ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء SMD طراز LTST-E212KRKGWT - الأبعاد 2.0x1.25x0.8 مم - الجهد 1.8-2.5 فولت - القدرة 75 مللي واط - ألوان أحمر/أخضر - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-E212KRKGWT ثنائي باعث للضوء صغير الحجم وسطحي التركيب، مُصمم للتجميع الآلي على لوحات الدوائر المطبوعة في التطبيقات ذات المساحات المحدودة. يتميز بعدسة مبعثرة وهو متوفر بتقنيتين مختلفتين لمصدر الضوء: AlInGaP للإشعاع الأحمر و InGaN للإشعاع الأخضر. توفر هذه القدرة ثنائية اللون ضمن مساحة تركيب واحدة مرونة كبيرة لاستخدامه في مؤشرات الحالة، والإضاءة الخلفية، واللافتات التي تتطلب ألوانًا متعددة من موقع مكون واحد.

1.1 المزايا الأساسية

• تصميم مصغر:الحجم الصغير للغلاف مثالي لتخطيطات لوحات الدوائر المطبوعة عالية الكثافة الموجودة في الأجهزة الإلكترونية المحمولة والاستهلاكية الحديثة.
• مصدر ثنائي اللون:يوفر مرونة في التصميم من خلال توفير خيارات الأحمر والأخضر مع تخصيصات أطراف متوافقة، مما يبسط المخزون وتصميم لوحات الدوائر المطبوعة للتطبيقات ثنائية اللون.
• التوافق مع الأتمتة:يتم تعبئته في شريط بعرض 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات، وهو متوافق بالكامل مع معدات اللصق والتركيب الآلية عالية السرعة، مما يبسط عملية التصنيع.
• توافق قوي مع عمليات التصنيع:مُصمم لتحمل عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء القياسية، بما في تلك المطلوبة لتجميع اللحام الخالي من الرصاص.
• الامتثال البيئي:يلبي المنتج توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).

1.2 الأسواق المستهدفة والتطبيقات

هذا الثنائي الباعث للضوء مناسب لمجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية. تشمل مجالات التطبيق الرئيسية أجهزة الاتصالات (الهواتف اللاسلكية والمحمولة)، والحوسبة المحمولة (أجهزة الكمبيوتر المحمولة، والأجهزة اللوحية)، وأنظمة الشبكات، والأجهزة المنزلية، ولافتات أو لوحات العرض الداخلية. تجعل موثوقيته وصغر حجمه خيارًا مفضلاً للإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية حيث يكون الأداء المتساوي والتجميع الفعال أمرًا بالغ الأهمية.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يقدم القسم التالي تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للمعايير الكهربائية والبصرية الرئيسية المحددة لثنائي LTST-E212KRKGWT الباعث للضوء، والمقاسة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل عند أو تحت هذه الحدود.

• تبديد الطاقة (Pd):75 مللي واط لكلا النوعين الأحمر والأخضر. يحد هذا المعيار من إجمالي الطاقة الكهربائية (التيار الأمامي * الجهد الأمامي) التي يمكن تحويلها إلى ضوء وحرارة داخل شريحة الثنائي الباعث للضوء.
• تيار الذروة الأمامي (I_FP):80 مللي أمبير، مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). قد يتسبب تجاوز هذا في التشغيل المستمر في ارتفاع درجة الحرارة.
• التيار الأمامي المستمر (I_F):30 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار المستمر للتشغيل الموثوق على المدى الطويل.
• نطاق درجة الحرارة:يتراوح نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية، مما يشير إلى ملاءمته للبيئات ذات التقلبات الواسعة في درجة الحرارة.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

