LTST-C194KRKT ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء SMD - الأبعاد 1.6x0.8x0.3 مم - الجهد 2.4 فولت - الطاقة 75 ميغاواط - اللون الأحمر - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

LTST-C194KRKT هو ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع جهاز السطح (SMD) ينتمي إلى فئة ثنائيات LED الشريحية. السمة الأساسية المميزة له هي سماكته المنخفضة للغاية، حيث يبلغ ارتفاعه 0.30 مليمتر فقط. هذا يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تكون فيها قيود المساحة، خاصة على المحور Z، حرجة. يستخدم الجهاز مادة أشباه الموصلات AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم إنديوم الغاليوم) لإنتاج الضوء الأحمر، مغلفًا في عبوة عدسة شفافة تمامًا. تم تصميمه ليكون متوافقًا مع عمليات التجميع الإلكتروني الحديثة عالية الإنتاج.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تنبع المزايا الأساسية لهذا الثنائي الباعث للضوء من شكله وتوافقه مع العمليات. يتيح التصميم الفائق الرقة التكامل في الإلكترونيات الاستهلاكية النحيفة مثل الأجهزة المحمولة والشاشات فائقة الرقة وتقنية الأجهزة القابلة للارتداء. توافق تغليفه على شريط 8 مم ملفوف على بكرات 7 بوصات مع معايير معدات الاختيار والوضع الآلية، مما يسهل التجميع الفعال. علاوة على ذلك، فإن امتثاله لعمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) يسمح بتركيبه جنبًا إلى جنب مع مكونات SMD الأخرى في دورة إعادة تدفق واحدة، وهو المعيار الصناعي لتجميع لوحات الدوائر المطبوعة. تم تحديد الجهاز أيضًا كمنتج أخضر متوافق مع RoHS، مما يلبي اللوائح البيئية. يشمل السوق المستهدف مصنعي الإلكترونيات الاستهلاكية، ومؤشرات الإضاءة، والإضاءة الخلفية للأزرار أو الرموز، وأي تطبيق يتطلب مؤشرًا أحمرًا موثوقًا ورفيعًا.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يقدم هذا القسم تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للمعايير الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية المحددة لثنائي LTST-C194KRKT.

2.1 التقييمات القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل العادي.

• تبديد الطاقة (Pd):75 ميغاواط. هذه هي أقصى كمية من الطاقة يمكن لحزمة الثنائي الباعث للضوء تبديدها كحرارة تحت أي ظرف. تجاوز هذا يمكن أن يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة وتسريع تدهور وصلة أشباه الموصلات.
• تيار الأمامي المستمر (IF):30 مللي أمبير. أقصى تيار أمامي مستمر يمكن تطبيقه. حالة التشغيل النموذجية لاختبار المعلمات البصرية هي 20 مللي أمبير، مما يوفر هامش أمان 10 مللي أمبير.
• تيار الذروة الأمامي:80 مللي أمبير. هذا مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). يسمح النبض بسطوع لحظي أعلى دون تجاوز حد تبديد الطاقة المتوسط.
• الجهد العكسي (VR):5 فولت. لم يتم تصميم الثنائيات الباعثة للضوء لتحمل جهود عكسية عالية. تجاوز 5 فولت في الانحياز العكسي يمكن أن يتسبب في انهيار وصلة PN.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:-30°C إلى +85°C / -40°C إلى +85°C. تحدد هذه النطاقات الظروف البيئية للتشغيل الموثوق والتخزين غير التشغيلي، على التوالي.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

تم قياسها عند Ta=25°C و IF=20mA، تحدد هذه المعلمات أداء الجهاز تحت ظروف الاختبار القياسية.

