LTST-C191TBKT-2A مواصفات ثنائي باعث للضوء الأزرق SMD - الأبعاد 3.2x1.6x0.55 مم - الجهد 2.45-2.95 فولت - الطاقة 76 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

ثنائي LTST-C191TBKT-2A هو ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع السطح (SMD) مصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة ذات المساحة المحدودة. تعتمد تقنيته الأساسية على شريحة أشباه الموصلات من نوع إنديوم جاليوم نيتريد (InGaN)، المسؤولة عن إصدار الضوء الأزرق. تشمل الأسواق الرئيسية لهذا المكون الإلكترونيات الاستهلاكية، ومصابيح المؤشر، والإضاءة الخلفية للشاشات الصغيرة، والأجهزة المحمولة المختلفة التي تتطلب مصدر ضوء موثوقًا، ساطعًا، ومضغوطًا.

الميزة الأساسية لهذا الثنائي الباعث للضوء هي انخفاض سماكته الاستثنائي، حيث يبلغ ارتفاعه 0.55 مليمتر فقط. يسمح هذا الشكل الفائق الرقة بدمجه في المنتجات ذات القيود الشديدة على المساحة الرأسية، مما يتيح تصميمات نهائية أكثر أناقة ورفعًا. يستخدم الغلاف مادة عدسة شفافة تمامًا، لا تبعثر الضوء، مما ينتج عنه حزمة ضوئية أكثر تركيزًا وكثافة، مناسبة للتطبيقات التي تتطلب شدة إضاءة عالية من مصدر صغير.

1.1 المزايا الأساسية

• التصغير:يُعد ارتفاع 0.55 مم ميزة كبيرة لتصميمات المنتجات فائقة الرقة.
• السطوع العالي:يستخدم شريحة InGaN فائقة السطوع، مما يوفر شدة إضاءة عالية في غلاف صغير.
• التوافق:مصمم ليكون متوافقًا مع معدات اللصق والتركيب الآلي وعمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) القياسية، مما يسهل التجميع الآلي بكميات كبيرة.
• التوحيد القياسي:يتوافق مع الخطوط العريضة للعبوات القياسية لـ EIA (تحالف الصناعات الإلكترونية)، مما يضمن القدرة على التنبؤ بتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) والتجميع.
• الامتثال البيئي:المنتج متوافق مع لوائح RoHS (تقييد المواد الخطرة) ومصنف كمنتج صديق للبيئة، مما يلبي اللوائح البيئية الدولية.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً موضوعيًا للمعلمات الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية المحددة في ورقة البيانات. يعد فهم هذه القيم أمرًا بالغ الأهمية لتصميم الدائرة المناسب والتشغيل الموثوق.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. وهي ليست ظروفًا للتشغيل العادي.

