مواصفات ثنائي باعث للضوء SMD طراز LTST-008EGSW - عدسة بيضاء منتشرة - متعدد الرقائق (أحمر، أخضر، أصفر) - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-008EGSW ثنائي باعث للضوء من نوع الجهاز السطحي (SMD) يتميز بعدسة بيضاء منتشرة ويضم ثلاث رقائق LED متميزة داخل غلاف قياسي واحد وفقًا لمعيار EIA. تم تصميم هذا المكون ليتوافق مع عمليات تجميع لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) الآلية، مما يجعله مناسبًا للإنتاج بكميات كبيرة. يعالج شكله المدمج احتياجات التطبيقات المقيدة بالمساحة عبر مختلف القطاعات الإلكترونية.

1.1 المزايا الأساسية

• مصدر متعدد الألوان:يجمع بين رقائق حمراء (AlInGaP)، وخضراء (InGaN)، وصفراء (AlInGaP)، مما يسمح بمؤشر لوني مرن أو خلط للألوان ضمن مساحة مكون واحد.
• التوافق مع العمليات:مصمم للتوافق مع معدات اللصق والتركيب الآلية وعمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR)، مما يدعم تجميع PCB بكفاءة.
• الامتثال البيئي:يلبي المنتج توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).
• التعبئة والتغليف القياسية:يتم توريده بتنسيق الشريط والبكرة (شريط بعرض 12 مم على بكرات قطر 7 بوصات)، مما يسهل التعامل الآلي.

1.2 الأسواق المستهدفة والتطبيقات

يستهدف هذا الثنائي مجموعة واسعة من الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية والاتصالات. تشمل مجالات التطبيق الرئيسية مؤشرات الحالة، وإضاءة الإشارات والرموز، والإضاءة الخلفية للواجهات الأمامية في أجهزة مثل معدات الاتصالات، وأنظمة أتمتة المكاتب، والأجهزة المنزلية، ومختلف وحدات التحكم الصناعية.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يقدم القسم التالي تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للمعايير الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية المحددة لـ LTST-008EGSW.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يتم تحديدها عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

• تبديد الطاقة (Pd):الأحمر/الأصفر: 78 ميلي واط؛ الأخضر: 64 ميلي واط. تشير هذه المعلمة إلى أقصى طاقة يمكن للثنائي تبديدها كحرارة. تجاوز هذه القيمة يعرض لخطر التدهور الحراري.
• التيار الأمامي:التيار الأمامي المستمر: الأحمر/الأصفر: 30 مللي أمبير؛ الأخضر: 20 مللي أمبير. تيار الذروة الأمامي (دورة عمل 1/10) هو 80 مللي أمبير لجميع الألوان. يجب على المصممين التأكد من بقاء تيارات التشغيل عند التصنيف المستمر أو أقل منه للتشغيل طويل الأمد الموثوق.
• نطاق درجة الحرارة:التشغيل: من -40°C إلى +85°C؛ التخزين: من -40°C إلى +100°C. تحدد هذه النطاقات الظروف البيئية التي يمكن للجهاز تحملها أثناء الاستخدام وفترات عدم التشغيل.

2.2 الخصائص الكهروبصرية

هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة تحت ظروف اختبار محددة (Ta=25°C).

• شدة الإضاءة (Iv) والتدفق الضوئي (Φv):يتم القياس عند تيارات أمامية مختلفة (الأحمر/الأصفر: 20 مللي أمبير، الأخضر: 5 مللي أمبير). يتم تقسيم القيم إلى فئات (انظر القسم 3). على سبيل المثال، الحد الأدنى لشدة الإضاءة للأحمر والأخضر هو 280 مللي كانديلا، وللأصفر هو 112 مللي كانديلا. زاوية المشاهدة (2θ1/2) هي 120 درجة واسعة، وهي نموذجية للعدسة المنتشرة، مما يوفر نمط إشعاع واسع.
• الخصائص الطيفية:
  • الطول الموجي الذروي (λP): الأحمر: 632 نانومتر، الأخضر: 518 نانومتر، الأصفر: 591 نانومتر.
  • الطول الموجي السائد (λd): الطول الموجي الفردي الذي يحدد اللون المُدرك. يتم تحديد النطاقات وتقسيمها إلى فئات (مثال: الأحمر: 617-630 نانومتر).
  • نصف عرض الخط الطيفي (Δλ): للأخضر أوسع عرض طيفي عند 30 نانومتر، مقارنة بـ 15 نانومتر للأحمر والأصفر، وهي سمة مميزة لنظام مادة InGaN.
• الجهد الأمامي (Vf):انخفاض الجهد عبر الثنائي عند تيار الاختبار المحدد. النطاقات هي: الأحمر: 1.7-2.6 فولت، الأخضر: 2.4-3.2 فولت، الأصفر: 1.8-2.6 فولت. هذه معلمة حاسمة لتصميم دائرة القيادة.
• التيار العكسي (Ir):أقصى 10 ميكرو أمبير عند VR=5 فولت. تشير ورقة البيانات بوضوح إلى أن الجهاز غير مصمم للعمل العكسي؛ هذا الاختبار مخصص لضمان الجودة فقط.

