ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء SMD طراز LTST-C190KFKT-5A - برتقالي AlInGaP - 5mA - 20mA - 50mW - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات ثنائي باعث للضوء (LED) صغير الحجم وعالي السطوع من نوع جهاز السطح المثبت (SMD). مصمم لعمليات التجميع الآلي، هذا المكون مثالي للتطبيقات ذات المساحة المحدودة عبر مجموعة واسعة من الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية.

1.1 الميزات

• مطابق لمعايير البيئة RoHS.
• يستخدم شريحة أشباه موصلات فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP) فائقة السطوع لانبعاث ضوء برتقالي بكفاءة.
• معبأ على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، مناسب لمعدات اللقط والوضع الآلي.
• بصمة العبوة القياسية EIA تضمن توافقاً واسعاً.
• متطلبات تشغيل متوافقة مع مستوى المنطق.
• مصمم لتحمل ملفات درجات حرارة لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) القياسية المستخدمة في تجميع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB).

1.2 التطبيقات المستهدفة

هذا الثنائي الباعث للضوء مناسب لوظائف المؤشر والإضاءة الخلفية المختلفة، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر: مؤشرات الحالة في معدات الاتصالات والشبكات، إضاءة خلفية لوحة المفاتيح، إضاءة الرموز على لوحات التحكم، والتكامل في الشاشات الدقيقة والأجهزة المنزلية.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

توفر الأقسام التالية تحليلاً مفصلاً لحدود وخصائص الجهاز الكهربائية والبصرية والبيئية.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تمثل هذه القيم حدود الإجهاد التي لا يجب تجاوزها تحت أي ظرف، حيث قد يحدث تلف دائم. يجب الحفاظ على التشغيل ضمن ظروف التشغيل الموصى بها والمفصلة لاحقاً.

• تبديد الطاقة (Pd):50 ملي واط
• تيار الأمام الذروي (I_F(PEAK)):40 مللي أمبير (نبضي بدورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية)
• تيار الأمام المستمر (I_F):20 مللي أمبير تيار مستمر
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت
• نطاق درجة حرارة التشغيل (T_opr):-30°C إلى +85°C
• نطاق درجة حرارة التخزين (T_stg):-40°C إلى +85°C
• درجة حرارة اللحام:يتحمل 260°C لمدة 10 ثوانٍ (عملية خالية من الرصاص).

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

تم القياس عند درجة حرارة محيطة (T_a) قدرها 25°C. يتم تقديم القيم النموذجية كدليل للتصميم، بينما تحدد القيم الدنيا والقصوى نافذة الأداء المضمونة.

• شدة الإضاءة (I_V):18.0 - 71.0 ملي شمعة (مقاساً عند I_F= 5 مللي أمبير). يتم تصنيف الشدة إلى فئات محددة (انظر القسم 3).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة. تُعرّف زاوية الرؤية الواسعة هذه على أنها الزاوية الكاملة التي تنخفض فيها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المحورية القصوى، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب رؤية واسعة.
• الطول الموجي الذروي (λ_P):611 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون عنده ناتج القدرة الطيفية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):605 نانومتر (نموذجي عند I_F=5 مللي أمبير). هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية والذي يحدد اللون، في هذه الحالة، البرتقالي.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):17 نانومتر (نموذجي). هذا يحدد نقاء اللون؛ يشير عرض النطاق الأضيق إلى لون أكثر تشبعاً.
• جهد الأمام (V_F):2.0 فولت (الحد الأدنى)، 2.4 فولت (نموذجي) عند I_F= 5 مللي أمبير.
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R= 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في الإنتاج، يتم فرز الثنائيات الباعثة للضوء إلى فئات أداء. هذا يسمح للمصممين باختيار مكونات تلبي متطلبات سطوع محددة لتطبيقهم.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف شدة الإضاءة إلى ثلاث فئات رئيسية (M، N، P) بناءً على القياس عند 5 مللي أمبير. لكل فئة هامش تسامح ±15%.

