ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء SMD طراز LTST-020KFKT - 2.0x1.25x1.1 مم - 1.8-2.4 فولت - 72 ميغاواط - برتقالي AlInGaP - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لثنائي باعث الضوء LTST-020KFKT، وهو جهاز مثبت على السطح (SMD). ينتمي هذا المكون إلى عائلة ثنائيات الإضاءة المصغرة المصممة للتجميع الآلي على لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) والتطبيقات التي يكون فيها المساحة محدودة للغاية. يستخدم الجهاز تقنية أشباه الموصلات من فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم (AlInGaP) لإنتاج ضوء برتقالي. يجعله حجمه الصغير وتوافقه مع العمليات الصناعية القياسية مناسبًا للدمج في مجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية الحديثة.

1.1 الميزات

• متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).
• معبأ في شريط قياسي 12 مم على بكرات قطر 7 بوصات لأنظمة التجميع الآلي (Pick-and-Place).
• مخطط خارجي قياسي وفقًا لـ EIA (تحالف الصناعات الإلكترونية).
• مستويات منطقية متوافقة مع الدوائر المتكاملة (I.C.).
• مصمم للتوافق مع معدات التثبيت والتجميع الآلي.
• مناسب للاستخدام مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR).
• معالج مسبقًا للوصول إلى مستوى الحساسية للرطوبة 3 وفقًا لـ JEDEC (المجلس المشترك لهندسة الأجهزة الإلكترونية).

1.2 التطبيقات

صُمم LTST-020KFKT للاستخدام المتعدد عبر قطاعات متعددة. تشمل مجالات التطبيق الرئيسية:

• الاتصالات:مؤشرات الحالة في الموجهات (الراوترات) والمودمات ومفاتيح الشبكة.
• أتمتة المكاتب:الإضاءة الخلفية للمفاتيح ومؤشرات الحالة في الطابعات والماسحات الضوئية وآلات النسخ.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:مؤشرات الطاقة/الشحن في الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية والحواسيب المحمولة والأجهزة المنزلية.
• المعدات الصناعية:مؤشرات اللوحات للآلات وأنظمة التحكم وأجهزة القياس.
• التنبيه العام:إضاءة الإشارات والرموز، والإضاءة الخلفية للوحات الأمامية، وتنبيه الحالة العامة.

2. أبعاد الغلاف والمواصفات الميكانيكية

يُحاط ثنائي الإضاءة بغلاف مضغوط قياسي من نوع 020. الأبعاد الميكانيكية الرئيسية هي كما يلي:

• طول الغلاف: 2.0 مم
• عرض الغلاف: 1.25 مم
• ارتفاع الغلاف: 1.1 مم
• المسافة بين الأطراف: 1.05 مم

لون العدسة:شفاف

اللون المنبعث:برتقالي (AlInGaP)

ملاحظات:جميع الأبعاد بالمليمتر. التسامح هو ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتضمن الغلاف علامة قطبية (عادةً مؤشر الكاثود) للتوجيه الصحيح أثناء التجميع.

3. التقييمات والخصائص

يتم تعريف جميع المواصفات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°C ما لم يُذكر خلاف ذلك. قد يؤدي تجاوز التقييمات القصوى المطلقة إلى تلف دائم للجهاز.

3.1 التقييمات القصوى المطلقة

• تبديد الطاقة (Pd):72 ميغاواط
• التيار الأمامي الذروي (I_F(peak)):80 مللي أمبير (عند دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية)
• التيار الأمامي المستمر (I_F):30 مللي أمبير تيار مستمر
• نطاق درجة حرارة التشغيل (T_opr):-40°C إلى +85°C
• نطاق درجة حرارة التخزين (T_stg):-40°C إلى +100°C

3.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يوضح الجدول التالي معايير الأداء النموذجية عند تشغيل الجهاز تحت ظروف الاختبار القياسية (I_F= 20 مللي أمبير).

