ورقة بيانات مصباح LED ثنائي اللون LTLR1DESTBKJH155T - أزرق/أصفر - 3.2V/2.1V - 70mW/75mW - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات مجموعة مصباح LED ثنائي اللون مثبت عبر الثقب. يتكون المنتج من مصباح LED بحجم T-1، ويضم رقائق من نوع InGaN للون الأزرق وAlInGaP للون الأصفر، مُحاطة بحامل (هيكل) بلاستيكي أسود بزاوية قائمة. تم تصميم هذه المجموعة كمؤشر للوحة الدوائر (CBI)، لتوفر إشارة بصرية عالية التباين مناسبة لمختلف المعدات الإلكترونية. الوظيفة الأساسية هي توفير مؤشر للحالة من خلال لونين متميزين من عبوة واحدة، يتم تركيبها بشكل عمودي على مستوى اللوحة المطبوعة (PCB).

1.1 المزايا الأساسية

• سهولة التجميع:التصميم مُحسّن لتجميع مباشر على لوحة الدوائر وهو متوافق مع عمليات التركيب الآلي باستخدام الشريط والبكرة.
• تحسين الرؤية:مادة الهيكل الأسود تحسن بشكل كبير نسبة التباين، مما يجعل ضوء LED أكثر وضوحًا أمام خلفية اللوحة.
• وظيفة ثنائية اللون:يجمع بين مصابيح LED زرقاء (470 نانومتر نموذجي) وصفراء (589 نانومتر نموذجي) في عبوة واحدة، مما يسمح بمؤشرات حالة متعددة.
• الامتثال البيئي:المنتج خالٍ من الرصاص ومتوافق بالكامل مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة).
• استهلاك منخفض للطاقة:مصمم للعمل بكفاءة مع تيار أمامي نموذجي يتراوح بين 10-20 مللي أمبير.

1.2 التطبيقات المستهدفة

هذا المكون مخصص للإشارة إلى الحالة والتشوير البصري في مجموعة واسعة من الأجهزة الإلكترونية. تشمل أسواق التطبيق الرئيسية:

• معدات الاتصالات:مفاتيح الشبكة، الموجهات، أجهزة المودم.
• أنظمة الكمبيوتر:الخوادم، أجهزة الكمبيوتر المكتبية، الأجهزة الطرفية.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:معدات الصوت/الفيديو، الأجهزة المنزلية، أجهزة الألعاب.
• أنظمة التحكم الصناعية:لوحات الأجهزة، أنظمة التحكم، معدات الأتمتة.

2. تحليل مفصل للمعايير التقنية

يقدم هذا القسم تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للمعايير الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية المحددة للجهاز. جميع البيانات مُشار إليها عند درجة حرارة محيطة (TA) تبلغ 25 درجة مئوية ما لم يُذكر خلاف ذلك.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بالتشغيل عند هذه الحدود أو بالقرب منها للاستخدام العادي.

• تبديد الطاقة (PD):الأزرق: 70 ملي واط، الأصفر: 75 ملي واط. تحدد هذه المعلمة إجمالي الطاقة الكهربائية (IF * VF) التي يمكن تحويلها إلى حرارة داخل شريحة LED.
• التيار الأمامي:تيار مستمر (DC) مستمر: الأزرق: 20 مللي أمبير، الأصفر: 30 مللي أمبير. ذروة (نبضي): 60 مللي أمبير لكلا اللونين تحت ظروف محددة (دورة العمل ≤1/10، عرض النبضة ≤10 ميكروثانية). تجاوز تيار DC سيُسرع من تدهور التدفق الضوئي وقد يتسبب في فشل كارثي.
• نطاقات درجة الحرارة:التشغيل: من -30°C إلى +85°C. التخزين: من -40°C إلى +100°C. تحدد هذه الحدود البيئية للتشغيل الموثوق والتخزين غير التشغيلي.
• درجة حرارة اللحام:يمكن للأطراف تحمل 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 5 ثوانٍ، مقاسة على بعد 2.0 مم من جسم LED. هذا أمر بالغ الأهمية لعمليات اللحام بالموجة أو اليدوي.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

هذه هي معايير الأداء النموذجية تحت ظروف الاختبار المحددة، وتمثل السلوك المتوقع للجهاز.

