ورقة بيانات ثنائية اللون LTST-S115TGKFKT LED SMD - عبوة جانبية - أخضر (530 نانومتر) وبرتقالي (611 نانومتر) - 3.2 فولت/2.0 فولت - 76 ميغاواط/75 ميغاواط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لثنائي LED ثنائي اللون من نوع جهاز السطح المركب (SMD) ذو الرؤية الجانبية. تم تصميم هذا المكون خصيصًا للتطبيقات التي تتطلب إضاءة جانبية عالية السطوع ومدمجة، حيث يستهدف بشكل أساسي وحدات الإضاءة الخلفية لألواح LCD. تشمل مزاياه الأساسية دمج رقيقتين شبه موصلتين متميزتين داخل عبوة واحدة، والتوافق مع عمليات التجميع الآلي، والالتزام بمعايير RoHS والمنتجات الصديقة للبيئة.

يتميز ثنائي LED بعدسة شفافة ويحتوي على رقيقتين منفصلتين باعثتين للضوء: واحدة تنتج ضوءًا أخضر والأخرى تنتج ضوءًا برتقاليًا. يسمح هذا التصميم بخلط الألوان أو التحكم المستقل في التصميمات المحدودة المساحة. يتم توريد العبوة على شريط قياسي مقاس 8 مم مثبت على بكرات قطر 7 بوصات، مما يسهل التجميع الآلي عالي الحجم واللحام بإعادة التدفق.

2. التفسير العميق للمعايير التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت أو عند هذه الحدود. تشمل المعايير الرئيسية:

• تبديد الطاقة (Pd):76 ميغاواط للرقاقة الخضراء، 75 ميغاواط للرقاقة البرتقالية. هذه هي أقصى قدرة مسموح بها يمكن لثنائي LED تبديدها كحرارة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. يتجاوز هذا الحد خطر الانحراف الحراري والفشل.
• تيار الأمامي الذروي (I_FP):100 مللي أمبير (أخضر) و 80 مللي أمبير (برتقالي) في ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية). هذا التصنيف أعلى بكثير من تصنيف التيار المستمر، مما يسمح بنبضات تيار عالي قصيرة لتطبيقات مثل التعدد أو تحقيق سطوع ذروة لحظي.
• تيار الأمامي المستمر (I_F):20 مللي أمبير (أخضر) و 30 مللي أمبير (برتقالي). هذا هو تيار التشغيل المستمر الموصى به لأداء طويل الأمد موثوق.
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت لكلا الرقيقتين. يمكن أن يؤدي تطبيق جهد عكسي يتجاوز هذه القيمة إلى حدوث انهيار فوري وكارثي للتقاطع. تشير ورقة البيانات صراحةً إلى أن تشغيل الجهد العكسي لا يمكن أن يكون مستمرًا.
• نطاقات درجة الحرارة:التشغيل من -20 درجة مئوية إلى +80 درجة مئوية؛ التخزين من -30 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. تحدد هذه الحدود البيئية للاستخدام الوظيفي والتخزين غير التشغيلي.
• ظروف اللحام بالأشعة تحت الحمراء:يتحمل 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ، وهو متطلب قياسي لعمليات اللحام بإعادة التدفق الخالية من الرصاص وفقًا لمعايير IPC/JEDEC.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة عند Ta=25 درجة مئوية و I_F=20 مللي أمبير، تمثل السلوك المتوقع في ظل ظروف التشغيل العادية.

