ورقة بيانات ثنائي LED ثنائي اللون LTW-S115KSDS-5A - رؤية جانبية - أبيض وأصفر - 5 مللي أمبير - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTW-S115KSDS-5A ثنائي باعث للضوء (LED) ثنائي اللون من نوع الجهاز السطحي (SMD)، مُصمم خصيصًا لتطبيقات الإضاءة ذات الرؤية الجانبية، وأبرزها كمصدر للإضاءة الخلفية لشاشات العرض البلورية السائلة (LCD). فهو يدمج رقيقتين شبه موصلتين مختلفتين داخل غلاف قياسي واحد وفقًا لمعايير EIA: رقاقة InGaN (نيتريد الغاليوم الإنديوم) لإصدار الضوء الأبيض، ورقاقة AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم الإنديوم الغاليوم) لإصدار الضوء الأصفر. يتيح هذا التكوين حلول إضاءة مرنة من بصمة مدمجة. تم تصميم الجهاز للتجميع بكميات كبيرة، ويتم توريده على شريط بعرض 8 مم مثبت على بكرات قطر 7 بوصات، وهو متوافق بالكامل مع معدات اللصق والتركيب الآلي وعمليات لحام إعادة التدفق القياسية بالأشعة تحت الحمراء (IR).

1.1 المزايا الأساسية

• مصدر ثنائي اللون:يجمع بين إصدار الضوء الأبيض والأصفر في غلاف واحد، مما يوفر مساحة على اللوحة ويبسط التصميم للإشارات متعددة الألوان أو الإضاءة الخلفية المختلطة.
• إصدار ضوئي جانبي:يتم توجيه الناتج الضوئي الرئيسي بشكل موازٍ لمستوى التركيب، مما يجعله مثاليًا لإضاءة الحواف للألواح الرقيقة مثل تلك الموجودة في وحدات LCD.
• سطوع عالٍ:يستخدم تقنيات رقائق InGaN وAlInGaP المتقدمة لتقديم شدة إضاءة عالية.
• ملائم للتصنيع:يتميز بأطراف مطلية بالقصدير لتحسين قابلية اللحام، وهو مُعبأ ليكون متوافقًا مع خطوط التجميع الآلية.
• الامتثال البيئي:يلبي المنتج توجيهية تقييد المواد الخطرة (RoHS).

2. تحليل المعلمات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

يجب عدم تجاوز الحدود التالية تحت أي ظرف، حيث أن القيام بذلك قد يتسبب في تلف دائم للجهاز. يتم تحديد التقييمات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية.

• تبديد الطاقة (Pd):الأبيض: 35 ملي واط؛ الأصفر: 48 ملي واط. هذه هي أقصى طاقة مسموح للـ LED تبديدها كحرارة.
• تيار الأمامي الذروي (I_FP):الأبيض: 50 مللي أمبير؛ الأصفر: 80 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار لحظي مسموح به في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية).
• تيار الأمامي المستمر (I_F):الأبيض: 10 مللي أمبير؛ الأصفر: 20 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي مستمر للتشغيل الموثوق.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:من -20°C إلى +80°C.
• نطاق درجة حرارة التخزين:من -40°C إلى +85°C.
• ظروف اللحام بالأشعة تحت الحمراء:يتحمل درجة حرارة ذروية تبلغ 260°C لمدة 10 ثوانٍ أثناء لحام إعادة التدفق.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس معلمات الأداء النموذجية عند Ta=25°C وتيار أمامي (I_F) بقيمة 5 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• شدة الإضاءة (I_V):الأبيض: الحد الأدنى 28 مللي كانديلا، النموذجي غير متوفر، الحد الأقصى 112 مللي كانديلا. الأصفر: الحد الأدنى 7.1 مللي كانديلا، النموذجي غير متوفر، الحد الأقصى 71 مللي كانديلا. هذا هو السطوع المُدرك لـ LED كما يقيسه مستشعر الضوء النهاري (استجابة العين البشرية).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):130 درجة (نموذجي لكلا اللونين). هذه هي الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها القصوى.
• طول موجة الانبعاث الذروي (λ_P):الأصفر: 591 نانومتر (نموذجي). هذا هو الطول الموجي الذي يكون فيه توزيع القدرة الطيفية للرقاقة الصفراء في أعلى مستوياته.
• الطول الموجي السائد (λ_d):الأصفر: 590 نانومتر (نموذجي عند I_F=5 مللي أمبير). هذا هو الطول الموجي الواحد الذي يمثل بشكل أفضل اللون المُدرك لـ LED الأصفر.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):الأصفر: 15 نانومتر (نموذجي). يشير هذا إلى نقاء الطيف أو عرض النطاق الترددي للضوء الأصفر المنبعث.
• إحداثيات اللونية (x, y):الأبيض: x=0.290, y=0.282 (نموذجي عند I_F=5 مللي أمبير). تحدد هذه الإحداثيات CIE 1931 نقطة اللون لـ LED الأبيض على مخطط اللونية.
• الجهد الأمامي (V_F):الأبيض: الحد الأدنى 2.55 فولت، النموذجي 2.85 فولت، الحد الأقصى 3.15 فولت. الأصفر: الحد الأدنى 1.6 فولت، النموذجي 2.00 فولت، الحد الأقصى 2.40 فولت. هذا هو انخفاض الجهد عبر الـ LED عند مرور تيار الأمامي المحدد.
• التيار العكسي (I_R):الأبيض: الحد الأقصى 10 ميكرو أمبير؛ الأصفر: الحد الأقصى 100 ميكرو أمبير (عند V_R=5 فولت). لم يتم تصميم الجهاز للعمل بتحيز عكسي؛ هذه المعلمة مخصصة لاختبار تيار التسرب فقط.

