ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء SMD طراز LTST-008UWQEET - ألوان أبيض وأحمر - تيار أمامي 30 مللي أمبير - تبديد طاقة 102 ملي واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات مكون ثنائي باعث للضوء من نوع الجهاز السطحي (SMD). تم تصميم هذا الثنائي للتجميع الآلي للوحات الدوائر المطبوعة (PCB) وهو مناسب للتطبيقات التي يكون فيها المساحة قيدًا حرجًا. يدمج المكون مصدرين ضوئيين متميزين داخل عبوة واحدة.

1.1 الميزات

• متوافق مع معايير البيئة RoHS.
• معبأ على شريط بعرض 12 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات للتعامل الآلي.
• مقاس قاعدة تثبيت قياسي وفقًا لـ EIA لضمان التوافق.
• مدخلات متوافقة مع مستويات منطق الدوائر المتكاملة (IC).
• مصمم ليكون متوافقًا مع معدات التجميع الآلي (pick-and-place).
• يتحمل عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) القياسية.
• معالج مسبقًا لمستوى الحساسية للرطوبة JEDEC المستوى 3.

1.2 التطبيقات

يُقصد باستخدام ثنائي الضوء هذا في مجموعة واسعة من المعدات والأنظمة الإلكترونية، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر:

• أجهزة الاتصالات (مثل الهواتف اللاسلكية والخلوية).
• معدات أتمتة المكاتب وأجهزة الكمبيوتر المحمولة.
• الأجهزة المنزلية والإلكترونيات الاستهلاكية.
• أنظمة الشبكات ومعدات التحكم الصناعي.
• تطبيقات اللافتات والعروض الداخلية.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• تبديد الطاقة (Pd):102 ملي واط (أبيض)، 72 ملي واط (أحمر). هذه هي أقصى قدرة يمكن لثنائي الضوء تبديدها كحرارة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.
• تيار الذروة الأمامي (I_F(PEAK)):100 مللي أمبير (أبيض)، 80 مللي أمبير (أحمر). هذا هو أقصى تيار لحظي مسموح به في ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية).
• التيار الأمامي المستمر (I_F):30 مللي أمبير لكلا اللونين. هذا هو أقصى تيار أمامي مستمر موصى به للتشغيل الموثوق.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. تم تصميم الجهاز للعمل ضمن هذا النطاق لدرجة الحرارة المحيطة.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. يمكن تخزين الجهاز دون تطبيق طاقة ضمن هذا النطاق.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس هذه المعلمات عند Ta=25 درجة مئوية و I_F=20 مللي أمبير، مما يمثل ظروف التشغيل النموذجية.

• التدفق الضوئي (Φ_v):أبيض: 4.15-11.4 لومن (الحد الأدنى-الأقصى). أحمر: 1.07-2.71 لومن (الحد الأدنى-الأقصى). هذا هو إجمالي ناتج الضوء المرئي من ثنائي الضوء.
• شدة الإضاءة (I_v):أبيض: 1500-4100 ميللي كانديلا (الحد الأدنى-الأقصى). أحمر: 355-900 ميللي كانديلا (الحد الأدنى-الأقصى). هذا هو ناتج الضوء في اتجاه محدد، مقاسًا بالميللي كانديلا.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):عادة 120 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تكون عندها شدة الإضاءة نصف قيمتها المحورية القصوى.
• الطول الموجي السائد (λ_d):لثنائي الضوء الأحمر: 617-630 نانومتر (النطاق النموذجي). بالنسبة لثنائي الضوء الأبيض، يتم توفير إحداثيات اللونية بدلاً من ذلك.
• إحداثيات اللونية (x, y):لثنائي الضوء الأبيض: x=0.31، y=0.31 (نموذجي). هذا يضع النقطة البيضاء بالقرب من منحنى بلانك.
• الجهد الأمامي (V_F):أبيض: 2.8-3.4 فولت (الحد الأدنى-الأقصى). أحمر: 1.8-2.4 فولت (الحد الأدنى-الأقصى). التسامح هو +/- 0.1 فولت. هذا هو انخفاض الجهد عبر ثنائي الضوء عند التشغيل بالتيار المحدد.
• التيار العكسي (I_R):أقصى 10 ميكرو أمبير لكلا اللونين عند V_R=5 فولت. لم يتم تصميم الجهاز للعمل بتحيز عكسي؛ هذه المعلمة لأغراض الاختبار فقط.