• شدة الإضاءة (Iv):تُقاس عند IF=10mA. الأزرق: 520 ملي كانديلا (نموذجي)، الأصفر: 310 ملي كانديلا (نموذجي). تشير ورقة البيانات إلى ضرورة تضمين هامش اختبار ±30% لأغراض الضمان، مما يشير إلى تباين كبير بين الوحدات.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):حوالي 40 درجة لكلا اللونين. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها على المحور، مما يحدد انتشار الحزمة الضوئية.
• الطول الموجي:
  • الطول الموجي القمي (λP): الأزرق: 468 نانومتر، الأصفر: 591 نانومتر (عند قمة القياس).
  • الطول الموجي السائد (λd): الأزرق: 470 نانومتر (نموذجي)، الأصفر: 589 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي السائد هو اللون المُدرك كما هو محدد في مخطط لونية CIE.
• الجهد الأمامي (VF):عند IF=10mA. الأزرق: 3.2 فولت (نموذجي، نطاق 2.6-3.5 فولت)، الأصفر: 2.1 فولت (نموذجي، نطاق 1.7-2.5 فولت). قيم VF المختلفة للونين أمر بالغ الأهمية لتصميم الدائرة، خاصة عند تشغيلهما من مصدر تيار مشترك.
• التيار العكسي (IR):أقصى 10 ميكرو أمبير عند VR=5V. تنص ورقة البيانات صراحةً على أن الجهازليسمصممًا للعمل العكسي؛ هذا الاختبار هو للتوصيف فقط.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يتم فرز المنتج إلى مجموعات (Bins) بناءً على المعايير البصرية الرئيسية لضمان الاتساق داخل دفعة الإنتاج. يجب على المصممين مراعاة هذه النطاقات.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تجميع مصابيح LED حسب شدة إضاءتها المقاسة عند 10 مللي أمبير. رمز المجموعة (Bin Code) هو جزء من رقم القطعة الكامل (مثال: 'HJ' في LTLR1DESTBKJH155T).

• مجموعات LED الزرقاء:FG (110-180 ملي كانديلا)، HJ (180-310 ملي كانديلا)، KL (310-520 ملي كانديلا).
• مجموعات LED الصفراء:DE (65-110 ملي كانديلا)، FG (110-180 ملي كانديلا)، HJ (180-310 ملي كانديلا).
• الهامش المسموح به:كل حد للمجموعة له هامش ±30%، مما يعني أن القيم الدنيا/القصوى الفعلية لمجموعة معينة يمكن أن تختلف بهذه النسبة.

3.2 تصنيف اللون (الطول الموجي السائد)

يتم أيضًا فرز مصابيح LED حسب طولها الموجي السائد للتحكم في اتساق اللون.

• مجموعات اللون الأزرق:الرمز 1 (464.0-470.0 نانومتر)، الرمز 2 (470.0-476.0 نانومتر).
• مجموعات اللون الأصفر:الرمز 3 (582.0-589.0 نانومتر)، الرمز 4 (589.0-596.0 نانومتر).
• الهامش المسموح به:كل حد للمجموعة له هامش ضيق ±1 نانومتر.

يحدد رقم القطعة الكامل مجموعة شدة الإضاءة واللون الدقيقة لكل من المكونين الأزرق والأصفر، مما يسمح بالاختيار الدقيق لمتطلبات التطبيق.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما تشير ملف PDF إلى منحنيات نموذجية، يمكن استنتاج سلوكها العام من البيانات الجدولية وفيزياء أشباه الموصلات.

4.1 خاصية التيار مقابل الجهد (I-V)

يظهر الجهد الأمامي (VF) علاقة لوغاريتمية مع التيار. بالنسبة لـ LED الأزرق (InGaN)، يكون VF أعلى (~3.2V @10mA) مقارنة بـ LED الأصفر (AlInGaP، ~2.1V @10mA) بسبب اختلاف طاقات فجوة النطاق لأشباه الموصلات. لـ VF معامل درجة حرارة سالب، حيث ينخفض مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع.

