ورقة بيانات LED SMD ثنائي اللون LTST-E142TBKRKT (أزرق/أحمر) - 20-30 مللي أمبير - 75-76 مللي واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-E142TBKRKT صمامًا ثنائيًا باعثًا للضوء (LED) من نوع التركيب السطحي (SMD) مُصممًا للتجميع الآلي للوحات الدوائر المطبوعة (PCB). يتميز بتكوين ثنائي اللون، حيث يدمج كلًا من شريحة LED الزرقاء والحمراء داخل عبوة واحدة مدمجة. يُعد هذا التصميم مفيدًا بشكل خاص للتطبيقات المحدودة المساحة التي تتطلب وظائف مؤشر متعددة. تم هندسة المكون لتكون متوافقة مع عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) القياسية، مما يجعله مناسبًا لبيئات التصنيع ذات الأحجام الكبيرة.

1.1 المزايا الأساسية

• البصمة المصغرة:تسمح عبوة SMD بتخطيطات PCB عالية الكثافة، مما يوفر مساحة قيمة على اللوحة.
• الوظيفة ثنائية اللون:تدمج مصدرين متميزين للضوء (أزرق وأحمر) في وحدة واحدة، مما يبسط التصميم ويقلل عدد القطع.
• التوافق مع الأتمتة:معبأ على شريط بعرض 8 مم على بكرات قطر 7 بوصات، وهو متوافق بالكامل مع معدات الاختيار والتركيب الآلي.
• الامتثال البيئي:يلبي المنتج توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).
• متانة العملية:يتحمل التكييف المسبق لمستوى JEDEC 3 وهو متوافق مع ملفات اللحام الخالية من الرصاص.

1.2 الأسواق المستهدفة والتطبيقات

هذا الـ LED متعدد الاستخدامات ويجد تطبيقًا عبر طيف واسع من المعدات الإلكترونية. تشمل تطبيقاته الأساسية الإشارة إلى الحالة، وإضاءة الإشارات والرموز، والإضاءة الخلفية للواجهة الأمامية. تشمل الأسواق المستهدفة البنية التحتية للاتصالات، وأنظمة أتمتة المكاتب، والأجهزة المنزلية، ومختلف المعدات الصناعية حيث تكون مؤشرات المرئية المدمجة والموثوقة ضرورية.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 التقييمات القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. بالنسبة لـ LED الأزرق، الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر هو 20 مللي أمبير مع تبديد طاقة يبلغ 76 مللي واط. يمكن لـ LED الأحمر تحمل تيار مستمر أعلى قليلاً يبلغ 30 مللي أمبير مع تبديد طاقة يبلغ 75 مللي واط. يشترك كلاهما في تقييم تيار أمامي ذروي يبلغ 80 مللي أمبير في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين محدد من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية، مما يشير إلى ملاءمته للبيئات القاسية.

2.2 الخصائص الحرارية

إدارة الحرارة أمر بالغ الأهمية لطول عمر LED. درجة حرارة التقاطع القصوى (Tj) لكلتا الشريحتين هي 140 درجة مئوية. المقاومة الحرارية النموذجية من التقاطع إلى الهواء المحيط (Rθja) هي 145 درجة مئوية/واط. هذه المعلمة حيوية لحساب تصميم PCB الحراري اللازم (مثل مساحة وسادة النحاس) للحفاظ على درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود الآمنة أثناء التشغيل، خاصة عند تيارات القيادة الأعلى.

2.3 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات الأداء الرئيسية المقاسة في ظل ظروف الاختبار القياسية (Ta=25 درجة مئوية، IF=20 مللي أمبير).

• شدة الإضاءة (Iv):يبلغ الحد الأدنى لشدة LED الأزرق 140 مللي كانديلا والحد الأقصى 420 مللي كانديلا. يتراوح LED الأحمر من 90 مللي كانديلا إلى 280 مللي كانديلا. يتم إدارة هذا النطاق الواسع من خلال نظام تصنيف.
• زاوية المشاهدة (2θ1/2):زاوية المشاهدة النموذجية هي 120 درجة، مما يوفر نمط انبعاث ضوئي واسع ومنتشر مناسب لتطبيقات المؤشرات.
• الطول الموجي:يتراوح الطول الموجي السائد (λd) لـ LED الأزرق من 465 نانومتر إلى 475 نانومتر، مع ذروة انبعاث نموذجية (λp) عند 468 نانومتر. يتراوح الطول الموجي السائد لـ LED الأحمر من 623 نانومتر إلى 638 نانومتر، مع ذروة نموذجية عند 639 نانومتر. عرض النصف الطيفي هو 25 نانومتر (أزرق) و 15 نانومتر (أحمر)، مما يشير إلى نقاء اللون.
• الجهد الأمامي (Vf):عند 20 مللي أمبير، يتراوح Vf لـ LED الأزرق بين 2.8 فولت و 3.8 فولت، بينما يتراوح Vf لـ LED الأحمر بين 1.7 فولت و 2.5 فولت. هذا الاختلاف حاسم لتصميم الدائرة، خاصة عند تشغيل كلا اللونين من مصدر جهد مشترك.
• التيار العكسي (Ir):الحد الأقصى للتيار العكسي عند VR=5 فولت هو 10 ميكرو أمبير لكليهما. تنص ورقة البيانات صراحةً على أن الجهاز غير مصمم للعمل العكسي؛ هذا الاختبار هو فقط للتأهيل بالأشعة تحت الحمراء.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات تصنيف.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة (Iv)

