ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء LTW-326ZDSKR-5A - ثنائي اللون (أبيض/أحمر) - رؤية جانبية - حزمة SMD - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

ثنائي الباعث للضوء LTW-326ZDSKR-5A هو جهاز ثنائي اللون، ذو رؤية جانبية، من نوع جهاز التركيب السطحي (SMD). الغرض الأساسي من تصميمه هو لتطبيقات إضاءة خلفية شاشات الكريستال السائل، حيث تكون هناك حاجة لمصدر ضوء مضغوط وزاوية إشعاع قائمة. يدمج الجهاز شريحتي أشباه موصلات متميزتين داخل حزمة واحدة: شريحة من مادة إن-غا-إن (نيترايد الغاليوم الإنديوم) لإصدار الضوء الأبيض، وشريحة من مادة أل-إن-غا-ب (فوسفيد الغاليوم الإنديوم الألومنيوم) لإصدار الضوء الأحمر. يتيح هذا التكوين ثنائي الشريحة مزج الألوان أو التحكم المستقل بلونين من مكون واحد، مما يوفر مساحة على اللوحة ويبسط عملية التجميع في التصاميم محدودة المساحة مثل الشاشات الرقيقة.

تشمل المزايا الأساسية لهذا الباعث الضوئي إخراجه شديد السطوع من كلا الشريحتين، وتوافقه مع معدات اللصق والتركيب الآلي القياسية، وتأهيله لعمليات لحام إعادة التدفق الخالية من الرصاص والأشعة تحت الحمراء (IR). يتم تعبئته على شريط بعرض 8 مم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يسهل التصنيع بكميات كبيرة. كما تم تحديد المنتج على أنه متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يصنفه كمنتج صديق للبيئة.

2. تعمق في المواصفات الفنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تشغيل الجهاز خارج هذه الحدود قد يتسبب في تلف دائم. التصنيفات الرئيسية عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°م هي:

• تبديد الطاقة:الشريحة البيضاء: 35 ميلي واط، الشريحة الحمراء: 48 ميلي واط. هذا يحدد أقصى قدرة يمكن للباعث الضوئي تبديدها كحرارة أثناء التشغيل المستمر.
• التيار الأمامي:التيار الأمامي المستمر: الأبيض: 10 مللي أمبير، الأحمر: 20 مللي أمبير. تيار الذروة الأمامي (دورة عمل 1/10، نبضة 0.1 مللي ثانية): الأبيض: 50 مللي أمبير، الأحمر: 40 مللي أمبير. تجاوز التيار المستمر سيتسبب في إجهاد زائد للوصلة شبه الموصلة.
• الجهد العكسي:5 فولت لكلا الشريحتين. تطبيق جهد انحياز عكسي أعلى من هذا يمكن أن يتسبب في انهيار الوصلة.
• نطاق درجة الحرارة:التشغيل: من -20°م إلى +80°م. التخزين: من -40°م إلى +85°م.
• حساسية التفريغ الكهروستاتيكي:عتبة نموذج جسم الإنسان (HBM) هي 2000 فولت. من الضروري اتخاذ احتياطات ضد التفريغ الكهروستاتيكي أثناء التعامل.
• اللحام:يتحمل لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء عند درجة حرارة ذروية تبلغ 260°م لمدة 10 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهروبصرية

تم القياس عند Ta=25°م وبتيار أمامي (IF) قدره 5 مللي أمبير، ما لم يُذكر غير ذلك.