• شدة الإضاءة (I_V):90.0 - 280.0 ميكروكانديلا. تم القياس باستخدام مرشح يقارب منحنى استجابة العين الضوئي CIE.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):110 درجة (نموذجي). تُعرّف على أنها الزاوية الكاملة التي تنخفض فيها الشدة إلى نصف قيمتها المحورية.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_p):611 نانومتر (نموذجي).
• الطول الموجي السائد (λ_d):600 - 612 نانومتر. مُشتق من إحداثيات اللونية CIE.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):17 نانومتر (نموذجي).
• الجهد الأمامي (V_F):1.8 - 2.4 فولت. التسامح هو ±0.1 فولت.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (أقصى) عند V_R= 5 فولت. ملاحظة: لم يُصمم هذا الجهاز للعمل بتحيز عكسي؛ هذه المعلمة لأغراض الاختبار بالأشعة تحت الحمراء فقط.

4. نظام التصنيف (Bin Ranking)

لضمان الاتساق في الإنتاج والتطبيق، يتم فرز ثنائيات الإضاءة إلى فئات أداء بناءً على معايير رئيسية.

4.1 تصنيف الجهد الأمامي (V_F)

التصنيف عند I_F= 20 مللي أمبير. التسامح لكل فئة هو ±0.10 فولت.

D2: 1.8 فولت - 2.0 فولت

D3: 2.0 فولت - 2.2 فولت

D4: 2.2 فولت - 2.4 فولت

4.2 تصنيف شدة الإضاءة (I_V)

التصنيف عند I_F= 20 مللي أمبير. التسامح لكل فئة هو ±11%.

Q2: 90 - 112 ميكروكانديلا

R1: 112 - 140 ميكروكانديلا

R2: 140 - 180 ميكروكانديلا

S1: 180 - 220 ميكروكانديلا

S2: 220 - 280 ميكروكانديلا

4.3 تصنيف الطول الموجي السائد (λ_d)

التصنيف عند I_F= 20 مللي أمبير. التسامح لكل فئة هو ±1 نانومتر.

P: 600 - 603 نانومتر

Q: 603 - 606 نانومتر

R: 606 - 609 نانومتر

S: 609 - 612 نانومتر

5. منحنيات الأداء النموذجية والتحليل

يعد فهم العلاقة بين ظروف التشغيل والأداء أمرًا بالغ الأهمية للتصميم الأمثل.

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

خاصية I-V غير خطية، وهي نموذجية للثنائيات. يُظهر الجهد الأمامي (V_F) معامل درجة حرارة موجب، مما يعني أنه ينخفض قليلاً مع زيادة درجة حرارة التقاطع عند تيار معين. يجب على المصممين مراعاة ذلك عند تصميم دوائر تحديد التيار.

5.2 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

يكون ناتج الضوء (شدة الإضاءة) متناسبًا تقريبًا مع التيار الأمامي في نطاق التشغيل العادي (حتى التيار المستمر المقنن). ومع ذلك، قد تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا بسبب زيادة التأثيرات الحرارية. سيؤدي التشغيل باستمرار فوق التقييم الأقصى المطلق إلى تسريع تدهور التدفق الضوئي وتقليل العمر الافتراضي.

5.3 شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة

مثل معظم ثنائيات الإضاءة، تنخفض شدة إضاءة شريحة AlInGaP مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة (وبالتالي درجة حرارة التقاطع). يجب مراعاة هذا التخفيض الحراري في التطبيقات التي تعمل فيها ثنائيات الإضاءة في بيئات عالية الحرارة أو مع تبريد حراري محدود. توفر ورقة البيانات منحنى يوضح هذه العلاقة، وهو أمر حيوي لضمان سطوع ثابت تحت جميع ظروف التشغيل المتوقعة.

5.4 التوزيع الطيفي

يتركز طيف الانبعاث حول 611 نانومتر (برتقالي). يشير نصف العرض الطيفي البالغ حوالي 17 نانومتر إلى لون برتقالي أحادي اللون نقي نسبيًا مقارنة بمصادر الطيف الأوسع مثل ثنائيات الإضاءة البيضاء المحولة بالفوسفور. وهذا يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب تنبيهًا بلون محدد أو ترشيحًا.

