ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء SMD طراز LTST-010KRKT - أحمر AlInGaP - 20 مللي أمبير - 2.0 فولت نموذجي - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لثنائي باعث للضوء (LED) من نوع جهاز السطح المثبت (SMD). تم تصميم المكون لعمليات التجميع الآلي للوحات الدوائر المطبوعة (PCB)، مما يجعله مناسبًا للتصنيع بكميات كبيرة. يعالج شكله المصغر احتياجات التطبيقات محدودة المساحة الشائعة في الأجهزة الإلكترونية المحمولة والمدمجة الحديثة.

يستخدم ثنائي الباعث للضوء مادة شبه موصلة من فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم (AlInGaP) لإنتاج الضوء الأحمر. تشتهر هذه التقنية بكفاءتها العالية وأدائها الجيد في المناطق الطيفية من الأحمر إلى الكهرماني. يتم تغليف الجهاز في عبوة عدسة شفافة، والتي توفر عادةً زاوية رؤية أوسع مقارنة بالعدسات الملونة أو المشتتة، حيث لا يتم تشتيت الضوء بواسطة الصبغة داخل الإيبوكسي.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تنبع المزايا الأساسية لهذا الثنائي الباعث للضوء SMD من تصميم عبوته وتوافقه مع عمليات التصنيع. فهو يتوافق مع الخطوط العريضة القياسية لعبوات EIA، مما يضمن التوافق الميكانيكي مع آلات التقاط ووضع القطع القياسية في الصناعة وأنظمة التغذية. الجهاز متوافق بالكامل مع عمليات لحام الريفلو بالأشعة تحت الحمراء (IR)، وهي الطريقة السائدة لتجميع مكونات السطح المثبت. هذا التوافق حاسم لتحقيق وصلات لحام عالية القوة وموثوقة في خطوط الإنتاج الآلي.

مجال تطبيقه واسع، يستهدف الإلكترونيات الاستهلاكية والاتصالات والصناعية. تشمل الأسواق المستهدفة الرئيسية مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للوحات الأمامية في أجهزة مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ومعدات الشبكات والأجهزة المنزلية المختلفة. كما أنه مناسب لتطبيقات اللوحات الإعلانية الداخلية التي تتطلب إضاءة موثوقة ومنخفضة الطاقة.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يعد الفهم الشامل للمعايير الكهربائية والبصرية أمرًا ضروريًا لتصميم الدوائر الكهربائية الصحيح والتنبؤ بالأداء.

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم حدود الإجهاد التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل العادي.

• تبديد الطاقة (Pd):72 ملي واط. هذه هي أقصى كمية من الطاقة يمكن للجهاز تبديدها كحرارة دون تجاوز درجة حرارة الوصلة القصوى. يتجاوز هذا الحد خطر الانحراف الحراري والفشل.
• تيار الأمام المستمر (IF):30 مللي أمبير. أقصى تيار أمامي مستمر يمكن تطبيقه.
• تيار الأمام الذروي:80 مللي أمبير، ولكن فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). هذا يسمح بفترات قصيرة من السطوع الأعلى، كما في المؤشرات الوامضة، دون ارتفاع درجة الحرارة.
• الجهد العكسي (VR):5 فولت. لم يتم تصميم الثنائيات الباعثة للضوء للعمل بالتحيز العكسي. يمكن أن يتسبب تجاوز هذا الجهد في فشل فوري وكارثي بسبب الانهيار الثلجي.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -40°م إلى +85°م (التشغيل)، من -40°م إلى +100°م (التخزين). تضمن هذه النطاقات أداءً موثوقًا في البيئات القاسية.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية (نموذجية عند 25°م)

يتم قياس هذه المعايير في ظل ظروف الاختبار القياسية وتمثل الأداء النموذجي.

• شدة الإضاءة (Iv):يتم قياسها عند تيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير. يتم تحديد القيمة بوحدة المللي كانديلا (mcd). يتم قياس شدة الإضاءة باستخدام مزيج من المستشعر والمرشح يقارب منحنى استجابة العين البشرية (معيار CIE).
• جهد الأمام (VF):عادةً 2.0 فولت، بحد أقصى 2.4 فولت عند 20 مللي أمبير. هذا المعيار له تسامح ±0.1 فولت. إنه حاسم لحساب قيمة المقاوم المحدد للتيار المتسلسل. يشير انخفاض VF عمومًا إلى كفاءة كهربائية أعلى.
• زاوية الرؤية (2θ½):110 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المقاسة على المحور (0 درجة). تشير زاوية 110 درجة إلى نمط حزمة واسع نسبيًا، مناسب للمؤشرات التي يجب رؤيتها من زوايا مختلفة.
• الطول الموجي الذروي (λP):639 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج القدرة الطيفية في أعلى مستوياته.
• الطول الموجي السائد (λD):631 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية ويتطابق مع لون ضوء الثنائي الباعث. إنه المعيار الأكثر صلة لتحديد اللون.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):20 نانومتر. يشير هذا إلى نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث. تعني القيمة الأصغر ناتجًا أكثر أحادية اللون (لون نقي).
• التيار العكسي (IR):أقصى 10 ميكرو أمبير عند VR=5V. هذا هو مواصفات تيار التسرب لظروف اختبار التحيز العكسي فقط.