3. شرح نظام التصنيف

يتم فرز (تصنيف) ثنائيات LED بناءً على المعلمات البصرية الرئيسية لضمان الاتساق داخل دفعة الإنتاج. يتم وضع رمز التصنيف على العبوة.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة (I_V)

يتم تصنيف ثنائيات LED إلى مجموعات بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند I_F= 5 مللي أمبير. التسامح لكل مجموعة هو ±15%.

• مجموعات الرقاقة البيضاء:N (28.0-45.0 مللي كانديلا)، P (45.0-71.0 مللي كانديلا)، Q (71.0-112.0 مللي كانديلا).
• مجموعات الرقاقة الصفراء:K (7.10-11.2 مللي كانديلا)، L (11.2-18.0 مللي كانديلا)، M (18.0-28.0 مللي كانديلا)، N (28.0-45.0 مللي كانديلا)، P (45.0-71.0 مللي كانديلا).

3.2 تصنيف الدرجة اللونية (اللون)

يتم فرز ثنائيات LED البيضاء بشكل إضافي وفقًا لإحداثيات اللونية الخاصة بها (x, y) على مخطط CIE 1931. تم تعريف أربع مجموعات للدرجة اللونية (C1, C2, D1, D2)، لكل منها حدود إحداثيات محددة. التسامح لكل مجموعة درجة لونية هو ±0.01 في كل من إحداثيات x و y. يضمن هذا تجانس اللون، وهو أمر بالغ الأهمية لتطبيقات الإضاءة الخلفية حيث يتم استخدام عدة ثنائيات LED معًا.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة البيانات إلى منحنيات أداء نموذجية (على الرغم من عدم عرضها في النص المقدم). هذه المنحنيات ضرورية لمهندسي التصميم.

• منحنى I-V (التيار-الجهد):يوضح العلاقة بين التيار الأمامي (I_F) والجهد الأمامي (V_F) لكل من الرقاقتين البيضاء والصفراء. هذا أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة تحديد التيار.
• شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي:يوضح كيف يزداد الناتج الضوئي (I_V) مع تيار القيادة. يساعد في تحديد نقطة التشغيل المثلى لتحقيق التوازن بين السطوع والكفاءة/العمر الافتراضي.
• شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح تخفيض الناتج الضوئي مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع. هذا أمر حيوي لإدارة الحرارة في التطبيق النهائي.
• التوزيع الطيفي:بالنسبة لـ LED الأصفر، يوضح هذا المنحنى القدرة النسبية المنبعثة عبر أطوال موجية مختلفة، ومركزها حول الطول الموجي الذروي البالغ ~591 نانومتر.

5. المعلومات الميكانيكية والغلاف

5.1 أبعاد الغلاف وتوصيل الأطراف

يتوافق الجهاز مع مخطط غلاف قياسي لـ EIA. تشمل الأبعاد الرئيسية حجم الجسم وتباعد الأطراف. تعيين الطرف (Pin) أمر بالغ الأهمية للتوجيه الصحيح: يتم تعيين الطرف C1 لرقاقة InGaN البيضاء، ويتم تعيين الطرف C2 لرقاقة AlInGaP الصفراء. يحدد رسم مفصل بالأبعاد (غير موضح هنا) جميع قياسات الغلاف الحرجة بتسامح نموذجي يبلغ ±0.10 مم.