• شدة الإضاءة (Iv):تتراوح من حد أدنى 11.2 mcd إلى حد أقصى 180.0 mcd. يتم إدارة النطاق الواسع من خلال نظام التصنيف (مفصل في القسم 3). يتم قياس الشدة باستخدام مستشعر مُرشح لمطابقة منحنى استجابة العين البشرية (CIE).
• زاوية الرؤية (2θ1/2):130 درجة. هذه زاوية رؤية واسعة جدًا، نموذجية لثنائي LED شريحي بعدسة شفافة. يتم تعريف الزاوية على أنها النقطة التي تنخفض فيها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها على المحور (0°).
• الطول الموجي الذروي (λP):639 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه ناتج الطاقة الطيفية في أعلى مستوياته. إنه قياس فيزيائي للضوء المنبعث.
• الطول الموجي السائد (λd):631 نانومتر. هذه قيمة محسوبة مشتقة من مخطط لونية CIE وتمثل اللون المُدرك للضوء. يرجع الاختلاف بين الطول الموجي الذروي والسائد إلى شكل طيف الانبعاث.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):20 نانومتر. يشير هذا إلى نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء المنبعث. قيمة 20 نانومتر نموذجية لثنائي LED أحمر من نوع AlInGaP، مما ينتج عنه لون أحمر مشبع.
• الجهد الأمامي (VF):2.4 فولت (نموذجي). هذا هو انخفاض الجهد عبر الثنائي الباعث للضوء عند تشغيله بتيار 20 مللي أمبير. إنه معيار حاسم لتصميم دائرة تحديد التيار.
• التيار العكسي (IR):10 ميكرو أمبير (أقصى). تيار التسرب الصغير عند تطبيق 5 فولت في انحياز عكسي.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز الثنائيات الباعثة للضوء إلى فئات أداء. يستخدم LTST-C194KRKT نظام تصنيف لشدة الإضاءة.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

تصنف رموز الفئات (L, M, N, P, Q, R) الثنائيات الباعثة للضوء بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند 20 مللي أمبير. لكل فئة قيمة دنيا وقصوى، ويتم تطبيق تسامح +/-15% داخل كل فئة. على سبيل المثال، تغطي الفئة 'L' من 11.2 إلى 18.0 mcd، بينما تغطي الفئة 'R' من 112.0 إلى 180.0 mcd. هذا يسمح للمصممين باختيار فئة تلبي متطلبات السطوع المحددة لديهم، مما يضمن الاتساق البصري داخل التجميع. لا تشير ورقة البيانات إلى تصنيف للطول الموجي السائد أو الجهد الأمامي لهذا الرقم المحدد، مما يشير إلى أن هذه المعايير يتم التحكم فيها بدقة أثناء التصنيع.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يشير مقتطف PDF المقدم إلى منحنيات نموذجية، فإن الرسوم البيانية المحددة (مثل منحنى IV، درجة الحرارة مقابل الشدة، التوزيع الطيفي) غير مدرجة في النص. بناءً على سلوك LED القياسي والمعايير المعطاة، يمكننا استنتاج الشكل العام لهذه المنحنيات.

4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

خاصية I-V لثنائي باعث للضوء هي أسية. بالنسبة لـ LTST-C194KRKT، مع جهد أمامي نموذجي 2.4 فولت عند 20 مللي أمبير، سيظهر المنحنى تيارًا منخفضًا جدًا أقل من حوالي 1.8 فولت (جهد التشغيل). ثم سيرتفع التيار بشكل حاد مع زيادة صغيرة في الجهد. هذه العلاقة غير الخطية هي السبب في أنه يجب تشغيل الثنائيات الباعثة للضوء بواسطة مصدر تيار أو عبر مقاومة تحديد تيار، وليس مصدر جهد ثابت.

