LTW-326DSKS-5A مواصفات ثنائي باعث للضوء SMD الجانبي - أبيض وأصفر - 20 مللي أمبير - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTW-326DSKS-5A ثنائي باعث للضوء من نوع SMD (جهاز مثبت على السطح) ذو إصدار جانبي ومزود بشريحتين، مُصمم خصيصًا لتطبيقات الإضاءة الخلفية لشاشات LCD. يجمع هذا المكون بين تقنيتين شبه موصليتين متميزتين داخل عبوة قياسية واحدة وفقًا لمعايير EIA: شريحة InGaN (نيتريد الغاليوم الإنديوم) فائقة السطوع لإصدار الضوء الأبيض، وشريحة AlInGaP (فوسفيد الألومنيوم الإنديوم الغاليوم) لإصدار الضوء الأصفر. الهدف الأساسي من تصميمه هو توفير إضاءة حافة فعالة وموثوقة ومدمجة لعروض الكريستال السائل، حيث تعتبر قيود المساحة والتوزيع الموحد للضوء عوامل حاسمة. تم تحسين ملف عدسة الإصدار الجانبي لتوجيه الضوء بشكل جانبي عبر لوح دليل الضوء، وهو متطلب أساسي لتحقيق إضاءة خلفية متساوية. يتم توريد الجهاز على شريط بعرض 8 مم مُثبت على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يجعله متوافقًا تمامًا مع معدات التركيب الآلي عالية السرعة المستخدمة في التصنيع الإلكتروني الحديث.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد الحدود القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. بالنسبة لشريحة InGaN البيضاء، يتم تحديد أقصى تيار أمامي مستمر تيار مباشر عند 20 مللي أمبير، مع السماح بتيار أمامي ذروة يصل إلى 100 مللي أمبير في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية). تشترك شريحة AlInGaP الصفراء في نفس حد التيار المستمر البالغ 20 مللي أمبير ولكن لديها تصنيف تيار ذروة أقل عند 80 مللي أمبير. أقصى تبديد للطاقة هو 72 ملي واط للشريحة البيضاء و 48 ملي واط للشريحة الصفراء، محسوبة عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25 درجة مئوية. هذه التصنيفات حاسمة لإدارة الحرارة في التطبيق النهائي. تم تصنيف الجهاز لنطاق درجة حرارة تشغيل يتراوح من -20 درجة مئوية إلى +80 درجة مئوية ونطاق درجة حرارة تخزين من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. أحد المواصفات الرئيسية للتركيب هو حالة اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء، المصنفة لدرجة حرارة ذروة تبلغ 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ، بما يتماشى مع ملفات اللحام الخالية من الرصاص الشائعة.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس الخصائص الكهربائية والبصرية تحت ظروف الاختبار القياسية عند Ta=25 درجة مئوية وتيار أمامي (IF) قدره 5 مللي أمبير. بالنسبة لثنائي الضوء الأبيض، يتراوح شدة الإضاءة (Iv) من حد أدنى 28.0 مللي كانديلا إلى حد أقصى 112.0 مللي كانديلا. يتمتع ثنائي الضوء الأصفر بنطاق Iv أقل، من 7.1 مللي كانديلا إلى 71.0 مللي كانديلا. زاوية المشاهدة النموذجية (2θ1/2) لكلا اللونين هي 130 درجة، مما يوفر نمط إشعاع واسعًا مناسبًا لتشتيت الإضاءة الخلفية. جهد الأمام (VF) النموذجي هو 2.55 فولت للأبيض (بحد أقصى 3.15 فولت) و 2.0 فولت للأصفر (بحد أقصى 2.4 فولت). التيار العكسي (IR) محدود بحد أقصى 10 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت؛ من المهم ملاحظة أن الجهاز غير مصمم للعمل تحت انحياز عكسي. يتم تعريف الخصائص البصرية لثنائي الضوء الأصفر بشكل أكبر من خلال طول موجة الانبعاث الذروي النموذجي (λP) البالغ 591 نانومتر، وطول الموجة السائد (λd) البالغ 590 نانومتر، وعرض النطاق النصفي الطيفي (Δλ) البالغ 15 نانومتر. إحداثيات اللونية النموذجية هي x=0.3، y=0.3 على مخطط CIE 1931 لظروف الاختبار المحددة.

3. شرح نظام التصنيف

يستخدم المنتج نظام تصنيف شامل لتصنيف ثنائيات الضوء بناءً على معايير الأداء الرئيسية، مما يضمن الاتساق داخل الدفعة الإنتاجية. هذا أمر ضروري للتطبيقات التي تتطلب لونًا وسطوعًا موحدين.

