ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء ثنائي اللون T-1 3/4 - قطر 5.0 مم - جهد 2.0-2.6 فولت - قدرة 75-120 ملي واط - أحمر/أخضر - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات مكون ثنائي باعث للضوء (LED) ثنائي اللون، مثبت عبر الفتحات، ومغلف بغلاف قياسي من نوع T-1 3/4 (5 مم) ذو عدسة مُشتتة. يجمع الجهاز بين شريحتين شبه موصليتين متميزتين داخل غلاف واحد: واحدة تشع في الطيف الأحمر باستخدام تقنية ألنيوم إنديوم جاليوم فوسفيد (AllnGaP)، والأخرى تشع في الطيف الأخضر باستخدام تقنية جاليوم فوسفيد (GaP). يسمح هذا التصميم بتوليد لونين من مكون واحد، مما يُفيد في مؤشرات الحالة، وإشارات الحالتين، والعروض متعددة الألوان البسيطة. توفر العدسة البيضاء المُشتتة زاوية مشاهدة واسعة وإخراج ضوء ناعم ومتوزع بالتساوي. تم تصميم المنتج لتطبيقات مؤشرات الأغراض العامة في الإلكترونيات الاستهلاكية، وضوابط الصناعة، وأجهزة القياس.

1.1 المزايا الأساسية

• مصدر ثنائي اللون:دمج شريحتي الأحمر والأخضر في غلاف واحد يوفر مساحة على اللوحة ويبسط عملية التجميع مقارنة باستخدام ثنائيي باعث للضوء منفصلين.
• إخراج متطابق:يتم اختيار الشريحتين ومطابقتهما لتوفير خصائص إخراج ضوئي موحدة، مما يضمن مظهرًا متناسقًا في التطبيق.
• موثوقية الحالة الصلبة:توفر ثنائيات الإضاءة (LED) عمرًا تشغيليًا طويلاً، يتجاوز عادةً 50,000 ساعة، بسبب عدم وجود فتائل أو أجزاء متحركة.
• استهلاك منخفض للطاقة:يعمل عند تيارات منخفضة قياسية (مثل 20 مللي أمبير)، مما يجعله موفرًا للطاقة ومناسبًا للأجهزة التي تعمل بالبطارية.
• الامتثال البيئي:يتم تصنيع المنتج ليكون خاليًا من الرصاص ومتوافقًا مع توجيهية تقييد المواد الخطرة (RoHS).

2. تحليل متعمق للمعاملات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي إذا تجاوزتها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل عند أو تحت هذه الحدود ويجب تجنبه لضمان أداء موثوق.

• تبديد الطاقة (P_d):75 ملي واط للشريحة الحمراء، 120 ملي واط للشريحة الخضراء. هذه هي أقصى كمية من الطاقة يمكن للشريحة تبديدها كحرارة عند درجة حرارة محيطة (T_A) تبلغ 25 درجة مئوية. تجاوز ذلك يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة وتسريع التدهور.
• التيار الأمامي المستمر (I_F):30 مللي أمبير لكلا اللونين. هذا هو أقصى تيار مستمر يمكن تطبيقه بشكل مستمر.
• تيار الذروة الأمامي:90 مللي أمبير لكلا اللونين، مسموح به فقط في ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). هذا يسمح بومضات قصيرة عالية الكثافة.
• عامل التخفيض:0.4 مللي أمبير/درجة مئوية لكلا اللونين. لدرجات الحرارة المحيطة فوق 50 درجة مئوية، يجب تقليل أقصى تيار مستمر مسموح به خطيًا بهذا العامل لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تطبيق جهد عكسي أعلى من هذا يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:من -55 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. يمكن تخزين الجهاز وتشغيله ضمن هذا النطاق الكامل.
• درجة حرارة لحام الأطراف:260 درجة مئوية لمدة 5 ثوانٍ، مقاسة على بعد 2.0 مم من جسم الـ LED. هذا يحدد نافذة العملية للحام اليدوي أو الحام الموجي.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معاملات الأداء النموذجية المقاسة عند T_A=25 درجة مئوية و I_F=20 مللي أمبير، تمثل ظروف التشغيل العادية.

