ورقة بيانات ثنائي الضوء LTST-C194KGKT - الأبعاد 1.6x0.8x0.3 مم - الجهد 1.8-2.4 فولت - اللون الأخضر - الطاقة 75 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTST-C194KGKT ثنائي ضوء من نوع SMD مصمم للتطبيقات الإلكترونية الحديثة والمدمجة. يتميز بارتفاعه المنخفض جداً الذي يبلغ 0.30 مليمتر فقط، مما يجعله مثالياً للاستخدام في التصاميم محدودة المساحة مثل الأجهزة المحمولة فائقة النحافة، والأجهزة القابلة للارتداء، والألواح المضاءة من الحواف. يستخدم هذا الثنائي تقنية أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) لإنتاج الضوء الأخضر، والمعروفة بكفاءتها العالية ونقاء اللون الجيد. السوق المستهدف يشمل الإلكترونيات الاستهلاكية، لوحات التحكم الصناعية، إضاءة السيارات الداخلية، وتطبيقات المؤشرات العامة التي تتطلب أداءً موثوقاً وامتثالاً لمعايير RoHS.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

يتم تصنيف الجهاز لتبديد طاقة قصوى تبلغ 75 ميغاواط عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°C. الحد الأقصى المطلق للتيار المستمر الأمامي هو 30 مللي أمبير، بينما يُسمح بتيار أمامي ذروة أعلى يصل إلى 80 مللي أمبير في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). هذا التمييز بالغ الأهمية للتصميم: حد 30 مللي أمبير مخصص للتشغيل المستمر، بينما تصنيف 80 مللي أمبير يسمح بنبضات قصيرة وعالية الكثافة في أنظمة القيادة المتعددة. الحد الأقصى لجهد الانعكاس هو 5 فولت، وهو مستوى حماية قياسي. نطاقات درجة حرارة التشغيل والتخزين هي -30°C إلى +85°C و -40°C إلى +85°C على التوالي، مما يشير إلى أداء قوي عبر نطاق بيئي واسع. يتم تحديد حالة اللحام بالأشعة تحت الحمراء عند 260°C لمدة 10 ثوانٍ، وهو ملف تعريف قياسي لعمليات إعادة التدفق الخالية من الرصاص.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس المعايير الرئيسية عند Ta=25°C وتيار اختبار قياسي (IF) قدره 20 مللي أمبير. تتراوح شدة الإضاءة (Iv) بشكل نموذجي من 18.0 إلى 112.0 ملي كانديلا (mcd). يتم إدارة هذا النطاق الواسع من خلال نظام تصنيف. زاوية الرؤية (2θ1/2) هي 130 درجة، مما يوفر نمط انبعاث واسع جداً ومنتشر مناسب للإضاءة المساحية بدلاً من الحزم المركزة. الطول الموجي لذروة الانبعاث (λP) هو نموذجياً 574 نانومتر. يتراوح الطول الموجي السائد (λd)، الذي يحدد اللون المُدرك، من 567.5 نانومتر إلى 576.5 نانومتر عند 20 مللي أمبير، وهو ما يتوافق مع درجة اللون الأخضر النقي. نصف عرض الخط الطيفي (Δλ) هو 15 نانومتر، مما يشير إلى نطاق طيفي ضيق نسبياً وتشبع لوني جيد. يتراوح الجهد الأمامي (VF) من 1.80 فولت إلى 2.40 فولت عند 20 مللي أمبير، وهو أمر مهم لحساب قيم المقاومة التسلسلية وتصميم مصدر الطاقة. الحد الأقصى للتيار العكسي (IR) هو 10 ميكرو أمبير عند جهد انعكاس (VR) قدره 5 فولت، مما يشير إلى خصائص تقاطع جيدة.