4.2 خصائص درجة الحرارة

أداء الثنائي الباعث للضوء يعتمد على درجة الحرارة. عادةً، يكون لمعامل درجة حرارة الجهد الأمامي (VF) سالب، حيث ينخفض بحوالي 2 مللي فولت/°C. تنخفض شدة الإضاءة (Iv) أيضًا مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. يعني نطاق درجة حرارة التشغيل المحدد حتى 85°C للمحيط أن المصمم يجب أن يأخذ في الاعتبار إدارة الحرارة، خاصة إذا كان يعمل عند أو بالقرب من أقصى تيار مستمر، للحفاظ على الأداء والعمر الطويل.

4.3 التوزيع الطيفي

طيف الانبعاث لثنائي LED أحمر من نوع AlInGaP هو منحنى على شكل جرس يتمحور حول الطول الموجي الذروي البالغ 639 نانومتر، بعرض نصف 20 نانومتر. هذا ينتج لونًا أحمر نقيًا ومشبعًا. سيكون الطول الموجي السائد (631 نانومتر) أقصر قليلاً من الذروة بسبب شكل منحنى حساسية العين CIE، والذي يزن الأطوال الموجية المختلفة بشكل مختلف.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

5.1 أبعاد العبوة والقطبية

يتوافق الثنائي الباعث للضوء مع مخطط عبوة قياسي EIA. البعد الرئيسي هو الارتفاع 0.30 مم. أبعاد البصمة (الطول والعرض) نموذجية لثنائي LED شريحي. يتم الإشارة إلى القطبية على الجهاز نفسه (عادةً علامة الكاثود، مثل خط أخضر، أو شق، أو وسادة بحجم مختلف على الجانب السفلي). يجب أن يتطابق تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة مع هذه القطبية لضمان الاتجاه الصحيح أثناء التجميع الآلي والتشغيل.

5.2 تصميم وسادة اللحام الموصى به

تتضمن ورقة البيانات نمط أرضية مقترح (أبعاد وسادة اللحام) لتصميم لوحة الدوائر المطبوعة. الالتزام بهذا النمط أمر بالغ الأهمية لتحقيق وصلات لحام موثوقة أثناء إعادة التدفق. يضمن الترطيب المناسب، والمحاذاة، والقوة الميكانيكية. تنص الملاحظة على أقصى سماكة للاستنسل تبلغ 0.10 مم لتطبيق عجينة اللحام، مما يتحكم في حجم العجينة المودعة ويمنع جسور اللحام.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء

الجهاز متوافق بالكامل مع عمليات إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء الخالية من الرصاص. يتم توفير ملف تعريف مقترح، والذي يتبع عادةً منحنى إعادة تدفق قياسي JEDEC. تشمل المعايير الرئيسية: منطقة تسخين مسبق (150-200°C)، منحدر تحكم إلى درجة حرارة ذروة لا تتجاوز 260°C، ووقت فوق السائل (TAL) لضمان تكوين وصلة لحام مناسبة. المواصفة الحرجة هي أنه يجب ألا يتعرض جسم الثنائي الباعث للضوء لـ 260°C لأكثر من 10 ثوانٍ. يجب توصيف هذا الملف الشخصي للوحة الدوائر المطبوعة المحددة، والفرن، والمكونات الأخرى المستخدمة في التجميع.

6.2 ظروف التخزين والتعامل

الثنائيات الباعثة للضوء هي أجهزة حساسة للرطوبة (MSD). عند ختمها في كيسها الأصلي المضاد للرطوبة مع مجفف، يكون لها عمر افتراضي لمدة عام عند تخزينها عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية. بمجرد فتح الكيس، يكون وقت التعرض لظروف المصنع المحيطة (≤30°C، ≤60% رطوبة نسبية) محدودًا بـ 672 ساعة (28 يومًا) قبل أن يجب لحامها. إذا تم تجاوز هذا الوقت، فإن التحميص عند 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل مطلوب لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع "انفشار الفشار" (تشقق العبوة) أثناء إعادة التدفق.