• شدة الإضاءة (I_V):الرقاقة الخضراء لها حد أدنى 71.0 مللي كانديلا وحد أقصى 450.0 مللي كانديلا. الرقاقة البرتقالية لها حد أدنى 28.0 مللي كانديلا وحد أقصى 280.0 مللي كانديلا. يتم إدارة النطاق الواسع من خلال نظام التصنيف (مفصل لاحقًا). يتم قياس الشدة باستخدام مستشعر مرشح لمطابقة منحنى استجابة العين البشرية الضوئي (CIE).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):قيمة نموذجية 130 درجة لكلا اللونين. هذه الزاوية الواسعة للرؤية هي سمة مميزة لثنائيات LED الجانبية وهي مثالية لتطبيقات الإضاءة الخلفية حيث يكون توزيع الضوء المتساوي عبر اللوحة مطلوبًا.
• الطول الموجي الذروي (λ_P):عادة 530 نانومتر للأخضر و 611 نانومتر للبرتقالي. هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):عادة 525 نانومتر للأخضر و 605 نانومتر للبرتقالي. هذا هو الطول الموجي الوحيد الذي تدركه العين البشرية والذي يحدد اللون، والمشتق من مخطط لونية CIE. إنه المعيار الأكثر صلة لتحديد اللون.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):عادة 35 نانومتر للأخضر و 17 نانومتر للبرتقالي. يشير هذا إلى نقاء الطيف؛ نصف العرض الأضيق يعني لونًا أكثر تشبعًا ونقاءً. تظهر الرقاقة البرتقالية AlInGaP نقاء لوني أعلى من الرقاقة الخضراء InGaN في هذا الجهاز.
• الجهد الأمامي (V_F):عادة 3.2 فولت (أقصى 3.6 فولت) للأخضر و 2.0 فولت (أقصى 2.4 فولت) للبرتقالي عند 20 مللي أمبير. هذه المعلمة حاسمة لتصميم دائرة القيادة، حيث تتطلب الرقيقتان جهد تزويد مختلف لنفس التيار.
• التيار العكسي (I_R):أقصى 10 ميكرو أمبير لكليهما عند V_R=5 فولت. يشير تيار التسرب العكسي المنخفض إلى تقاطع شبه موصل عالي الجودة.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز ثنائيات LED إلى فئات أداء. يسمح هذا النظام للمصممين باختيار أجزاء تلبي معايير دنيا محددة لتطبيقهم.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف الناتج الضوئي إلى فئات يُشار إليها بأحرف. لكل فئة شدة دنيا وقصوى محددة، مع تسامح +/-15% داخل كل فئة.

• الرقاقة الخضراء:الفئات Q (71.0-112.0 مللي كانديلا)، R (112.0-180.0 مللي كانديلا)، S (180.0-280.0 مللي كانديلا)، T (280.0-450.0 مللي كانديلا).
• الرقاقة البرتقالية:الفئات N (28.0-45.0 مللي كانديلا)، P (45.0-71.0 مللي كانديلا)، Q (71.0-112.0 مللي كانديلا)، R (112.0-180.0 مللي كانديلا)، S (180.0-280.0 مللي كانديلا).

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد (الأخضر فقط)

يتم أيضًا تصنيف الرقائق الخضراء حسب الطول الموجي السائد للتحكم في اتساق اللون.

• الفئات AP (520.0-525.0 نانومتر)، AQ (525.0-530.0 نانومتر)، AR (530.0-535.0 نانومتر). التسامح لكل فئة طول موجي هو +/- 1 نانومتر.

عادةً ما يتم تحديد مجموعات التصنيف المحددة للجزء الكامل (مثل فئة الشدة للأخضر، فئة الشدة للبرتقالي، فئة الطول الموجي للأخضر) في رمز طلب كامل أو متاحة من الشركة المصنعة.

4. تحليل منحنى الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات الخصائص النموذجية الضرورية لفهم سلوك الجهاز في ظل ظروف مختلفة. بينما لا يتم توفير الرسوم البيانية الدقيقة في النص، فإن تفسيراتها القياسية هي:

• منحنى I-V (التيار-الجهد):يوضح العلاقة بين الجهد الأمامي (V_F) والتيار الأمامي (I_F). إنه غير خطي، مع جهد تشغيل/عتبة (حوالي 2.8 فولت للأخضر، 1.8 فولت للبرتقالي) بعدها يزداد التيار بسرعة. هذا المنحنى حيوي لتصميم وحدات القيادة ذات التيار الثابت.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي:يوضح كيف يزداد الناتج الضوئي مع التيار، عادةً في علاقة شبه خطية ضمن نطاق التشغيل الموصى به. القيادة فوق I_Fتعطي عوائد متناقصة وتزيد الحرارة.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح تخفيض تصنيف الناتج الضوئي مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع. تكون ثنائيات LED أقل كفاءة في درجات الحرارة المرتفعة. هذا المنحنى حاسم لتصميم إدارة الحرارة للحفاظ على سطوع ثابت.
• التوزيع الطيفي:رسم بياني للقدرة الإشعاعية النسبية مقابل الطول الموجي، يظهر الذروة (λ_P) ونصف العرض (Δλ).