3. شرح نظام التصنيف

يستخدم المنتج نظام تصنيف ثنائي الأبعاد لضمان اتساق اللون والسطوع داخل التطبيق. هذا أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تستخدم عدة ثنائيات ضوئية حيث يكون التوحيد البصري مطلوباً.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف شدة الإضاءة إلى أربع فئات (M، N، P، Q) مقاسة بوحدة mcd عند 20 مللي أمبير. لكل فئة قيمة دنيا وقصوى: M (18.0-28.0)، N (28.0-45.0)، P (45.0-71.0)، Q (71.0-112.0). يتم تطبيق تسامح قدره +/-15% على كل فئة شدة. يجب على المصممين تحديد رمز الفئة المطلوب لضمان مستوى السطوع لتطبيقهم.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم أيضاً تصنيف اللون (الطول الموجي السائد) إلى ثلاثة رموز: C (567.5-570.5 نانومتر)، D (570.5-573.5 نانومتر)، و E (573.5-576.5 نانومتر). يتم الحفاظ على تسامح ضيق قدره +/- 1 نانومتر لكل فئة طول موجي. من خلال الجمع بين رمز فئة الشدة ورمز فئة الطول الموجي، يمكن تحديد مجموعة فرعية محددة ومتسقة من أداء منتج LTST-C194KGKT.

4. تحليل منحنيات الأداء

في حين يتم الإشارة إلى المنحنيات الرسومية المحددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 1، الشكل 6)، يمكن وصف سلوكها النموذجي بناءً على التقنية. العلاقة بين التيار الأمامي (IF) وشدة الإضاءة (Iv) تكون خطية بشكل عام ضمن نطاق التشغيل، مما يعني أن السطوع يزداد بشكل متناسب مع التيار حتى الحد الأقصى للتصنيف. يتمتع الجهد الأمامي (VF) بمعامل درجة حرارة سالب؛ حيث ينخفض قليلاً مع زيادة درجة حرارة التقاطع. قد يختبر الطول الموجي السائد (λd) أيضاً تحولاً طفيفاً (عادةً نحو الأطوال الموجية الأطول) مع زيادة درجة حرارة التقاطع، وهي خاصية شائعة لثنائيات الضوء لأشباه الموصلات. يشير منحنى زاوية الرؤية الواسع البالغ 130 درجة إلى نمط انبعاث شبه لامبرتي، حيث تكون الشدة في أعلى مستوياتها في المركز وتتناقص تدريجياً نحو الحواف.

5. معلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

يتميز ثنائي الضوء ببصمة عبوة قياسية EIA. تشمل الأبعاد الرئيسية الطول والعرض النموذجيين، مع كون السمة المحددة هي الارتفاع المنخفض جداً البالغ 0.30 مليمتر. جميع تسامحات الأبعاد هي نموذجياً ±0.10 مليمتر ما لم يُذكر خلاف ذلك. مادة العدسة شفافة تماماً، مما يسمح بانبعاث اللون الأخضر الأصلي لرقاقة AlInGaP دون ترشيح أو تشتيت للون، مما يزيد من إخراج الضوء إلى أقصى حد.

5.2 تصميم وسادة اللحام والقطبية

تتضمن ورقة البيانات أبعاد وسادة اللحام المقترحة لضمان تكوين وصلة لحام مناسبة واستقرار ميكانيكي أثناء إعادة التدفق. يتم توفير سمك قالب موصى به بحد أقصى 0.10 مليمتر لتطبيق عجينة اللحام. يحتوي المكون على علامات الأنود والكاثود؛ يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التثبيت لضمان التشغيل السليم. يسهل تصميم الوسادة الترطيب الجيد للحام ويساعد على محاذاة المكون ذاتياً أثناء إعادة التدفق.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

يتم توفير ملف تعريف إعادة تدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) مقترح، متوافق مع معايير JEDEC للعمليات الخالية من الرصاص. تشمل المعايير الرئيسية منطقة التسخين المسبق (150-200°C)، وقت التسخين المسبق (الحد الأقصى 120 ثانية)، درجة الحرارة القصوى (الحد الأقصى 260°C)، والوقت فوق السائل (وقت محدد عند درجة الحرارة القصوى، الحد الأقصى 10 ثوانٍ). هذا الملف الشخصي بالغ الأهمية لمنع الصدمة الحرارية، وضمان إعادة تدفق اللحام المناسبة، وتجنب إتلاف عبوة ثنائي الضوء أو رقاقة أشباه الموصلات.