3. شرح نظام التقسيم إلى فئات

يستخدم LTST-008EGSW نظام تقسيم إلى فئات لتصنيف الوحدات بناءً على المعايير البصرية الرئيسية، مما يضمن الاتساق في أداء التطبيق.

3.1 تقسيم شدة الإضاءة (IV) إلى فئات

يتم فرز الثنائيات إلى فئات بناءً على ناتج التدفق الضوئي وشدة الإضاءة. لكل فئة قيمة دنيا وقصوى مع تسامح +/-11% داخل الفئة.

• الأحمر والأخضر:يستخدم الفئات F، G، H (مثال: الفئة F: 280-450 مللي كانديلا، الفئة H: 710-1120 مللي كانديلا).
• الأصفر:يستخدم الفئات D، E، F (مثال: الفئة D: 112-180 مللي كانديلا، الفئة F: 280-450 مللي كانديلا).

يسمح ذلك للمصممين باختيار درجة سطوع مناسبة لمتطلبات تطبيقهم.

3.2 تقسيم الطول الموجي السائد (WD) إلى فئات

يتم أيضًا تقسيم الثنائيات إلى فئات حسب الدرجة الدقيقة للونها (الطول الموجي السائد)، مع تسامح +/-1 نانومتر لكل فئة.

• الأحمر:فئة واحدة K (617.0 - 630.0 نانومتر).
• الأخضر:الفئتان P (520.0-530.0 نانومتر) و Q (530.0-540.0 نانومتر).
• الأصفر:الفئتان H (584.5-589.5 نانومتر) و J (589.5-594.5 نانومتر).

يضمن ذلك اتساق اللون، وهو أمر حيوي للتطبيقات التي تتطلب مطابقة ألوان دقيقة، كما في شاشات LED المتعددة أو مؤشرات الحالة.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى بيانات رسومية محددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 1، الشكل 5)، فإن المنحنيات النموذجية لمثل هذه الثنائيات ستشمل:

• منحنى I-V (التيار-الجهد):يوضح العلاقة غير الخطية بين التيار الأمامي والجهد الأمامي لكل لون رقاقة. يحتوي المنحنى عادةً على جهد عتبة (حيث يبدأ التيار في الارتفاع بشكل ملحوظ) خاص بمادة أشباه الموصلات (أدنى للأحمر/الأصفر AlInGaP، أعلى للأخضر InGaN).
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي (منحنى I-Iv):يوضح كيف يزداد ناتج الضوء مع التيار، عادةً في علاقة شبه خطية ضمن نطاق التشغيل الموصى به قبل أن تنخفض الكفاءة عند التيارات العالية جدًا بسبب التأثيرات الحرارية.
• الاعتماد على درجة الحرارة:تنخفض شدة الإضاءة عمومًا مع زيادة درجة حرارة التقاطع. يختلف المعامل الدقيق حسب المادة، حيث يُظهر InGaN (الأخضر) غالبًا سلوكًا حراريًا مختلفًا مقارنة بـ AlInGaP (الأحمر/الأصفر).

5. المعلومات الميكانيكية والتغليفية

5.1 أبعاد الغلاف وتعيين الأطراف

يتوافق الجهاز مع مخطط غلاف SMD قياسي لـ EIA. جميع الأبعاد بالميليمترات مع تسامح نموذجي ±0.1 مم. يتم تعريف تعيين الأطراف لتكوين الرقائق المتعددة بوضوح: الأطراف (1,2) و 3 للرقاقة الحمراء، الطرفان 4 و 5 للرقاقة الخضراء، والأطراف 6 و (7,8) للرقاقة الصفراء. هذه المعلومات حاسمة لتخطيط PCB الصحيح والتوصيل الكهربائي.

