ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء LTST-E682QETGWT - ثنائي اللون (أحمر/أخضر) - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات ثنائي باعث للضوء LTST-E682QETGWT، وهو جهاز مثبت على السطح (SMD). يدمج هذا المكون شريحتين متميزتين من ثنائي باعث للضوء داخل عبوة واحدة: واحدة تُصدر ضوءًا أحمر باستخدام تقنية AlInGaP وأخرى تُصدر ضوءًا أخضر باستخدام تقنية InGaN. تم تصميمه لعمليات تجميع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) الآلية، مما يجعله مناسبًا للتصنيع بكميات كبيرة.

1.1 الميزات

• متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).
• معبأ في شريط بعرض 8 مم على بكرات قطرها 7 بوصات لمعدات الاختيار والوضع الآلية.
• بصمة عبوة قياسية وفقًا لـ EIA (تحالف الصناعات الإلكترونية).
• تشغيل بجهد منخفض متوافق مع الدوائر المتكاملة (IC).
• متوافق بالكامل مع عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR).
• مُعالج مسبقًا لمستوى الحساسية للرطوبة 3 وفقًا لـ JEDEC (المجلس المشترك لهندسة الأجهزة الإلكترونية).

1.2 التطبيقات المستهدفة

يُقصد بهذا ثنائي باعث الضوء ثنائي اللون لمجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية التي تتطلب حجمًا صغيرًا وضوء إشارة موثوقًا. تشمل مجالات التطبيق النموذجية:

• أجهزة الاتصالات (مثل: أجهزة التوجيه، المودمات، المحطات الأساسية).
• معدات أتمتة المكاتب (مثل: الطابعات، الماسحات الضوئية، الأجهزة متعددة الوظائف).
• الأجهزة المنزلية والإلكترونيات الاستهلاكية.
• لوحات التحكم والمعدات الصناعية.
• مؤشرات الحالة والطاقة.
• الإضاءة الخلفية للوحات الأمامية، الرموز، أو اللافتات الصغيرة.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الظروف ويجب تجنبها في تصميم الدائرة.

• تبديد الطاقة (Pd):75 ميلي واط (أحمر)، 76 ميلي واط (أخضر). هذه هي أقصى طاقة يمكن لثنائي باعث الضوء تبديدها كحرارة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.
• تيار الأمامي الذروي (I_FP):100 مللي أمبير (أحمر)، 80 مللي أمبير (أخضر). هذا هو أقصى تيار لحظي مسموح به في ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). وهو أعلى بكثير من تصنيف التيار المستمر المستمر.
• تيار الأمامي المستمر (I_F):30 مللي أمبير (أحمر)، 20 مللي أمبير (أخضر). هذا هو أقصى تيار أمامي مستمر موصى به للتشغيل طويل الأمد الموثوق.
• نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين:-40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية (التشغيل)، -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية (التخزين). الجهاز مصنف لبيئات درجات الحرارة الصناعية.

2.2 الخصائص الكهربائية البصرية

يتم قياس هذه المعلمات في حالة اختبار قياسية Ta=25 درجة مئوية و I_F=20 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك. وهي تحدد الأداء النموذجي للجهاز.