5. معلومات الميكانيكا والتعبئة

5.1 أبعاد العبوة والقطبية

يستخدم الجهاز بصمة عبوة قياسية EIA. يتم تعريف تعيين الدبوس بوضوح: الكاثود 2 (C2) للرقاقة الخضراء (InGaN)، والكاثود 1 (C1) للرقاقة البرتقالية (AlInGaP). تكوين الأنود المشترك نموذجي لثنائيات LED متعددة الرقائق. ستوفر الرسومات التفصيلية ذات الأبعاد (غير مفصلة بالكامل في مقتطف النص) الطول والعرض والارتفاع وتباعد الأطراف وهندسة العدسة الدقيقة، كلها بتسامح قياسي ±0.10 مم.

5.2 تخطيط وسادة اللحام والاتجاه المقترح

تتضمن ورقة البيانات توصيات لنمط الأرضية (أبعاد وسادة اللحام) على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) والتوجيه للحام. يضمن اتباع هذه الإرشادات المحاذاة الميكانيكية الصحيحة، وتكوين وصلة لحام موثوقة، ويمنع مشاكل مثل "تومبستونينج" أثناء إعادة التدفق.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق

يتم توفير ملف تعريف مقترح لإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) للعمليات الخالية من الرصاص. تشمل المعايير الرئيسية لهذا الملف الشخصي، المتوافق مع معايير JEDEC:

• التسخين المسبق:150-200 درجة مئوية لمدة أقصاها 120 ثانية لتسخين اللوحة والمكونات تدريجيًا، وتنشيط المادة المساعدة وتقليل الصدمة الحرارية.
• درجة الحرارة القصوى:أقصى 260 درجة مئوية. الجهاز مصنف لتحمل هذه درجة الحرارة لمدة 10 ثوانٍ.
• يؤكد الملف الشخصي على ضرورة توصيف محدد للوحة بسبب الاختلافات في تصميم اللوحة والمكونات ومعجون اللحام.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، يوصى بدرجة حرارة مكواة لحام لا تتجاوز 300 درجة مئوية، مع وقت لحام أقصاه 3 ثوانٍ لكل وصلة. يجب تنفيذ هذا مرة واحدة فقط لتجنب التلف الحراري للعبوة البلاستيكية والروابط السلكية الداخلية.

6.3 التنظيف

يجب استخدام مواد التنظيف المحددة فقط. الطريقة الموصى بها هي الغمر في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة عادية لأقل من دقيقة واحدة. يمكن للمواد الكيميائية القاسية أو غير المحددة أن تتلف عدسة الإيبوكسي والعبوة، مما يؤدي إلى تقليل الناتج الضوئي أو الفشل المبكر.

6.4 التخزين والتعامل

ثنائيات LED هي أجهزة حساسة للرطوبة (MSD).

• العبوة المغلقة:قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤90% رطوبة نسبية. العمر الافتراضي في الكيس المضاد للرطوبة مع مجفف هو سنة واحدة.
• العبوة المفتوحة:يجب ألا تتجاوز ظروف التخزين 30 درجة مئوية و 60% رطوبة نسبية. يجب لحام المكونات التي تمت إزالتها من عبوتها الأصلية بإعادة التدفق في غضون أسبوع واحد. للتخزين الأطول، يجب الاحتفاظ بها في وعاء محكم الغلق مع مجفف أو في مجفف نيتروجين. إذا تم تخزينها مفتوحة لأكثر من أسبوع، يلزم تجفيفها عند حوالي 60 درجة مئوية لمدة 20 ساعة على الأقل قبل التجميع لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع "انفجار الذرة" أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد المنتج بتنسيق الشريط والبكرة المتوافق مع معدات تجميع SMD الآلية.

• البكرة:بكرة قطر 7 بوصات.
• الشريط:شريط ناقل بعرض 8 مم.
• الكمية:3000 قطعة لكل بكرة كاملة. تتوفر كمية تعبئة دنيا 500 قطعة للكميات المتبقية.
• الجودة:تتوافق التعبئة مع مواصفات ANSI/EIA 481-1-A-1994. يتم إغلاق الجيوب الفارغة في الشريط بشريط غطاء. الحد الأقصى لعدد المكونات المفقودة المتتالية ("المصابيح المفقودة") هو اثنان.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

التطبيق الأساسي والمعلن عنه صراحة هوالإضاءة الخلفية لشاشات LCD، خاصة للشاشات الصغيرة والمتوسطة الحجم حيث تُستخدم ثنائيات LED الجانبية لحقن الضوء في لوح توجيه الضوء (LGP). تسمح القدرة ثنائية اللون بإضاءة خلفية بيضاء قابلة للضبط (عن طريق خلط الأخضر والبرتقالي مع ثنائي LED أزرق في مكان آخر) أو لإنشاء لهجات وأضواء مؤشر بلون محدد داخل تجميع الشاشة. تشمل التطبيقات المحتملة الأخرى مؤشرات الحالة، وإضاءة اللوحات، والإضاءة الزخرفية في الإلكترونيات الاستهلاكية، ومعدات المكاتب، وأجهزة الاتصالات.