• تبديد الطاقة (Pd):76 ميغاواط. هذه هي أقصى كمية من الطاقة يمكن للعبوة تبديدها كحرارة دون تدهور الأداء أو العمر الافتراضي. يتجاوز هذا الحد خطر التلف الحراري.
• تيار الأمامي الذروي (I_FP):100 مللي أمبير. يُسمح بهذا التيار فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). يُستخدم للتطبيقات التي تتطلب ومضات عالية الكثافة قصيرة المدة.
• تيار الأمامي المستمر (I_F):20 مللي أمبير. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار للتشغيل المستمر بالتيار المستمر. يضمن تصميم دائرة القيادة للعمل عند هذا التيار أو أقل منه موثوقية طويلة الأمد.
• نطاق درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -20°C إلى +80°C. يتم ضمان عمل الثنائي الباعث للضوء ضمن معلماته المحددة عبر نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
• نطاق درجة حرارة التخزين (T_stg):من -30°C إلى +100°C. يمكن تخزين الجهاز دون تشغيل ضمن هذه الحدود دون حدوث تلف.
• شرط اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء:درجة حرارة ذروية 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. يحدد هذا الملف الحراري الذي يمكن للمكون تحمله أثناء عملية تجميع لوحة الدوائر المطبوعة.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس هذه المعلمات في حالة اختبار قياسية لدرجة حرارة محيطة 25°C وتيار أمامي (I_F) قدره 2 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• شدة الإضاءة (I_V):4.5 - 18.0 ملي كانديلا (mcd). يقيس هذا السطوع الملحوظ للثنائي الباعث للضوء كما تراه العين البشرية. يشير النطاق الواسع إلى استخدام نظام تصنيف (انظر القسم 3).
• زاوية المشاهدة (2θ_1/2):130 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الضوء إلى نصف قيمتها القصوى (على المحور). تشير زاوية 130 درجة إلى نمط مشاهدة واسع نسبيًا.
• الطول الموجي الذروي (λ_P):468 نانومتر (نمطي). هذا هو الطول الموجي المحدد الذي يكون عنده ناتج الطاقة البصرية في أعلى مستوياته. إنها خاصية لمادة أشباه الموصلات InGaN.
• الطول الموجي السائد (λ_d):465.0 - 475.0 نانومتر. يُشتق هذا من اللون الذي تدركه العين البشرية (CIE chromaticity) وهو الطول الموجي الواحد الذي يمثل أفضل لون الثنائي الباعث للضوء. وهو أيضًا خاضع للتصنيف.
• عرض النطاق الطيفي (Δλ):25 نانومتر (نمطي). يشير هذا إلى نطاق الأطوال الموجية المنبعثة حول الذروة. قيمة 25 نانومتر نموذجية لثنائي باعث للضوء أزرق من نوع InGaN.
• الجهد الأمامي (V_F):2.45 - 2.95 فولت. هذا هو انخفاض الجهد عبر الثنائي الباعث للضوء عند تشغيله بتيار الاختبار البالغ 2 مللي أمبير. يختلف بسبب تفاوتات تصنيع أشباه الموصلات ويتم تصنيفه.
• التيار العكسي (I_R):100 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند جهد عكسي (V_R) قدره 5 فولت. لم يتم تصميم الثنائيات الباعثة للضوء للعمل بالتحيز العكسي. هذه المعلمة هي فقط لتوصيف تيار التسرب. يمكن أن يؤدي تطبيق جهد عكسي إلى إتلاف الجهاز.

3. شرح نظام التصنيف

لإدارة الاختلافات الطبيعية في تصنيع أشباه الموصلات، يتم فرز الثنائيات الباعثة للضوء إلى مجموعات أداء أو \"صناديق\". يضمن هذا الاتساق داخل دفعة الإنتاج. يستخدم LTST-C191TBKT-2A نظام تصنيف ثلاثي الأبعاد.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي

يتم التصنيف عند I_F= 2 مللي أمبير. تغطي خمسة صناديق (من 1 إلى 5) النطاق من 2.45 فولت إلى 2.95 فولت بخطوات 0.1 فولت، مع تسامح +/-0.1 فولت لكل صندوق. يسمح هذا للمصممين باختيار ثنائيات باعثة للضوء ذات انخفاض جهد ثابت، وهو ما يمكن أن يكون مهمًا لتصميم دائرة تحديد التيار، خاصة في المصفوفات المتوازية.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة

يتم التصنيف عند I_F= 2 مللي أمبير. تحدد ثلاثة صناديق (J، K، L) مستويات السطوع الدنيا: 4.50-7.10 ملي كانديلا (J)، 7.10-11.2 ملي كانديلا (K)، و 11.2-18.0 ملي كانديلا (L). ينطبق تسامح +/-15% داخل كل صندوق. هذا أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا موحدًا عبر عدة ثنائيات باعثة للضوء.

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم التصنيف عند I_F= 2 مللي أمبير. يحدد صندوقان درجة اللون: AC (465.0 - 470.0 نانومتر) و AD (470.0 - 475.0 نانومتر)، مع تسامح +/-1 نانومتر. ينتج الصندوق AC لونًا أزرقًا أعمق قليلاً، بينما الصندوق AD أزرق أفتح قليلاً. يضمن هذا اتساق اللون في التركيبات متعددة الثنائيات الباعثة للضوء.

4. تحليل منحنى الأداء

بينما يتم الإشارة إلى منحنيات رسومية محددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 1، الشكل 6)، يتم تحليل آثارها النمطية هنا.

4.1 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي (منحنى I-V)

ناتج الضوء (شدة الإضاءة) للثنائي الباعث للضوء ليس متناسبًا خطيًا مع التيار. يزداد بسرعة عند التيارات المنخفضة ولكن معدل الزيادة عادة ما يتناقص عند التيارات الأعلى بسبب انخفاض الكفاءة والتأثيرات الحرارية. سيؤدي التشغيل بشكل كبير فوق التيار المستمر الموصى به البالغ 20 مللي أمبير إلى نتائج متناقصة في السطوع مع زيادة الحرارة بشكل كبير وتقليل العمر الافتراضي.