• شدة الإضاءة (I_V):مقياس للسطوع المُدرك. بالنسبة للشريحة الحمراء، النطاق النموذجي هو 450-1080 ملي كانديلا (mcd). بالنسبة للشريحة الخضراء، النطاق هو 780-1875 ملي كانديلا. يتبع القياس منحنى استجابة العين الضوئي CIE.
• زاوية المشاهدة (2θ_1/2):حوالي 120 درجة (نموذجي). هذه الزاوية الواسعة للمشاهدة، المُعرَّفة على أنها الزاوية التي تنخفض فيها الشدة إلى نصف قيمتها على المحور، هي سمة من سمات العدسة المنتشرة، مما يوفر إضاءة واسعة ومتساوية بدلاً من شعاع ضيق.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_P):632 نانومتر (أحمر، نموذجي)، 520 نانومتر (أخضر، نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه الناتج الطيفي في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):616-628 نانومتر (أحمر)، 515-530 نانومتر (أخضر). هذا هو الطول الموجي الفردي الذي يمثل بشكل أفضل اللون المُدرك لثنائي باعث الضوء، والمستمد من مخطط لونية CIE. التسامح هو ±1 نانومتر للأخضر.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):20 نانومتر (أحمر، نموذجي)، 30 نانومتر (أخضر، نموذجي). هذا يشير إلى نقاء الطيف؛ القيمة الأصغر تعني لونًا أكثر أحادية اللون.
• الجهد الأمامي (V_F):1.7-2.5 فولت (أحمر)، 2.8-3.8 فولت (أخضر) عند 20 مللي أمبير. تتطلب شريحة InGaN الخضراء عادةً جهد تشغيل أعلى من شريحة AlInGaP الحمراء. التسامح هو ±0.1 فولت.
• التيار العكسي (I_R):أقصى 10 ميكرو أمبير لكلا اللونين عند V_R=5 فولت. لم يتم تصميم ثنائيات باعثة الضوء للعمل بتحيز عكسي؛ هذه المعلمة هي في المقام الأول للاختبار بالأشعة تحت الحمراء.

3. شرح نظام التصنيف

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

3.1 تصنيف شدة الإضاءة (I_V)

يتم تصنيف ثنائيات باعثة الضوء حسب سطوعها المقاس عند 20 مللي أمبير.

أحمر (AlInGaP):

- R1: 450 - 600 ملي كانديلا

- R2: 600 - 805 ملي كانديلا

- R3: 805 - 1080 ملي كانديلا

أخضر (InGaN):

- G1: 780 - 1045 ملي كانديلا

- G2: 1045 - 1400 ملي كانديلا

- G3: 1400 - 1875 ملي كانديلا

التسامح داخل كل مجموعة شدة هو ±11%.

3.2 تصنيف الطول الموجي (WD) للأخضر

يتم فرز ثنائيات باعثة الضوء الخضراء بشكل إضافي حسب طولها الموجي السائد للتحكم في تباين اللون.

- AP: 515 - 520 نانومتر

- AQ: 520 - 525 نانومتر

- AK: 525 - 530 نانومتر

التسامح لكل مجموعة طول موجي هو ±1 نانومتر.

4. المعلومات الميكانيكية والعبوة

4.1 أبعاد العبوة وتعيين الأطراف

يستخدم الجهاز بصمة SMD قياسية. تشمل الأبعاد الحرجة حجم الجسم وتخطيط المساند. جميع تسامحات الأبعاد هي ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تعيين الأطراف هو كما يلي: الطرفان 1 و 2 هما لمصعد/مهبط ثنائي باعث الضوء الأخضر، والطرفان 3 و 4 هما لمصعد/مهبط ثنائي باعث الضوء الأحمر. يجب التحقق من تعيين المصعد/المهبط المحدد لكل زوج من الرسم التفصيلي للعبوة.

4.2 تخطيط مساند التثبيت الموصى بها على لوحة الدوائر المطبوعة

يتم توفير تصميم نمط مساند لضمان تكوين وصلة لحام مناسبة أثناء اللحام بإعادة التدفق. الالتزام بهذا الشكل الهندسي الموصى به للمساند أمر بالغ الأهمية لتحقيق تثبيت ميكانيكي جيد، واتصال كهربائي، وتبديد حراري.

5. إرشادات اللحام والتجميع

5.1 منحنى اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

المكون متوافق مع عمليات اللحام الخالية من الرصاص. يتم توفير منحنى إعادة تدفق مقترح متوافق مع J-STD-020B، يتضمن عادةً:

• التسخين المسبق:150-200 درجة مئوية لمدة أقصاها 120 ثانية لتسخين اللوحة تدريجيًا وتنشيط المادة المساعدة على اللحام.
• درجة الحرارة الذروية:أقصاها 260 درجة مئوية. يجب التحكم في الوقت فوق درجة حرارة السيولة (مثل 217 درجة مئوية).
• وقت اللحام عند الذروة:أقصاه 10 ثوانٍ. يجب إجراء إعادة التدفق بحد أقصى مرتين.