5.2 وسادة التثبيت الموصى بها على PCB

يتم توفير تصميم نمط وسادة التثبيت لضمان اللحام المناسب والاستقرار الميكانيكي. الالتزام بهذا التصميم الموصى به أمر أساسي لتحقيق وصلات لحام موثوقة أثناء إعادة التدفق ولإدارة تبديد الحرارة من الثنائي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

يتم توفير ملف إعادة تدفق مقترح لعمليات اللحام الخالية من الرصاص، مع الإشارة إلى المعيار J-STD-020B. تشمل المعايير الرئيسية منطقة التسخين المسبق (عادة 150-200 درجة مئوية)، وقت محدد فوق نقطة السيولة، ودرجة حرارة ذروة لا تتجاوز 260 درجة مئوية. اتباع هذا الملف الشخصي أمر بالغ الأهمية لمنع الصدمة الحرارية وتلف غلاف الثنائي أو وصلات القالب الداخلية.

6.2 التخزين والتعامل

الثنائيات حساسة للرطوبة. عندما تكون الحقيبة المحكمة المضادة للرطوبة (مع مجفف) غير مفتوحة، يجب تخزينها عند ≤30°C و ≤70% رطوبة نسبية واستخدامها خلال عام واحد. بمجرد فتح الحقيبة، يجب ألا يتجاوز وقت التعرض لظروف المصنع (≤30°C / ≤60% رطوبة نسبية) 168 ساعة قبل لحام إعادة التدفق. إذا تجاوز التعposure هذا الحد، يُوصى بإجراء خبز (مثل 60°C لمدة 48 ساعة) لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة \"الفرقعة\" أثناء إعادة التدفق.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط مثل الكحول الإيثيلي أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في تلف العدسة البلاستيكية أو الغلاف.

7. معلومات التعبئة والتغليف والطلب

التعبئة القياسية هي شريط ناقل بارز بعرض 12 مم على بكرات قطر 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 4000 قطعة. يتم إغلاق الشريط بشريط غطاء. تتبع التعبئة مواصفات EIA-481-1-B. يتم تحديد الحد الأدنى لكمية الطلب بـ 500 قطعة للكميات المتبقية.

8. توصيات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

يجب قيادة كل رقاقة لون بشكل مستقل بمقاومة محددة للتيار على التوالي. يتم حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام الصيغة: R = (Vsupply - Vf_LED) / If، حيث Vf_LED هو الجهد الأمامي للرقاقة المحددة عند تيار التشغيل المطلوب (If). استخدام أقصى Vf من ورقة البيانات في هذا الحساب يضمن ألا يتجاوز التيار الحد حتى مع التباين بين القطع.

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، إلا أن التصميم الحراري المناسب على PCB مهم للحفاظ على أداء الثنائي وعمره الافتراضي، خاصة عند التشغيل بالقرب من الحدود القصوى. يساعد تصميم وسادة PCB الموصى به في نقل الحرارة. يمكن أن يساعد ضمان مساحة نحاسية كافية حول الوسائد وربما وجود ثقاب حرارية إلى طبقات أخرى في إدارة درجة حرارة التقاطع.

8.3 التصميم البصري

توفر العدسة البيضاء المنتشرة نمط إشعاع واسع يشبه لامبرت (زاوية مشاهدة 120 درجة). هذا مثالي للتطبيقات التي تتطلب وضوحًا بزاوية واسعة. للحصول على ضوء أكثر تركيزًا، ستكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية. يجب على المصممين مراعاة شدة الإضاءة المختلفة للألوان الثلاثة عند السعي لتحقيق سطوع ظاهري موحد أو نسب خلط ألوان محددة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يكمن التمييز الأساسي لـ LTST-008EGSW في دمج ثلاث رقائق LED متميزة (أحمر، أخضر، أصفر) في غلاف SMD قياسي واحد مع عدسة بيضاء منتشرة. وهذا يتناقض مع:

• ثنائيات SMD أحادية اللون:تقدم لونًا واحدًا فقط لكل جهاز.
• ثنائيات RGB:تدمج رقائق الأحمر والأخضر والأزرق لخلط الألوان الكامل. مجموعة RGY هنا مصممة خصيصًا لاحتياجات ألوان مؤشرات محددة (مثل محاكاة إشارات المرور، رموز حالة محددة) وقد تقدم كفاءة أعلى في المنطقة الصفراء مقارنة بثنائي RGB يخلق اللون الأصفر من الأحمر+الأخضر.
• العدسة الشفافة مقابل العدسة المنتشرة:تضحي العدسة المنتشرة ببعض الشدة الأمامية مقابل زاوية مشاهدة أوسع بكثير وأكثر انتظامًا، وهو ما يُفضل غالبًا لمؤشرات الواجهة الأمامية.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: هل يمكنني قيادة الرقائق الثلاث في وقت واحد بأقصى تيار مستمر لها؟

ج: لا. يجب احترام الحدود القصوى المطلقة لتبديد الطاقة (78 ميلي واط للأحمر/الأصفر، 64 ميلي واط للأخضر). قد يؤدي قيادة جميع الرقائق في وقت واحد بأقصى تيار إلى تجاوز الحد الإجمالي لتبديد طاقة الغلاف، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة. يلزم تحليل حراري مفصل لمثل هذه العملية.