3. نظام التصنيف (Bin Ranking)

لإدارة الاختلافات في الإنتاج، يتم فرز الثنائيات الباعثة للضوء إلى مجموعات أداء. هذا يضمن الاتساق ضمن طلب محدد. تحدد ورقة البيانات المجموعات بناءً على شدة الإضاءة عند 20 مللي أمبير.

مجموعات الشدة للثنائي الباعث الأحمر هي كما يلي:

• R1:112.0 mcd (الحد الأدنى) إلى 140.0 mcd (الحد الأقصى)
• R2:140.0 mcd إلى 180.0 mcd
• S1:180.0 mcd إلى 224.0 mcd
• S2:224.0 mcd إلى 280.0 mcd

يتم تطبيق تسامح ±11% على كل مجموعة. هذا يعني أن الثنائي الباعث المصنف ضمن مجموعة S1 يمكن أن يكون له شدة فعلية بين حوالي 160 mcd و 248 mcd. يجب على المصممين مراعاة هذا الاختلاف، خاصة عند استخدام عدة ثنائيات باعثة معًا ومطلوب سطوع موحد. يعد استخدام مشغل تيار ثابت أو مقاومات متسلسلة فردية لكل ثنائي باعث (كما هو موصى به في قسم طريقة التشغيل) أمرًا بالغ الأهمية لتقليل الاختلافات في السطوع الناجمة عن اختلاف جهد الأمام (VF)، وهو مستقل عن مجموعة الشدة.

4. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

الأبعاد الفيزيائية للمكون حاسمة لتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (تصميم البصمة). توفر ورقة البيانات رسمًا تفصيليًا للعبوة بجميع الأبعاد الحرجة. النقاط الرئيسية تشمل:

• العبوة ذات مخطط قياسي لـ SMD.
• يتم توفير جميع الأبعاد بالمليمترات.
• ينطبق تسامح قياسي قدره ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• يظهر الرسم بوضوح معرف الكاثود (عادةً شق، علامة خضراء، أو إشارة بصرية أخرى على العبوة). اتجاه القطبية الصحيح أثناء التجميع إلزامي.

4.1 مسند اللحام الموصى به للوحة الدوائر المطبوعة

تتضمن ورقة البيانات مخططًا لتخطيط مسند اللحام الموصى به على لوحة الدوائر المطبوعة. يعد اتباع هذا التخطيط ضروريًا لتحقيق وصلة لحام موثوقة أثناء عملية الريفلو. يأخذ تصميم المسند في الاعتبار عوامل مثل تشكيل حشوة اللحام، ومحاذاة المكون الذاتية أثناء الريفلو، ومنع جسور اللحام أو ظاهرة "الشاهد القائم".

5. إرشادات اللحام والتركيب والتعامل

التعامل والتركيب السليمان أمران حيويان للموثوقية.

5.1 ملف لحام الريفلو بالأشعة تحت الحمراء

توفر ورقة البيانات ملف ريفلو مقترحًا متوافقًا مع J-STD-020B لعمليات اللحام الخالية من الرصاص. تشمل المعايير الرئيسية:

• التسخين المسبق:نطاق درجة الحرارة والوقت لتسخين اللوحة تدريجيًا وتنشيط المادة المساعدة للصهر.
• درجة الحرارة القصوى:حد أقصى 260°م. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة جسم المكون هذه الدرجة.
• الوقت فوق السائل (TAL):الوقت الذي يكون فيه اللحام في حالة منصهرة، وهو أمر حاسم لتشكيل الوصلة.
• معدلات التسخين/التبريد:معدلات تسخين وتبريد مضبوطة لمنع الصدمة الحرارية.

الملف هو إرشادي؛ يجب تحديد الملف النهائي للتجميع المحدد للوحة الدوائر المطبوعة، مع مراعاة سمك اللوحة، وكثافة المكونات، ومعجون اللحام المستخدم.

5.2 التخزين والحساسية للرطوبة

الثنائيات الباعثة للضوء حساسة للرطوبة. إذا تم فتح الكيس المحكم المضاد للرطوبة، تتعرض المكونات للرطوبة المحيطة.

• مدة الصلاحية بعد الفتح:يوصى بإكمال لحام الريفلو بالأشعة تحت الحمراء خلال 168 ساعة (7 أيام) بعد فتح الكيس الأصلي.
• التخزين الممتد:إذا لم يتم استخدامها خلال 168 ساعة، فيجب تخزين المكونات في حاوية محكمة الإغلاق مع مجفف أو تجفيفها (على سبيل المثال، 60°م لمدة 48 ساعة) قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الانتفاش" أثناء الريفلو.