4.2 التوزيع الطيفي

سيظهر الرسم البياني الطيفي المشار إليه (الشكل 1) ذروة واحدة مهيمنة تتمحور حول 468 نانومتر (ضوء أزرق) بعرض نصف طيفي نموذجي يبلغ 25 نانومتر. يجب أن يكون الانبعاث في أجزاء أخرى من الطيف المرئي ضئيلاً، مما يؤكد ناتج لون أزرق نقي.

4.3 نمط زاوية المشاهدة

يوضح الرسم البياني القطبي (الشكل 6) زاوية المشاهدة البالغة 130 درجة. تكون الشدة أعلى عند النظر مباشرة إلى الثنائي الباعث للضوء (على المحور) وتتناقص بشكل متماثل مع زيادة زاوية المشاهدة، لتصل إلى 50% من الذروة عند +/-65 درجة من المحور.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتوافق الثنائي الباعث للضوء مع بصمة ثنائي باعث للضوء شريحي قياسي لـ EIA. تشمل الأبعاد الرئيسية طولًا نموذجيًا يبلغ 3.2 مم، وعرض 1.6 مم، والارتفاع الحرج 0.55 مم. تحدد الرسومات الميكانيكية التفصيلية مواقع الوسادات، وشكل العدسة، والتسامحات (عادة ±0.10 مم).

5.2 تحديد القطبية

تحتوي الثنائيات الباعثة للضوء SMD على أنود (+) وكاثود (-). تتضمن ورقة البيانات رسمًا تخطيطيًا يوضح علامة القطبية على جسم المكون، وهو أمر ضروري للتوجيه الصحيح أثناء تجميع لوحة الدوائر المطبوعة. ستمنع القطبية غير الصحيحة إضاءة الثنائي الباعث للضوء وقد تتلفه إذا تم تطبيق جهد عكسي.

5.3 نمط اللحام المقترح للوحة الدوائر المطبوعة

يتم توفير تخطيط وسادة لحام موصى به لضمان وصلة لحام موثوقة، ومحاذاة مناسبة أثناء إعادة التدفق، وتخفيف حراري كافٍ. يساعد اتباع هذا النمط في منع ظاهرة \"شاهد القبر\" (حيث يرفع أحد الطرفين عن الوسادة) ويضمن نتائج لحام متسقة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

المكون متوافق مع عمليات اللحام الخالية من الرصاص. يتم توفير ملف إعادة تدفق مقترح مفصل، يتضمن عادةً: منحدر تسخين مسبق لتنشيط المادة المساعدة، منطقة نقع لتسخين اللوحة بالتساوي، ارتفاع سريع في درجة الحرارة إلى الذروة (260°C كحد أقصى لمدة ≤10 ثوانٍ)، ومرحلة تبريد خاضعة للتحكم. يعد الالتزام بهذا الملف، وخاصة الوقت فوق نقطة الانصهار ودرجة الحرارة القصوى، أمرًا حيويًا لمنع التلف الحراري للعبوة البلاستيكية للثنائي الباعث للضوء وروابط الأسلاك الداخلية.

6.2 ملاحظات اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب توخي الحذر الشديد. التوصية هي استخدام مكواة لحام بحد أقصى 300°C لمدة لا تزيد عن 3 ثوانٍ، وتطبيقها مرة واحدة فقط. يمكن للحرارة الزائدة أو الوقت أن يذيب العدسة أو يتلف شريحة أشباه الموصلات.

6.3 التنظيف

يجب استخدام مواد التنظيف المحددة فقط. توصي ورقة البيانات بالغمر في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة إذا لزم التنظيف. يمكن للمواد الكيميائية القاسية أو غير المحددة أن تتلف العبوة البلاستيكية، مما يؤدي إلى تشقق العدسة أو تعكرها.

6.4 التخزين والتعامل

• حساسية التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):الثنائيات الباعثة للضوء عرضة للتلف بسبب التفريغ الكهروستاتيكي. يجب إجراء التعامل في محطة عمل محمية من التفريغ الكهروستاتيكي باستخدام أسوار المعصم والمعدات المؤرضة.
• حساسية الرطوبة:بينما تكون البكرة مغلقة، بمجرد فتحها، تتعرض الثنائيات الباعثة للضوء للرطوبة المحيطة. يوصى بإكمال إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء في غضون 672 ساعة (28 يومًا) من فتح العبوة. للتخزين لفترات أطول خارج الكيس الأصلي، يجب الاحتفاظ بها في خزانة جافة أو حاوية محكمة الغلق مع مجفف. قد تتطلب المكونات المخزنة لأكثر من 672 ساعة دورة تجفيف (مثل 60°C لمدة 20 ساعة) لإزالة الرطوبة الممتصة قبل إعادة التدفق لمنع \"انفجار الفشار\" (تشقق العبوة بسبب ضغط البخار).