3.1 تصنيف جهد الأمام (VF) لثنائي الضوء الأبيض

يتم فرز ثنائيات الضوء البيضاء إلى ثلاثة تصنيفات VF (A، B، C) بناءً على جهدها الأمامي عند IF=5 مللي أمبير. التصنيف A يغطي من 2.55 فولت إلى 2.75 فولت، التصنيف B يغطي من 2.75 فولت إلى 2.95 فولت، والتصنيف C يغطي من 2.95 فولت إلى 3.15 فولت. يتم تطبيق تسامح قدره ±0.1 فولت على كل تصنيف.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (Iv)

توجد جداول تصنيف Iv منفصلة لثنائيات الضوء البيضاء والصفراء. للأبيض: التصنيف N (28.0-45.0 مللي كانديلا)، التصنيف P (45.0-71.0 مللي كانديلا)، التصنيف Q (71.0-112.0 مللي كانديلا). للأصفر: التصنيف K (7.10-11.2 مللي كانديلا)، التصنيف L (11.2-18.0 مللي كانديلا)، التصنيف M (18.0-28.0 مللي كانديلا)، التصنيف N (28.0-45.0 مللي كانديلا)، التصنيف P (45.0-71.0 مللي كانديلا). يتم تطبيق تسامح قدره ±15% على كل تصنيف شدة.

3.3 تصنيف الصبغة (اللونية)

يستخدم تصنيف الصبغة، المطبق على لون ثنائي الضوء ذي الصلة، إحداثيات اللونية CIE 1931. تم تعريف ستة تصنيفات (من S1 إلى S6)، يحدد كل منها منطقة رباعية على مخطط الإحداثيات (x, y). يتم سرد إحداثيات كل ركن من هذه الرباعيات بدقة في ورقة المواصفات. يتم تطبيق تسامح قدره ±0.01 على كل إحداثي لتصنيف الصبغة.

4. تحليل منحنيات الأداء

تشير ورقة المواصفات إلى منحنيات الخصائص الكهربائية والبصرية النموذجية، وهي ضرورية لفهم سلوك الجهاز في ظل ظروف غير قياسية. بينما لا يتم إعادة إنتاج الرسوم البيانية المحددة في النص المقدم، فإنها تشمل عادة العلاقة بين التيار الأمامي (IF) والجهد الأمامي (VF)، وهي علاقة غير خطية وحاسمة لتصميم دائرة القيادة. يُظهر منحنى قياسي آخر شدة الإضاءة (Iv) مقابل التيار الأمامي (IF)، موضحًا كيف يتغير الناتج مع تيار القيادة وإبراز انخفاض الكفاءة عند التيارات الأعلى. العلاقة بين شدة الإضاءة ودرجة الحرارة المحيطة حرجة أيضًا، حيث ينخفض ناتج ثنائي الضوء عمومًا مع زيادة درجة حرارة التقاطع. بالنسبة لثنائي الضوء الأصفر، يُظهر رسم بياني للتوزيع الطيفي عادةً الشدة النسبية مقابل الطول الموجي، متمركزًا حول الذروة 590-591 نانومتر، مع عرض النطاق النصفي البالغ 15 نانومتر الذي يحدد نقاء اللون.

5. معلومات الميكانيكا والتعبئة

5.1 أبعاد الجهاز وتوصيل الأطراف

يتوافق ثنائي الضوء مع مخطط عبوة قياسي EIA. عدسة الإصدار الجانبي هي ميزة ميكانيكية رئيسية. يتم تعريف تخصيص الأطراف بوضوح: الطرف C2 مخصص لشريحة InGaN الخضراء/البيضاء، والطرف C1 مخصص لشريحة AlInGaP الصفراء. جميع الأبعاد في رسم العبوة بالمليمترات، مع تسامح قياسي قدره ±0.10 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. هذه البيانات الأبعاد الدقيقة ضرورية لإنشاء بصمات PCB دقيقة وضمان ملاءمة مناسبة داخل التجميع.