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

• شدة الإضاءة (I_V):الناتج الضوئي النموذجي هو 75 مللي كانديلا للثنائي الباعث للضوء الأحمر و 65 مللي كانديلا للأخضر، مع قيمة دنيا مضمونة تبلغ 28 مللي كانديلا لكليهما. يتم قياس هذه الشدة باستخدام مستشعر مُرشح لمطابقة استجابة العين البشرية للضوء.
• زاوية المشاهدة (2θ_1/2):يتم تحديد قيمة نموذجية تبلغ 120 درجة. تضمن زاوية المشاهدة الواسعة هذه، وهي سمة من سمات العدسة المبعثرة، وضوح الرؤية على مساحة واسعة، مما يجعلها مناسبة لمؤشرات اللوحات.
• الطول الموجي:
  • الأحمر (AlInGaP):الطول الموجي لذروة الانبعاث (λ_P) هو نموذجيًا 639 نانومتر. الطول الموجي السائد (λ_d) هو نموذجيًا 631 نانومتر.
  • الأخضر (InGaN):الطول الموجي لذروة الانبعاث (λ_P) هو نموذجيًا 574 نانومتر. الطول الموجي السائد (λ_d) هو نموذجيًا 566 نانومتر.
  الفرق الطفيف بين الطول الموجي للذروة والطول الموجي السائد أمر طبيعي ويرتبط بشكل طيف الانبعاث.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):نموذجيًا 20 نانومتر لكلا اللونين، مما يشير إلى نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث.
• الجهد الأمامي (V_F):يتراوح من 1.8 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.5 فولت (الحد الأقصى) عند 20 مللي أمبير. يجب اعتبار القيمة النموذجية للتصميم حول نقطة المنتصف، ولكن يجب أن تستوعب الدوائر النطاق الكامل. تم ملاحظة تسامح يبلغ ±0.1 فولت.
• التيار العكسي (I_R):بحد أقصى 10 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (V_R) قدره 5 فولت. من المهم ملاحظة أن هذا الجهازغير مصمم للعمل العكسي؛ هذا الاختبار هو للتحقق من الجودة فقط.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز الثنائيات الباعثة للضوء إلى مجموعات أداء. يستخدم LTST-E212KRKGWT مجموعات منفصلة لشدة الإضاءة، وللنسخة الخضراء، الطول الموجي السائد.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة (I_V)

يشارك كل من الثنائيات الباعثة للضوء الحمراء والخضراء نفس رموز مجموعات الشدة، مقاسة بالمللي كانديلا (mcd) عند 20 مللي أمبير. لكل مجموعة تسامح بنسبة 11٪.

• المجموعة N:28.0 – 45.0 مللي كانديلا
• المجموعة P:45.0 – 71.0 مللي كانديلا
• المجموعة Q:71.0 – 112.0 مللي كانديلا
• المجموعة R:112.0 – 180.0 مللي كانديلا

على سبيل المثال، سيكون للثنائي الباعث للضوء المسمى بالمجموعة Q للشدة ناتج نموذجي بين 71 و 112 مللي كانديلا. يجب على المصممين تحديد المجموعة المطلوبة لضمان مستويات السطوع الدنيا في تطبيقهم.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد (WD) للأخضر

يحتوي الثنائي الباعث للضوء الأخضر فقط على مجموعات طول موجي محددة، مقاسة بالنانومتر (nm) عند 20 مللي أمبير، مع تسامح ±1 نانومتر لكل مجموعة.

• المجموعة G1:566.0 – 569.0 نانومتر
• المجموعة G2:569.0 – 572.0 نانومتر
• المجموعة G3:572.0 – 575.0 نانومتر

يسمح هذا التصنيف بتحكم أشد في الدرجة الدقيقة للون الأخضر، وهو ما يمكن أن يكون مهمًا لمطابقة الألوان في شاشات LED متعددة أو لمتطلبات جمالية محددة.

4. تحليل منحنيات الأداء

في حين تمت الإشارة إلى رسوم بيانية محددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 1 لتوزيع الطيف، الشكل 6 لزاوية المشاهدة)، يتم تحليل آثارها العامة هنا.

4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

خاصية I-V للثنائي الباعث للضوء غير خطية. بالنسبة لـ LTST-E212KRKGWT، عند تيار التشغيل النموذجي البالغ 20 مللي أمبير، يقع الجهد الأمامي بين 1.8 فولت و 2.5 فولت. سيظهر المنحنى زيادة حادة في التيار بمجرد تجاوز الجهد الأمامي عتبة تشغيل الثنائي. وهذا يستلزم استخدام مقاومة محددة للتيار أو محرك تيار ثابت على التوالي مع الثنائي الباعث للضوء عند تشغيله من مصدر جهد لمنع الانحراف الحراري.