8.2 اعتبارات التصميم

• دائرة القيادة:نظرًا لأن الرقائق الخضراء والبرتقالية لها جهود أمامية مختلفة (3.2 فولت مقابل 2.0 فولت)، لا يمكن تشغيلها في تكوين متوازي بسيط من مصدر جهد ثابت واحد بدون مقاومات تحديد تيار لكل رقاقة. يوصى بوحدة قيادة تيار ثابت لأداء واستقرار مثاليين.
• إدارة الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، إلا أن تخطيط PCB مناسب مع تخفيف حراري كافٍ وربما وسادة نحاسية صغيرة يمكن أن يساعد في تبديد الحرارة، خاصة إذا كان التشغيل بالقرب من التيار الأقصى أو في درجات حرارة محيطة مرتفعة. هذا يحافظ على كفاءة الإضاءة وطول العمر.
• التصميم البصري:زاوية الرؤية 130 درجة مناسبة للإضاءة الخلفية ذات الحافة المضيئة. يجب تحسين تصميم لوح توجيه الضوء، والموزعات، والعواكس للاقتران مع نمط انبعاث هذا LED للإضاءة الموحدة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يقدم هذا الجهاز مزايا محددة في مجاله المتخصص:

• تكامل الرقائق المزدوجة:مقارنة باستخدام ثنائيين LED أحاديي اللون منفصلين، توفر هذه العبوة مساحة PCB، وتبسط التجميع (خطوة وضع واحدة)، وتضمن المحاذاة الميكانيكية الدقيقة بين مصدري الضوء، وهو أمر بالغ الأهمية لخلط الألوان.
• عامل شكل الرؤية الجانبية:مقارنة بثنائيات LED ذات الرؤية العلوية، فإن العبوة الجانبية ضرورية لوحدات الإضاءة الخلفية الرفيعة حيث يكون الارتفاع (المحور Z) مقيدًا، ويجب أن ينبعث الضوء موازيًا لمستوى PCB.
• تقنية الرقاقة:يوفر استخدام AlInGaP للبرتقالي كفاءة أعلى واستقرارًا حراريًا أفضل مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaAsP، مما يؤدي إلى ناتج ضوئي برتقالي أكثر سطوعًا واتساقًا.
• توافق العملية:التوافق الكامل مع اللحام بإعادة التدفق والوضع الآلي يجعله مناسبًا لخطوط التصنيع الحديثة عالية الحجم.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س1: هل يمكنني تشغيل كل من الرقائق الخضراء والبرتقالية في وقت واحد عند أقصى تيار مستمر لهما (20 مللي أمبير و 30 مللي أمبير)؟

ج1: نعم، ولكن يجب مراعاة تبديد الطاقة الإجمالي. التشغيل المتزامن عند أقصى تيار سيبدد طاقة تساوي تقريبًا (3.2 فولت * 0.02 أمبير) + (2.0 فولت * 0.03 أمبير) = 0.124 واط. هذا أقل من تصنيفات Pd الفردية ولكنه قريب من مجموعهما. يلزم تصميم حراري كافٍ على PCB لمنع درجة حرارة التقاطع من تجاوز الحدود الآمنة، خاصة في غلاف مغلق.

س2: لماذا يكون تصنيف الجهد العكسي 5 فولت فقط، وماذا يعني "لا يمكن الاستمرار في التشغيل"؟

ج2: لم يتم تصميم تقاطعات أشباه الموصلات لثنائيات LED لمنع جهود عكسية عالية. تصنيف 5 فولت نموذجي. العبارة تعني أنه حتى تطبيق جهد عكسي أقل من 5 فولت بشكل مستمر غير موصى به أو محدد. في تصميم الدائرة، تأكد من عدم تعرض LED أبدًا لتحيز عكسي، أو استخدم ثنائي حماية بالتوازي إذا لزم الأمر.