• الشدة الضوئية (I_v):مقياس رئيسي للسطوع المُدرك.
  • الأحمر (AllnGaP):نموذجي 180 ملي شمعة، يتراوح من حد أدنى 110 ملي شمعة إلى حد أقصى 310 ملي شمعة.
  • الأخضر (GaP):نموذجي 50 ملي شمعة، يتراوح من حد أدنى 30 ملي شمعة إلى حد أقصى 85 ملي شمعة.
  • الضمان يشمل تسامح ±15% على هذه القيم.
• زاوية المشاهدة (2θ_1/2):حوالي 30 درجة لكلا اللونين. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها الشدة الضوئية إلى نصف قيمتها على المحور. تخلق العدسة المُشتتة هذه الخاصية الواسعة للمشاهدة.
• الجهد الأمامي (V_F):انخفاض الجهد عبر الـ LED أثناء التشغيل.
  • الأحمر:نموذجي 2.4 فولت (نطاق 2.0 فولت - 2.4 فولت).
  • الأخضر:نموذجي 2.6 فولت (نطاق 2.1 فولت - 2.6 فولت).
  • الفرق في V_Fناتج عن اختلاف طاقات فجوة النطاق لمواد AllnGaP و GaP.
• الطول الموجي:
  • طول موجة الانبعاث الذروي (λ_p):الطول الموجي الذي يكون فيه الناتج الطيفي أقوى. الأحمر: ~650 نانومتر. الأخضر: ~565 نانومتر.
  • الطول الموجي السائد (λ_d):الطول الموجي الفردي الذي يدركه العين البشرية والذي يحدد اللون. الأحمر: 634-644 نانومتر. الأخضر: 563-580 نانومتر.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث. الأحمر: ~20 نانومتر. الأخضر: ~30 نانومتر. يشير نصف العرض الأضيق إلى لون أكثر نقاءً طيفيًا.
• التيار العكسي (I_R):< 100 ميكرو أمبير عند V_R=5 فولت. هذا هو تيار التسرب الصغير عندما يكون الـ LED متحيزًا عكسيًا.
• السعة (C):تقاس عند انحياز صفري. الأحمر: ~80 بيكو فاراد. الأخضر: ~35 بيكو فاراد. يمكن أن يكون هذا المعامل ذا صلة في تطبيقات التبديل عالية التردد.

3. شرح نظام التصنيف

لإدارة الاختلافات الطبيعية في عملية تصنيع أشباه الموصلات، يتم فرز ثنائيات الإضاءة (LED) إلى مجموعات أداء. يستخدم هذا الجزء رمز تصنيف مكون من حرفين (X-X) يمثل مجموعة الشدة الضوئية للشريحة الحمراء والشريحة الخضراء، على التوالي.

3.1 تصنيف الشدة الضوئية

مجموعات الشريحة الحمراء (AllnGaP):

F: 110 - 140 ملي شمعة

G: 140 - 180 ملي شمعة

H: 180 - 240 ملي شمعة

J: 240 - 310 ملي شمعة

مجموعات الشريحة الخضراء (GaP):

A: 30 - 38 ملي شمعة

B: 38 - 50 ملي شمعة

C: 50 - 65 ملي شمعة

D: 65 - 85 ملي شمعة

مثال:يشير رمز التصنيف \"H-B\" إلى شريحة حمراء من المجموعة H (180-240 ملي شمعة) مقترنة بشريحة خضراء من المجموعة B (38-50 ملي شمعة). يمكن للمصممين تحديد مجموعات لضمان اتساق السطوع عبر وحدات متعددة في التجميع. ينطبق تسامح ±15% على كل حد من حدود المجموعة.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى رسوم بيانية محددة في ورقة البيانات (الشكل 1، الشكل 6)، يتم تحليل آثارها العامة هنا بناءً على فيزياء الـ LED القياسية.

4.1 الشدة الضوئية مقابل التيار الأمامي (منحنى I-V)

إخراج الضوء (I_v) يتناسب تقريبًا مع التيار الأمامي (I_F) على مدى كبير. التشغيل فوق 20 مللي أمبير الموصى بها سيزيد السطوع ولكنه سيولد أيضًا المزيد من الحرارة، مما قد يقلل العمر الافتراضي ويغير اللون. التشغيل تحت 20 مللي أمبير سيخفت الإخراج. العلاقة خطية فقط ضمن حدود معينة؛ عند تيارات عالية جدًا، تنخفض الكفاءة (انخفاض الفعالية).