4.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

الناتج الضوئي (شدة الإضاءة) يتناسب عمومًا مع التيار الأمامي ضمن نطاق تشغيل الجهاز. ومع ذلك، قد تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا بسبب زيادة الحرارة. يضمن التشغيل عند 20 مللي أمبير الموصى بها التوازن الأمثل بين السطوع والعمر الطويل.

4.3 التوزيع الطيفي

ستظهر الرسوم البيانية الطيفية المشار إليها ذروة واحدة سائدة لكل لون (حوالي 639 نانومتر للأحمر، 574 نانومتر للأخضر) بنصف عرض نموذجي يبلغ 20 نانومتر. يتمتع الثنائي الباعث للضوء الأحمر AlInGaP عادةً بطيف أضيق مقارنة ببعض تقنيات الأحمر الأخرى، بينما طيف InGaN الأخضر قياسي لنوعه. تعمل العدسة المبعثرة على توسيع التوزيع الزاوي لهذه الأطوال الموجية قليلاً ولكنها لا تغير بشكل كبير الناتج الطيفي للذروة.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالغلاف

5.1 أبعاد الغلاف والقطبية

يحتوي غلاف SMD على مساحة تركيب اسمية. تشمل الأبعاد الحرجة حجم الجسم وتباعد الأطراف. تخصيص الطرف أمر بالغ الأهمية للتوجيه الصحيح:

• الثنائي الباعث للضوء الأحمر (AlInGaP):يتم تخصيص الأنود والكاثود للأطراف 1 و 3.
• الثنائي الباعث للضوء الأخضر (InGaN):يتم تخصيص الأنود والكاثود للأطراف 1 و 4.

يعني هذا الاختلاف أنه يمكن لمساحة تركيب واحدة على لوحة الدوائر المطبوعة استيعاب أي من اللونين، ولكن يجب أن تتصل دائرة القيادة بالأطراف الصحيحة. يجب دائمًا الرجوع إلى رسم مخطط الغلاف (المشار إليه ضمنيًا في ورقة البيانات) للحصول على الأبعاد الدقيقة ومواضع الوسادات.

5.2 تخطيط وسادة التثبيت الموصى بها على لوحة الدوائر المطبوعة

يتم توفير نمط أرضي مقترح لضمان اللحام المناسب والاستقرار الميكانيكي. يتضمن تصميم الوسادة عادةً فتحات تخفيف حرارية لتسهيل اللحام مع توفير مساحة نحاسية كافية لتبديد الحرارة والالتصاق القوي. يساعد اتباع هذه التوصية في منع ظاهرة "اللوح القبري" (ارتفاع أحد الأطراف أثناء إعادة التدفق) ويضمن وصلات لحام موثوقة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

تشير ورقة البيانات إلى J-STD-020B لظروف العملية الخالية من الرصاص. يتم اقتراح ملف تعريف عام مع حدود رئيسية:

• التسخين المسبق:150 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية.
• وقت التسخين المسبق:بحد أقصى 120 ثانية لرفع درجة الحرارة ببطء وتنشيط المادة المساعدة على اللحام.
• درجة حرارة الذروة:بحد أقصى 260 درجة مئوية. يجب التحكم في الوقت فوق نقطة السيولة (على سبيل المثال، 217 درجة مئوية) وفقًا لمواصفات معجون اللحام.
• وقت اللحام عند الذروة:بحد أقصى 10 ثوانٍ، ولا ينبغي إجراء إعادة التدفق أكثر من مرتين.

يتم التأكيد على أن الملف الأمثل يعتمد على تجميع لوحة الدوائر المطبوعة المحدد، وأن التوصيف ضروري.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فلا يجب أن تتجاوز درجة حرارة مكواة اللحام 300 درجة مئوية، ويجب أن يقتصر وقت التلامس على 3 ثوانٍ كحد أقصى لعملية واحدة فقط. يمكن أن يؤدي الحرارة الزائدة أو الوقت إلى إتلاف غلاف الثنائي الباعث للضوء أو الروابط السلكية الداخلية.

