ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء SMD LTST-E142KRKFKT - ثنائي اللون (أحمر/برتقالي) - 30 مللي أمبير - 75 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تقدم هذه الوثيقة تفاصيل مواصفات ثنائي باعث للضوء (LED) ثنائي اللون، مصمم للتركيب الآلي على لوحات الدوائر المطبوعة (PCB). تم تصميم هذا المكون للتطبيقات ذات المساحة المحدودة، ويوفر إصدارًا للضوء الأحمر والبرتقالي من عبوة واحدة. حجمه الصغير وتوافقه مع عمليات التجميع القياسية يجعله مناسبًا للدمج في مجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية الحديثة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الأساسية لهذا المكون امتثاله لتوجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، وتعبئته في شريط قياسي بعرض 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات لآلات التركيب الآلي، وتوافقه الكامل مع عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR). كما أنه معالج مسبقًا وفقًا لمعايير حساسية الرطوبة JEDEC المستوى 3، مما يضمن الموثوقية أثناء التجميع.

تشمل التطبيقات المستهدفة عدة قطاعات، بما في ذلك الاتصالات (مثل مؤشرات الحالة في الموجهات والمودمات)، وأتمتة المكاتب (مثل الإضاءة الخلفية لوحات التحكم في الطابعات والماسحات الضوئية)، والأجهزة المنزلية، ومختلف المعدات الصناعية. يُستخدم عادةً للإشارة إلى الحالة، والإضاءة الرمزية، والإضاءة الخلفية للواجهات الأمامية حيث تكون هناك حاجة إلى ملاحظات بصرية واضحة وموثوقة.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

يقدم هذا القسم تحليلاً تفصيليًا وموضوعيًا لخصائص الأداء الرئيسية للجهاز كما تم تعريفها من خلال تصنيفاته القصوى المطلقة ومعلمات التشغيل النموذجية.

2.1 التصنيفات القصوى المطلقة والخصائص الحرارية

يتم تصنيف الجهاز لتحمل تيار أمامي مستمر (DC) أقصى قدره 30 مللي أمبير لكل من الرقائق الحمراء والبرتقالية. في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية)، يمكنه تحمل تيار أمامي ذروة يصل إلى 80 مللي أمبير. الحد الأقصى لتبديد الطاقة هو 75 ميغاواط. نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين محدد من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية، مما يشير إلى ملاءمته للبيئات القاسية.

إدارة الحرارة أمر بالغ الأهمية لطول عمر LED. تبلغ المقاومة الحرارية النموذجية من الوصلة إلى المحيط (Rθja) 155 درجة مئوية/وات لكلا اللونين. مع درجة حرارة الوصلة القصوى (Tj) البالغة 115 درجة مئوية، تحدد قيمة المقاومة الحرارية هذه الحد الأقصى المسموح به لتبديد الطاقة في ظل ظروف المحيط المعطاة لمنع ارتفاع درجة الحرارة والفشل المبكر.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس الأداء الكهربائي والبصري في حالة اختبار قياسية تبلغ 20 مللي أمبير تيار أمامي و 25 درجة مئوية درجة حرارة المحيط.

• شدة الإضاءة (Iv):بالنسبة لـ LED الأحمر، تتراوح شدة الإضاءة من 90 ميكروكانديلا كحد أدنى إلى 280 ميكروكانديلا كحد أقصى. يوفر LED البرتقالي ناتجًا أعلى، يتراوح من 140 ميكروكانديلا إلى 450 ميكروكانديلا. زاوية المشاهدة النموذجية (2θ1/2)، حيث تكون الشدة نصف القيمة المحورية، هي 120 درجة لكليهما، مما يوفر نمط حزمة واسع.
• الخصائص الطيفية:يبلغ الطول الموجي النموذجي لذروة الانبعاث (λp) لـ LED الأحمر 639 نانومتر، ويتراوح الطول الموجي السائد (λd) من 623 إلى 638 نانومتر. يبلغ λp لـ LED البرتقالي 609 نانومتر، ويتراوح λd من 598 إلى 610 نانومتر. يبلغ عرض النصف الطيفي (Δλ) النموذجي 15 نانومتر لكليهما، مما يحدد نقاء اللون.
• المعلمات الكهربائية:يتراوح الجهد الأمامي (Vf) لكلا اللونين من 1.7 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.5 فولت (الحد الأقصى) عند 20 مللي أمبير. الحد الأقصى للتيار العكسي (Ir) هو 10 ميكروأمبير عند جهد عكسي (Vr) قدره 5 فولت. من المهم ملاحظة أن الجهاز غير مصمم للعمل في حالة الانحياز العكسي؛ هذه المعلمة هي فقط للرجوع إليها في الاختبار بالأشعة تحت الحمراء.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز ثنائيات LED إلى مجموعات بناءً على المعلمات الرئيسية.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة (Iv)