4.2 الاعتماد على درجة الحرارة

أداء الـ LED حساس لدرجة الحرارة.

• الجهد الأمامي (V_F):ينخفض مع زيادة درجة حرارة الوصلة. هذا له معامل درجة حرارة سلبي طفيف.
• الشدة الضوئية (I_v):تنخفض مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. درجات الحرارة المحيطة العالية أو تيار القيادة المفرط المؤدي إلى التسخين الذاتي سيقلل من إخراج الضوء. يتم تطبيق عامل التخفيض (0.4 مللي أمبير/درجة مئوية فوق 50 درجة مئوية) لإدارة هذا التأثير الحراري.
• الطول الموجي:عادة ما يتحول الطول الموجي الذروي والسائد قليلاً (عادة نحو أطوال موجية أطول) مع زيادة درجة الحرارة.

4.3 التوزيع الطيفي

سيظهر الرسم البياني للتوزيع الطيفي المشار إليه (الشكل 1) القدرة الإشعاعية النسبية مقابل الطول الموجي لكل شريحة. تظهر الشريحة الحمراء AllnGaP عادة ذروة أضيق وأكثر تناظرًا تتمحور حول 650 نانومتر. الشريحة الخضراء GaP لها ذروة أوسع حول 565 نانومتر. يتم حساب الطول الموجي السائد من هذا الطيف باستخدام معايير قياس الألوان CIE لتحديد اللون المُدرك.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد الغلاف

يستخدم الجهاز غلافًا قياسيًا من نوع T-1 3/4 بأطراف شعاعية مع عدسة إيبوكسي بيضاء مُشتتة. تشمل الملاحظات الأبعادية الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالمليمترات (يتم توفيرها بالبوصة بين قوسين).
• ينطبق تسامح قياسي ±0.25 مم (±0.010\") ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• قد يبرز الراتنج تحت الحافة حتى 1.0 مم كحد أقصى.
• يتم قياس تباعد الأطراف عند النقطة التي تخرج فيها الأطراف من جسم الغلاف، وهو أمر بالغ الأهمية لتصميم البصمة على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).

5.2 تحديد القطبية وتشكيل الأطراف

عادة، يشير الطرف الأطول إلى الأنود (الجانب الموجب). بالنسبة لـ LED ثنائي اللون مع أنودين وكاثود مشترك (أو العكس، اعتمادًا على الدائرة الداخلية)، فإن المخطط الداخلي لورقة البيانات هو الذي يحدد توزيع الأطراف. أثناء تشكيل الأطراف، يجب إجراء الانحناء على الأقل 3 مم من قاعدة العدسة لتجنب الإجهاد على الختم. يجب إجراء التشكيل في درجة حرارة الغرفة وقبل عملية اللحام.

5.3 المقطع العرضي والمواد

يتكون المكون من:

1. إطار الأطراف:سبيكة حديدية مع طلاء نحاسي وفضي، مع إنهاء بغمر اللحام لتحسين قابلية اللحام.
2. ربط الرقاقة:معجونة إيبوكسي محشوة بالفضة تثبت الشرائح شبه الموصلة بإطار الأطراف.
3. شرائح الـ LED:رقائق AllnGaP (أحمر) و GaP (أخضر) منفصلة.
4. سلك الربط:سلك ذهبي يربط أعلى الشرائح بأعمدة إطار الأطراف المقابلة.
5. التغليف:راتنج إيبوكسي مع عامل تصلب يشكل العدسة المُشتتة ويوفر الحماية البيئية.
6. وزن المنتج:حوالي 0.36 جرام.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 معاملات عملية اللحام

اللحام اليدوي (المكواة):

• درجة الحرارة: 350 درجة مئوية - 400 درجة مئوية كحد أقصى.
• الوقت: 3.0 ثوانٍ كحد أقصى لكل طرف.
• المسافة: الحفاظ على مسافة لا تقل عن 2.0 مم من قاعدة العدسة إلى نقطة اللحام.

اللحام الموجي:

• درجة حرارة التسخين المسبق: < 100 درجة مئوية كحد أقصى.
• وقت التسخين المسبق: < 60 ثانية كحد أقصى.
• درجة حرارة موجة اللحام: < 260 درجة مئوية كحد أقصى.
• وقت التلامس: < 5 ثوانٍ كحد أقصى.