6. إرشادات التجميع والتعامل

6.1 تخطيط وسادة PCB الموصى به

يتم توفير تصميم نمط الوسادة لضمان لحام موثوق ومحاذاة صحيحة. تأخذ أبعاد الوسادة الموصى بها في الاعتبار تكوين حشوة اللحام أثناء إعادة التدفق. يساعد استخدام الشكل الهندسي المحدد للوسادة في منع ظاهرة "الشمعدان" (وقوف المكون على طرف واحد) ويضمن اتصالًا ميكانيكيًا وكهربائيًا جيدًا.

6.2 عملية اللحام

الجهاز متوافق مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR)، بما في ذلك اللحام الخالي من الرصاص. يتم توفير ملف تعريف إعادة تدفق مقترح متوافق مع J-STD-020B، مع معايير رئيسية تشمل:

درجة حرارة التسخين المسبق:150°C - 200°C

وقت التسخين المسبق:120 ثانية كحد أقصى

درجة حرارة إعادة التدفق الذروية:260°C كحد أقصى

الوقت فوق نقطة السيولة:وفقًا لمواصفات معجون اللحام

معدل التبريد:يتم التحكم فيه لتقليل الإجهاد الحراري.

ملاحظة:يجب تحديد ملف التعريف الفعلي لتجميع PCB المحدد، مع مراعاة سمك اللوحة وكثافة المكونات ونوع معجون اللحام.

6.3 اللحام اليدوي (إذا لزم الأمر)

إذا كانت هناك حاجة لإصلاح يدوي، فاستخدم مكواة لحام ذات تحكم في درجة الحرارة.

درجة حرارة طرف المكواة:300°C كحد أقصى

وقت اللحام:3 ثوانٍ كحد أقصى لكل وسادة.

تجنب تطبيق إجهاد ميكانيكي على غلاف ثنائي الإضاءة أثناء اللحام أو بعده.

6.4 التنظيف

إذا كانت هناك حاجة للتنظيف بعد اللحام، فاستخدم المذيبات المعتمدة فقط. اغمر ثنائي الإضاءة في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة. لا تستخدم التنظيف بالموجات فوق الصوتية أو المنظفات الكيميائية غير المحددة، لأنها قد تتلف عدسة الإيبوكسي أو أختام الغلاف.

6.5 التخزين والحساسية للرطوبة

ثنائيات الإضاءة حساسة للرطوبة (MSL المستوى 3).

الكيس المغلق:قم بالتخزين عند ≤ 30°C و ≤ 70% رطوبة نسبية. استخدم خلال عام واحد من تاريخ ختم الكيس.

بعد فتح الكيس:قم بالتخزين عند ≤ 30°C و ≤ 60% رطوبة نسبية. يُوصى بإكمال لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 168 ساعة (7 أيام) من التعرض للهواء المحيط.

التخزين الممتد (مفتوح):قم بالتخزين في وعاء محكم الغلق مع مجفف أو في مجفف نيتروجين.

إعادة التجفيف:يجب تجفيف المكونات المعرضة لأكثر من 168 ساعة عند حوالي 60°C لمدة 48 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفرقعة" أثناء إعادة التدفق.

7. مواصفات التغليف والشريط والبكرة

يتم توريد المنتج بتنسيق شريط وبكرة متوافق مع معدات التجميع الآلي عالية السرعة.

• حجم البكرة:قطر قياسي 7 بوصات (178 مم).
• عرض الشريط:12 مم.
• المسافة بين الجيوب:4.0 مم.
• الكمية لكل بكرة:4000 قطعة (بكرة كاملة).
• الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ):500 قطعة للبكرات المتبقية.
• شريط الغطاء:يُطبق لإغلاق المكونات في الجيوب.
• معايير التغليف:متوافق مع مواصفات ANSI/EIA-481.
• المكونات المفقودة:يُسمح بحد أقصى جيبين فارغين متتاليين لكل مواصفات بكرة.