• كود الفئة M:18.0 ملي شمعة (الحد الأدنى) إلى 28.0 ملي شمعة (الحد الأقصى)
• كود الفئة N:28.0 ملي شمعة (الحد الأدنى) إلى 45.0 ملي شمعة (الحد الأقصى)
• كود الفئة P:45.0 ملي شمعة (الحد الأدنى) إلى 71.0 ملي شمعة (الحد الأقصى)

اختيار كود فئة أعلى (مثل P) يضمن ثنائي باعث للضوء أكثر سطوعاً، مما قد يكون ضرورياً في ظروف الإضاءة المحيطة العالية أو مسافات الرؤية الأطول.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في الوثيقة المصدر، فإن آثارها حاسمة للتصميم.

4.1 تيار الأمام مقابل جهد الأمام (منحنى I-V)

يظهر الثنائي الباعث للضوء خاصية I-V غير خطية نموذجية للثنائيات. جهد الأمام (V_F) له معامل درجة حرارة موجب، مما يعني أنه ينخفض قليلاً مع زيادة درجة حرارة التقاطع. يجب على المصممين استخدام مقاومة محددة للتيار أو محرك تيار ثابت لضمان خرج ضوئي مستقر ومنع الانحراف الحراري، حيث أن الثنائي الباعث للضوء هو جهاز يعمل بالتيار.

4.2 شدة الإضاءة مقابل تيار الأمام

يكون الناتج الضوئي متناسباً تقريباً مع تيار الأمام ضمن نطاق التشغيل المحدد. ومع ذلك، قد تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جداً بسبب زيادة التأثيرات الحرارية. التشغيل عند أو أقل من تيار الاختبار النموذجي البالغ 5 مللي أمبير شائع لتطبيقات المؤشرات لتحقيق التوازن بين السطوع والعمر الطويل.

4.3 الاعتماد على درجة الحرارة

تنخفض شدة الإضاءة لثنائيات AlInGaP بشكل عام مع زيادة درجة حرارة التقاطع. بالنسبة للتطبيقات التي تعمل عند الطرف العلوي من نطاق درجة الحرارة (+85°C)، قد يكون من الضروري تخفيض تصنيف تيار التشغيل للحفاظ على السطوع المستهدف وموثوقية الجهاز طوال عمره التشغيلي.

5. معلومات الميكانيكا والتعبئة

5.1 أبعاد العبوة

يتوافق الجهاز مع بصمة SMD قياسية. تشمل الأبعاد الحرجة طول الجسم، والعرض، والارتفاع، بالإضافة إلى موقع وحجم الأطراف القابلة للحام. جميع تسامحات الأبعاد هي عادة ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. العدسة شفافة، مما يسمح برؤية اللون البرتقالي الأصلي لشريحة AlInGaP.

5.2 تحديد القطبية وتخطيط وسادة PCB الموصى به

يتم عادةً تمييز المهبط (الكاثود) على جسم الجهاز، غالباً بشق، أو نقطة خضراء، أو مؤشر بصري آخر. يتم توفير نمط أرضي (بصمة) موصى به للوحة الدوائر المطبوعة لضمان تكوين وصلة لحام سليمة، واتصال كهربائي موثوق، واستقرار ميكانيكي أثناء إعادة التدفق. الالتزام بهذا النمط يساعد في منع ظاهرة "الشمعدان" (وقوف المكون على طرفه) أو ترطيب اللحام الضعيف.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف درجة حرارة لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

المكون متوافق مع عمليات اللحام الخالية من الرصاص. يتم توفير ملف إعادة تدفق مقترح، والذي يتضمن عادةً: منطقة تسخين مسبق/نقع (مثلاً، 150-200°C لمدة تصل إلى 120 ثانية)، منحدر ارتفاع سريع لدرجة الحرارة، منطقة درجة حرارة ذروية لا تتجاوز 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ، ومرحلة تبريد مضبوطة. يجب توصيف الملف لتجميع PCB المحدد لضمان لحام جميع المكونات بشكل صحيح دون تلف.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضرورياً، استخدم مكواة لحام مضبوطة درجة الحرارة مضبوطة على أقصى 300°C. يجب تحديد وقت التلامس مع وسادة اللحام بـ 3 ثوانٍ أو أقل لكل وصلة لمنع نقل الحرارة المفرط إلى شريحة LED، مما قد يؤدي إلى تدهور الأداء أو التسبب في فشل.