ملاحظة:يعتمد المنحنى الأمثل على تصميم لوحة الدوائر المطبوعة المحدد، معجون اللحام، والفرن. المنحنى المقدم هو إرشاد يعتمد على معايير JEDEC.

5.2 اللحام اليدوي (إذا لزم الأمر)

إذا كان اللحام اليدوي مطلوبًا، فاستخدم مكواة لحام ذات تحكم في درجة الحرارة مضبوطة على أقصى 300 درجة مئوية. يجب ألا يتجاوز وقت التلامس مع طرف ثنائي باعث الضوء 3 ثوانٍ، ويجب القيام بذلك مرة واحدة فقط لمنع التلف الحراري للعبوة البلاستيكية وشريحة أشباه الموصلات.

5.3 التنظيف

لا تستخدم منظفات كيميائية غير محددة أو عدوانية. إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، فاستخدم المذيبات القائمة على الكحول مثل الإيثانول أو كحول الأيزوبروبيل (IPA). اغمر ثنائي باعث الضوء لأقل من دقيقة واحدة في درجة حرارة الغرفة العادية. تأكد من تبخر عامل التنظيف بالكامل قبل تطبيق الطاقة.

6. احتياطات التخزين والتعامل

6.1 ظروف التخزين

• العبوة المغلقة (كيس حاجز الرطوبة):قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤70% رطوبة نسبية (RH). العمر الافتراضي هو سنة واحدة من تاريخ ختم الكيس.
• العبوة المفتوحة:يجب ألا يتجاوز المحيط 30 درجة مئوية و 60% رطوبة نسبية. يجب لحام المكونات المعرضة للهواء المحيط بإعادة التدفق خلال 168 ساعة (7 أيام).
• التخزين الممتد خارج الكيس:لفترات أطول من 168 ساعة، قم بالتخزين في حاوية مغلقة مع مجفف أو في مجفف نيتروجين. إذا تم التعرض بعد هذا الحد، يُوصى بالمعالجة الحرارية عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة على الأقل قبل التجميع لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة \"الفرقعة\" أثناء إعادة التدفق.

6.2 تحذير التطبيق

يُقصد بهذا ثنائي باعث الضوء للمعدات الإلكترونية العامة. لم يتم تصميمه أو تأهيله للتطبيقات التي يمكن أن يؤدي فيها الفشل إلى تعريض الحياة، الصحة، أو السلامة للخطر مباشرة (مثل: الطيران، دعم الحياة الطبي، ضوابط النقل الحرجة). لمثل هذه التطبيقات عالية الموثوقية، استشر الشركة المصنعة للحصول على مكونات مؤهلة خصيصًا.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

التعبئة القياسية هي شريط حامل بارز (عرض 8 مم) ملفوف على بكرة قطرها 7 بوصات (178 مم). تشمل المواصفات الرئيسية:

• 2000 قطعة لكل بكرة كاملة.
• الحد الأدنى لكمية الطلب للبقايا هو 500 قطعة.
• يتم إغلاق الجيوب الفارغة في الشريط بشريط غطاء.
• التعبئة متوافقة مع مواصفات ANSI/EIA-481.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 تحديد التيار

قم دائمًا بتشغيل ثنائي باعث الضوء مع مقاوم محدد للتيار على التوالي أو محرك تيار ثابت. لا تقم بتوصيله مباشرة بمصدر جهد أبدًا. يمكن حساب قيمة المقاوم (R) باستخدام قانون أوم: R = (V_المصدر- V_F) / I_F. استخدم أقصى V_Fمن ورقة البيانات لضمان تيار كافٍ في جميع الظروف. لثنائي باعث الضوء الأحمر عند 20 مللي أمبير مع مصدر 5 فولت: R = (5V - 2.5V) / 0.02A = 125Ω. سيكون المقاوم القياسي 120Ω أو 150Ω مناسبًا.

8.2 إدارة الحرارة

بينما تكون ثنائيات باعثة الضوء SMD فعالة، إلا أنها لا تزال تولد حرارة. تجاوز أقصى درجة حرارة تقاطع يقلل من ناتج الضوء وعمر التشغيل. تأكد من أن لوحة الدوائر المطبوعة لديها تخفيف حراري كافٍ، خاصة إذا كان التشغيل بالقرب من أقصى تيار مستمر أو في درجات حرارة محيطة عالية. تجنب وضع مكونات تولد الحرارة بالقرب منها.