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 تحديد التيار

ثنائي الإضاءة هو جهاز يعمل بالتيار. مقاومة تحديد التيار على التوالي إلزامية عند التشغيل من مصدر جهد. يمكن حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (V_supply- V_F) / I_F. استخدم أقصى V_Fمن ورقة البيانات (2.4 فولت) لتصميم متحفظ لضمان ألا يتجاوز التيار القيمة المطلوبة. على سبيل المثال، للتشغيل عند 20 مللي أمبير من مصدر 5 فولت: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130Ω. سيتم اختيار القيمة القياسية الأقرب (مثل 120Ω أو 150Ω)، مع مراعاة تصنيف الطاقة (P = I²R).

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من صغر حجمه، يولد ثنائي الإضاءة حرارة عند التقاطع شبه الموصل. يجب احترام تبديد الطاقة المقنن (72 ميغاواط) ونطاق درجة حرارة التشغيل (-40°C إلى +85°C). للتشغيل المستمر عند التيار الأقصى (30 مللي أمبير) أو بالقرب منه، تأكد من أن PCB توفر تخفيفًا حراريًا كافيًا. يمكن أن يشمل ذلك استخدام ثقوب حرارية تحت الوسادة الحرارية لثنائي الإضاءة (إن وجدت)، والتوصيل بمنطقة نحاسية، وتجنب التشغيل في مساحات مغلقة غير مهواة. تؤدي درجة حرارة التقاطع المفرطة إلى انخفاض ناتج الضوء، وتسريع الشيخوخة، واحتمال الفشل المبكر.

8.3 احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

على الرغم من عدم تصنيفه صراحةً لمقاومة ESD في ورقة البيانات هذه، إلا أن ثنائيات الإضاءة حساسة بشكل عام للتفريغ الكهروستاتيكي. يجب مراعاة احتياطات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع والتعامل: استخدم محطات عمل مؤرضة وأسوار معصم وحاويات موصلة.

8.4 التصميم البصري

توفر زاوية الرؤية البالغة 110 درجة نمط انبعاث واسع منتشر مناسب لمؤشرات الحالة المخصصة للرؤية من زوايا مختلفة. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب حزمة ضوئية أكثر تركيزًا، ستكون البصريات الثانوية (العدسات أو أنابيب الضوء) ضرورية. تسمح العدسة الشفافة برؤية اللون الحقيقي للشريحة (برتقالي) دون تلوين.

9. المقارنة التقنية وإرشادات الاختيار

يقدم LTST-020KFKT مزيجًا محددًا من السمات. عند اختيار ثنائي إضاءة للتصميم، قارن ما يلي مع البدائل:

• التقنية (AlInGaP):يوفر كفاءة عالية ونقاء لوني جيد في الطيف البرتقالي/الأحمر/الكهرماني. عادة ما يكون لديه استقرار حراري أفضل وعمر أطول من التقنيات الأقدم مثل GaAsP.
• حجم الغلاف (020):أحد أصغر أغلفة ثنائيات الإضاءة SMD القياسية، مثالي للوحات عالية الكثافة. قد تكون الأغلفة الأكبر (مثل 0402، 0603) أسهل في التعامل اليدوي أو قد تقدم قدرة أعلى قليلاً على التعامل مع الطاقة.
• السطوع (90-280 ميكروكانديلا):نطاق السطوع هذا مناسب لمؤشرات الإضاءة الداخلية والإضاءة الخلفية. بالنسبة للتطبيقات القابلة للقراءة تحت أشعة الشمس أو الإشارات لمسافات طويلة، ستكون هناك حاجة إلى ثنائيات إضاءة ذات شدة أعلى.
• الجهد (1.8-2.4 فولت):يسمح الجهد الأمامي المنخفض نسبيًا بالتشغيل من مصادر الجهد المنطقي المنخفض (3.3 فولت، 5 فولت) مع انخفاض جهد ضئيل عبر مقاومة تحديد التيار، مما يحسن كفاءة الطاقة.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

10.1 ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي الذروي (λ_p):الطول الموجي الفردي الذي يكون فيه طيف الانبعاث بأقصى شدة (611 نانومتر نموذجي لهذا الثنائي).