س: لماذا يختلف تيار الاختبار للرقاقة الخضراء (5 مللي أمبير) مقارنة بالأحمر/الأصفر (20 مللي أمبير)؟

ج: هذه ممارسة شائعة لأن الثنائيات الخضراء القائمة على InGaN لديها عادة فعالية إضاءة أعلى (مزيد من ناتج الضوء لكل وحدة تيار) عند التيارات المنخفضة مقارنة بالثنائيات القائمة على AlInGaP. التحديد عند 5 مللي أمبير يوفر على الأرجح مستوى سطوع مماثل لأغراض التقسيم إلى فئات ويعكس نقطة تشغيل شائعة.

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

ج: الطول الموجي الذروي (λP) هو الطول الموجي عند أعلى نقطة في منحنى توزيع القدرة الطيفية للثنائي. يتم اشتقاق الطول الموجي السائد (λd) من إحداثيات اللون على مخطط لونية CIE ويمثل الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون النقي الذي يطابق اللون المُدرك للثنائي. λd أكثر صلة بتحديد اللون.

11. مثال تطبيقي عملي

السيناريو: مؤشر حالة نظام متعدد الحالات

يستخدم جهاز توجيه شبكة واحد LTST-008EGSW للإشارة إلى حالات تشغيل متعددة:

- أحمر (ثابت):حالة التمهيد/الخطأ (يُقاد عند 15 مللي أمبير).

- أخضر (وميض):نشاط البيانات (يُقاد عند 5 مللي أمبير، بنبضات).

- أصفر (ثابت):وضع الاستعداد/السكون (يُقاد عند 15 مللي أمبير).

- أحضر+أخضر (يظهر برتقاليًا):حالة تحذير (يُقاد كلاهما بتيارات أقل لخلط اللون).

يجمع هذا التصميم ما كان يتطلب ثلاث مواضع LED منفصلة في واحد، مما يوفر مساحة على PCB ويبسط تصميم الواجهة الأمامية، بينما تضمن زاوية المشاهدة الواسعة الوضوح من زوايا مختلفة.

12. مبدأ التشغيل

يعتمد انبعاث الضوء في الثنائيات على الإضاءة الكهربائية في تقاطع p-n أشباه الموصلات. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات المستخدمة:

- AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم):يُستخدم للرقائق الحمراء والصفراء، قادر على إنتاج ضوء عالي الكفاءة في الطيف الأحمر إلى البرتقالي المصفر.

- InGaN (نتريد الإنديوم الغاليوم):يُستخدم للرقاقة الخضراء، هذا النظام المادي قادر على إنتاج ضوء عبر الطيف الأزرق إلى الأخضر. تبعثر العدسة البيضاء المنتشرة الضوء من الرقائق الفردية، مما يخلق مظهرًا موحدًا وممزوجًا من الخارج.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يتوافق تطوير ثنائيات SMD متعددة الرقائق مثل LTST-008EGSW مع عدة اتجاهات مستمرة في الإلكترونيات الضوئية:

- التصغير والتكامل:يجمع بين وظائف متعددة (ألوان) في غلاف واحد، مما يوفر مساحة على اللوحة، ويقلل عدد المكونات، ويبسط التجميع.

- تعزيز الكفاءة:تؤدي التحسينات المستمرة في مواد مثل InGaN و AlInGaP إلى فعالية إضاءة أعلى (مزيد من لومن لكل واط)، مما يسمح بناتج أكثر سطوعًا عند تيارات أقل أو استهلاك طاقة مخفض.

- التغليف المتقدم:تحسن التحسينات في تصميم الغلاف والمواد الأداء الحراري، مما يسمح بكثافات طاقة أعلى وتشغيل أكثر موثوقية في البيئات القاسية. استخدام مواد مقاومة لإعادة التدفق عالية الحرارة هو معيار.

- حلول مخصصة للتطبيق:يشير التوجه نحو مكونات مثل ثنائي RGY هذا إلى اتجاه نحو تقديم حلول مُحسنة لاحتياجات تطبيقية محددة بدلاً من مجرد أجهزة أحادية اللون عامة.