يتم تصنيف ناتج الإضاءة إلى مجموعات محددة بقيم دنيا وقصوى محددة. كل مجموعة لها تسامح ±11%.

• مجموعات LED الأحمر:تتضمن الرموز Q2 (90.0-112.0 ميكروكانديلا)، R1 (112.0-140.0 ميكروكانديلا)، R2 (140.0-180.0 ميكروكانديلا)، S1 (180.0-224.0 ميكروكانديلا)، و S2 (224.0-280.0 ميكروكانديلا).
• مجموعات LED البرتقالي:تتضمن الرموز T2 (140-180 ميكروكانديلا)، U1 (180-224 ميكروكانديلا)، U2 (224-280 ميكروكانديلا)، V1 (280-355 ميكروكانديلا)، و V2 (355-450 ميكروكانديلا).

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد (Wd)

على وجه التحديد لـ LED البرتقالي، تضمن مجموعات الطول الموجي السائد التحكم الدقيق في اللون. المجموعات هي F1 (598-602 نانومتر)، F2 (602-606 نانومتر)، و F3 (606-610 نانومتر)، كل منها له تسامح ضيق ±1 نانومتر. هذا التصنيف الدقيق ضروري للتطبيقات التي تتطلب نقاط لون محددة، مثل إشارات المرور أو الإضاءة الخلفية المتسقة للوحات.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما تشير ملف PDF إلى منحنيات الأداء النموذجية، لم يتم توفير بياناتها الرسومية المحددة في النص. بناءً على سلوك LED القياسي، ستوضح هذه المنحنيات عادةً العلاقة بين التيار الأمامي وشدة الإضاءة (منحنى I-V)، وتأثير درجة حرارة المحيط على ناتج الضوء، وتوزيع القدرة الطيفية. يستخدم المصممون هذه المنحنيات لفهم الأداء في ظل ظروف غير قياسية (مثل تيارات القيادة أو درجات الحرارة المختلفة) وتحسين تصميم الدائرة للحصول على السطوع والكفاءة المطلوبين.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد العبوة وتعيين الأطراف

يتوافق الجهاز مع مخطط عبوة قياسي EIA. جميع الأبعاد بالميليمترات مع تسامح عام ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتميز المكون بعدسة منتشرة. تعيين الأطراف محدد: الطرفان 2 و 3 مخصصان لرقاقة LED الحمراء، بينما الطرفان 1 و 4 مخصصان لرقاقة LED البرتقالية. تحديد القطبية الصحيح أثناء تخطيط وتجميع PCB أمر بالغ الأهمية للوظيفة الصحيحة.

5.2 نمط اللحام الموصى به للوحة الدوائر المطبوعة

يتم توفير نمط لحام موصى به (footprint) لـ PCB لضمان اللحام الموثوق والمحاذاة الميكانيكية الصحيحة. الالتزام بهذا النمط الموصى به يساعد في تحقيق حشوات لحام جيدة، وتخفيف حراري، ويمنع ظاهرة "اللوح القبر" أو سوء المحاذاة أثناء إعادة التدفق.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

يتوافق الجهاز مع عمليات اللحام الخالية من الرصاص (Pb-free). يتم الرجوع إلى ملف تعريف إعادة تدفق بالأشعة تحت الحمراء مقترح، متوافق مع المعيار J-STD-020B. تشمل المعلمات الرئيسية درجة حرارة ذروة قصوى تبلغ 260 درجة مئوية ومرحلة تسخين مسبق تصل إلى 200 درجة مئوية لمدة أقصاها 120 ثانية. تم تصميم الملف الشخصي لتقليل الإجهاد الحراري على عبوة LED مع ضمان وصلة لحام موثوقة.