5.2 تصميم وسادة اللحام المقترح والقطبية

توفر ورقة المواصفات أبعاد وسادة اللحام المقترحة لضمان وصلة لحام موثوقة ومحاذاة صحيحة أثناء إعادة التدفق. كما تشير إلى اتجاه اللحام المقترح بالنسبة لتوجيه بكرة الشريط، مما يمكن أن يساعد في تحسين عملية التركيب. تحديد القطبية الصحيحة أثناء التركيب أمر حيوي، حيث أن التركيب العكسي سيمنع ثنائي الضوء من الإضاءة.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 عملية اللحام بإعادة التدفق

الجهاز متوافق تمامًا مع عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR). الحالة القصوى المطلقة هي 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ. يُفترض وجود ملف إعادة تدفق مقترح، والذي يتضمن عادةً منطقة تسخين مسبق، ومنطقة نقع حراري، ومنطقة إعادة تدفق بدرجة حرارة ذروة مُتحكم فيها ووقت فوق السائل (TAL)، ومنطقة تبريد مُتحكم فيها. الالتزام بملف لا يتجاوز حد 260 درجة مئوية/10 ثوانٍ أمر بالغ الأهمية لمنع تلف عدسة الإيبوكسي الخاصة بثنائي الضوء والروابط السلكية الداخلية.

6.2 التنظيف والتعامل

يجب إجراء التنظيف بعناية. يجب استخدام المواد الكيميائية المحددة فقط. توصي ورقة المواصفات بالغمر في الكحول الإيثيلي أو كحول الأيزوبروبيل في درجة الحرارة العادية لأقل من دقيقة واحدة إذا لزم الأمر التنظيف. قد تتلف المواد الكيميائية غير المحددة مادة العبوة. تشير ملاحظة التعامل الحرجة إلى الحماية ضد التفريغ الكهروستاتيكي (ESD). على الرغم من أنه لا يُعتبر دائمًا حساسًا للغاية للـ ESD مثل بعض الدوائر المتكاملة، إلا أن ثنائيات الضوء يمكن أن تتلف بسبب الكهرباء الساكنة والارتفاعات. يوصى باستخدام سوار معصم أو قفازات مضادة للكهرباء الساكنة، وضمان تأريض جميع المعدات بشكل صحيح.

6.3 ظروف التخزين

تختلف ظروف التخزين بناءً على ما إذا كانت العبوة الحساسة للرطوبة مغلقة أو مفتوحة. عندما تكون الحقيبة المغلقة الأصلية (مع مجفف) سليمة، يجب تخزين ثنائيات الضوء عند ≤30 درجة مئوية و ≤90% رطوبة نسبية (RH) واستخدامها خلال عام واحد. بمجرد فتح الكيس المقاوم للرطوبة، يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30 درجة مئوية أو 60% رطوبة نسبية. يوصى بشدة أن تخضع الأجهزة التي تم إزالتها من تغليفها الأصلي لإعادة تدفق بالأشعة تحت الحمراء في غضون أسبوع واحد. للتخزين طويل الأمد خارج الكيس الأصلي، يجب الاحتفاظ بها في حاوية مغلقة مع مجفف أو في مجفف مُطهر بالنيتروجين لمنع امتصاص الرطوبة، مما قد يتسبب في ظاهرة \"الفرقعة\" أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد المنتج بتنسيق شريط وبكرة متوافق مع التركيب الآلي. عرض الشريط هو 8 مم. يبلغ قطر البكرات 7 بوصات وتحتوي عادةً على 3000 قطعة لكل بكرة. بالنسبة لكميات الطلب التي ليست مضاعفات 3000، يتم تحديد حد أدنى لكمية التعبئة يبلغ 500 قطعة للباقي. تتوافق التعبئة مع مواصفات ANSI/EIA 481. تشمل الملاحظات الرئيسية للجودة للبكرة: يتم إغلاق الجيوب المكونة الفارغة بشريط غطاء، وأقصى عدد للمكونات (مصابيح) المفقودة المتتالية على البكرة هو اثنان.

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 سيناريوهات التطبيق المستهدفة

التطبيق الأساسي والمصمم له LTW-326DSKS-5A هو كمصدر ضوء حافة لوحدات الإضاءة الخلفية لشاشات LCD (BLUs) في الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية. وهذا يشمل الشاشات وأجهزة التلفزيون وعروض الكمبيوتر المحمول ولوحات العدادات واللافتات. تم تصميم عدسة الإصدار الجانبي خصيصًا لاقتران الضوء بكفاءة في حافة لوح دليل الضوء (LGP)، والذي يقوم بعد ذلك بتوزيع الضوء بشكل موحد عبر منطقة العرض باستخدام الهياكل الدقيقة أو أنماط المشتت.