تحذير هام:درجة الحرارة أو الوقت المفرط يمكن أن يذيب عدسة الإيبوكسي، أو يسبب انفصالًا داخليًا، أو يدمر الوصلة شبه الموصلة. لا تغمر العدسة في اللحام أبدًا.

6.2 التخزين والتعامل

• ظروف التخزين:يجب ألا تتجاوز 30 درجة مئوية و 70% رطوبة نسبية.
• مدة الصلاحية:بمجرد إزالتها من كيس الحاجز الرطوبي الأصلي، يجب استخدام المكونات في غضون ثلاثة أشهر.
• التخزين طويل الأمد:لفترات طويلة خارج التغليف الأصلي، قم بالتخزين في وعاء محكم مع مجفف أو في جو نيتروجين.
• التنظيف:استخدم فقط المذيبات القائمة على الكحول مثل كحول الأيزوبروبيل (IPA). تجنب التنظيف العدواني أو بالموجات فوق الصوتية الذي قد يسبب إجهادًا للغلاف.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات التغليف

يتم تعبئة المكونات في أكياس مضادة للكهرباء الساكنة لمنع تلف التفريغ الكهروستاتيكي.

• الوحدة الأساسية:500 قطعة أو 250 قطعة لكل كيس تعبئة.
• الصندوق الداخلي:يحتوي على 16 كيس تعبئة، بإجمالي 8,000 قطعة.
• الصندوق الخارجي (صندوق الشحن):يحتوي على 8 صناديق داخلية، بإجمالي 64,000 قطعة.
• في أي دفعة شحن، قد يحتوي العبوة النهائية فقط على كمية غير كاملة.

7.2 تفسير رقم القطعة

يتبع رقم القطعة LTL30EKDFGJ نظام ترميز داخلي. بينما لا يتم الكشف عن المنطق الكامل هنا، فإنه عادة ما يشفر سمات مثل نوع الغلاف (T-1 3/4)، واللون (ثنائي اللون)، ونمط العدسة (مشتت)، ورموز مجموعات الشدة المحددة (مثل \"J\" للأحمر، كما يُفهم من السياق). اللاحقة \"FGJ\" ترتبط على الأرجح بتصنيف الأداء.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا الـ LED ثنائي اللون مثالي للتطبيقات التي تتطلب إشارة ثنائية الحالة من نقطة واحدة:

• مؤشرات الحالة:التشغيل (أخضر) / الاستعداد (أحمر) أو طبيعي (أخضر) / عطل (أحمر).
• إنذارات ثنائية الحالة:تحذير (أحمر وامض) / واضح (أخضر).
• عروض بسيطة:أضواء لوحة أساسية، إضاءة خلفية للمفاتيح أو النقوش حيث يحتاج إلى لونين.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:حالة الشحن، مؤشرات الاتصال على الموجهات، أو أجهزة المودم، أو معدات الصوت.
• ضوابط الصناعة:مؤشرات حالة الآلة، إشارات الموافقة/الرفض.

8.2 اعتبارات تصميم الدائرة

قيادة التيار أساسية:ثنائيات الإضاءة (LED) هي أجهزة تعمل بالتيار. الجهد الأمامي (V_F) له تسامح ويتغير مع درجة الحرارة. لا يُنصح بتوصيل الـ LED مباشرة بمصدر جهد أو على التوازي بدون تحديد تيار فردي، لأن الاختلافات الصغيرة في V_Fستسبب اختلالًا كبيرًا في تقاسم التيار والسطوع.

الدائرة الموصى بها (النموذج A):استخدم مقاومة تحديد تيار متسلسلة لكل شريحة LED (أو كل قناة لونية لـ LED ثنائي اللون). يتم حساب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R = (V_المصدر- V_F) / I_F. على سبيل المثال، مع مصدر 5 فولت، و LED أخضر (V_F~2.6 فولت) عند 20 مللي أمبير: R = (5 - 2.6) / 0.02 = 120 أوم. هذا يضمن سطوعًا مستقرًا ومتطابقًا.

