ورقة بيانات ثنائية اللون LTW-327DSKF-5A LED SMD - رؤية جانبية - أبيض وبرتقالي - 5 مللي أمبير - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTW-327DSKF-5A مصباح LED ثنائي اللون من نوع SMD ذو الرؤية الجانبية، مُصمم بشكل أساسي للتطبيقات التي تتطلب حلول إضاءة خلفية مدمجة، مثل شاشات العرض البلوري السائل (LCD). يجمع هذا المكون بين شريحتين شبه موصلتين مختلفتين داخل عبوة واحدة: شريحة من نوع InGaN (نيتريد الغاليوم الإنديوم) لإصدار الضوء الأبيض، وشريحة من نوع AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم الإنديوم الغاليوم) لإصدار الضوء البرتقالي. يسمح شكله الزاوي القائم بانبعاث الضوء موازيًا لسطح التركيب، مما يجعله مثاليًا للإضاءة الجانبية للشاشات الرقيقة أو لتوفير وظائف المؤشر في البيئات المحدودة المساحة.

تم تصنيع الجهاز ليكون متوافقًا مع معدات التجميع الآلي القياسية (pick-and-place) ويتم توريده على بكرات شريطية بعرض 8 مم لتصنيع فعال على نطاق واسع. وهو متوافق مع توجيهات RoHS (تقييد المواد الخطرة)، مما يصنفه كمنتج صديق للبيئة. تتوافق العبوة مع الخطوط العريضة القياسية لـ EIA (تحالف الصناعات الإلكترونية)، مما يضمن توافقًا واسعًا مع القياسات والعمليات القياسية في الصناعة.

2. تعمق في المواصفات الفنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تشغيل الجهاز خارج هذه الحدود قد يتسبب في تلف دائم. يتم تعريف التصنيفات الرئيسية عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية بشكل منفصل للشريحة البيضاء والبرتقالية.

• تبديد الطاقة:الأبيض: 72 ميغاواط، البرتقالي: 75 ميغاواط. تشير هذه المعلمة إلى أقصى قدرة يمكن لمصباح LED تبديدها كحرارة أثناء التشغيل المستمر.
• تيار الأمامي الذروي:الأبيض: 100 مللي أمبير، البرتقالي: 80 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار نابض مسموح به، يُحدد عادةً عند دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية، ويُستخدم للومضات قصيرة المدى وعالية الكثافة.
• تيار الأمامي المستمر:20 مللي أمبير لكلا اللونين. هذا هو الحد الأقصى الموصى به للتيار الأمامي المستمر للتشغيل الموثوق على المدى الطويل.
• الجهد العكسي:5 فولت لكلا اللونين. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يتلف وصلة PN الخاصة بمصباح LED.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -20°C إلى +80°C. يتم ضمان عمل الجهاز ضمن نطاق درجة الحرارة المحيطة هذا.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -40°C إلى +85°C.
• شرط لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء:درجة حرارة ذروية 260°C لمدة 10 ثوانٍ. هذا يُحدد الملف الحراري الذي يمكن للمكون تحمله أثناء التجميع.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية التي تم قياسها عند Ta=25°C مع تيار أمامي (IF) قدره 5 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• شدة الإضاءة (Iv):مقياس لإخراج الضوء المُدرك. بالنسبة لمصباح LED الأبيض، يتراوح من حد أدنى 28.0 مللي كانديلا إلى حد أقصى 112.0 مللي كانديلا. بالنسبة لمصباح LED البرتقالي، يتراوح من 11.2 مللي كانديلا إلى 71.0 مللي كانديلا. يتم تحديد القيمة الفعلية لوحدة معينة بواسطة رمز التصنيف الخاص بها.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):حوالي 130 درجة لكلا اللونين. هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها القصوى، مما يحدد انتشار الحزمة الضوئية.
• الجهد الأمامي (VF):انخفاض الجهد عبر مصباح LED أثناء التشغيل. القيم النموذجية هي 2.85 فولت للأبيض و 2.00 فولت للبرتقالي عند 5 مللي أمبير، مع حد أقصى 3.15 فولت و 2.40 فولت على التوالي.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λP):بالنسبة لمصباح LED البرتقالي، يبلغ طول الموجة الذروي النموذجي 611 نانومتر.
• الطول الموجي السائد (λd):بالنسبة لمصباح LED البرتقالي، يبلغ الطول الموجي السائد النموذجي 605 نانومتر. هذا هو الطول الموجي الفردي الذي تدركه العين البشرية لتمثيل اللون.
• إحداثيات اللونية (x, y):بالنسبة لمصباح LED الأبيض، الإحداثيات النموذجية هي x=0.3, y=0.3 على مخطط اللونية CIE 1931، مما يمثل نقطة بيضاء باردة. ينطبق تسامح ±0.01.
• التيار العكسي (IR):أقصى تيار تسرب هو 10 ميكرو أمبير للأبيض و 100 ميكرو أمبير للبرتقالي عند تطبيق انحياز عكسي 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات أداء. يستخدم LTW-327DSKF-5A نظام تصنيف متعدد المعلمات.