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد الثنائيات الباعثة للضوء على شريط ناقل بارز بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم). الكمية القياسية للبكرة هي 5000 قطعة. يستخدم الشريط غطاء علوي لإغلاق جيوب المكونات. تتوافق التعبئة مع معايير ANSI/EIA 481-1-A-1994.

7.2 تفسير رقم الموديل

يشفر رقم الجزء LTST-C191TBKT-2A سمات محددة: LTST تشير إلى عائلة المنتج، C191 تشير على الأرجح إلى حجم العبوة، TB تشير إلى اللون (أزرق)، KT قد تشير إلى التعبئة بالشريط والبكرة، و 2A قد تكون مراجعة أو رمز أداء. يجب تأكيد التفصيل الدقيق مع دليل ترقيم الأجزاء الخاص بالشركة المصنعة.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• مؤشرات الحالة:أضواء حالة الطاقة، أو الاتصال، أو الوظيفة في الهواتف الذكية، والأجهزة اللوحية، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، والأجهزة القابلة للارتداء.
• الإضاءة الخلفية:إضاءة خلفية مضاءة من الحافة أو مباشرة لوحات المفاتيح الرفيعة جدًا، أو الرموز، أو شاشات LCD الصغيرة.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:إضاءة زخرفية أو ثنائيات باعثة للضوء للإشعارات في معدات الصوت، وأجهزة التحكم بالألعاب، وأجهزة المنزل الذكي.
• مؤشرات اللوحة:مؤشرات مجمعة على لوحات التحكم الصناعية حيث تكون المساحة محدودة.

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي أو محرك تيار ثابت لتحديد التيار الأمامي إلى 20 مللي أمبير أو أقل للتشغيل المستمر. يتم حساب قيمة المقاوم باستخدام R = (V_supply- V_F) / I_F.
• الإدارة الحرارية:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، فإن ضمان مساحة نحاسية كافية في لوحة الدوائر المطبوعة حول وسادات اللحام يساعد في توصيل الحرارة بعيدًا، خاصة في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية أو عند التشغيل بالقرب من الحدود القصوى.
• التصميم البصري:تنتج العدسة الشفافة تمامًا حزمة ضوئية مركزة. إذا كانت هناك حاجة لنمط ضوئي أوسع وأكثر انتشارًا، فيجب دمج موزعات أو أدلة ضوئية خارجية في تصميم المنتج.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بتقنيات LED القديمة أو العبوات الأكبر، فإن المميزات الرئيسية لـ LTST-C191TBKT-2A هيارتفاع 0.55 مموالسطوع العالي من شريحة InGaN. مقابل الثنائيات الباعثة للضوء فائقة الرقة الأخرى، قد تشمل مزاياها بصمة EIA قياسية لتوافق التصميم، وخيارات تصنيف محددة لاتساق اللون/السطوع، وتوثيق واضح لتجميع إعادة التدفق الخالي من الرصاص. توفر زاوية المشاهدة البالغة 130 درجة توازنًا جيدًا بين مخروط مشاهدة واسع وشدة معقولة على المحور.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

10.1 هل يمكنني تشغيل هذا الثنائي الباعث للضوء عند 20 مللي أمبير بشكل مستمر؟

نعم، 20 مللي أمبير هو الحد الأقصى الموصى به للتيار الأمامي المستمر (DC). للحصول على أفضل عمر افتراضي وموثوقية، يُنصح غالبًا بالتشغيل عند تيار أقل قليلاً، مثل 15-18 مللي أمبير.

10.2 لماذا يوجد نطاق للجهد الأمامي وشدة الإضاءة؟

هذه اختلافات متأصلة في تصنيع أشباه الموصلات. يقوم نظام التصنيف بفرز الثنائيات الباعثة للضوء إلى مجموعات ذات خصائص متشابهة. يجب على المصممين تحديد رموز الصناديق المطلوبة عند الطلب لضمان الاتساق في تطبيقهم.