س3: كيف أفسر رموز التصنيف عند الطلب؟

ج3: ستحدد رموز التصنيف المطلوبة لشدة الإضاءة (لكل من الأخضر والبرتقالي) وللطول الموجي السائد (للأخضر) لضمان حصول منتجك على ثنائيات LED ذات خصائص السطوع واللون المطلوبة. على سبيل المثال، قد تطلب أجزاء مصنفة كـ "أخضر: شدة T، طول موجي AQ؛ برتقالي: شدة R". استشر الشركة المصنعة للحصول على تنسيق رمز الطلب الدقيق.

11. حالة تصميم عملية

السيناريو:تصميم مؤشر حالة لجهاز يتطلب لونين متميزين (أخضر لـ "جاهز"، برتقالي لـ "جاهز/تحذير") في منطقة محدودة المساحة للغاية على حافة PCB مثبتة عموديًا داخل هيكل المنتج.

التنفيذ:LTST-S115TGKFKT هو خيار مثالي. يتم استخدام بصمة مكون واحد. يمكن توصيل دبوس GPIO لوحدة تحكم دقيقة بسيطة بكل كاثود (C1 للبرتقالي، C2 للأخضر) عبر مقاوم تحديد تيار مناسب (محسوب بناءً على التيار المطلوب، حتى 20/30 مللي أمبير، وجهد التزويد)، مع توصيل الأنود المشترك بمصدر الطاقة الموجب. يسمح الانبعاث الجانبي بتوجيه الضوء للخارج عبر فتحة صغيرة أو أنبوب ضوئي على جانب غلاف الجهاز. تضمن زاوية الرؤية الواسعة رؤية المؤشر من مجموعة واسعة من الزوايا. تتيح العبوة المتوافقة مع إعادة التدفق لحامها جنبًا إلى جنب مع جميع مكونات SMD الأخرى في خطوة واحدة.

12. مقدمة المبدأ

يعتمد انبعاث الضوء في ثنائيات LED على الإضاءة الكهربائية في تقاطع p-n شبه الموصل. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يتم تحديد لون (طول موجي) الضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات.

• الرقاقة الخضراء (InGaN):إنديوم جاليوم نيتريد هو شبه موصل مركب يمكن ضبط فجوة نطاقه عن طريق تعديل نسبة الإنديوم/الجاليوم للانبعاث في الطيف من الأزرق إلى الأخضر. هنا، تم تصميمه للانبعاث الأخضر عند ~530 نانومتر.
• الرقاقة البرتقالية (AlInGaP):ألومنيوم إنديوم جاليوم فوسفيد هو شبه موصل مركب آخر معروف بكفاءته العالية في مناطق الطول الموجي الأحمر والبرتقالي والأصفر. تم ضبط فجوة نطاقه هنا للانبعاث البرتقالي عند ~611 نانومتر.

يتم تركيب الرقيقتين على إطار أطراف داخل عبوة إيبوكسي واحدة بعدسة شفافة لا تمتص الضوء المنبعث بشكل كبير، مما يسمح بكفاءة بصرية عالية.

13. اتجاهات التطوير

يستمر مجال ثنائيات LED SMD في التطور مع عدة اتجاهات واضحة ذات صلة بمكونات مثل هذا:

• زيادة الكفاءة (لومن/واط):تهدف تحسينات علوم المواد وتصميم الرقائق المستمرة إلى استخراج المزيد من الضوء (لومن) من نفس طاقة الإدخال الكهربائية (واط)، مما يقلل استهلاك الطاقة والحمل الحراري.
• موثوقية وعمر أطول:تطوير مواد التعبئة، وتقنيات ربط القطعة، وتقنية الفوسفور (حيث ينطبق) تمدد العمر التشغيلي وتحسن الأداء في ظل الظروف البيئية القاسية.
• التصغير:يدفع السعي نحو أجهزة إلكترونية أصغر لثنائيات LED في بصمات عبوات أصغر ومظهر جانبي أقل مع الحفاظ على الناتج الضوئي أو زيادته.
• دقة اللون والاتساق:تؤدي تسامحات تصنيف أضيق وعمليات تصنيع محسنة إلى تقليل التباين في اللون والسطوع بين الدفعات، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب مظهرًا موحدًا.
• التكامل:بعد ثنائي اللون، هناك اتجاه نحو دمج المزيد من الوظائف، مثل رقائق RGB، أو دوائر القيادة IC، أو حتى كاشفات الضوء، في عبوات واحدة لإنشاء حلول إضاءة أكثر ذكاءً وأكثر إحكاما.