3.1 تصنيف مصباح LED الأبيض

• فئة الجهد الأمامي (VF):تجمع مصابيح LED حسب انخفاض الجهد عند 5 مللي أمبير.
  • الفئة A: 2.55 فولت - 2.75 فولت
  • الفئة B: 2.75 فولت - 2.95 فولت
  • الفئة C: 2.95 فولت - 3.15 فولت
  التسامح لكل فئة هو ±0.1 فولت.
• فئة شدة الإضاءة (Iv):تجمع مصابيح LED حسب إخراج الضوء عند 5 مللي أمبير.
  • الفئة N: 28.0 - 45.0 مللي كانديلا
  • الفئة P: 45.0 - 71.0 مللي كانديلا
  • الفئة Q: 71.0 - 112.0 مللي كانديلا
  التسامح هو ±15%.
• فئة الصبغة (اللونية):تجمع مصابيح LED البيضاء حسب إحداثيات ألوانها على مخطط CIE. تحدد الفئات من S1 إلى S6 أشكالًا رباعية محددة على مستوى الإحداثيات x,y. التسامح على كل إحداثي (x,y) هو ±0.01. وهذا يضمن اتساق اللون، وهو أمر بالغ الأهمية لتطبيقات الإضاءة الخلفية.

3.2 تصنيف مصباح LED البرتقالي

• فئة شدة الإضاءة (Iv):
  • الفئة L: 11.2 - 18.0 مللي كانديلا
  • الفئة M: 18.0 - 28.0 مللي كانديلا
  • الفئة N: 28.0 - 45.0 مللي كانديلا
  • الفئة P: 45.0 - 71.0 مللي كانديلا
  التسامح هو ±15%.

يحدد المزيج المحدد لفئات VF و Iv والصبغة لمجموعة إنتاج معينة رمز التصنيف الكامل الخاص بها، مما يسمح للمصممين باختيار مصابيح LED ذات أداء متطابق بدقة لتطبيقهم.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى بيانات رسومية محددة في ورقة البيانات (مثل الشكل 1، الشكل 2، الشكل 6)، يمكن وصف العلاقات النموذجية.

• منحنى IV (التيار مقابل الجهد):مثل جميع الثنائيات، تُظهر مصابيح LED علاقة غير خطية. يزداد الجهد الأمامي مع التيار، ويعتمد شكل المنحنى على درجة الحرارة. يوفر الجهد الأمامي المحدد عند 5 مللي أمبير نقطة تشغيل رئيسية لتصميم الدائرة.
• شدة الإضاءة مقابل التيار:يزداد إخراج الضوء عمومًا مع التيار الأمامي ولكن ليس بشكل خطي، خاصة عند التيارات الأعلى حيث تنخفض الكفاءة بسبب التسخين.
• خصائص درجة الحرارة:تنخفض شدة الإضاءة عادةً مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. يحدد نطاق درجة حرارة التشغيل من -20°C إلى +80°C البيئة التي يتم فيها الحفاظ على الأداء المحدد.
• توزيع الطيف:طيف مصباح LED الأبيض واسع، يتم توليده عادةً بواسطة شريحة InGaN زرقاء تثير الفسفور الأصفر. يتمتع مصباح LED البرتقالي AlInGaP بطيف أضيق يتركز حول 605-611 نانومتر.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