• شدة الإضاءة (Iv):مقياس أداء رئيسي. الأبيض: الحد الأدنى 28.0 مللي شمعة، النموذجي -، الحد الأقصى 112.0 مللي شمعة. الأحمر: الحد الأدنى 7.1 مللي شمعة، النموذجي -، الحد الأقصى 45.0 مللي شمعة. يتم تصنيف Iv الفعلي لكل وحدة إلى مجموعات (انظر القسم 3).
• زاوية المشاهدة (2θ1/2):130 درجة لكلا اللونين، مما يشير إلى مخروط مشاهدة واسع نموذجي للعدسات ذات الإشعاع الجانبي المستخدمة في أدلة الموجات الخاصة بالإضاءة الخلفية.
• الجهد الأمامي (VF):الأبيض: الحد الأدنى 2.7 فولت، النموذجي 3.0 فولت، الحد الأقصى 3.7 فولت. الأحمر: الحد الأدنى 1.70 فولت، النموذجي 2.00 فولت، الحد الأقصى 2.40 فولت. يرجع الاختلاف في VF إلى اختلاف طاقات فجوة النطاق لمواد إن-غا-إن وأل-إن-غا-ب. يجب أخذ هذا في الاعتبار عند تصميم دوائر القيادة، خاصة في تكوينات المصعد المشترك أو المهبط المشترك.
• طول موجة الإشعاع الذروي (λP):للشريحة الحمراء: 639 نانومتر (نموذجي).
• الطول الموجي السائد (λd):للشريحة الحمراء: 630 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الوحيد الذي تدركه العين البشرية والذي يحدد اللون.
• إحداثيات اللونية (x, y):للشريحة البيضاء: x=0.3, y=0.3 (نموذجي). تحدد إحداثيات CIE 1931 هذه نقطة اللون الأبيض. ينطبق تسامح قدره ±0.01.
• التيار العكسي (IR):الحد الأقصى 100 ميكرو أمبير عند VR=5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف

يتم فرز ثنائيات الباعث للضوء إلى مجموعات أداء لضمان الاتساق في التطبيق. يتم وضع رمز المجموعة على العبوة.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة (Iv)

الشريحة البيضاء:المجموعات N (28.0-45.0 مللي شمعة)، P (45.0-71.0 مللي شمعة)، Q (71.0-112.0 مللي شمعة).
الشريحة الحمراء:المجموعات K (7.1-11.2 مللي شمعة)، L (11.2-18.0 مللي شمعة)، M (18.0-28.0 مللي شمعة)، N (28.0-45.0 مللي شمعة).
ينطبق تسامح قدره ±15% داخل كل مجموعة.

3.2 تصنيف درجة اللون للشريحة الحمراء

يتم تصنيف ثنائيات الباعث للضوء الحمراء بناءً على إحداثياتها اللونية (x, y) على مخطط CIE 1931. تم تعريف ست مجموعات (من S1 إلى S6)، تمثل كل منها مساحة رباعية صغيرة على مخطط الألوان. يتم توفير إحداثيات كل رأس من هذه المجموعات في ورقة البيانات. ينطبق تسامح قدره ±0.01 على إحداثيات (x, y) داخل كل مجموعة. وهذا يضمن اتساقًا دقيقًا للون الإشعاع الأحمر عبر دفعات الإنتاج المختلفة.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص النموذجية الضرورية للتصميم.

• منحنى IV (التيار مقابل الجهد):يوضح العلاقة الأسية بين الجهد الأمامي والتيار لكل من الشريحة البيضاء والحمراء. تظهر جهود التشغيل المختلفة بوضوح.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي:يوضح كيف يزداد إخراج الضوء مع زيادة التيار. يكون خطيًا عادةً ضمن نطاق التشغيل الموصى به ولكنه سيشبع عند التيارات الأعلى.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح تخفيض تصنيف إخراج الضوء مع زيادة درجة حرارة الوصلة. هذا أمر بالغ الأهمية لإدارة الحرارة في التطبيق النهائي.
• توزيع الطيف:بالنسبة للشريحة الحمراء، سيظهر المنحنى ذروة ضيقة حول 639 نانومتر، وهي سمة مميزة لتقنية أل-إن-غا-ب. بالنسبة للشريحة البيضاء (عادة شريحة زرقاء مع مادة فسفورية)، سيكون الطيف واسعًا، يغطي النطاق المرئي.