4.2 الناتج البصري مقابل التيار (خاصية L-I)

شدة الإضاءة تتناسب تقريبًا خطيًا مع التيار الأمامي في نطاق التشغيل المحدد (حتى 20-30 مللي أمبير). ومع ذلك، قد تنخفض الكفاءة (لومن لكل واط) عند التيارات الأعلى بسبب زيادة توليد الحرارة وتأثيرات الهبوط (droop). تمثل مجموعات الشدة المختلفة الاختلافات في خاصية L-I عبر وحدات التصنيع.

4.3 الاعتماد على درجة الحرارة

ينخفض الناتج الضوئي لـ LED مع زيادة درجة حرارة التقاطع. عادةً ما يكون لـ LED الأصفر من نوع AlInGaP حساسية أكبر لدرجة الحرارة (انخفاض أكبر في الناتج مع الحرارة) من LED الأزرق من نوع InGaN. الإدارة الحرارية المناسبة ضرورية للحفاظ على سطوع ثابت وموثوقية طويلة الأجل.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 الأبعاد الخارجية والبناء

يستخدم الجهاز حاملًا بلاستيكيًا أسود بزاوية قائمة. تشمل الملاحظات الميكانيكية الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالمليمترات، مع هامش عام ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• مادة الهيكل هي بلاستيك أسود.
• مصباح T-1 المدمج له عدسة بيضاء مشتتة، مما يوسع زاوية الرؤية ويخفف مظهر شريحة LED.
• يسمح التصميم بزاوية قائمة بتركيب LED على حافة PCB، مما يجعل الضوء ينبعث بشكل موازٍ لسطح اللوحة، وهو مثالي للإشارة على اللوحة الأمامية.

5.2 تحديد القطبية

كمصباح LED ثنائي اللون في تكوين كاثود مشترك أو أنود مشترك (يجب التحقق من التكوين المحدد من مخطط توصيل الأطراف التفصيلي، الذي تمت الإشارة إليه ولكن لم يتم تفصيله في المقتطف المقدم)، فإن القطبية الصحيحة ضرورية. تطبيق جهد عكسي يتجاوز 5 فولت يمكن أن يسبب تلفًا فوريًا. عادةً ما تشير الطرف الأطول إلى الأنود لمصباح LED أحادي اللون، ولكن بالنسبة للأنواع ثنائية اللون، يجب الرجوع إلى العلامات على الهيكل أو مخطط ورقة البيانات.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ظروف التخزين

مصابيح LED هي أجهزة حساسة للرطوبة (MSD).

• الكيس المغلق:قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤70% رطوبة نسبية. العمر الافتراضي هو سنة واحدة في كيس الحاجز الرطوبي (MBB) الأصلي مع مجفف.
• الكيس المفتوح:قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. يجب إعادة تدفئة المكونات بالأشعة تحت الحمراء (IR-reflow) خلال 168 ساعة (أسبوع واحد) من فتح الكيس.
• التعرض الممتد:إذا تم التعرض لأكثر من 168 ساعة، يلزم تجفيف (Bake) عند 60 درجة مئوية لمدة 48 ساعة على الأقل قبل اللحام لمنع حدوث تشققات "البوب كورن" أثناء إعادة التدفئة.

6.2 تشكيل الأطراف والتعامل معها

• اثنِ الأطراف عند نقطة تبعد 3 مم على الأقل من قاعدة عدسة LED. لا تستخدم قاعدة العدسة كنقطة ارتكاز.
• يجب أن يتم تشكيل الأطرافقبلاللحام، في درجة حرارة الغرفة.
• استخدم أقل قوة ضغط ممكنة أثناء إدخال PCB لتجنب الإجهاد الميكانيكي على عدسة الإيبوكسي وروابط الأسلاك.

6.3 عملية اللحام

• حافظ على مسافة لا تقل عن 2 مم من قاعدة العدسة إلى نقطة اللحام.
• تجنب غمس العدسة في اللحام أو المادة المساعدة (Flux).
• لا تطبق إجهادًا خارجيًا على الأطراف أثناء اللحام أو بعده.
• للتنظيف، استخدم فقط المذيبات القائمة على الكحول مثل كحول الأيزوبروبيل.

7. التغليف ومعلومات الطلب

7.1 مواصفات التغليف

يتم توريد الجهاز بتغليف الشريط والبكرة للتجميع الآلي.