إدارة الحرارة:بينما تبديد الطاقة منخفض، تأكد من التهوية الكافية إذا تم استخدامه في درجات حرارة محيطة عالية أو مساحات مغلقة. التزم بإرشادات تخفيض التيار فوق 50 درجة مئوية.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة باستخدام ثنائيي باعث للضوء أحاديي اللون منفصلين، يقدم هذا الحل ثنائي اللون المتكامل مزايا واضحة:

• كفاءة المساحة:بصمة مكون واحد مقابل اثنين.
• بساطة التجميع:عملية وضع ولحام واحدة مقابل اثنتين، مما يقلل التكلفة والعيوب المحتملة.
• المحاذاة البصرية:يضمن أن مصادر الأحمر والأخضر موجودة في نفس المكان، مما يوفر نقطة بصرية متناسقة.

مقارنة بـ LED ثلاثي الألوان (RGB)، فإن هذا الجهاز أبسط، وغالبًا ما يكون له إخراج ضوئي أعلى لكل لون بسبب الشرائح المخصصة، ويتطلب خطوط تحكم أقل (2 أنود مقابل 3 لـ RGB بكاثود مشترك)، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تحتاج فقط إلى حالتين متميزتين بدون تعقيد مزج الألوان.

10. الأسئلة المتكررة (FAQ)

س1: هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED مباشرة من دبوس متحكم دقيق (MCU)؟

ج: يعتمد ذلك على قدرة دبوس MCU على توفير/استهلاك التيار. يمكن لمعظم دبابيس MCU توفير/استهلاك حتى 20-25 مللي أمبير، وهو ما يتطابق مع التيار النموذجي للـ LED. ومع ذلك، يجب عليك تضمين مقاومة متسلسلة لتحديد التيار. لا تصل الـ LED مباشرة بين دبوس MCU والطاقة أو الأرضي أبدًا.

س2: لماذا تختلف الجهود الأمامية النموذجية للأحمر والأخضر؟

ج: يتم تحديد الجهد الأمامي من خلال طاقة فجوة النطاق للمادة شبه الموصلة. الجاليوم فوسفيد (GaP، أخضر) له فجوة نطاق أكبر من ألنيوم إنديوم جاليوم فوسفيد (AllnGaP، أحمر)، مما يتطلب جهدًا أعلى قليلاً \"لتشغيله\" وتوصيل التيار.

س3: ماذا يعني رمز التصنيف، وهل أحتاج إلى تحديده؟

ج: يشير رمز التصنيف (مثل H-B) إلى النطاق المضمون للشدة الضوئية للشريحة الحمراء والخضراء. للتطبيقات التي يكون فيها اتساق السطوع عبر وحدات متعددة أمرًا بالغ الأهمية (مثل لوحة من المؤشرات المتطابقة)، فإن تحديد مجموعة ضيقة أمر مهم. للمؤشرات الفردية غير الحرجة، فإن نطاق مجموعة أوسع مقبول.

س4: كيف أحدد الأنود والكاثود لكل لون؟

ج: يتم تحديد توزيع الأطراف المحدد (أنود مشترك أو كاثود مشترك) بواسطة مخطط الدائرة الداخلية، والذي يجب الرجوع إليه من ورقة البيانات الكاملة. عادةً، بالنسبة لـ LED ثنائي اللون بثلاثة أطراف، يكون الطرف الأوسط هو الطرف المشترك، والطرفان الخارجيان هما للألوان الفردية.

11. أمثلة عملية للتصميم والاستخدام

11.1 مؤشر طاقة ثنائي الحالة

السيناريو:يحتاج جهاز إلى مؤشر واحد لإظهار \"طاقة الشبكة موجودة\" (أخضر) و \"شحن البطارية\" (أحمر).

التنفيذ:استخدم الـ LED ثنائي اللون. قم بتوصيل أنود الأخضر عبر مقاومة إلى خط 5 فولت منظم يكون نشطًا عندما تكون طاقة الشبكة قيد التشغيل. قم بتوصيل أنود الأحمر عبر مقاومة إلى إشارة تحكم من دائرة الشحن تصبح مرتفعة أثناء الشحن. استخدم كاثود مشترك متصل بالأرضي. يمكن لترانزستور بسيط أو بوابة منطقية تشغيل الأنودات إذا كانت إشارات التحكم ضعيفة.

11.2 نظام تنبيه بسيط ثنائي الحالة

السيناريو:تحتاج وحدة استشعار إلى تنبيه بصري: أخضر ثابت لـ \"طبيعي\"