5.3 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. توصي ورقة البيانات باستخدام منظفات كحولية مثل كحول الأيزوبروبيل (IPA) أو الكحول الإيثيلي. يجب أن يكون الغمر في درجة حرارة عادية ولمدة تقل عن دقيقة واحدة لتجنب إتلاف إيبوكسي العبوة.

5.4 طريقة التشغيل

الثنائيات الباعثة للضوء هي أجهزة تعمل بالتيار. ناتج ضوئها يتناسب مع تيار الأمام، وليس الجهد. توصي ورقة البيانات بشدة باستخدام مقاوم محدد للتيار متسلسل مع كل ثنائي باعث عند توصيل عدة ثنائيات على التوازي (النموذج الدائري أ). وذلك لأن جهد الأمام (VF) للثنائيات الباعثة يمكن أن يختلف من وحدة إلى أخرى، حتى ضمن نفس المجموعة. يمكن أن يؤدي توصيلها مباشرة على التوازي بدون مقاومات فردية إلى اختلال كبير في التيار، مما يؤدي إلى سطوع غير متكافئ وتيار زائد محتمل في الثنائي الباعث ذو أقل VF. يساعد استخدام مقاوم مع كل ثنائي في معادلة التيار وحماية الأجهزة.

6. التغليف والطلب

يتم توريد المكونات بتنسيق الشريط والبكرة المناسب لمعدات التجميع الآلي.

• حجم البكرة:بكرة قطرها 7 بوصات.
• عرض الشريط:12 مم.
• الكمية لكل بكرة:4000 قطعة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب:500 قطعة للكميات المتبقية.
• يتوافق التغليف مع مواصفات ANSI/EIA-481.

يتم توفير أبعاد مفصلة للشريط الحامل، والشريط الغطائي، والبكرة لضمان التوافق مع مغذيات آلات التجميع.

7. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض نسبيًا (72 ملي واط كحد أقصى)، إلا أن التصميم الحراري السليم لا يزال مهمًا لطول العمر، خاصة في درجات الحرارة المحيطة العالية أو عند التشغيل بالقرب من التيار الأقصى. يجب أن يوفر تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة مساحة نحاسية كافية حول مساند الثنائي الباعث لتعمل كمشتت حراري وتنقل الحرارة بعيدًا عن الوصلة.

7.2 ضبط التيار وحساب المقاومة

لتشغيل الثنائي الباعث عند تيار مرغوب (على سبيل المثال، 20 مللي أمبير للشدة المقدرة)، يتم حساب المقاومة المتسلسلة (R) باستخدام قانون أوم: R = (V_المصدر - VF_LED) / I_المرغوب. يضمن استخدام أقصى VF (2.4V) في الحساب ألا يتجاوز التيار القيمة المرغوبة حتى مع أسوأ حالة من اختلاف المكونات. على سبيل المثال، مع مصدر جهد 5V وتيار مرغوب 20mA: R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 أوم. سيتم اختيار القيمة القياسية الأقرب (على سبيل المثال، 120 أو 150 أوم)، مع مراعاة التيار الناتج والتصنيف الكهربائي للمقاومة (P = I²R).

7.3 موثوقية التطبيق

تتضمن ورقة البيانات ملاحظة تحذيرية فيما يتعلق بالتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية، كما في الطيران، أو الطبية، أو الأنظمة الحرجة للسلامة. لهذه التطبيقات، يوصى بشدة بإجراء مؤهلات إضافية، وتخفيض التصنيف، والتشاور مع مصنع المكون. المنتج القياسي مخصص للإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية العامة.

8. المقارنة التقنية والاتجاهات

يمثل هذا الثنائي الباعث الأحمر AlInGaP تقنية ناضجة وموثوقة. مقارنة بالتقنيات الأقدم مثل فوسفيد زرنيخيد الغاليوم (GaAsP)، يقدم AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير وأداء أفضل في درجات الحرارة المرتفعة. يضع طوله الموجي السائد البالغ 631 نانومتر في منطقة اللون الأحمر القياسية.

في سوق الثنائيات الباعثة للضوء الأوسع، تستمر الاتجاهات نحو كفاءة أعلى (مزيد من اللومن لكل واط)، وأحجام عبوات أصغر، وتيارات تشغيل قصوى أعلى لزيادة السطوع. هناك أيضًا اتجاه نحو تسامحات تصنيف أضيق للون والشدة لتلبية متطلبات تطبيقات مثل شاشات الألوان الكاملة والإضاءة المعمارية، حيث يكون اتساق اللون أمرًا بالغ الأهمية. بينما يكون هذا المكون المحدد عبارة عن ثنائي باعث مؤشر منفرد اللون، فإن مبادئ التغليف والتجميع الأساسية مشتركة مع منتجات LED الأكثر تقدمًا، بما في ذلك ثنائيات الطاقة ووحدات LED المتكاملة.