6.2 ظروف التخزين والتعامل

ثنائيات الضوء حساسة للرطوبة. عند وجودها في التغليف المصنعي المغلق مع مجفف، يجب تخزينها عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية واستخدامها خلال عام واحد. بمجرد فتح الكيس المقاوم للرطوبة، يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30°C و 60% رطوبة نسبية. يُوصى بتجفيف المكونات المعرضة للظروف المحيطة لأكثر من 672 ساعة (28 يوماً) عند حوالي 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة "الفرقعة" أثناء إعادة التدفق.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضرورياً، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. يُوصى بغمر ثنائي الضوء في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة. قد تتلف منظفات كيميائية غير محددة مادة عبوة الإيبوكسي أو العدسة.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد المنتج في تغليف شريط وبكرة متوافق مع معدات الاختيار والوضع الآلية. عرض الشريط هو 8 مليمتر، ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مليمتر). تحتوي كل بكرة على 5000 قطعة. بالنسبة للكميات الأصغر، تتوفر كمية تعبئة دنيا تبلغ 500 قطعة للدفعات المتبقية. تتبع مواصفات الشريط والبكرة معايير ANSI/EIA 481-1-A-1994. يشمل التغليف شريط غطاء علوي لإغلاق الجيوب الفارغة، والحد الأقصى لعدد المكونات المفقودة المتتالية في الشريط هو اثنان.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا الثنائي الضوئي مثالي لمؤشرات الحالة على أجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية والهواتف الذكية فائقة النحافة. يعمل بشكل جيد كإضاءة خلفية لمفاتيح الغشاء، لوحات المفاتيح، والعروض الرسومية الصغيرة في أدوات التحكم الصناعية أو الأجهزة الطبية. تجعله زاوية الرؤية الواسعة مناسباً للإضاءة العامة للألواح حيث يكون الضوء المنتشر والمتساوي مطلوباً.

8.2 اعتبارات تصميم دائرة القيادة

ثنائيات الضوء هي أجهزة تعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد، خاصة عند توصيل عدة ثنائيات ضوئية على التوازي، يُوصى بشدة باستخدام مقاومة محددة للتيار على التوالي مع كل ثنائي ضوئي. لا يُنصح بتشغيل ثنائيات الضوء مباشرة من مصدر جهد بدون تحديد للتيار، حيث أن الاختلافات الطفيفة في الجهد الأمامي يمكن أن تؤدي إلى اختلافات كبيرة في التيار، وبالتالي السطوع. يمكن حساب قيمة المقاومة التسلسلية (R) باستخدام قانون أوم: R = (Vcc - VF) / IF، حيث Vcc هو جهد الإمداد، VF هو الجهد الأمامي للثنائي الضوئي (استخدم القيمة القصوى لحساب أسوأ حالة تيار)، و IF هو التيار الأمامي المطلوب (≤30 مللي أمبير تيار مستمر).

9. المقارنة والتمييز التقني

العامل المميز الأساسي لـ LTST-C194KGKT هو ارتفاعه البالغ 0.30 مليمتر، وهو أنحف بكثير من العديد من ثنائيات الضوء القياسية (غالباً 0.6 مليمتر أو أكثر). هذا يسمح بالدمج في أجهزة الجيل القادم النحيفة. يوفر استخدام تقنية AlInGaP للضوء الأخضر كفاءة أعلى واستقراراً أفضل في درجة الحرارة مقارنة بالتقنيات القديمة مثل GaP التقليدي. يوفر الجمع بين زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة والعدسة الشفافة تماماً بقعة خضراء ناصعة ونقية مع رؤية جيدة من زوايا خارج المحور، على عكس العدسات المشتتة التي تبعثر الضوء أكثر ولكنها تقلل من شدة الذروة.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

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

ج: الطول الموجي الذروي (λP) هو الطول الموجي الذي تكون فيه طاقة الخرج البصرية في أقصى حد. الطول الموجي السائد (λd) هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية، ويتم حسابه من مخطط لونية CIE. λd أكثر صلة بتحديد اللون.