5. المعلومات الميكانيكية والمتعلقة بالحزمة

5.1 أبعاد الحزمة

يتوافق الباعث الضوئي مع مخطط حزمة قياسي EIA لثنائيات الباعث للضوء ذات الرؤية الجانبية. تشمل الأبعاد الحرجة الارتفاع الإجمالي، والعرض، والعمق، بالإضافة إلى موضع وحجم وسادات اللحام. جميع الأبعاد بالميليمترات مع تسامح قياسي قدره ±0.10 مم ما لم يُذكر غير ذلك. تم تصميم العدسة للإشعاع الجانبي.

5.2 تعيين الأطراف والقطبية

يحتوي الجهاز على مصعدين/مهبطين للشريحتين المستقلتين. تعيين الأطراف هو: المهبط للشريحة البيضاء من مادة إن-غا-إن متصل بالطرف C2. المهبط للشريحة الحمراء من مادة أل-إن-غا-ب متصل بالطرف C1. من المحتمل أن يكون المصعدان مشتركين أو معينين لأطراف أخرى وفقًا لرسم الحزمة. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء تخطيط وتجميع لوحة الدوائر المطبوعة.

5.3 تخطيط وسادة اللحام المقترح

توفر ورقة البيانات نمط أرضية (بصمة) موصى به لتصميم لوحة الدوائر المطبوعة. الالتزام بهذا النمط يضمن تكوين وصلة لحام سليمة، واستقرارًا ميكانيكيًا، وأداءً حراريًا جيدًا أثناء إعادة التدفق. كما يتم الإشارة إلى اتجاه لحام مقترح لتقليل احتمالية ظاهرة "اللوح القبري".

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

يتوافق الباعث الضوئي مع عمليات إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء. يتم توفير ملف تعريف مقترح، مع وجود معلمة حرجة وهي درجة حرارة ذروية تبلغ 260°م لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. يجب اتباع هذا الملف لمنع التلف الحراري للحزمة البلاستيكية والروابط السلكية الداخلية.

6.2 التنظيف

إذا تطلب الأمر التنظيف بعد اللحام، فيجب استخدام المواد الكيميائية المحددة فقط. توصي ورقة البيانات بالغمر في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لمدة أقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في تلف راتنج الحزمة أو العدسة.

6.3 التخزين والتعامل

• احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي:الجهاز حساس للتفريغ الكهروستاتيكي (2000 فولت HBM). استخدم أساور المعصم، ومحطات العمل المؤرضة، وحاويات موصلة.
• حساسية الرطوبة:كحزمة SMD بلاستيكية، فهي حساسة للرطوبة. إذا كانت الحقيبة الأصلية المحكمة الإغلاق المضادة للرطوبة مع مجفف غير مفتوحة، فيجب أن يكون التخزين عند ≤30°م/≤90% رطوبة نسبية، مع عمر تخزين قدره سنة واحدة. بمجرد الفتح، يجب تخزين ثنائيات الباعث للضوء عند ≤30°م/≤60% رطوبة نسبية واستخدامها خلال أسبوع واحد. للتخزين لفترات أطول خارج الحقيبة الأصلية، استخدم حاوية محكمة مع مجفف أو مجفف نيتروجين. المكونات المخزنة خارج الحقيبة لأكثر من أسبوع واحد تتطلب تجفيفًا (حوالي 60°م لأكثر من 20 ساعة) قبل إعادة التدفق لمنع ظاهرة "الفرقعة".

7. التعبئة والطلب

التعبئة القياسية هي شريط ناقل بارز بعرض 8 مم مغلق بشريط غطاء، ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة كاملة على 3000 قطعة. تتوفر كمية تعبئة دنيا قدرها 500 قطعة للباقي. تتوافق التعبئة مع مواصفات ANSI/EIA 481-1. يتم توفير أبعاد الشريط والبكرة لإعداد المغذي الآلي.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

التطبيق الأساسي هو إضاءة خلفية شاشات الكريستال السائل للإلكترونيات الاستهلاكية، والشاشات الصناعية، وشاشات السيارات الداخلية حيث يكون المظهر الرقيق ضروريًا. تتيح القدرة ثنائية اللون إضاءة خلفية ديناميكية (مثل الأبيض للتشغيل العادي، والأحمر لوضع الليل أو التحذيرات) أو إنشاء ألوان أخرى عن طريق المزج.