6.3 التنظيف

يجب إجراء التنظيف بعد اللحام باستخدام مذيبات معتمدة. يوصى باستخدام كحول الأيزوبروبيل (IPA) أو الكحول الإيثيلي. يجب غمر الثنائي الباعث للضوء في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة. يجب تجنب المواد الكيميائية القاسية أو غير المحددة لأنها قد تتلف العبوة البلاستيكية أو العدسة.

6.4 التخزين والتعامل

التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):هذا الجهاز حساس للتفريغ الكهروستاتيكي. إجراءات التعامل السليمة إلزامية، بما في ذلك استخدام أسوار معصم مؤرضة، وسائد مضادة للكهرباء الساكنة، وتعبئة آمنة من التفريغ الكهروستاتيكي. يجب تأريض جميع المعدات بشكل صحيح.

حساسية الرطوبة:العبوة لها تصنيف مستوى حساسية الرطوبة (MSL). إذا تم فتح كيس الحاجز الرطوبي الأصلي المغلق، فيجب تعريض المكونات لللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال أسبوع واحد (168 ساعة) تحت ظروف رطوبة مضبوطة (<60% رطوبة نسبية عند <30°C). للتخزين لفترة أطول من هذه، يلزم الخبز عند حوالي 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفرقعة" (تشقق العبوة) أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد الثنائيات الباعثة للضوء على شريط حامل بارز بشريط غطاء واقي. تشمل المواصفات الرئيسية: عرض الشريط 8 مم، قطر البكرة 7 بوصات (178 مم)، وكمية قياسية قدرها 4000 قطعة لكل بكرة كاملة. تتوافق التعبئة مع معايير ANSI/EIA-481. قد ينطبق حد أدنى لكمية الطلب للبقايا.

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 تصميم دائرة التشغيل

الثنائي الباعث للضوء هو جهاز يعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد ومنع احتكار التيار (حيث يسحب أحد الثنائيات في سلسلة متوازية تياراً أكثر من الآخرين)، يوصى بشدة باستخدام مقاومة محددة للتيار على حدة متسلسلة مع كل ثنائي باعث للضوء، حتى عند التشغيل من مصدر جهد ثابت. يمكن حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (V_supply- V_F) / I_F, حيث V_Fهو جهد الأمام للثنائي الباعث للضوء عند التيار المطلوب I_F.

.

8.2 إدارة الحرارة

بينما تبديد الطاقة منخفض (50 ملي واط كحد أقصى)، لا تزال الإدارة الحرارية الفعالة على لوحة الدوائر المطبوعة مهمة للموثوقية طويلة المدى، خاصة في درجات الحرارة المحيطة العالية أو عند التشغيل بتيارات أعلى. يضمن توفير مساحة نحاسية كافية حول وسادات اللحام تبديد الحرارة من تقاطع الثنائي الباعث للضوء.

8.3 قيود التطبيق

تم تصميم هذا المنتج لمعدات الإلكترونيات العامة. لم يتم تصنيفه أو اختباره خصيصاً للتطبيقات الحرجة للسلامة حيث قد يؤدي الفشل إلى خطر مباشر على الحياة أو الصحة، كما في الطيران، أو دعم الحياة الطبي، أو أنظمة التحكم في النقل. لمثل هذه التطبيقات، يجب اختيار مكونات ذات شهادات سلامة مناسبة.

9. المقارنة الفنية والتمييز

المميز الرئيسي لهذا الثنائي الباعث للضوء هو استخدامه لشريحة AlInGaP للانبعاث البرتقالي. مقارنةً بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaAsP، تقدم AlInGaP كفاءة إضاءة أعلى بكثير واستقراراً أفضل لدرجة الحرارة، مما يؤدي إلى ناتج ضوئي أكثر سطوعاً واتساقاً على نطاق تشغيل واسع. زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة هي ميزة أخرى مفيدة للتطبيقات التي تتطلب رؤية خارج المحور.