3. شرح نظام التصنيف

يتم فرز ثنائيات الضوء إلى مجموعات أداء لضمان الاتساق. يتم وضع رمز التصنيف على عبوة المنتج.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة (I_v)

يتم تجميع ثنائيات الضوء بناءً على ناتج الضوء المقاس عند 20 مللي أمبير.

مجموعات ثنائي الضوء الأبيض:

• W1:التدفق الضوئي: 4.15-5.80 لومن، الشدة: 1500-2100 ميللي كانديلا.
• W2:التدفق الضوئي: 5.80-8.10 لومن، الشدة: 2100-2900 ميللي كانديلا.
• W3:التدفق الضوئي: 8.10-11.40 لومن، الشدة: 2900-4100 ميللي كانديلا.

مجموعات ثنائي الضوء الأحمر:

• R1:التدفق الضوئي: 1.07-1.68 لومن، الشدة: 355-600 ميللي كانديلا.
• R2:التدفق الضوئي: 1.68-2.71 لومن، الشدة: 600-900 ميللي كانديلا.

التسامح في كل مجموعة إضاءة هو +/- 11%.

3.2 تصنيف اللون (اللونية) لثنائي الضوء الأبيض

يتم فرز ثنائيات الضوء الأبيض بشكل إضافي بناءً على إحداثيات اللونية (x, y) على مخطط CIE 1931 للتحكم في تباين اللون.

• تتضمن رموز التصنيف Z1، Y1، Y2، X1، W1، W2.
• يتم تعريف كل مجموعة بمنطقة رباعية على مخطط اللونية بأربع نقاط إحداثية محددة (x,y).
• التسامح في كل مجموعة لونية هو +/- 0.01 في كل من إحداثيات x و y.

3.3 رمز التصنيف المركب على الملصق

رمز أبجدي رقمي واحد (من A1 إلى A6) على ملصق التعبئة يجمع بين مجموعات الشدة لكل من ثنائيي الضوء الأبيض والأحمر داخل العبوة نفسها، كما هو موضح في جدول المراجعة المتقاطعة.

4. تحليل منحنى الأداء

تتضمن ورقة البيانات منحنيات الخصائص النموذجية المقاسة عند درجة حرارة محيطة 25 درجة مئوية ما لم يُذكر خلاف ذلك. هذه المنحنيات ضرورية لتحليل التصميم.

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I_F-V_F):يوضح العلاقة الأسية بين التيار والجهد لكل من ثنائيي الضوء الأبيض والأحمر. هذا أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة السائق المحددة للتيار.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي (منحنى I_v-I_F):يوضح كيف يزداد ناتج الضوء مع تيار القيادة، عادةً بطريقة شبه خطية عند التيارات الأعلى بسبب انخفاض الكفاءة والتسخين.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح الاعتماد الحراري لناتج الضوء. تنخفض شدة الإضاءة بشكل عام مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع.
• التوزيع الطيفي:لثنائي الضوء الأحمر، يوضح هذا المنحنى القدرة الإشعاعية النسبية كدالة للطول الموجي، مشيرًا إلى طول موجة الانبعاث الذروة (λ_P) وعرض النطاق النصفي الطيفي (Δλ).
• نمط زاوية الرؤية:رسم قطبي يوضح التوزيع الزاوي لشدة الإضاءة، مؤكدًا زاوية الرؤية البالغة 120 درجة.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد العبوة

يأتي ثنائي الضوء في عبوة سطحية قياسية. جميع الأبعاد بالمليمترات مع تسامح عام ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يوضح الرسم المنظر العلوي، والمنظر الجانبي، ومقاس قاعدة التثبيت.

5.2 تخصيص الأطراف وتحديد القطبية

يحتوي المكون على أطراف متعددة. التخصيص كما يلي:

• الأطراف (0,1) و 2: متصلة بشريحة ثنائي الضوء الأزرق/الأبيض (InGaN).
• الطرفان 3 و 4: متصلان بشريحة ثنائي الضوء الأحمر (AlInGaP).
• الطرفان 5 و (6,7): غير متصلين (فارغ).

لون العدسة أصفر. يجب مراعاة القطبية الصحيحة عند التوصيل بدائرة السائق؛ تطبيق جهد عكسي قد يتلف الجهاز.