• الشريط الحامل:سبيكة بوليستيرين موصل أسود، سماكة 0.50 مم.
• سعة البكرة:450 قطعة لكل بكرة مقاس 13 بوصة.
• تغليف الكرتون:
  • 1 بكرة + مجفف + بطاقة رطوبة في 1 كيس حاجز رطوبي (MBB).
  • 2 MBB في 1 كرتون داخلي (إجمالي 900 قطعة).
  • 10 كراتين داخلية في 1 كرتون خارجي (إجمالي 9,000 قطعة).

8. توصيات تصميم التطبيق

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

يجب تشغيل كل لون LED بشكل مستقل بمقاومة محددة للتيار. بسبب اختلاف جهود الأمام (الأزرق ~3.2V، الأصفر ~2.1V)، لا يُنصح باستخدام مقاومة مشتركة لكلا مصباحي LED على التوازي، لأن ذلك سيسبب اختلالًا شديدًا في التيار. يجب حساب مقاومات تحديد التيار المنفصلة بناءً على جهد التغذية (Vcc)، التيار المطلوب (IF، نموذجيًا 10-20mA)، وVF الخاص بـ LED. الصيغة: R = (Vcc - VF) / IF.

8.2 اعتبارات التصميم

• تشغيل التيار:قم دائمًا بتشغيل مصابيح LED بتيار ثابت أو مصدر جهد مع مقاومة على التوالي. الاتصال المباشر بمصدر جهد سيسبب تدفق تيار غير منضبط وفشل.
• إدارة الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، تأكد من وجود مساحة كافية من النحاس على PCB أو تهوية إذا كان التشغيل بأقصى تيار أو في درجات حرارة محيطة عالية للحفاظ على درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود.
• التصميم البصري:يوفر الحامل الأسود تباينًا ممتازًا. ضع في الاعتبار زاوية الرؤية البالغة 40 درجة عند تصميم أنابيب الضوء أو فتحات اللوحة لضمان الرؤية من مواضع المشاهدة المقصودة.
• تأثير نظام التصنيف (Binning):للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا موحدًا عبر وحدات متعددة، حدد مجموعة شدة ضيقة (مثل HJ لكلا اللونين) وتأكد من التوريد من نفس دفعة التصنيع إذا أمكن.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED أحادية اللون مثبتة عبر الثقب أو البدائل السطحية (SMD)، يقدم هذا المنتج مزايا محددة:

• مقارنة بمصباحي LED أحاديي اللون:يوفر مساحة على PCB، يقلل عدد القطع، ويبسط التجميع باستخدام بصمة واحدة لوظيفتي إشارة.
• مقارنة بمصابيح LED ثنائية اللون السطحية (SMD):تصميم الزاوية القائمة المثبت عبر الثقب غالبًا ما يكون أكثر متانة للتجميع اليدوي والإصلاح والتطبيقات المعرضة للاهتزاز أو الإجهاد الميكانيكي. كما يسهل التركيب على اللوحة الأمامية دون الحاجة إلى أنابيب ضوء إضافية.
• مقارنة بمصابيح LED ثلاثية الألوان (RGB):يقدم حلاً أبسط وأقل تكلفة غالبًا عندما تكون هناك حاجة إلى لونين محددين فقط (أزرق وأصفر/كهرماني) للإشارة إلى الحالة (مثال: تشغيل/استعداد، نشط/خامل، موافق/تحذير).

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

10.1 هل يمكنني تشغيل كلا مصباحي LED في وقت واحد من طرف واحد؟

لا، ليس مباشرة. لمصابيح LED الزرقاء والصفراء جهود أمامية مختلفة. توصيلهما على التوازي بمصدر تيار واحد سيؤدي إلى تدفق معظم التيار عبر LED الأصفر (الأقل VF)، مما قد يؤدي إلى تشغيله فوق طاقته بينما يترك LED الأزرق خافتًا أو مطفأ. يجب تشغيلهما بدوائر منفصلة أو بواسطة دائرة متكاملة (IC) قادرة على التحكم في التيار بشكل مستقل.

10.2 ما الفرق بين الطول الموجي القمي والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي القمي (λP) هو الطول الموجي عند أعلى نقطة في منحنى توزيع القدرة الطيفية لـ LED. الطول الموجي السائد (λd) هو قيمة محسوبة من مخطط ألوان CIE تمثل اللون المُدرك كطول موجي واحد. λd أكثر صلة بتطبيقات الإشارة اللونية، بينما λP أكثر صلة بالتحليل الطيفي.