8.2 اعتبارات تصميم الدائرة

يجب على المصممين تنفيذ آليات تحديد تيار مناسبة، حيث أن ثنائيات الضوء هي أجهزة تعمل بالتيار. المقاوم التسلسلي البسيط شائع في التطبيقات منخفضة التيار، ولكن يوصى باستخدام مشغلات التيار الثابت لتحقيق استقرار وعمر أطول أفضل، خاصة عندما يكون تجانس السطوع أمرًا بالغ الأهمية. يجب أن تحترم الدائرة الحدود القصوى المطلقة للتيار الأمامي والجهد العكسي وتبديد الطاقة. إدارة الحرارة مهمة أيضًا؛ بينما تبدد العبوة نفسها الحرارة، فإن ضمان مساحة نحاسية كافية في اللوحة المطبوعة أو الثقوب الحرارية يمكن أن يساعد في الحفاظ على درجة حرارة تقاطع أقل، والحفاظ على ناتج الضوء وعمر الجهاز.

8.3 اعتبارات التصميم البصري

يجب مراعاة زاوية المشاهدة البالغة 130 درجة في التصميم البصري لنظام دليل الضوء والمشتت. يمكن للمسافة من سطح انبعاث ثنائي الضوء إلى حافة لوح دليل الضوء، وكذلك استخدام شريط عاكس حول ثنائي الضوء، أن يؤثر بشكل كبير على كفاءة الاقتران وتشكيل النقاط الساخنة. يشير استخدام ثنائي ضوء ثنائي اللون (أبيض وأصفر) في هذه العبوة إلى تطبيقات قد تكون فيها خلط الألوان أو ضبط درجة حرارة لون معينة مطلوبة، يتم التحكم فيها عن طريق تشغيل الشريحتين بشكل مستقل.

9. المقارنة التقنية والتمييز

الميزة الرئيسية المميزة لهذا المكون هي هندسة عدسة الإصدار الجانبي مجتمعة مع تكوين ثنائي الشريحة (أبيض/أصفر) في بصمة SMD قياسية. مقارنة بثنائيات الضوء ذات الإصدار العلوي، فإن باعثات الجانب مناسبة بطبيعتها بشكل أفضل لتطبيقات الإضاءة الخلفية المضاءة من الحافة لأنها توجه الضوء إلى مستوى دليل الضوء بدلاً من العمودي عليه، مما يقلل من الخسائر البصرية. يسمح دمج لونين بمرونة في التصميم غير متوفرة في عبوات الإصدار الجانبي أحادية اللون. يمثل استخدام InGaN للأبيض و AlInGaP للأصفر تقنيات شبه موصلة قياسية وموثوقة لهذه الألوان على التوالي، مما يوفر كفاءة واستقرار جيدين.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: هل يمكنني تشغيل الشريحتين البيضاء والصفراء في وقت واحد عند أقصى تيار مستمر لكل منهما وهو 20 مللي أمبير؟

ج: نعم، ولكن يجب أن تأخذ في الاعتبار إجمالي تبديد الطاقة. تشتت الشريحة البيضاء حتى 72 ملي واط والشريحة الصفراء حتى 48 ملي واط، بإجمالي 120 ملي واط. يجب أن يدير التصميم الحراري للوحة المطبوعة هذا الحمل الحراري المشترك.

س: ما هو الغرض من رموز التصنيف؟

ج: يضمن التصنيف الاتساق الكهربائي والبصري. للحصول على إضاءة خلفية موحدة، ستحدد عادةً ثنائيات ضوء من نفس تصنيفات Iv والصبغة لتجنب اختلافات السطوع أو اللون المرئية عبر الشاشة.

س: تذكر ورقة المواصفات تصنيف \"تيار الأمام الذروة\". هل يمكنني استخدام هذا للتعتيم باستخدام PWM؟

ج: نعم، يسمح تصنيف تيار الذروة (100 مللي أمبير للأبيض، 80 مللي أمبير للأصفر تحت دورة عمل 1/10، نبضة 0.1 مللي ثانية) بالتشغيل الزائد لفترة وجيزة، والذي يمكن استخدامه في مخططات تعتيم PWM معينة لتحقيق نطاق ديناميكي أوسع. ومع ذلك، يجب أن يحترم متوسط التيار مع مرور الوقت تصنيف التيار الأمامي المستمر، ويجب تصميم دائرة القيادة بعناية لتقديم نبضات تيار نظيفة وسريعة.

س: ما مدى أهمية الموعد النهائي لإعادة التدفق لمدة أسبوع واحد بعد فتح كيس حاجز الرطوبة؟

ج: إنها توصية قوية لمنع العيوب الناجمة عن الرطوبة. إذا تم تجاوز الموعد النهائي، يجب خبز ثنائيات الضوء وفقًا لملف مستوى الحساسية للرطوبة المناسب (MSL) قبل إعادة التدفق لإزالة الرطوبة الممتصة.