5.2 تخطيط وسادة اللحام المقترح والقطبية

يتم توفير نمط أرضي موصى به (تصميم وسادة اللحام) للوحة الدوائر المطبوعة (PCB) لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة ومحاذاة صحيحة أثناء إعادة التدفق. تشير ورقة البيانات أيضًا إلى اتجاه اللحام المقترح بالنسبة لتغذية بكرة الشريط لتحسين العملية.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

يتوافق الـ LED مع لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR). يُوصى بملف تعريف لحام محدد، بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260°C يتم الحفاظ عليها لمدة 10 ثوانٍ. تؤكد ورقة البيانات أن ملفات التعريف ذات درجات الحرارة الذروية أقل من 245°C قد تكون غير كافية للحام موثوق، خاصة بدون الاستفادة من طلاء القصدير للمكون. يُظهر رسم بياني مفصل للوقت ودرجة الحرارة عادةً مناطق التسخين المسبق، والنقع، وإعادة التدفق، والتبريد.

6.2 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام ضروريًا، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. توصي ورقة البيانات بغمر الـ LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة. قد يؤدي استخدام مواد كيميائية غير محددة إلى إتلاف غلاف الـ LED.

6.3 التخزين والتعامل

• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):الـ LED حساس تجاه ESD. يجب أن تشمل إجراءات التعامل استخدام أسوار المعصم، وقفازات مضادة للكهرباء الساكنة، ومعدات مؤرضة بشكل صحيح.
• حساسية الرطوبة:كجهاز سطحي، فهو حساس لامتصاص الرطوبة. للأكياس المغلقة غير المفتوحة والمقاومة للرطوبة مع مجفف، مدة صلاحية تبلغ عامًا واحدًا عند التخزين في ≤ 30°C و ≤ 90% رطوبة نسبية. بمجرد الفتح، يجب استخدام ثنائيات LED في غضون أسبوع واحد أو تخزينها في بيئة جافة (≤ 30°C / ≤ 60% رطوبة نسبية). تتطلب المكونات المخزنة خارج عبوتها الأصلية لأكثر من أسبوع عملية تجفيف (على سبيل المثال، 60°C لمدة 20 ساعة) قبل اللحام لمنع ظاهرة \"الفرقعة\" أثناء إعادة التدفق.

7. التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد ثنائيات LED في شريط حامل بارز (عرض 8 مم) مع شريط غطاء واقٍ، ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات (178 مم). الكمية القياسية للبكرة هي 3000 قطعة. تتوفر كمية تعبئة دنيا تبلغ 500 قطعة لطلبات الباقي. تتوافق التعبئة مع معايير ANSI/EIA-481.

7.2 هيكل رقم القطعة

يحتوي رقم القطعة LTW-S115KSDS-5A على معلومات مشفرة حول عائلة المنتج، واللون، والغلاف، وربما مجموعة الأداء (على الرغم من أن فك التشفير الدقيق خاص بالنموذج).

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإضاءة الخلفية لشاشات LCD:التطبيق الأساسي، حيث يوفر إضاءة الحواف لألواح LCD صغيرة إلى متوسطة الحجم في الإلكترونيات الاستهلاكية، وشاشات الصناعية، ومجموعات عدادات السيارات.
• إشارة الحالة:تتيح القدرة ثنائية اللون إشارة متعددة الحالات (على سبيل المثال، الأبيض لـ \"التشغيل\"، والأصفر لـ \"الاستعداد/التنبيه\"، أو كليهما لحالة ثالثة).
• الإضاءة الزخرفية:يمكن استخدامها في المساحات المدمجة التي تتطلب إصدارًا جانبيًا وخلطًا للألوان.

8.2 اعتبارات التصميم

• قيادة التيار:استخدم دائمًا سائق تيار ثابت أو مقاومة تحديد تيار على التوالي مع الـ LED. يختلف الجهد الأمامي، لذلك لا يُنصح بالقيادة بالجهد. لا تتجاوز أقصى تيار أمامي مستمر (10 مللي أمبير للأبيض، 20 مللي أمبير للأصفر).
• إدارة الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، فإن ضمان مساحة كافية من النحاس على الـ PCB أو الثقوب الحرارية يساعد في الحفاظ على درجة حرارة تقاطع أقل، مما يحافظ على الناتج الضوئي ويطيل العمر التشغيلي.
• التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية البالغة 130 درجة نمط إصدار واسع. للإضاءة الخلفية، عادةً ما تستخدم أدلة الضوء والموزعات لتوزيع الضوء بالتساوي عبر منطقة العرض.
• حماية الدائرة:فكر في تنفيذ حماية من عكس القطبية إذا كان هناك خطر من التثبيت غير الصحيح، حيث أن الـ LED لم يُصمم للعمل بتحيز عكسي.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنةً بثنائيات LED ذات الرؤية الجانبية أحادية اللون، يقدم LTW-S115KSDS-5A توفيرًا كبيرًا في المساحة ومرونة في التصميم من خلال دمج لونين. إن استخدامه لـ AlInGaP للأصفر يوفر كفاءة عالية وتشبع لوني جيد لذلك الطول الموجي. يمثل الجمع بين InGaN للأبيض وAlInGaP للأصفر في غلاف واحد حلاً مصممًا خصيصًا للتطبيقات التي تتطلب مصادر ألوان مميزة وموثوقة من بصمة صغيرة، مما يميزه عن البدائل أحادية اللون الأبسط أو الحلول المنفصلة الأكبر حجمًا.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