10. الأسئلة المتكررة (FAQ)

10.1 ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟_Pالطول الموجي الذروي (λ):
الطول الموجي المحدد الذي يصدر فيه الثنائي الباعث للضوء أكبر قدر من الطاقة الضوئية. إنه قياس فيزيائي من الطيف._dالطول الموجي السائد (λ):_dالطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية على أنه لون الضوء، محسوباً من مخطط لونية CIE. بالنسبة للثنائيات الباعثة للضوء أحادية اللون مثل هذا البرتقالي، غالباً ما يكونان متقاربين، لكن λ

هو المعلمة الأكثر صلة لتحديد اللون.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا الثنائي الباعث للضوء بدون مقاومة محددة للتيار إذا كنت أستخدم مصدر طاقة تيار ثابت؟

نعم، محرك التيار الثابت هو طريقة ممتازة لتشغيل الثنائيات الباعثة للضوء لأنه ينظم المتغير الأساسي (التيار) الذي يحدد الناتج الضوئي مباشرة. في هذه الحالة، ليست هناك حاجة لمقاومة خارجية متسلسلة لتنظيم التيار، ولكن قد تُستخدم أحياناً لأغراض أخرى مثل تشكيل النبضات أو التكرار.

10.3 لماذا يوجد نظام تصنيف (binning) لشدة الإضاءة؟

تسبب الاختلافات التصنيعية اختلافات طفيفة في الناتج الضوئي حتى داخل نفس الدفعة المنتجة. يقوم نظام التصنيف بفرز هذه المكونات إلى مجموعات ذات مستويات سطوع دنيا وقصوى مضمونة. هذا يسمح للمصممين باختيار فئة تلبي متطلبات السطوع لتطبيقهم بدقة، مما يضمن الاتساق في مظهر المنتج النهائي.

11. مثال دراسة حالة للتصميمالسيناريو:
تصميم لوحة مؤشر حالة لموجه شبكة يجب أن تكون مرئية بوضوح في بيئة مكتبية مضاءة جيداً من زوايا مختلفة.مبررات الاختيار:
زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة لهذا الثنائي الباعث للضوء تضمن الرؤية حتى عند عدم النظر إليه مباشرة. تكنولوجيا AlInGaP عالية السطوع (اختيار الفئة P، 45-71 ملي شمعة) توفر شدة إضاءة كافية للتغلب على الضوء المحيط. شكله SMD يسمح بالتجميع الآلي المدمج على لوحة الدوائر الرئيسية للموجه.تصميم الدائرة:_Fتحتوي اللوحة على 5 ثنائيات باعثة للضوء كمؤشرات. يتم تشغيلها من مصدر طاقة المنطق 3.3 فولت الخاص بالموجه. باستخدام جهد الأمام النموذجي V

البالغ 2.4 فولت عند 5 مللي أمبير، يتم استخدام مقاومة متسلسلة تقريباً (3.3V - 2.4V) / 0.005A = 180 أوم لكل ثنائي باعث للضوء. يضمن هذا التصميم البسيط والموثوق سطوعاً متسقاً عبر جميع المؤشرات.

12. مقدمة عن المبدأ التكنولوجي

يعتمد هذا الثنائي الباعث للضوء على مادة أشباه الموصلات فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم (AlInGaP). عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، يتم حقن الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة حيث تتحد. تطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة على شكل فوتونات (ضوء). طاقة فجوة النطاق المحددة لسبيكة AlInGaP تحدد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث، والذي في هذه الحالة يكون في الطيف البرتقالي (~605-611 نانومتر). تعمل عبوة الإيبوكسي الشفافة كعدسة، تشكل الناتج الضوئي لتحقيق زاوية الرؤية المحددة.

13. اتجاهات الصناعة