5.3 تخطيط لوحة التثبيت الموصى بها للوحة الدوائر المطبوعة

يتم توفير نمط قاعدة تثبيت مقترح (تخطيط لوحة النحاس) للوحة الدوائر المطبوعة لضمان لحام موثوق، وإدارة حرارية مناسبة، واستقرار ميكانيكي. الالتزام بهذه التوصية يساعد في منع ظاهرة "اللوح القبري" ويضمن تشكيل حشوات لحام جيدة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

يتم تحديد ملف تعريف درجة حرارة مفصل لللحام بإعادة التدفق لعمليات اللحام الخالية من الرصاص، متوافق مع J-STD-020B. يوضح الرسم البياني للملف:

• التسخين المسبق/الارتفاع التدريجي:ارتفاع مضبوط لتفعيل المادة المساعدة على اللحام (الفلوكس).
• منطقة النقع:هضبة لتسخين اللوحة والمكون بشكل متساوٍ.
• منطقة إعادة التدفق:يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى الحد الأقصى المسموح به للمكون (مرتبط بدرجة حرارة التخزين).
• معدل التبريد:انخفاض مضبوط لتصلب وصلات اللحام بشكل صحيح.

اتباع هذا الملف الشخصي أمر بالغ الأهمية لمنع الصدمة الحرارية وضمان وصلات لحام موثوقة دون الإضرار بعبوة ثنائي الضوء أو الشريحة الداخلية.

6.2 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا:

• استخدم فقط كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل.
• اغمر ثنائي الضوء في درجة حرارة الغرفة العادية.
• قلل وقت الغمر إلى أقل من دقيقة واحدة.
• تجنب استخدام المنظفات الكيميائية غير المحددة لأنها قد تتلف مادة العبوة (مثل التسبب في تغير اللون أو التشقق).

6.3 ظروف التخزين والتعامل

• العبوة المغلقة:قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤70% رطوبة نسبية (RH). العمر الافتراضي هو سنة واحدة عند التخزين في الكيس المضاد للرطوبة الأصلي مع مجفف.
• العبوة المفتوحة:يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30 درجة مئوية و 60% رطوبة نسبية. يجب أن تخضع المكونات التي تمت إزالتها من عبوتها الأصلية لللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 168 ساعة (7 أيام).
• التخزين الممتد (خارج الكيس):لفترات أطول من 168 ساعة، قم بتخزين ثنائيات الضوء في حاوية محكمة الإغلاق مع مجفف أو في مجفف مملوء بالنيتروجين لمنع امتصاص الرطوبة، مما قد يسبب ظاهرة "الفرقعة" أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد ثنائيات الضوء في شريط ناقل بارز للتجميع الآلي.

• عرض الشريط:12 مم.
• قطر البكرة:7 بوصات.
• الكمية لكل بكرة:4000 قطعة.
• الحد الأدنى لكمية التعبئة:500 قطعة للكميات المتبقية.
• يتم إغلاق الجيوب الفارغة في الشريط بشريط غطاء علوي.
• يُسمح بحد أقصى مكونين مفقودين متتاليين.
• تتوافق التعبئة مع مواصفات ANSI/EIA-481.

يتم توفير أبعاد مفصلة لجيب الشريط والبكرة في ورقة البيانات.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

ثنائيات الضوء هي أجهزة تعمل بالتيار. المقاوم المحدد للتيار على التوالي هو أبسط طريقة للقيادة. يمكن حساب قيمة المقاوم (R_s) باستخدام قانون أوم: R_s= (V_supply- V_F) / I_F. استخدم أقصى قيمة V_Fمن ورقة البيانات لضمان ألا يتجاوز التيار الحد حتى مع تباين المكونات. للحصول على أداء أكثر استقرارًا، خاصة مع تغير جهد الإمداد أو درجة الحرارة، يوصى باستخدام سائقات تيار ثابت (خطية أو تبديلية).

8.2 إدارة الحرارة

على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض نسبيًا، إلا أن التصميم الحراري المناسب يطيل عمر ثنائي الضوء ويحافظ على ناتج ضوئي مستقر.

• استخدم تخطيط لوحة التثبيت الموصى بها للمساعدة في تبديد الحرارة.
• في تطبيقات التيار العالي أو درجة الحرارة المحيطة المرتفعة، فكر في استخدام ثقوب حرارية تحت لوحة التثبيت لنقل الحرارة إلى طبقات النحاس الداخلية أو السفلية.
• تأكد من عدم تجاوز أقصى درجة حرارة للتقاطع من خلال النظر في المقاومة الحرارية من التقاطع إلى المحيط (θ_JA).