يتم تصنيف مصابيح LED الزرقاء إلى رموز P، Q، R، و S، مع نطاقات شدة من 140-185 مللي كانديلا حتى 315-420 مللي كانديلا. تستخدم مصابيح LED الحمراء رموز Q2، R1، R2، S1، و S2، لتغطية نطاقات من 90-112 مللي كانديلا حتى 224-280 مللي كانديلا. ينطبق تسامح ±11% داخل كل مجموعة تصنيف.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد (Wd)

فقط لـ LED الأزرق، يتم تعريف مجموعات تصنيف الطول الموجي السائد: الرمز AC (465-470 نانومتر) والرمز AD (470-475 نانومتر)، مع تسامح ضيق يبلغ ±1 نانومتر لكل مجموعة. هذا التحكم الدقيق ضروري للتطبيقات التي تتطلب درجات لون أزرق محددة.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات نموذجية للخصائص الكهربائية والبصرية. بينما لا يتم إعادة إنتاج الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإنها تتضمن عادةً:

• منحنى IV:يوضح العلاقة بين التيار الأمامي (If) والجهد الأمامي (Vf) لكل لون. يُستخدم هذا لتحديد نقطة التشغيل والمقاومة التسلسلية المطلوبة.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي:يوضح كيف يزداد إخراج الضوء مع التيار، حتى الحد الأقصى للتقييم.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح انخفاض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع، مما يسلط الضوء على أهمية التصميم الحراري.
• التوزيع الطيفي:يصور القدرة الإشعاعية النسبية مقابل الطول الموجي، ويظهر ذروة وشكل طيف الانبعاث لكل لون.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يأتي LED في عبوة قياسية EIA. يتم توفير جميع الأبعاد الحرجة (الطول، العرض، الارتفاع، تباعد الأطراف) بالمليمترات مع تسامح عام ±0.2 مم. يتم تعريف تخصيص الدبوس بوضوح: الدبابيس 2 و 3 مخصصة للشريحة الزرقاء، والدبابيس 1 و 4 مخصصة للشريحة الحمراء. هذه المعلومات أساسية لتصميم بصمة PCB.

5.2 وسادة التثبيت الموصى بها على PCB

يتم توفير توصية بنمط وسادة التثبيت لضمان اللحام السليم، والاستقرار الميكانيكي، والأداء الحراري الأمثل. يساعد اتباع هذا الدليل في منع ظاهرة "اللوح القبري" ويضمن اتصالات كهربائية موثوقة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

تم تضمين ملف إعادة تدفق مقترح متوافق مع J-STD-020B للعمليات الخالية من الرصاص. تشمل المعلمات الرئيسية درجة حرارة تسخين مسبق تبلغ 150-200 درجة مئوية، ودرجة حرارة ذروة لا تتجاوز 260 درجة مئوية، ووقت إجمالي فوق السائل مصمم لضمان تكوين وصلة لحام مناسبة دون تعريض LED لإجهاد حراري مفرط.

6.2 ظروف التخزين

يتم فرض ظروف تخزين صارمة بسبب حساسية العبوة للرطوبة (المستوى 3). يجب تخزين البكرات غير المفتوحة عند ≤30 درجة مئوية و ≤70% رطوبة نسبية واستخدامها خلال عام واحد. بمجرد فتح كيس الحاجز للرطوبة، يجب تخزين المكونات عند ≤30 درجة مئوية و ≤60% رطوبة نسبية وإخضاعها للحم بإعادة التدفق خلال 168 ساعة. إذا تم تجاوز هذه الفترة، يلزم عملية تجفيف عند 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة قبل التجميع.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام، فيجب استخدام المذيبات القائمة على الكحول المحددة فقط مثل الإيثانول أو الأيزوبروبانول في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في تلف عبوة LED.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المكونات على شريط ناقل بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 4000 قطعة. يتم توفير أبعاد مفصلة لجيوب الشريط والبكرة لضمان التوافق مع معدات التجميع الآلي. تتبع التعبئة مواصفات ANSI/EIA 481.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

عند تصميم دائرة القيادة، يجب مراعاة الفروق في الجهد الأمامي للشريحتين الزرقاء والحمراء. يستخدم تصميم شائع مصدر تيار ثابت أو مصدر جهد مع مقاومة محددة للتيار متسلسلة مع الأنود الخاص بكل LED. يمكن توصيل الكاثود لكلا مصباحي LED بالأرضي. يتم تحقيق التحكم المستقل لكل لون عن طريق تبديل الجهد إلى الأنود الخاص بهما.