6.3 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. توصي ورقة البيانات بالغمر في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة. يمكن للمواد الكيميائية القاسية أو غير المحددة أن تلحق الضرر بالعدسة البلاستيكية أو العبوة.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد الثنائيات الباعثة للضوء في شريط حامل بارز بشريط غطاء، ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 5000 قطعة. تتوافق أبعاد الشريط وتباعد الجيوب مع معايير ANSI/EIA 481-1-A-1994، مما يضمن التوافق مع مغذيات الأتمتة القياسية. تسمح المواصفة بحد أقصى جيبين فارغين متتاليين على البكرة.

8. توصيات تصميم التطبيق

8.1 تصميم دائرة التشغيل

الثنائي الباعث للضوء هو جهاز يعمل بالتيار. الطريقة الأكثر موثوقية لتشغيل عدة ثنائيات باعثة للضوء هي استخدام مقاومة تحديد تيار منفصلة على التوالي مع كل ثنائي (الدائرة A في ورقة البيانات). هذا يعوض عن التباين الطبيعي في الجهد الأمامي (VF) من ثنائي إلى آخر. لا يوصى بتوصيل عدة ثنائيات باعثة للضوء مباشرة على التوازي مع مقاومة مشتركة واحدة (الدائرة B)، لأن الثنائي ذو أقل جهد أمامي سيسحب تيارًا أكبر، مما يؤدي إلى سطوع غير متكافئ وإجهاد محتمل.

8.2 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

على الرغم من عدم تفصيلها في المقتطف، فإن ثنائيات LED من نوع AlInGaP حساسة بشكل عام للتفريغ الكهروستاتيكي. يجب مراعاة احتياطات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع: استخدام محطات عمل مؤرضة، وأسوار معصم، وحاويات موصلة.

8.3 نطاق التطبيق والقيود

تم تصميم الثنائي الباعث للضوء للمعدات الإلكترونية للأغراض العامة. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب موثوقية استثنائية حيث قد يعرض الفشل السلامة للخطر (مثل الطيران، الأجهزة الطبية، ضوابط النقل)، ستكون هناك حاجة إلى تأهيل مكونات أكثر صرامة واستشارة خاصة بالتطبيق. تم التحقق من صحة مواصفات الجهاز للبيئات التجارية القياسية.

9. المقارنة التقنية والتمييز

التمييز الأساسي لـ LTST-C194KRKT هو سماكته المنخفضة للغاية 0.3 مم. مقارنة بثنائيات LED SMD القياسية (مثل عبوات 0603 أو 0402 التي يبلغ ارتفاعها غالبًا 0.6-0.8 مم)، يتيح هذا الجهاز تصميمات منتجات أرق. يوفر استخدام تقنية AlInGaP كفاءة أعلى واستقرارًا أفضل لدرجة الحرارة للضوء الأحمر مقارنة بالتقنيات القديمة مثل GaAsP. توفر العدسة الشفافة، جنبًا إلى جنب مع زاوية الرؤية الواسعة 130 درجة، نمط إضاءة واسعًا ومتساويًا مناسبًا لتطبيقات المؤشرات والإضاءة الخلفية حيث تكون الرؤية من زوايا متعددة مهمة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا الثنائي الباعث للضوء مباشرة من مصدر منطقي 3.3 فولت أو 5 فولت؟

ج: لا. يجب عليك استخدام مقاومة تحديد تيار على التوالي. لمصدر 3.3 فولت وتيار مستهدف 20 مللي أمبير، ستكون قيمة المقاومة R = (3.3V - 2.4V) / 0.02A = 45 أوم. ستكون مقاومة قياسية 47 أوم مناسبة.

س: لماذا يوجد مثل هذا النطاق الكبير في شدة الإضاءة (11.2 إلى 180 mcd)؟

ج: هذا هو الانتشار الكلي للإنتاج. من خلال نظام التصنيف (من L إلى R)، يمكنك شراء ثنائيات LED من نطاق شدة محدد وأضيق لضمان الاتساق في تطبيقك.