8.2 اعتبارات التصميم

• قيادة التيار:استخدم دوائر قيادة تيار ثابت، وليس جهد ثابت، لضمان إخراج ضوء مستقر وطول عمر. احترم تصنيفات التيار المستمر القصوى المطلقة (10 مللي أمبير للأبيض، 20 مللي أمبير للأحمر).
• الإدارة الحرارية:تبديد الطاقة، وإن كان منخفضًا، يولد حرارة. تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية في لوحة الدوائر المطبوعة أو ثقوب حرارية تحت وسادات اللحام لتصريف الحرارة، خاصة إذا تم تشغيله بتيارات أعلى أو في درجات حرارة محيطة عالية. هذا يحافظ على كفاءة الإضاءة وعمر التشغيل.
• التصميم البصري:تم تصميم الإشعاع الجانبي بزاوية 130 درجة للاقتران مع لوح دليل الضوء (LGP). يعد تصميم نقطة الحقن والنمط في لوح دليل الضوء أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق إضاءة خلفية موحدة.
• تصميم الدائرة:ضع في اعتبارك جهود التشغيل الأمامية المختلفة للشريحتين عند تصميم دائرة القيادة، خاصة إذا كنت تستخدم مقاومة تحديد تيار مشتركة لكليهما.

9. المقارنة الفنية والتمييز

مقارنة بثنائيات الباعث للضوء ذات الرؤية الجانبية أحادية اللون، فإن الميزة الرئيسية هي توفير المساحة وتبسيط التجميع للتطبيقات ثنائية اللون. يوفر استخدام أل-إن-غا-ب للون الأحمر كفاءة أعلى ولونًا أكثر تشبعًا مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل غا-أس-ب. توفر الشريحة البيضاء القائمة على إن-غا-إن سطوعًا عاليًا. يمثل الجمع في حزمة واحدة تحسينًا على مستوى النظام لوحدات الإضاءة الخلفية عالية الحجم والحساسة للتكلفة.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: هل يمكنني تشغيل الشريحتين البيضاء والحمراء في وقت واحد عند أقصى تيار مستمر لهما؟
ج: يجب أن تأخذ في الاعتبار تبديد الطاقة الإجمالي والحمل الحراري على الحزمة. تشغيل كل منهما بأقصى تيار (10 مللي أمبير + 20 مللي أمبير = 30 مللي أمبير إجمالي) عند جهد التشغيل الأمامي النموذجي لهما (3.0 فولت + 2.0 فولت = 5.0 فولت) ينتج عنه 150 ميلي واط من المدخلات الكهربائية. هذا يتجاوز تصنيفات تبديد الطاقة الفردية (35 ميلي واط و 48 ميلي واط) ومن المحتمل أن يتسبب في ارتفاع درجة حرارة الجهاز. من الضروري تخفيض التصنيف أو التشغيل النبضي.

س: كيف أفسر رمز مجموعة Iv على الكيس؟
ج: سيكون على الكيس رمز يشير إلى مجموعة Iv المحددة (مثل \"Q\" للأبيض، \"L\" للأحمر) لثنائيات الباعث للضوء الموجودة بداخله. يجب عليك مقارنة هذا الحرف بجداول مواصفات Iv في ورقة البيانات لمعرفة نطاق شدة الإضاءة المضمون (الحد الأدنى/الأقصى) لتلك الدفعة.