10.1 هل يمكنني قيادة الرقاقتين البيضاء والصفراء بشكل مستقل؟

نعم. للرقاقتين توصيلات أنود/كاثود منفصلة (الأطراف C1 و C2). يجب أن يتم قيادتهما بواسطة دوائر تحديد تيار منفصلة للتحكم في كل لون بشكل مستقل.

10.2 ما الفرق بين الطول الموجي الذروي والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي الذروي (λ_P) هو الطول الموجي الفعلي حيث يكون طيف الانبعاث أقوى. الطول الموجي السائد (λ_d) هو قيمة محسوبة تمثل اللون المُدرك كطول موجي واحد على مخطط CIE. بالنسبة لثنائيات LED أحادية اللون مثل الأصفر هنا، غالبًا ما يكونان متقاربين جدًا.

10.3 لماذا تتطلب عملية تجفيف قبل اللحام إذا تم فتح الكيس؟

يمكن لأغلفة البلاستيك SMD امتصاص الرطوبة من الهواء. أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن لهذه الرطوبة المحتبسة أن تتبخر بسرعة، مما يخلق ضغطًا داخليًا قد يتسبب في تشقق الغلاف أو فصل الواجهات الداخلية - وهو عطل يُعرف باسم \"الفرقعة\". تزيل عملية التجفيف هذه الرطوبة الممتصة.

11. دراسة حالة تصميمية عملية

فكر في تصميم إضاءة خلفية لعرض جهاز صناعي صغير. يتطلب التصميم إضاءة خلفية بيضاء ساطعة للتشغيل العادي ومؤشر أصفر مميز لحالات الإنذار. باستخدام LTW-S115KSDS-5A، يمكن للمصمم وضع مكون واحد عند حافة دليل الضوء. يتم قيادة الرقاقة البيضاء عند 5 مللي أمبير عبر دائرة تيار ثابت للإضاءة الخلفية الرئيسية. يتم توصيل الرقاقة الصفراء بدائرة سائق منفصلة يتم التحكم فيها بواسطة منطق الإنذار في الجهاز. يبسط هذا النهج التصميم الميكانيكي (مكون واحد بدلاً من اثنين)، ويقلل من البصمة على الـ PCB، ويضمن محاذاة مثالية لمصدري الضوء بالنسبة لدليل الضوء.

12. مبدأ التشغيل

يعتمد انبعاث الضوء في ثنائيات LED على الإضاءة الكهربائية في تقاطع أشباه الموصلات من النوع p-n. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة حيث تتحد، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد اللون (الطول الموجي) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. تمتلك رقاقة InGaN فجوة نطاق أوسع، مما يتيح انبعاث ضوء ذي طول موجي أقصر (أزرق)، والذي يتم تحويله جزئيًا إلى طيف أوسع (يظهر أبيض) بواسطة طلاء فسفوري داخل الغلاف. تمتلك رقاقة AlInGaP فجوة نطاق أضيق، مُصممة لإصدار فوتونات مباشرة في الجزء الأصفر/البرتقالي/الأحمر من الطيف، مما ينتج عنه الضوء الأصفر النقي الملاحظ.

13. اتجاهات التكنولوجيا

تواصل صناعة الـ LED التطور نحو كفاءة أعلى (مزيد من اللومن لكل واط)، وتحسين تجسيد الألوان (خاصة لثنائيات LED البيضاء)، وتصغير أكبر. بالنسبة لتطبيقات الرؤية الجانبية والإضاءة الخلفية، تشمل الاتجاهات أغلفة أرق، وكثافة سطوع أعلى، ودمج مصفوفات رقائق متعددة أكثر تعقيدًا (RGB، RGBW) في أغلفة واحدة للتحكم الديناميكي في اللون. علاوة على ذلك، تهدف التطورات في مواد التغليف وتقنية الفسفور إلى تعزيز الموثوقية، والأداء الحراري، واتساق اللون عبر درجة الحرارة والعمر الافتراضي.