10.3 ماذا يحدث إذا قمت بلحامه بدرجة حرارة أعلى أو لفترة أطول من المحدد؟

يمكن أن يتجاوز حد إعادة التدفق البالغ 260°C لمدة 10 ثوانٍ أن يسبب عدة أعطال: يمكن أن تتشوه العبوة البلاستيكية أو يتغير لونها، يمكن أن تنكسر روابط الأسلاك الذهبية الداخلية أو يمكن أن يضعفها نمو المعدن المشترك، ويمكن أن تصبح عدسة الإيبوكسي معكرة. اتبع دائمًا الملف الموصى به.

10.4 هل يمكنني استخدام هذا الثنائي الباعث للضوء لحماية الجهد العكسي أو كصمام ثنائي زينر؟

No.لم يتم تصميم الجهاز للعمل العكسي. تصنيف الجهد العكسي الأقصى (5 فولت لاختبار I_R) هو للتوصيف فقط. يمكن أن يؤدي تطبيق تحيز عكسي إلى إتلاف تقاطع الثنائي الباعث للضوء على الفور وبشكل كارثي.

11. دراسة حالة تصميم عملية

السيناريو:تصميم مؤشر حالة لحافظة سماعة بلوتوث فائقة الرقة. يجب أن يكون المؤشر أزرقًا، مرئيًا في ضوء النهار، ويتناسب مع ارتفاع تجويف إجمالي يبلغ 0.8 مم.

اختيار المكون:تم اختيار LTST-C191TBKT-2A بشكل أساسي لارتفاعه البالغ 0.55 مم، مما يترك 0.25 مم لدليل/موزع الضوء. يلبي اللون الأزرق متطلبات العلامة التجارية.

تصميم الدائرة:تستخدم الحافظة منظم جهد 3.3 فولت. استهداف تيار أمامي قدره 15 مللي أمبير لتحقيق توازن بين السطوع وعمر البطارية. باستخدام V_Fنمطي قدره 2.7 فولت (من الصندوق 3)، يتم حساب المقاوم المتسلسل: R = (3.3V - 2.7V) / 0.015A = 40 أوم. يتم اختيار مقاوم قياسي 39 أوم.

تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة:يتم استخدام نمط اللحام المقترح من ورقة البيانات. يتم وضع فتحات تخفيف حرارية إضافية تحت وسادة الكاثود لتبديد الحرارة إلى مستوى أرضي داخلي، حيث سيتم إحاطة الجهاز.

الطلب:لضمان اتساق اللون والسطوع عبر جميع وحدات الإنتاج، يحدد الطلب الصناديق: صندوق شدة الإضاءة \"L\" (الأكثر سطوعًا) وصندوق الطول الموجي السائد \"AD\" (درجة اللون الأزرق المفضلة).

12. مقدمة عن مبدأ التقنية

يعتمد LTST-C191TBKT-2A على تقنية أشباه الموصلات InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد). عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر تقاطع p-n للثنائي الباعث للضوء، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة. تتحد، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة InGaN، والتي يتم هندستها عن طريق ضبط نسبة الإنديوم إلى الجاليوم أثناء نمو البلورة. يغير محتوى الإنديوم الأعلى الانبعاث نحو أطوال موجية أطول (أخضر)، بينما التركيبة المستخدمة هنا تنتج ضوءًا أزرقًا. تعمل عبوة الإيبوكسي الشفافة تمامًا كعدسة، تشكل ناتج الضوء وتوفر الحماية البيئية.

13. اتجاهات وتطورات الصناعة

يستمر اتجاه الثنائيات الباعثة للضوء SMD للإلكترونيات الاستهلاكية نحو مزيد من التصغير، وزيادة الكفاءة (مزيد من ناتج الضوء لكل واط من المدخلات الكهربائية)، وموثوقية أعلى. هناك أيضًا دفع نحو اتساق لوني أكثر إحكامًا (نطاقات تصنيف أصغر) وأداء محسن في درجات الحرارة العالية. إن اعتماد مواد عبوات متقدمة لتحمل درجات حرارة إعادة تدفق أعلى مرتبطة باللحام الخالي من الرصاص والتجميع ذو الوجهين هو معيار. بينما يمثل هذا المكون تقنية ناضجة ومحسنة لمؤشرات الأزرق القياسية، يركز البحث والتطوير المستمر على مواد جديدة مثل micro-LEDs ونقاط الكم لتطبيقات العرض والإضاءة المستقبلية، والتي تتطلب مسافات بكسل أصغر وألوانًا أنقى.