يتميز الجهاز بعلبة زاوية قائمة ذات رؤية جانبية. تشمل الملاحظات الميكانيكية الرئيسية:

• يتم توفير جميع الأبعاد بالمليمترات، مع تسامح قياسي ±0.10 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• لون العدسة أصفر.
• تعيين الأطراف:يُخصص الطرف A2 لمصعد مصباح LED الأبيض InGaN. يُخصص الطرف A1 لمصعد مصباح LED البرتقالي AlInGaP. من المحتمل أن تكون المهبطات مشتركة أو مُهيأة داخليًا؛ يجب الرجوع إلى المخطط الكهربائي للدائرة الدقيقة.
• تتضمن ورقة البيانات رسومات مفصلة بأبعاد عبوة LED نفسها، وتخطيطات وسادات اللحام المقترحة على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، واتجاه اللحام.
• يتم أيضًا تحديد أبعاد العبوة للشريط الحامل والبكرة بقطر 7 بوصات، وهي مهمة لإعداد المغذي في التجميع الآلي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 لحام إعادة التدفق

المكون متوافق مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR). الحد الأقصى الموصى به هو درجة حرارة ذروية 260°C لمدة 10 ثوانٍ. من الضروري اتباع ملف حراري مضبوط مع مراحل التسخين المسبق، والنقع، وإعادة التدفق، والتبريد لمنع الصدمة الحرارية وضمان وصلات لحام موثوقة.

6.2 التنظيف

إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام، فيجب استخدام المواد الكيميائية المحددة فقط. توصي ورقة البيانات بالغمر في الكحول الإيثيلي أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في تلف عبوة أو عدسة LED.

6.3 التخزين والتعامل

• احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):مصابيح LED حساسة للكهرباء الساكنة. استخدم أسوار المعصم، وسُجاد مضاد للكهرباء الساكنة، ومعدات مؤرضة بشكل صحيح عند التعامل.
• حساسية الرطوبة:كمكون سطح التثبيت، قد يمتص الرطوبة. إذا تم فتح الكيس الأصلي المحكم ضد الرطوبة مع مجفف، فمن المستحسن إكمال لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء في غضون أسبوع واحد. للتخزين لفترة أطول خارج الكيس الأصلي، قم بالتخزين في وعاء محكم مع مجفف أو في جو نيتروجين. يجب خبز المكونات المخزنة خارج التغليف لأكثر من أسبوع عند حوالي 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لمنع ظاهرة \"الفشار\" أثناء إعادة التدفق.
• ظروف التخزين (مغلق):≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية. العمر الافتراضي هو سنة واحدة في الكيس المغلق.
• ظروف التخزين (مفتوح):≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية.

7. معلومات التغليف والطلب

• التغليف القياسي هو شريط حامل بارز بعرض 8 مم على بكرات قطرها 7 بوصات (178 مم).
• الكمية القياسية للبكرة هي 3000 قطعة.
• الحد الأدنى لكمية التعبئة المتاحة للطلبات المتبقية هو 500 قطعة.
• تتوافق مواصفات الشريط والبكرة مع ANSI/EIA 481-1-A-1994.
• يتم إغلاق الجيوب الفارغة في الشريط بشريط غطاء.
• الحد الأقصى المسموح به لعدد المكونات المفقودة المتتالية (جيوب فارغة) على بكرة هو اثنان.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإضاءة الخلفية لشاشات LCD:الهدف التصميمي الأساسي. عامل الشكل ذو الرؤية الجانبية مثالي للإضاءة الجانبية لشاشات LCD صغيرة إلى متوسطة الحجم في الإلكترونيات الاستهلاكية، والشاشات الصناعية، ومجموعات عدادات السيارات.
• مؤشرات الحالة المزدوجة:يسمح اللونان في عبوة واحدة بمؤشر حالة مدمج (مثل التشغيل/الاستعداد، نشاط الشبكة، حالة الشحن).
• إضاءة اللوحة الأمامية:إضاءة الرموز، أو الأزرار، أو أدلة الضوء في لوحات التحكم.