8.3 اعتبارات التصميم البصري

• توفر زاوية الرؤية البالغة 120 درجة نمط ضوء واسعًا منتشرًا مناسبًا للإضاءة الخلفية ومؤشرات الحالة.
• للحصول على حزم أكثر تركيزًا، يمكن وضع بصريات ثانوية (عدسات) فوق ثنائي الضوء.
• تعمل العدسة الصفراء كمرشح لوني/موزع للضوء الأبيض، مما قد يؤثر على درجة حرارة اللون المترابطة (CCT) الدقيقة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يتمثل التمييز الأساسي لهذا المكون في تكوينه ثنائي اللون (أبيض وأحمر) داخل عبوة SMD واحدة. هذا يوفر مساحة على لوحة الدوائر المطبوعة ويبسط عملية التجميع مقارنة باستخدام ثنائيي ضوء منفصلين. تشمل النقاط الرئيسية:

• كفاءة المساحة:يدمج وظيفتين في قاعدة تثبيت واحدة.
• بساطة التجميع:دورة تركيب واحدة بدلاً من دورتين.
• الأداء:يوفر مصدري ضوء أبيض وأحمر متميزين وقابلين للعنونة بشكل مستقل مع مجموعات أداء محددة لكل منهما.
• التوافق:مقاس قاعدة تثبيت قياسي وفقًا لـ EIA والتوافق مع إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء يجعله حلاً جاهزًا لخطوط SMT الحديثة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

10.1 هل يمكنني تشغيل ثنائي الضوء مباشرةً بمصدر طاقة 5 فولت؟

لا. توصيل مصدر طاقة 5 فولت مباشرة عبر ثنائي الضوء سيسبب تيارًا مفرطًا، مما قد يدمره. يجب عليك استخدام آلية تحديد تيار، مثل مقاوم على التوالي أو سائق تيار ثابت، مضبوط على أقصى حد 30 مللي أمبير تيار مستمر.

10.2 ما الفرق بين التدفق الضوئي (لومن) وشدة الإضاءة (ميللي كانديلا)؟

يقيس التدفق الضوئي (لومن) إجمالي كمية الضوء المرئي المنبعث من ثنائي الضوء في جميع الاتجاهات. تقيس شدة الإضاءة (كانديلا) مدى سطوع ثنائي الضوء من اتجاه رؤية محدد. عادةً ما تكون قيمة الميللي كانديلا في ورقة البيانات هي الشدة المحورية (على المحور). قد يكون لثنائي الضوء ذو زاوية الرؤية الواسعة لومن عالي ولكن ميللي كانديلا أقل مقارنة بثنائي ضوء ذو حزمة ضيقة بنفس اللومن.

10.3 كيف أفسر رموز التصنيف عند الطلب؟

حدد رمز التصنيف المركب (مثل A3) من الجدول المتقاطع لضمان استلامك ثنائيات ضوء بنطاق الأداء المطلوب لكل من المكون الأبيض (مثل W2) والأحمر (مثل R1). هذا أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا ولونًا متسقين عبر وحدات متعددة.

10.4 هل هذا الثنائي مناسب للاستخدام في الأماكن الخارجية؟

يمتد نطاق درجة حرارة التشغيل إلى -40 درجة مئوية، لكن الحد الأقصى هو +85 درجة مئوية. بينما يمكن أن يعمل في بعض البيئات الخارجية، فإن ورقة البيانات تسرد في المقام الأول التطبيقات الداخلية (اللافتات، العروض). للاستخدام الخارجي، ضع في اعتبارك التعرض المحتمل للأشعة فوق البنفسجية، وتسلل الرطوبة، ودرجات الحرارة المحيطة الأعلى، مما قد يتطلب إجراءات وقائية إضافية غير مشمولة في هذه الوثيقة.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

السيناريو: مؤشر حالة مزدوج لموجه شبكة

يحتاج مصمم إلى مؤشرات للطاقة (أبيض ثابت) ونشاط الشبكة (أحمر وامض) على لوحة دوائر مطبوعة مدمجة لموجه.