س: هل تصنيف التيار المستمر 30 مللي أمبير هو نقطة تشغيل موصى بها؟

ج: لا. حالة الاختبار النموذجية هي 20 مللي أمبير. تصنيف 30 مللي أمبير هو الحد الأقصى المطلق. للتشغيل الموثوق على المدى الطويل، يُنصح بتقليل التصنيف والتشغيل أقل من هذا الحد الأقصى، على سبيل المثال، عند 20 مللي أمبير.

س: كيف أفسر لون العدسة "شفافة تمامًا"؟

ج: تسمح العدسة الشفافة تمامًا (الشفافة) برؤية اللون الحقيقي لشريحة الثنائي الباعث للضوء عند إيقاف التشغيل وتوفر أوسع زاوية رؤية ممكنة للضوء المنبعث عند التشغيل. إنها تختلف عن العدسة المنتشرة أو الملونة.

11. حالة تصميم واستخدام عملية

الحالة: تصميم مؤشر حالة لعلبة سماعة بلوتوث نحيفة.الارتفاع الداخلي للعلبة محدود للغاية. سيكون ثنائي LED قياسيًا طويلًا جدًا. يمكن تركيب LTST-C194KRKT، بارتفاعه 0.3 مم، على لوحة الدوائر المطبوعة الداخلية. سيوفر ثنائي LED من الفئة M أو N (18-45 mcd) سطوعًا كافيًا لمؤشر الشحن/الكامل المرئي من خلال نافذة صغيرة. سينفذ المصمم دائرة تشغيل بمقاومة على التوالي متصلة بدبوس GPIO لوحدة التحكم الدقيقة. سيتبع نمط أرضية لوحة الدوائر المطبوعة توصية ورقة البيانات، وسيستخدم مصنع التجميع إرشادات ملف تعريف إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء المقدمة. سيتم طلب الثنائيات الباعثة للضوء على بكرات 7 بوصات للتجميع الآلي، وسيلتزم المصنع بعمر الأرضية البالغ 672 ساعة بعد فتح الكيس لضمان جودة اللحام.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعتمد LTST-C194KRKT على تقنية أشباه الموصلات AlInGaP. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة PN، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة. يؤدي إعادة اتحادها إلى إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لطبقات الألومنيوم، الإنديوم، الغاليوم، والفوسفيد في بلورة أشباه الموصلات طاقة فجوة النطاق، والتي تحدد مباشرة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأحمر عند ~631-639 نانومتر. تعمل عدسة الإيبوكسي الشفافة على حماية شريحة أشباه الموصلات، وتشكيل حزمة إخراج الضوء (زاوية رؤية 130 درجة)، وتوفير الاستقرار الميكانيكي للروابط السلكية التي تربط الشريحة بأطراف العبوة.

13. اتجاهات وتطورات الصناعة

يستمر اتجاه ثنائيات LED المؤشرية وإشارات صغيرة نحو التصغير وزيادة الكفاءة. يمثل ارتفاع 0.3 مم لهذا الجهاز جهدًا مستمرًا لتقليل سماكة المكونات للمنتجات النهائية الأكثر نحافة. علاوة على ذلك، هناك دفعة مستمرة لتحقيق فعالية إضاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل وحدة مدخل كهربائي) عبر جميع الألوان، مدفوعة بمتطلبات كفاءة الطاقة. إن توحيد التغليف (مثل معيار EIA ومواصفات الشريط والبكرة المستخدمة هنا) والتوافق مع العمليات (إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء) هما أيضًا اتجاهان رئيسيان، مما يسمح بمعاملة الثنائيات الباعثة للضوء كمكونات SMD قياسية في خطوط التجميع عالية السرعة. أصبح الانتقال إلى المواد الخالية من الرصاص والمتوافقة مع RoHS، كما هو الحال في هذا المنتج، الآن مطلبًا صناعيًا عالميًا.