الطول الموجي السائد (λ_d):الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي، عند دمجه مع مرجع أبيض محدد، يطابق اللون الملحوظ للثنائي. يتم اشتقاقه من إحداثيات اللونية CIE ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بإدراك العين البشرية للون (600-612 نانومتر لهذا الثنائي).

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا الثنائي بدون مقاومة تحديد تيار؟

No.سيؤدي تشغيل ثنائي إضاءة مباشرة من مصدر جهد إلى تدفق تيار مفرط، مما يتجاوز بسرعة التقييم الأقصى المطلق للتيار الأمامي (30 مللي أمبير تيار مستمر)، مما يؤدي إلى فشل فوري أو سريع. دائمًا ما تكون هناك حاجة إلى مقاومة على التوالي أو دائرة محرك تيار ثابت.

10.3 كيف أفسر رموز التصنيف (Bin) عند الطلب؟

قد يحتوي رمز المنتج الكامل (مثل LTST-020KFKT) على لاحقات تشير إلى فئات تصنيف محددة لـ V_F, I_V, و λ_d. استشر الشركة المصنعة أو الموزع للحصول على مجموعات التصنيف المتاحة. يضمن اختيار فئات تصنيف أضيق أداءً أكثر اتساقًا عبر جميع الوحدات في عملية الإنتاج الخاصة بك ولكن قد يؤثر على التكلفة والتوافر.

10.4 هل هذا الثنائي مناسب للتطبيقات السياراتية؟

لا تُدرج ورقة البيانات القياسية هذه مؤهل AEC-Q101 للسيارات. للاستخدام في البيئات السياراتية (نطاقات درجة حرارة ممتدة، اهتزاز، رطوبة)، يجب اختيار ثنائي إضاءة مؤهل خصيصًا للمعايير السياراتية.

11. مثال تصميمي عملي

السيناريو:تصميم مؤشر "تشغيل" الطاقة لجهاز يعتمد على متحكم دقيق بجهد 3.3 فولت.

الهدف:توفير تنبيه برتقالي واضح مرئي بتيار أمامي يبلغ حوالي 15 مللي أمبير (متحفظ للحياة الطويلة).

الخطوات:

1. اختيار المعلمات:من ورقة البيانات، استخدم V_Fنموذجي بقيمة 2.1 فولت للحساب. الهدف I_F= 15 مللي أمبير.

2. حساب المقاومة:R = (V_supply- V_F) / I_F= (3.3V - 2.1V) / 0.015A = 80Ω.

3. التحقق من القيمة القياسية والطاقة:اختر مقاومة قياسية 82Ω. تبديد الطاقة في المقاومة: P = I²R = (0.015)²* 82 = 0.01845W. مقاومة قياسية 1/16W (0.0625W) أو 1/10W أكثر من كافية.

4. تخطيط PCB:ضع مقاومة 82Ω على التوالي مع الأنود الخاص بالثنائي. قم بتوصيل الكاثود الخاص بالثنائي بالأرض. اتبع تخطيط الوسادة الموصى به من القسم 6.1 للثنائي. تأكد من صحة القطبية (علامة الكاثود على طباعة الحرير PCB تطابق علامة الثنائي).

5. الأداء المتوقع:عند 15 مللي أمبير، ستكون شدة الإضاءة أقل تناسبيًا من حالة الاختبار عند 20 مللي أمبير ولكنها لا تزال كافية لمؤشر لوحة. كما أن التيار المنخفض يقلل أيضًا من درجة حرارة التقاطع، مما يعزز الموثوقية طويلة المدى.