س: الشريحة الحمراء لها طول موجة ذروة 639 نانومتر ولكن طول موجة سائد 630 نانومتر. لماذا هذا الاختلاف؟
ج: طول موجة الذروة (λP) هو أعلى نقطة على منحنى توزيع القدرة الطيفية. يتم تحديد الطول الموجي السائد (λd) عن طريق رسم خط من نقطة اللون الأبيض (المصدر الضوئي) على مخطط CIE عبر الإحداثيات المقاسة (x,y) للباعث الضوئي إلى الموضع الطيفي. λd هو لون الطول الموجي الوحيد الذي تدركه العين البشرية، والذي يمكن أن يختلف عن λP، خاصة إذا لم يكن الطيف متماثلًا تمامًا.

11. دراسة حالة تصميمية عملية

السيناريو:تصميم مؤشر حالة/إضاءة خلفية لشاشة جهاز طبي محمول. يحتاج المؤشر إلى إظهار اللون الأبيض لحالة \"التشغيل/النشط\"، واللون الأحمر لحالة \"بطارية منخفضة/تحذير\". المساحة محدودة للغاية.
التنفيذ:يتم وضع باعث ضوئي واحد من نوع LTW-326ZDSKR-5A عند حافة شاشة الكريستال السائل الصغيرة. يتم استخدام متحكم دقيق بسيط مزود بدبوسي إدخال/إخراج للأغراض العامة (GPIO) للتحكم في دائرتي تحديد تيار مستقلتين (على سبيل المثال، باستخدام الترانزستورات). تقوم دائرة واحدة بتشغيل الشريحة البيضاء، والأخرى تشغل الشريحة الحمراء. يقوم الإشعاع الجانبي بزاوية 130 درجة بالاقتران بشكل فعال مع دليل الضوء الخاص بالشاشة. يوفر التصميم مساحة مقارنة باستخدام باعثي ضوء منفصلين ويبسط عملية المحاذاة البصرية أثناء التجميع.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

ثنائي الباعث للضوء الأبيض من مادة إن-غا-إن:عادةً، يتم طلاء شريحة أشباه الموصلات من مادة إن-غا-إن الباعثة للضوء الأزرق بمادة فسفورية صفراء (مثل YAG:Ce). يتم تحويل جزء من الضوء الأزرق بواسطة المادة الفسفورية إلى ضوء أصفر. يدرك العين البشرية خليط الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر المحول على أنه أبيض. يتم ضبط درجة حرارة اللون الدقيقة (أبيض بارد، أبيض دافئ) من خلال تركيب المادة الفسفورية.

ثنائي الباعث للضوء الأحمر من مادة أل-إن-غا-ب:يتمتع نظام المواد هذا بفجوة نطاق مباشرة يمكن ضبطها عبر المناطق الطيفية الحمراء والبرتقالية والصفراء عن طريق تغيير نسب الألومنيوم والإنديوم. تشتهر ثنائيات الباعث للضوء من مادة أل-إن-غا-ب بكفاءتها العالية ونقاء لونها الممتاز (عرض طيفي ضيق) في نطاق الأحمر إلى الكهرماني، متفوقة على تكنولوجيا غا-أس-ب الأقدم.

13. اتجاهات وتطورات الصناعة

يستمر اتجاه ثنائيات الباعث للضوء للإضاءة الخلفية نحو كفاءة أعلى (المزيد من لومن لكل واط) ومؤشر تجسيد ألوان (CRI) أعلى لجودة صورة أفضل، خاصة في الشاشات الاحترافية وأجهزة التلفزيون. بالنسبة للأنواع ذات الرؤية الجانبية، فإن الدافع هو نحو حزم أرق لتمكين تصميمات شاشات أرق. هناك أيضًا تطور مستمر في حزم على مستوى الشريحة (CSP) وتقنيات المصغرة/الميكرو LED، التي تعد بحجوم أصغر، وكثافة أعلى، وقدرات تخفيف إضاءة محلية لوحدات الإضاءة الخلفية المتقدمة. يظل النهج ثنائي اللون ذا صلة للتحكم في الألوان المجزأة فعال التكلفة في التطبيقات متوسطة المدى.