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومة تسلسلية أو تحكمًا نشطًا في التيار لمنع تجاوز الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر (20 مللي أمبير للأزرق، 30 مللي أمبير للأحمر).
• التصميم الحراري:استخدم تخطيط وسادة PCB الموصى به وتأكد من وجود مساحة نحاسية كافية لتبديد الحرارة، خاصة إذا كان التشغيل بالقرب من التقييمات القصوى أو في درجات حرارة محيطة عالية.
• حماية من التفريغ الكهروستاتيكي:على الرغم من عدم ذكرها صراحةً، يجب مراعاة احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي القياسية أثناء التعامل.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يكمن التمييز الأساسي لهذا المكون في تصميمه ثنائي اللون وعبوة واحدة. مقارنة باستخدام مصباحي LED SMD منفصلين، فإنه يقلل بصمة PCB بنحو 50%، ويبسط قائمة المواد (BOM)، ويتطلب عملية اختيار وتركيب واحدة فقط أثناء التجميع، مما يزيد الإنتاجية. زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 120 درجة هي ميزة قياسية لمصابيح LED من نوع المؤشر، مما يوفر رؤية جيدة خارج المحور.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل مصباحي LED الأزرق والأحمر في وقت واحد من نفس مصدر التيار؟

ج: ليس مباشرة في دائرة تسلسلية بسيطة، بسبب خصائص الجهد الأمامي المختلفة لديهما. سيتطلبان مسارات منفصلة لتحديد التيار (مثل مقاومات فردية) لضمان حصول كل منهما على التيار الصحيح.

س: ما معنى رموز التصنيف في رقم الجزء؟

ج: من المحتمل أن يتضمن رقم الجزء LTST-E142TBKRKT رموز تصنيف ثابتة للشدة والطول الموجي. للمشاريع المحددة التي تتطلب مطابقة لون أو سطوع دقيقة، يجب على المهندسين الرجوع إلى جداول التصنيف الكاملة (الأقسام 4.1 و 4.2) وقد يحتاجون إلى تحديد رموز تصنيف دقيقة عند الطلب.

س: هل هذا LED مناسب للتطبيقات الخارجية؟

ج: يشير نطاق درجة حرارة التشغيل (-40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية) إلى أنه يمكنه التعامل مع تقلبات بيئية واسعة. ومع ذلك، لا تحدد ورقة البيانات تصنيف حماية من اختراق (IP). للاستخدام الخارجي، سيكون من الضروري وجود عزل بيئي إضافي (طلاء مطابق، علب) للحماية من الرطوبة والغبار.

11. حالة استخدام عملية

السيناريو: مؤشر حالة ثنائي الحالة على جهاز توجيه شبكة.يمكن لمصباح LED واحد من نوع LTST-E142TBKRKT الإشارة إلى حالات نظام متعددة: إيقاف التشغيل (لا توجد طاقة)، أزرق ثابت (النظام يعمل ويعمل بشكل طبيعي)، أحمر ثابت (خطأ في النظام أو تمهيد)، وأحمر وامض (نشاط الشبكة أو عطل محدد). يجمع هذا ما كان قد يتطلب مصباحي LED منفصلين في واحد، مما يخلق تصميمًا أنظف للواجهة الأمامية. ستتضمن دائرة القيادة دبوسي GPIO من متحكم دقيق، كل منهما متصل من خلال مقاومة محددة للتيار مناسبة إلى أنود لون LED واحد، مع توصيل الكاثودات المشتركة بالأرضي.

12. مقدمة في المبدأ

يعتمد انبعاث الضوء في مصابيح LED على الإضاءة الكهربائية في مادة شبه موصلة. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات والفجوات، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يتم تحديد لون الضوء بواسطة طاقة فجوة النطاق للمادة شبه الموصلة. يستخدم LED الأزرق شريحة من نيترايد الغاليوم الإنديوم (InGaN)، والتي لها فجوة نطاق أوسع، تنتج ضوءًا أزرقًا ذو طاقة أعلى (طول موجي أقصر). يستخدم LED الأحمر شريحة من فوسفيد الألومنيوم الإنديوم الغاليوم (AlInGaP)، والتي لها فجوة نطاق أضيق، تنتج ضوءًا أحمر ذو طاقة أقل (طول موجي أطول). تحتوي العبوة على عدسة شفافة تشكل إخراج الضوء إلى زاوية المشاهدة المحددة.

13. اتجاهات التطور

يستمر الاتجاه العام في مصابيح LED SMD للمؤشرات والإضاءة الخلفية نحو كفاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل واط من المدخلات الكهربائية)، وتصغير متزايد، وتكامل أكبر. أصبحت العبوات متعددة الشرائح (مثل هذه الوحدة ثنائية اللون) وحتى عبوات RGB (أحمر-أخضر-أزرق) أكثر شيوعًا، مما يتيح قابلية برمجة كاملة الألوان في بصمة صغيرة. علاوة على ذلك، فإن التقدم في مواد التعبئة وتقنية الفوسفور يحسن باستمرار الموثوقية، واتساق اللون، ومقاومة الإجهاد الحراري والبيئي. يدفع السعي لاستهلاك طاقة أقل في جميع الأجهزة الإلكترونية أيضًا مصنعي LED لتطوير مكونات توفر السطوع المطلوب عند تيارات أقل من أي وقت مضى.