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي أو محرك تيار ثابت لتحديد التيار الأمامي إلى 20 مللي أمبير مستمر أو أقل لكل شريحة. احسب قيمة المقاوم باستخدام R = (Vsupply - VF) / IF.
• إدارة الحرارة:بينما تبديد الطاقة منخفض، فإن ضمان مساحة كافية من النحاس على لوحة الدوائر المطبوعة أو الثقوب الحرارية يمكن أن يساعد في إدارة درجة حرارة الوصلة، خاصة في درجات الحرارة المحيطة العالية أو عند التشغيل بالقرب من أقصى تيار.
• التصميم البصري:ضع في اعتبارك زاوية الرؤية البالغة 130 درجة عند تصميم أدلة الضوء أو المشتتات لتحقيق إضاءة موحدة.
• حماية الجهد العكسي:تجنب تطبيق انحياز عكسي. في الدوائر حيث يكون الجهد العكسي ممكنًا (مثل الاقتران AC، الأحمال الحثية)، فكر في إضافة ثنائي حماية على التوازي مع مصباح LED.

9. المقارنة الفنية والتمييز

ميزات التمييز الرئيسية لهذا المكون هيقدرته ثنائية اللون في عبوة جانبية واحدةواستخدامه لتقنيات شرائح محددة مُحسنة لألوانها على التوالي.

• InGaN للأبيض:نظام المواد هذا هو المعيار الصناعي لمصابيح LED الزرقاء والبيضاء عالية الكفاءة. يوفر كفاءة إضاءة واستقرارًا جيدين.
• AlInGaP للبرتقالي:نظام المواد هذا عالي الكفاءة لإنتاج الضوء الأحمر والبرتقالي والعنبر، ويوفر سطوعًا ونقاء لونيًا متفوقين مقارنة بالتكنولوجيات الأقدم مثل GaAsP.
• يسمح المزيج بحل مدمج، اثنان في واحد مقارنة باستخدام مصباحين LED أحاديي اللون منفصلين، مما يوفر مساحة على لوحة الدوائر المطبوعة ويبسط التجميع.
• عامل الشكل الزاوي القائم هو ميزة محددة مقارنة بمصابيح LED ذات الرؤية العلوية لتطبيقات الإضاءة الجانبية.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

س: هل يمكنني تشغيل شريحتي LED في وقت واحد عند أقصى تيار مستمر لكل منهما وهو 20 مللي أمبير؟

ج: نعم، ولكن يجب أن تأخذ في الاعتبار تبديد الطاقة الإجمالي والآثار الحرارية. ستكون الطاقة المجمعة كبيرة بالنسبة للعبوة الصغيرة. للتشغيل المستمر، يُنصح غالبًا بتشغيلهما عند تيارات أقل (مثل 5-10 مللي أمبير) لضمان الموثوقية والعمر الطويل، خاصة في درجات الحرارة المحيطة العالية.

س: ما الفرق بين طول موجة الذروة والطول الموجي السائد؟

ج: طول موجة الذروة (λP) هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية أعلى. الطول الموجي السائد (λd) هو الطول الموجي الفردي للضوء أحادي اللون الذي يتطابق مع اللون المُدرك لمصباح LED عند مقارنته بضوء أبيض مرجعي. بالنسبة لمصابيح LED ذات الطيف العريض (مثل الأبيض المحول بالفوسفور)، يكون λd أكثر معنى لتحديد اللون. بالنسبة لمصابيح LED أحادية اللون (مثل البرتقالي هنا)، غالبًا ما يكون λP و λd قريبين.

س: لماذا يكون مواصفة التيار العكسي لمصباح LED البرتقالي (100 ميكرو أمبير) أعلى بعشر مرات من مصباح LED الأبيض (10 ميكرو أمبير)؟

ج: هذه خاصية لمواد أشباه الموصلات المختلفة (AlInGaP مقابل InGaN) وفجوات النطاق وخصائص الوصلات الخاصة بها. يسلط الضوء على أهمية تجنب الانحياز العكسي، حيث يمكن حتى لجهد عكسي صغير أن يتسبب في تسرب كبير في مصباح LED البرتقالي.

س: كيف أفسر إحداثيات تصنيف الصبغة (S1-S6)؟

ج: تحدد كل فئة (S1، S2، إلخ) منطقة رباعية صغيرة على مخطط اللونية CIE 1931. يتم اختبار مصابيح LED، ويتم فرز إحداثياتها المقاسة (x,y) في هذه المناطق المحددة مسبقًا. يضمن اختيار مصابيح LED من نفس فئة الصبغة أن يكون لها نقاط بيضاء متطابقة تقريبًا، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب إضاءة خلفية بيضاء موحدة دون اختلاف لوني مرئي.