س: هل يمكنني تشغيل هذا الثنائي الضوئي عند 30 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج: نعم، 30 مللي أمبير هو الحد الأقصى المصنف للتيار الأمامي المستمر المستمر. للحصول على عمر أطول وموثوقية مثلى، يُوصى غالباً بالتشغيل عند تيار أقل، مثل 20 مللي أمبير (حالة الاختبار).

س: لماذا يعتبر التصنيف مهماً؟

ج: تسبب الاختلافات التصنيعية اختلافات طفيفة في السطوع واللون. يقوم التصنيف بفرز ثنائيات الضوء إلى مجموعات ذات خصائص مضبوطة بإحكام. يضمن تحديد رمز تصنيف الاتساق البصري عند استخدام عدة ثنائيات ضوئية في منتج واحد.

س: كيف أفسر فئة "Q" لشدة الإضاءة؟

ج: تحتوي فئة "Q" على ثنائيات الضوء ذات أعلى سطوع، تتراوح من 71.0 إلى 112.0 mcd عند 20 مللي أمبير. يتم ضمان أن أي ثنائي ضوئي من فئة Q سيكون ضمن هذا النطاق (مع تسامح +/-15% على الوحدات الفردية).

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

فكر في تصميم لوحة مؤشر حالة لموجه شبكة تتطلب عشرة ثنائيات ضوئية خضراء. لضمان ظهور جميع الأضواء العشرة متطابقة في السطوع واللون، سيحدد المصمم LTST-C194KGTT بمجموعة تصنيف محددة، على سبيل المثال، فئة الشدة "P" وفئة الطول الموجي "D". سيتم تشغيل كل ثنائي ضوئي بواسطة إمداد طاقة 5 فولت من خلال مقاومة تسلسلية منفصلة. حساب قيمة المقاومة باستخدام أقصى VF (2.4 فولت) و IF مستهدف قدره 20 مللي أمبير: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 أوم. يمكن استخدام مقاومة قياسية 130Ω أو 150Ω. يسمح المظهر المنخفض جداً بوضع لوحة الدوائر المطبوعة بالقرب جداً من غلاف البلاستيك الرقيق للموجه. تضمن زاوية الرؤية الواسعة رؤية المؤشر من زوايا مختلفة في الغرفة.

12. مقدمة عن المبدأ التقني

يعتمد هذا الثنائي الضوئي على مادة أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم غاليوم) المزروعة على ركيزة. عند تطبيق جهد أمامي، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة AlInGaP طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأخضر. تعمل عبوة الإيبوكسي الشفافة تماماً كعدسة، تشكل خرج الضوء وتوفر حماية بيئية لرقاقة أشباه الموصلات الدقيقة وروابط الأسلاك.

13. اتجاهات وتطورات الصناعة

يستمر اتجاه ثنائيات الضوء SMD نحو التصغير، وكفاءة أعلى، وموثوقية أكبر. تتناقص ارتفاعات العبوات لتمكين منتجات نهائية أرق. تقلل تحسينات الكفاءة (المزيد من اللومن لكل واط) من استهلاك الطاقة وتوليد الحرارة. هناك أيضاً تركيز على تسامحات تصنيف أكثر إحكاماً وتحسين اتساق اللون عبر دفعات الإنتاج. علاوة على ذلك، يظل التوافق مع عمليات التجميع الآلية وملفات تعريف اللحام عالية الحرارة والخالية من الرصاص مطلباً أساسياً لاعتماد واسع النطاق في التصنيع الإلكتروني العالمي.