانزستورات أو أطراف GPIO لوحدة التحكم الدقيقة المُهيأة كمصارف تيار.

4. التصميم البصري:نمط الإشعاع الجانبي بزاوية 120 درجة مفيد للرؤية بزاوية واسعة. ضع في اعتبارك الموضع النسبي لأنابيب الضوء أو المشتتات لتحقيق التأثير البصري المطلوب.

10. المقارنة التقنية والتمييز

الميزات الرئيسية المميزة لهذا الثنائي الباعث للضوء هيقدرته ثنائية اللون في غلاف ذو إضاءة جانبيةواستخدامتقنية AlInGaP.

• مقارنةً بثنائيات الإضاءة أحادية اللون ذات الإضاءة الجانبية:يوفر هذا الجهاز مساحة على اللوحة الإلكترونية وتكلفة التجميع عن طريق استبدال ثنائيي إضاءة أحاديي اللون منفصلين بمكون واحد، مما يبسط قائمة المواد والتخطيط.
• AlInGaP مقابل التقنيات الأخرى:مقارنةً بثنائيات الإضاءة التقليدية من فوسفيد الغاليوم (GaP)، تقدم تقنية AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير، مما يؤدي إلى إخراج أكثر سطوعًا عند نفس تيار القيادة. كما توفر تشبع لوني واستقرارًا متفوقين على درجة الحرارة والعمر الافتراضي مقارنة ببعض التقنيات الأقدم.
• توافق الغلاف:تضمن بصمة EIA القياسية التوافق المباشر مع العديد من التصميمات الحالية وخطوط التجميع الآلية، مما يقلل من جهد التأهيل.

11. الأسئلة المتكررة (FAQ)

س1: هل يمكنني تشغيل كل من الشريحة الخضراء والبرتقالية في وقت واحد؟

ج1: نعم، ولكن يجب عليك التأكد من أن تبديد الطاقة الإجمالي لا يتجاوز حدود الغلاف. إذا تم تشغيل كل منهما بأقصى تيار مستمر (30 مللي أمبير لكل منهما) مع V_Fنموذجي بقيمة ~2.0 فولت، ستكون الطاقة ~120 ميلي واط، متجاوزة تصنيف 75 ميلي واط لكل شريحة. لذلك، لا يُنصح بالتشغيل المتزامن بكامل التيار. للاستخدام المتزامن، قلل التيار للحفاظ على إجمالي الطاقة ضمن الحدود الآمنة.

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

ج2: الطول الموجي الذروي (λ_P) هو الطول الموجي الذي يكون فيه طيف الانبعاث بأقصى شدته. الطول الموجي السائد (λ_d) هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية كلون الضوء، ويتم حسابه من إحداثيات اللونية CIE. غالبًا ما يكون λ_dأكثر صلة بتحديد اللون في التطبيقات.

س3: لماذا يكون تصنيف التيار العكسي مهمًا إذا لم يكن عليّ تطبيق جهد عكسي؟

ج3: تصنيف I_Rهو معلمة اختبار جودة وتسرب للشركة المصنعة. في دائرة التطبيق الخاصة بك، يجب حماية الثنائي الباعث للضوء من الجهد العكسي العرضي، والذي يمكن أن يحدث أثناء التوصيل الساخن أو في تكوينات دوائر معينة. استخدام ثنائي على التوالي أو ضمان القطبية الصحيحة أمر ضروري.

س4: كيف أفسر رموز التصنيف (Bin Codes) عند الطلب؟

ج4: رقم الجزء LTST-S115KGKFKT-5A يتضمن رموز تصنيف محددة (مثل KG لشدة/طول موجة اللون الأخضر، KF للبرتقالي). استشر قائمة رموز التصنيف التفصيلية للشركة المصنعة أو حدد السطوع المطلوب (مثل مجموعة LM للأخضر الأكثر سطوعًا) واللون (مثل مجموعة D لدرجة اللون الأخضر المحددة) عند الطلب لضمان استلام قطع تلبي متطلبات التجانس الخاصة بك.

12. مبادئ التشغيل

يعتمد انبعاث الضوء في هذا الثنائي الباعث على ظاهرة الإضاءة الكهربائية في مواد أشباه الموصلات من نوع AlInGaP. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد تشغيل الثنائي (حوالي 1.7-2.4 فولت)، يتم حقن الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة من شريحة أشباه الموصلات من الطبقات من النوع n والنوع p على التوالي. تتحد حاملات الشحنة هذه، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لتركيبة سبيكة AlInGaP، والتي يتم هندستها بعناية أثناء تصنيع الشريحة لإنتاج ضوء أخضر (~575 نانومتر) وبرتقالي (~611 نانومتر). يتضمن الغلاف ذو الإضاءة الجانبية عدسة مصبوبة تشكل الضوء المنبعث في نمط مشاهدة واسع بزاوية 120 درجة، وتوجهه بشكل موازٍ لمستوى تركيب اللوحة الإلكترونية.