6.2 التخزين والتعامل

التخزين السليم ضروري للحفاظ على قابلية اللحام. عندما يكون كيس مقاوم للرطوبة مغلقًا، يجب تخزين ثنائيات LED عند ≤30 درجة مئوية و ≤70% رطوبة نسبية، مع عمر تخزين موصى به لمدة عام واحد. بمجرد فتح الكيس، يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30 درجة مئوية و 60% رطوبة نسبية. يجب خبز المكونات المعرضة لأكثر من 168 ساعة (المستوى 3) عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 48 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. يُوصى بغمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في إتلاف عبوة LED أو العدسة.

7. معلومات التعبئة والطلب

التعبئة القياسية هي شريط ناقل بارز بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 4000 قطعة. بالنسبة للكميات الأقل من بكرة كاملة، تتوفر كمية تعبئة دنيا تبلغ 500 قطعة. تتبع التعبئة مواصفات ANSI/EIA 481. يتم إغلاق الشريط بشريط غطاء لحماية المكونات، والحد الأقصى لعدد المكونات المفقودة المتتالية ("مصابيح مفقودة") في بكرة هو اثنان.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا LED ثنائي اللون مثالي للتطبيقات التي تتطلب إشارة متعددة الحالات. على سبيل المثال، في مفتاح شبكة، يمكن أن يشير LED الأحمر إلى حالة خطأ أو عطل، بينما يمكن أن يشير LED البرتقالي إلى نشاط أو حالة تحذير. في الإلكترونيات الاستهلاكية، يمكن استخدامه للإضاءة الخلفية ثنائية اللون للأزرار أو لإنشاء رموز حالة كهرمانية/حمراء. زاوية المشاهدة الواسعة تجعله مناسبًا للمؤشرات التي يجب أن تكون مرئية من زوايا مختلفة.

8.2 اعتبارات التصميم

• الحد من التيار:استخدم دائمًا مقاومًا محددًا للتيار على التوالي (أو محرك تيار ثابت) لكل لون LED. يجب حساب قيمة المقاوم بناءً على جهد الإمداد، وجهد LED الأمامي (استخدم Vf الأقصى لتصميم متحفظ)، والتيار التشغيلي المطلوب (≤30 مللي أمبير DC).
• إدارة الحرارة:ضع في اعتبارك تبديد الطاقة (P = Vf * If) والمقاومة الحرارية. في درجات حرارة المحيط العالية أو عند التشغيل بتيارات عالية، تأكد من استخدام مساحة نحاسية كافية في PCB أو طرق أخرى لتبديد الحرارة للحفاظ على درجة حرارة الوصلة أقل من 115 درجة مئوية.
• حماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):على الرغم من عدم ذكرها صراحةً، يُوصى دائمًا بالتعامل مع ثنائيات LED مع اتخاذ احتياطات مناسبة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD) أثناء التجميع.

9. المقارنة التقنية والتمييز

المميز الرئيسي لهذا المكون هو قدرته ثنائية اللون في عبوة SMD مدمجة واحدة. مقارنة باستخدام ثنائيي LED أحاديي اللون منفصلين، يوفر هذا مساحة على PCB، ويقلل عدد المكونات، ويبسط التجميع. زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 120 درجة هي ميزة أخرى مقارنة بـ LEDs ذات الحزمة الضيقة للإشارة على اللوحات. يوفر التصنيف الدقيق لكل من الشدة والطول الموجي أداءً يمكن التنبؤ به واتساقًا في اللون للمصممين في الإنتاج بالحجم الكبير.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل LED الأحمر والبرتقالي في وقت واحد عند 20 مللي أمبير لكل منهما؟

ج: لا. الحد الأقصى المطلق لتبديد الطاقة هو 75 ميغاواط. إذا كان كلا LED يعملان مع Vf=2.5V و If=20mA، فإن الطاقة الإجمالية ستكون 100 ميغاواط (2.5V*20mA*2)، مما يتجاوز التصنيف. يتطلب التشغيل المتزامن تخفيض تصنيف التيار لكل LED أو التأكد من تشغيل واحد فقط في كل مرة.