6.3 التخزين والتعامل

تتأثر الثنائيات الباعثة للضوء بالرطوبة. تشمل قواعد التخزين الرئيسية:

• العبوة المغلقة:قم بالتخزين عند ≤ 30 درجة مئوية و ≤ 70٪ رطوبة نسبية. الاستخدام خلال عام واحد من تاريخ التعبئة الجافة.
• العبوة المفتوحة:للمكونات التي تمت إزالتها من كيس الحاجز الرطوبي، يجب أن تكون البيئة المحيطة ≤ 30 درجة مئوية و ≤ 60٪ رطوبة نسبية.
• العمر الافتراضي على أرضية التصنيع:يوصى بإكمال إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 168 ساعة (7 أيام) بعد فتح العبوة الأصلية.
• إعادة الخبز:إذا تجاوز وقت التعرض 168 ساعة، فإنه يلزم الخبز عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع "ظاهرة الفشار" (تشقق الغلاف أثناء إعادة التدفق).

6.4 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوبًا، فيجب استخدام المذيبات المعتمدة القائمة على الكحول فقط مثل الإيثانول أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في إتلاف العدسة البلاستيكية أو مادة الغلاف.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المنتج بشكل قياسي في شريط ناقل بارز بشريط غطاء واقٍ، ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم). الكمية القياسية للبكرة هي 3000 قطعة. تتوفر كمية تعبئة دنيا تبلغ 500 قطعة للطلبات المتبقية. تتوافق أبعاد الشريط والبكرة مع مواصفات ANSI/EIA-481، مما يضمن التوافق مع مغذيات معدات التجميع الآلية القياسية.

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

طريقة القيادة الأكثر شيوعًا هي مصدر جهد (V_CC) على التوالي مع مقاومة محددة للتيار (R_S). يمكن حساب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R_S= (V_CC- V_F) / I_F. على سبيل المثال، مع مصدر طاقة 5 فولت، وقيمة V_Fنموذجية تبلغ 2.2 فولت، وتيار I_Fمطلوب قدره 20 مللي أمبير: R_S= (5 - 2.2) / 0.02 = 140 أوم. سيتم اختيار القيمة القياسية الأقرب (على سبيل المثال، 150 أوم)، مما يقلل التيار قليلاً. يجب أن تكون قدرة المقاومة على الأقل I_F²* R_S.

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض (75 مللي واط كحد أقصى)، إلا أن التصميم الحراري المناسب يطيل عمر الثنائي الباعث للضوء. تأكد من أن وسادة لوحة الدوائر المطبوعة الموصى بها متصلة بمساحة نحاسية كافية لتعمل كمشتت حراري. تجنب التشغيل عند الحد الأقصى المطلق للتيار (30 مللي أمبير مستمر) باستمرار في درجات الحرارة المحيطة العالية، لأن هذا يسرع من تدهور التدفق الضوئي.

8.3 حماية الجهد العكسي

نظرًا لأن الجهاز غير مصمم للانحياز العكسي، فإن دمج الحماية أمر حكيم في الدوائر حيث يكون الجهد العكسي ممكنًا (على سبيل المثال، في تكوينات LED متقابلة أو مع الأحمال الاستقرائية). يمكن أن يوفر ثنائي بسيط على التوازي مع الثنائي الباعث للضوء (الكاثود إلى الأنود) هذه الحماية.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يتمثل التمييز الأساسي لـ LTST-E212KRKGWT في قدرته ثنائية المصدر (AlInGaP/InGaN) وثنائية اللون ضمن غلاف SMD قياسي. مقارنةً بثنائيات LED أحادية اللون، فإنه يوفر مرونة في التصميم. مقابل ثنائيات LED ثنائية اللون الأخرى، فإن استخدامه لمواد أشباه الموصلات الناضجة والفعالة (AlInGaP للأحمر، InGaN للأخضر) يؤدي عادةً إلى كفاءة إضاءة جودة وأداء مستقر مع درجة الحرارة. زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 120 درجة من عدسته المبعثرة هي ميزة رئيسية مقابل ثنائيات LED ذات الزاوية الضيقة، مما يجعلها متفوقة للتطبيقات التي تتطلب وضوح رؤية على مساحة واسعة.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

10.1 هل يمكنني تشغيل هذا الثنائي الباعث للضوء مباشرة من طرف متحكم دقيق بجهد 3.3 فولت أو 5 فولت؟

الإجابة:لا، ليس مباشرة. أطراف الإدخال/الإخراج للأغراض العامة في المتحكم الدقيق هي مصادر جهد بقدرة محدودة على توفير/استهلاك التيار (غالبًا 20-25 مللي أمبير). يؤدي توصيل ثنائي باعث للضوء مباشرة إلى خطر تجاوز الحد الأقصى للتيار للثنائي الباعث للضوء وتصنيف طرف الإدخال/الإخراج للأغراض العامة، مما قد يتلف كليهما. استخدم دائمًا مقاومة محددة للتيار على التوالي أو دائرة قيادة ترانزستور.