10.3 لماذا يوجد هامش ±30% على ضمانات شدة الإضاءة؟

يعكس هذا الاختلافات الكامنة في عملية التصنيع والنمو البلوري لأشباه الموصلات. يُستخدم نظام التصنيف (Binning) لفرز مصابيح LED إلى مجموعات بأداء نسبي أكثر ضيقًا. ينطبق الهامش على حدود المجموعات نفسها، مما يعني أن مجموعة مُصنفة 180-310 ملي كانديلا يمكن أن تحتوي على وحدات منخفضة تصل إلى 126 ملي كانديلا (180 -30%) أو عالية تصل إلى 403 ملي كانديلا (310 +30%) عند حدود الاختبار.

11. أمثلة عملية للاستخدام

11.1 مؤشر حالة منفذ مفتاح الشبكة

في مفتاح إيثرنت، يمكن لمصباح LED ثنائي اللون واحد لكل منفذ الإشارة إلى حالات متعددة: مطفأ (لا يوجد اتصال)، أصفر ثابت (اتصال 10/100 ميغابت في الثانية)، أزرق ثابت (اتصال 1 جيجابت في الثانية)، أصفر وامض (نشاط بيانات بسرعة منخفضة)، أزرق وامض (نشاط بيانات بسرعة أعلى). يجمع هذا ما قد يتطلب مصباحي LED منفصلين في واحد، مما يوفر مساحة على اللوحة الأمامية.

11.2 حالة وحدة إمداد الطاقة (PSU)

على خادم أو وحدة إمداد طاقة صناعية، يمكن لـ LED الإشارة إلى: مطفأ (طاقة التيار المتردد غير موجودة)، أصفر ثابت (طاقة التيار المتردد موجودة، مخرجات التيار المستمر مطفأة/في وضع الاستعداد)، أزرق ثابت (مخرجات التيار المستمر قيد التشغيل وداخل نطاق التنظيم). يضمن التباين العالي للحامل الأسود وضوح الرؤية في البيئات المثبتة على الرفوف.

12. مبدأ التشغيل

الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LEDs) هي أجهزة أشباه موصلات ذات تقاطع p-n. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز طاقة فجوة النطاق للمادة، تتحد الإلكترونات مع الفجوات في منطقة الاستنزاف، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد لون الضوء من خلال طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. يستخدم InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد) للانبعاث الأزرق، ويستخدم AlInGaP (ألومنيوم إنديوم جاليوم فوسفيد) للانبعاث الأصفر/الكهرماني. تحتوي العدسة البيضاء المشتتة على مواد فسفورية أو جسيمات تشتت لتوسيع زاوية الرؤية وتليين الناتج الضوئي. يتم وضع الرقائق شبه الموصلة داخل عبوة T-1 واحدة مع توصيل كهربائي مشترك (كاثود مشترك أو أنود) للإحكام.

13. الاتجاهات التكنولوجية

نضج سوق مصابيح LED المثبتة عبر الثقب للمؤشرات، مع تحول تدريجي نحو عبوات الأجهزة السطحية (SMD) مثل 0603 و0402 وأنواع الرؤية الجانبية لتصميمات PCB عالية الكثافة. ومع ذلك، تحتفظ مصابيح LED المثبتة عبر الثقب، خاصة أنواع الزاوية القائمة، بأهمية قوية في التطبيقات التي تتطلب متانة ميكانيكية أعلى، وسهولة في التجميع/الصيانة اليدوية، وزوايا تركيب بصرية محددة دون بصريات ثانوية. يركز الاتجاه التكنولوجي داخل هذا القطاع على تحسين الكفاءة (ملي كانديلا/مللي أمبير أعلى)، وتحقيق تصنيف (binning) أضيق للون والشدة لتحقيق الاتساق، وتعزيز الموثوقية تحت نطاقات أوسع من درجات الحرارة والرطوبة. يظل دمج ألوان/رقائق متعددة في عبوة واحدة، كما هو الحال في هذا المنتج، طريقة رئيسية لزيادة الوظائف لكل وحدة مساحة على PCB.