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

ج: الطول الموجي الذروي (λp) هو الطول الموجي الذي تكون فيه الطاقة البصرية المنبعثة في أقصى حد. الطول الموجي السائد (λd) هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية ويتطابق مع لون الضوء. λd أكثر صلة بتحديد اللون في التطبيقات البصرية.

س: التيار العكسي هو 10 ميكروأمبير عند 5 فولت. هل يمكنني استخدام هذا LED في دائرة تيار متردد (AC)؟

ج: لا. تشير ورقة البيانات صراحةً إلى أن الجهاز غير مصمم للعمل العكسي. تطبيق جهد عكسي، خاصة في دائرة تيار متردد، يمكن أن يتلف LED. يجب استخدام دائرة خارجية (مثل مقوم) لحماية LED إذا تم استخدامه مع تيار متردد.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

الحالة: مؤشر حالة مزدوج لوحدة إمداد الطاقة

يقوم مصمم بإنشاء PCB لوحدة إمداد طاقة سطح مكتب. يحتاجون إلى مؤشر واحد لإظهار وجود طاقة تيار متردد (الاستعداد) وآخر لإظهار نشاط خرج التيار المستمر. باستخدام هذا LED ثنائي اللون، يتم تبسيط التصميم: يتم توصيل LED البرتقالي (الأطراف 1 و 4) بسكة جهد الاستعداد عبر مقاوم محدد للتيار. يتم توصيل LED الأحمر (الأطراف 2 و 3) بسكة خرج التيار المستمر الرئيسية عبر مقاوم آخر. يتطلب نمط اللحام على PCB موقع مكون واحد فقط. تضمن زاوية المشاهدة الواسعة رؤية الحالة من مقدمة الهيكل. يختار المصمم المجموعة R2 للأحمر و U1 للبرتقالي لضمان سطوع كافٍ. يتبعون ملف تعريف إعادة التدفق الموصى به وإرشادات التخزين أثناء التجميع لضمان الموثوقية.

12. مقدمة عن المبدأ

ثنائيات باعثة للضوء (LEDs) هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء عندما يمر تيار كهربائي من خلالها. تسمى هذه الظاهرة بالانبعاث الكهروضوئي. في هذا الجهاز المحدد، يتم إنتاج الضوء الأحمر بواسطة مادة أشباه موصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP)، وهي فعالة في إنتاج أطوال موجية حمراء وبرتقالية. تبعثر العدسة المنتشرة فوق الرقاقة الضوء، مما يخلق زاوية مشاهدة واسعة تبلغ 120 درجة بدلاً من حزمة ضيقة. يتم تحقيق الوظيفة ثنائية اللون عن طريق إيواء رقاقتي أشباه موصلات منفصلتين (واحدة حمراء، واحدة برتقالية) داخل نفس العبوة، مع توصيلات كهربائية مستقلة (أقطاب موجبة وسالبة) لكل منهما.

13. اتجاهات التطور

يستمر الاتجاه العام في تقنية LED SMD نحو كفاءة أعلى (المزيد من لومن لكل واط)، مما يسمح بناتج أكثر سطوعًا عند تيارات أقل واستهلاك طاقة منخفض. هناك أيضًا دفع نحو زيادة التصغير مع الحفاظ على الأداء البصري أو تحسينه. أصبح اتساق اللون وتسامحات التصنيف الأكثر ضيقًا معيارًا مع تحسن الفحص البصري الآلي في التصنيع. علاوة على ذلك، فإن دمج الإلكترونيات التحكمية (مثل محركات التيار الثابت أو وحدات تحكم PWM) مباشرة في عبوة LED هو اتجاه ناشئ، مما يبسط تصميم الدائرة للمستخدم النهائي. أصبحت مبادئ الامتثال لـ RoHS والتوافق مع عمليات إعادة التدفق الخالية من الرصاص وعالية الحرارة متطلبات أساسية في الصناعة الآن.