التنفيذ:

1. اختيار المكون:تم اختيار طراز LTST-008UWQEET لأنه يوفر كلا اللونين المطلوبين في قاعدة تثبيت واحدة مقاس 3.2 مم × 2.8 مم، مما يوفر مساحة.
2. تصميم الدائرة:تم تصميم دائرتي سائق مستقلتين:
   • مقاوم بسيط من خط طاقة 3.3 فولت لتشغيل ثنائي الضوء الأبيض بحوالي 15 مللي أمبير كمؤشر ثابت "للتشغيل".
   • طرف GPIO من المعالج الرئيسي، أيضًا مع مقاوم على التوالي، يشغل ثنائي الضوء الأحمر. يقوم البرنامج الثابت بجعل هذا الطرف يومض للإشارة إلى نشاط البيانات.
3. تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة:تم استخدام تخطيط لوحة التثبيت الموصى به. تمت إضافة وصلات تخفيف حرارية إلى اللوحات لتسهيل اللحام مع الحفاظ على مسار حراري إلى مستوى أرضي لتبديد حرارة طفيف.
4. التصنيف:لضمان الاتساق عبر وحدات الإنتاج، تم تحديد رمز التصنيف A3 (أبيض: W2، أحمر: R1) في قائمة المواد (BOM)، مما يضمن أن جميع الموجهات لها مؤشرات متساوية السطوع.
5. التجميع:يتم توريد الأجزاء على بكرات مقاس 7 بوصات متوافقة مع ماكينة التجميع الآلي (pick-and-place). يتم برمجة ملف تعريف إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء المحدد في الفرن.

تسلط هذه الحالة الضوء على فائدة المكون في تطبيقات المؤشرات متعددة الوظائف والمقيدة بالمساحة الشائعة في الإلكترونيات الاستهلاكية.

12. مقدمة عن المبدأ

ثنائيات الضوء (LEDs) هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء عندما يمر تيار كهربائي عبرها. تسمى هذه الظاهرة بالكهرباء الضوئية.

• ثنائي الضوء الأبيض:عادةً، يتم طلاء شريحة ثنائي ضوء أزرق مصنوعة من نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN) بطبقة فسفورية. الضوء الأزرق من الشريحة يحفز الفسفور، الذي يشع بعد ذلك ضوءًا أصفر. يدرك العين البشرية مزيج الضوء الأزرق والأصفر على أنه أبيض. قد تقوم العدسة الصفراء بتعديل هذا الناتج بشكل إضافي.
• ثنائي الضوء الأحمر:يتم توليد الضوء الأحمر مباشرة بواسطة شريحة أشباه موصلات مصنوعة من فوسفيد الألومنيوم الإنديوم الغاليوم (AlInGaP). عندما تتحد الإلكترونات مع الفجوات في مادة أشباه الموصلات، يتم إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد للمادة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث، في هذه الحالة، الأحمر (~630 نانومتر).

الجهد الأمامي (V_F) هو خاصية لطاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات؛ فجوة نطاق أعلى (أزرق/أبيض) تؤدي إلى V_Fأعلى من فجوة نطاق أقل (أحمر).

13. اتجاهات التطور

يستمر مجال ثنائيات الضوء السطحية (SMD LEDs) في التطور مع عدة اتجاهات واضحة:

• زيادة الكفاءة (لومن/واط):تؤدي التحسينات المستمرة في علوم المواد وتصميم الشرائح إلى إنتاج ناتج ضوئي أكبر لكل وحدة طاقة كهربائية، مما يقلل من استهلاك الطاقة والحمل الحراري.
• موثوقية وعمر تشغيلي أعلى:تطيل التطورات في مواد التغليف، وتقنيات تثبيت الشرائح، واستقرار الفسفور العمر التشغيلي، مما يجعل ثنائيات الضوء مناسبة لمزيد من التطبيقات الحرجة.
• التصغير:تستمر العبوات في التقلص (مثل من 3528 إلى 2016 إلى 1010) مع الحفاظ على الأداء البصري أو تحسينه، مما يتيح تصميمات إلكترونية أكثر كثافة وضغطًا.
• تحسين جودة اللون والاتساق:تؤدي تسامحات تصنيف أكثر تشددًا وصيغ فسفورية جديدة إلى تحسين مؤشر تجسيد اللون (CRI) لثنائيات الضوء الأبيض وألوان أكثر تشبعًا واتساقًا لثنائيات الضوء أحادية اللون.
• حلول متكاملة:بخلاف العبوات متعددة الألوان، تشمل الاتجاهات ثنائيات ضوء مع سائقات مدمجة (دوائر متكاملة)، وثنائيات زينر مدمجة للحماية من الكهرباء الساكنة (ESD)، وعبوات مصممة لأنماط بصرية محددة، مما يقلل الحاجة إلى مكونات خارجية.

تمثل المكونات مثل الموصوف في ورقة البيانات هذه خطوة وسيطة في التكامل، حيث تجمع بين وظائف منفصلة متعددة في عبوة واحدة موثوقة وقابلة للتصنيع.