11. دراسة حالة التصميم الداخلي

السيناريو: تصميم مؤشر حالة لجهاز طبي محمول.

يتطلب الجهاز مؤشرًا واحدًا مدمجًا لإظهار حالتين: \"جاهز/تشغيل\" (أبيض) و \"بطارية منخفضة/تنبيه\" (برتقالي). المساحة على لوحة الدوائر المطبوعة محدودة للغاية.

الحل:يُعد LTW-327DSKF-5A خيارًا مثاليًا. تقدرته ثنائية اللون تحل محل مصباحين LED منفصلين. تسمح العبوة ذات الرؤية الجانبية بتركيبها على حافة لوحة الدوائر المطبوعة، مع توجيه ضوئها عبر أنبوب ضوئي صغير إلى أيقونة على اللوحة الأمامية. يختار المصمم مصابيح LED من فئة Iv محددة (مثل P للبرتقالي، Q للأبيض) لضمان سطوع متسق. يقوم بتشغيل كل شريحة عند 10 مللي أمبير عبر دبابيس GPIO للوحدة الدقيقة مع مقاومات على التوالي، مما يوفر سطوعًا كافيًا مع الحفاظ على استهلاك الطاقة والحرارة منخفضين. يضمن تصنيف الصبغة الضيق للأبيض أن يكون ضوء \"جاهز\" ذو مظهر متسق واحترافي عبر جميع الوحدات.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

مصباح LED هو ثنائي شبه موصل. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد فجوة النطاق الخاصة به، تتحد الإلكترونات والثقوب عند وصلة PN، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد لون الضوء بواسطة فجوة النطاق الطاقي لمادة أشباه الموصلات.

• مصباح LED الأبيض InGaN:عادةً، يتم تغطية شريحة InGaN زرقاء الانبعاث بفسفور أصفر. يهرب بعض الضوء الأزرق، ويقوم الباقي بإثارة الفسفور لإصدار ضوء أصفر. يُدرك المزيج من الضوء الأزرق والأصفر على أنه أبيض بواسطة العين البشرية.
• مصباح LED البرتقالي AlInGaP:يتم دمج عناصر الألومنيوم، والإنديوم، والغاليوم، والفوسفيد بنسب محددة لإنشاء شبه موصل بفجوة نطاق تتوافق مع الضوء البرتقالي/الأحمر. عندما يتدفق التيار، فإنه يصدر فوتونات مباشرة في نطاق الطول الموجي البرتقالي (~605-611 نانومتر).

13. اتجاهات التكنولوجيا

يتم دفع مجال الإلكترونيات الضوئية من خلال الطلب على كفاءة أعلى، وحجم أصغر، وإعادة إنتاج ألوان أفضل، وتكلفة أقل.

• الكفاءة (فعالية الإضاءة):يركز البحث المستمر على تحسين الكفاءة الكمية الداخلية (المزيد من الفوتونات الناتجة لكل إلكترون) وكفاءة استخراج الضوء (إخراج المزيد من الفوتونات من الشريحة).
• جودة اللون:بالنسبة لمصابيح LED البيضاء، هناك اتجاه نحو قيم أعلى لمؤشر تجسيد اللون (CRI)، خاصة في التطبيقات حيث يكون إدراك اللون الدقيق مهمًا (مثل إضاءة البيع بالتجزئة، التصوير الفوتوغرافي). يتضمن ذلك تطوير خلطات فوسفور أكثر تطورًا.
• التصغير:تستمر العبوات في التقلص (مثل من 0603 إلى 0402 إلى 0201 أحجام متري) مع الحفاظ على إخراج الضوء أو تحسينه، مما يتيح أجهزة أرق من أي وقت مضى.
• الحلول المتكاملة:يستمر اتجاه دمج وظائف متعددة (مثل مصباح LED ثنائي اللون هذا) أو دمج المحركات ودوائر التحكم مباشرة مع شريحة LED (\"مصابيح LED الذكية\") في النمو، مما يبسط تصميم المنتج النهائي.