11. مثال تطبيقي عملي

حالة استخدام نموذجية هي في شاشة لمس صناعية مقاس 7 بوصات. يتطلب التصميم إضاءة خلفية مضاءة من الحافة مع تجانس عالي ودرجة حرارة لون محددة. يختار المهندس ثنائي الضوء LTW-326DSKS-5A. يصممون لوحة مطبوعة PCB مع 12 ثنائي ضوء موضوعة على طول الحافة السفلية لتجويف العرض. يتبع تخطيط وسادة اللحام الأبعاد المقترحة في ورقة المواصفات. يتم اختيار مشغل تيار ثابت IC لتوفير 5 مللي أمبير ثابتة لكل سلسلة من ثنائيات الضوء. لتحقيق النقطة البيضاء المطلوبة 4500 كلفن، يقرر المصمم تشغيل شرائح InGaN البيضاء فقط. يحددون جميع ثنائيات الضوء من تصنيف الصبغة S3 وتصنيف شدة الإضاءة P لضمان اتساق اللون والسطوع. أثناء التجميع، يتم استخدام تغليف الشريط والبكرة مع آلة تركيب آلية. تخضع اللوحة لعملية إعادة تدفق خالية من الرصاص مع التحكم بعناية في درجة الحرارة القصوى لتكون أقل من 260 درجة مئوية. بعد التجميع، يتم تجميع لوح دليل الضوء والأغشية البصرية في الأعلى، مما ينتج عنه إضاءة خلفية ساطعة وموحدة للشاشة الكريستالية.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يعمل الجهاز على مبدأ الوميض الكهربائي في المواد شبه الموصلة. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر تقاطع p-n لشريحة ثنائي الضوء، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد. يطلق هذا الاتحاد الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق للمادة شبه الموصلة. تتمتع شريحة InGaN بفجوة نطاق أوسع، مصممة لإصدار الضوء الأزرق. ثم يقوم هذا الضوء الأزرق بتحفيز طلاء الفوسفور داخل العبوة، والذي يحول بعض الضوء الأزرق إلى أطوال موجية أطول (أصفر، أحمر)، مما يؤدي إلى إدراك الضوء الأبيض - وهي طريقة تُعرف باسم الضوء الأبيض المحول بالفوسفور. تتمتع شريحة AlInGaP بفجوة نطاق أضيق، وتصدر الضوء مباشرة في المنطقة الصفراء/الكهرمانية من الطيف دون الحاجة إلى تحويل الفوسفور. تصنع عدسة الإصدار الجانبي من الإيبوكسي أو السيليكون المصبوب الذي يشكل نمط ناتج الضوء.

13. اتجاهات وتطورات الصناعة

كان الاتجاه في الإضاءة الخلفية لشاشات LCD، خاصة في الإلكترونيات الاستهلاكية، نحو التصغير والكفاءة العالية. وهذا يقود تطوير ثنائيات الضوء ذات الفعالية الضوئية الأعلى (المزيد من اللومن لكل واط)، مما يسمح بعدد أقل من ثنائيات الضوء أو تيارات قيادة أقل لتحقيق نفس السطوع، مما يوفر الطاقة ويقلل الحرارة. هناك أيضًا اتجاه نحو تغطية أفضل لنطاق الألوان، غالبًا باستخدام ثنائيات ضوء ذات أطياف انبعاث أضيق أو دمج ألوان أساسية متعددة (RGB). بينما يستخدم هذا المنتج المحدد مزيجًا من الأبيض+الأصفر، قد تستخدم حلول أخرى ثنائي ضوء أزرق + فوسفور أحمر أو شرائح أحادية اللون متعددة. بالنسبة للشاشات الرقيقة جدًا، يظل الاقتران البصري الدقيق لثنائي الضوء الجانبي مع ألواح دليل الضوء الأرق بشكل متزايد تحديًا هندسيًا رئيسيًا. علاوة على ذلك، يمثل ظهور إضاءات خلفية Mini-LED المضاءة مباشرة، والتي تستخدم مصفوفات من ثنائيات ضوء علوية صغيرة جدًا خلف اللوحة، مسارًا تكنولوجيًا بديلاً للشاشات ذات النطاق الديناميكي العالي (HDR)، على الرغم من أن الحلول المضاءة من الحافة مثل التي يمكّنها هذا ثنائي الضوء تظل مهيمنة للتطبيقات الحساسة للتكلفة والمقيدة بالمساحة.