10.2 ما الفرق بين الطول الموجي للذروة والطول الموجي السائد؟

الإجابة:الطول الموجي للذروة (λ_P) هو الطول الموجي الوحيد الذي يكون عنده توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد. الطول الموجي السائد (λ_d) هو الطول الموجي الوحيد للضوء أحادي اللون الذي، عند دمجه مع مرجع أبيض محدد، يطابق اللون الملحوظ للثنائي الباعث للضوء. يرتبط λ_dبشكل أوثق بإدراك الإنسان للون.

10.3 لماذا تكون ظروف التخزين صارمة للغاية؟

الإجابة:يمكن لغلاف الثنائي الباعث للضوء البلاستيكي امتصاص الرطوبة من الهواء. أثناء عملية اللحام بإعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن لهذه الرطوبة المحتبسة أن تتبخر بسرعة، مما يخلق ضغطًا داخليًا يمكن أن يؤدي إلى تقشير الغلاف أو تشقق الشريحة ("ظاهرة الفشار"). تتحكم إجراءات التخزين والخبز الصارمة في محتوى الرطوبة لمنع هذا النمط من الفشل.

11. دراسة حالة تصميمية عملية

السيناريو:تصميم لوحة مؤشر حالة لموجه شبكة يتطلب مؤشرات حمراء (خطأ/عطل) وخضراء (تشغيل/جاهز) في مساحة مضغوطة للغاية.

التنفيذ:يسمح استخدام LTST-E212KRKGWT باستخدام مساحة تركيب واحدة على لوحة الدوائر المطبوعة لكلا لوني الحالة. يتضمن تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة نمط الوسادة الموصى به. يتحكم برنامج المتحكم الدقيق في طرفي إدخال/إخراج للأغراض العامة، كل منهما متصل من خلال مقاومة محددة للتيار مناسبة (على سبيل المثال، 150 أوم لمصدر طاقة 5 فولت) إلى الطرف 1 (الأنود المشترك) للثنائي الباعث للضوء. يقوم طرف إدخال/إخراج للأغراض عامة واحد بتشغيل الطرف 3 (كاثود الأحمر)، ويقوم آخر بتشغيل الطرف 4 (كاثود الأخضر). يقلل هذا التصميم المساحة المطلوبة على لوحة الدوائر المطبوعة إلى النصف مقارنة باستخدام ثنائيين باعثين للضوء أحاديي اللون منفصلين ويبسط عملية التجميع.

12. مبدأ التشغيل

الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs) هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء من خلال الوميض الكهربائي. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر تقاطع p-n، تتحد الإلكترونات من المنطقة من النوع n مع الفجوات من المنطقة من النوع p داخل الطبقة النشطة. يطلق هذا الاتحاد الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات المستخدمة. يستخدم LTST-E212KRKGWT AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) للضوء الأحمر و InGaN (نتريد إنديوم الغاليوم) للضوء الأخضر، حيث تم اختيار كل مادة لكفاءتها ونقاء لونها في طيفها الخاص.

13. اتجاهات التكنولوجيا

الاتجاه العام في ثنائيات LED السطحية التركيب مثل هذا هو نحو كفاءة إضاءة أعلى (مزيد من الناتج الضوئي لكل واط من المدخلات الكهربائية)، وتحسين اتساق اللون من خلال تصنيف أكثر دقة، ومزيد من التصغير مما يتيح تصميمات لوحات دوائر مطبوعة أعلى كثافة. هناك أيضًا تركيز متزايد على تعزيز الموثوقية في ظل ظروف أعلى لدرجة الحرارة والرطوبة لتلبية المعايير الصناعية والسيارات. تستمر علوم المواد الأساسية في التقدم، مع استمرار البحث في مركبات أشباه الموصلات الجديدة والهياكل النانوية لدفع حدود الكفاءة وتمكين ألوان جديدة.