8.3 احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

ثنائيات باعثة الضوء حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي. تعامل معها في بيئة محمية من التفريغ الكهروستاتيكي باستخدام أساور معصم مؤرضة وأسطح عمل موصلة.

9. تحليل منحنيات الأداء النموذجية

تتضمن ورقة البيانات تمثيلات بيانية للعلاقات الرئيسية، وهي ضرورية للتصميم.

• شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي:يوضح كيف يزداد السطوع مع التيار، عادةً بطريقة شبه خطية. التشغيل فوق التيار الموصى به يعطي عوائد متناقصة ويزيد الحرارة.
• الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي:يوضح خاصية I-V الأسية للثنائي. يزداد الجهد مع التيار وينخفض مع ارتفاع درجة الحرارة (معامل درجة حرارة سالب).
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح تأثير الإخماد الحراري. ينخفض ناتج الضوء مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة (وبالتالي درجة حرارة التقاطع). هذا أكثر وضوحًا في ثنائيات باعثة الضوء AlInGaP (الحمراء) منه في ثنائيات باعثة الضوء InGaN (الخضراء/الزرقاء).
• التوزيع الطيفي:يصور ناتج الطاقة النسبي عبر الأطوال الموجية، ويظهر الذروة ونصف العرض.

10. الأسئلة المتكررة (بناءً على المعلمات التقنية)

س1: هل يمكنني تشغيل ثنائيي باعثي الضوء الأحمر والأخضر في وقت واحد عند أقصى تيار مستمر لهما؟

ج1: لا. الحدود القصوى المطلقة هي لكل شريحة. تشغيل كليهما عند 20 مللي أمبير (أحمر) و 20 مللي أمبير (أخضر) في وقت واحد يعني أن تبديد الطاقة الإجمالي في العبوة سيكون كبيرًا. يجب عليك مراعاة الحمل الحراري المشترك والتأكد من أن درجة الحرارة المحلية لا تتجاوز المواصفات. غالبًا ما يُنصح بتشغيلهما عند تيارات أقل أو استخدام التعدد الزمني.

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

ج2: الطول الموجي الذروي (λ_P) هو الطول الموجي الفيزيائي حيث يكون الناتج الطيفي في أعلى مستوى. الطول الموجي السائد (λ_d) هو قيمة محسوبة تتوافق مع اللون المُدرك على مخطط CIE. لمصدر أحادي اللون، يكونان متشابهين. لثنائيات باعثة الضوء ذات عرض طيفي معين، λ_dهو المعلمة الأكثر صلة لمطابقة الألوان.

س3: لماذا يكون متطلب رطوبة التخزين أكثر صرامة بعد فتح الكيس؟

ج3: يحمي كيس حاجز الرطوبة (MBB) والمجفف المكونات من الرطوبة المحيطة. بمجرد الفتح، يمكن للعبوة البلاستيكية لثنائي باعث الضوء امتصاص الرطوبة. أثناء عملية إعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن لهذه الرطوبة المحتبسة أن تتبخر بسرعة، مما يسبب انفصالًا داخليًا أو تشققًا (\"الفرقعة\")، مما يؤدي إلى الفشل.

11. مقدمة عن مبدأ التشغيل

ثنائي باعث الضوء هو ثنائي تقاطع p-n شبه موصل. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في منطقة التقاطع. عندما تتحد حاملات الشحن هذه، فإنها تطلق الطاقة. في الثنائيات السيليكونية القياسية، تُطلق هذه الطاقة كحرارة. في ثنائيات باعثة الضوء المصنوعة من مواد أشباه الموصلات ذات فجوة النطاق المباشر مثل AlInGaP (للأحمر/الكهرماني) و InGaN (للأخضر/الأزرق/الأبيض)، يتم إطلاق جزء كبير من هذه الطاقة كفوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات المستخدمة في المنطقة النشطة.