ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء LTST-008GEBW - عدسة بيضاء منتشرة - شريحة RGB - عبوة EIA - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

ثنائي باعث للضوء LTST-008GEBW هو جهاز ذو عبوة سطحية (SMD) مصمم للتجميع الآلي على لوحات الدوائر المطبوعة (PCB). يتميز بعدسة بيضاء منتشرة ويدمج ثلاث شرائح شبه موصلة متميزة داخل عبوة واحدة: أخضر (InGaN)، وأحمر (AlInGaP)، وأزرق (InGaN). يتيح هذا التكوين تطبيقات متعددة الاستخدامات للإشارات والإضاءة الخلفية. يتم تغليف الجهاز في عبوة قياسية للصناعة (EIA)، مما يضمن التوافق مع مجموعة واسعة من معدات اللحام والتثبيت الآلي.

1.1 الميزات

• متوافق مع توجيهات RoHS البيئية.
• معبأ بشريط بعرض 12 مم على بكرات قطر 7 بوصات للتجميع بكميات كبيرة.
• مقاس قاعدة قياسي (EIA) لتوافق التصميم.
• مدخلات/مخرجات متوافقة مع الدوائر المتكاملة (I.C. compatible).
• مصمم للتوافق مع معدات التثبيت الآلي.
• مناسب لعمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR).
• مُعالج مسبقًا لمستوى الحساسية للرطوبة JEDEC 3.

1.2 التطبيقات

هذا الثنائي الباعث للضوء مناسب لمجموعة واسعة من المعدات الإلكترونية التي تتطلب توفير المساحة، أو إشارات موثوقة، أو إضاءة خلفية خفية. تشمل مجالات التطبيق الرئيسية:

• معدات الاتصالات (مثل الموجهات، والمحولات، والهواتف).
• أجهزة أتمتة المكاتب (مثل الطابعات، والماسحات الضوئية، والأجهزة متعددة الوظائف).
• الأجهزة المنزلية والإلكترونيات الاستهلاكية.
• لوحات التحكم والمعدات الصناعية.
• مؤشرات الحالة والطاقة.
• إضاءة الإشارات والرموز.
• الإضاءة الخلفية للوحات الأمامية ولوحات المفاتيح.

2. أبعاد العبوة وتعيين الأطراف

يتماشى الشكل الميكانيكي لـ LTST-008GEBW مع الأبعاد القياسية لعبوة EIA. جميع الأبعاد المحددة بالمليمترات، مع تسامح عام ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تعيين الأطراف للشرائح RGB المتكاملة كما يلي:

• الشريحة الخضراء: الأنود على الطرف (0,1)، الكاثود على الطرف 2.
• الشريحة الحمراء: الأنود على الطرف 3، الكاثود على الطرف 4.
• الشريحة الزرقاء: الأنود على الطرف 5، الكاثود على الطرف (6,7).

هذا التعيين للأطراف بالغ الأهمية لتصميم الدائرة الصحيح ويجب الالتزام به للتحكم السليم في كل لون على حدة.

3. التقييمات والخصائص

3.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد الحدود القصوى المطلقة القيم التي إذا تجاوزتها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يتم تحديد هذه التقييمات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°م.

• تبديد الطاقة:102 ميلي واط (أخضر، أزرق)، 72 ميلي واط (أحمر).
• تيار الأمامي الذروي:100 مللي أمبير لجميع الألوان (بدورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية).
• تيار الأمامي المستمر:30 مللي أمبير لجميع الألوان.
• نطاق درجة حرارة التشغيل:-40°م إلى +85°م.
• نطاق درجة حرارة التخزين:-40°م إلى +100°م.

لا يُنصح بالتشغيل خارج هذه النطاقات وقد يؤثر على الموثوقية والعمر الافتراضي.

3.2 ملف إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء المقترح

لعمليات اللحام الخالية من الرصاص، يجب أن يتوافق ملف إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء الموصى به مع المعيار J-STD-020B. يتضمن الملف عادةً منطقة تسخين مسبق، ومنطقة نقع، ومنطقة إعادة تدفق بدرجة حرارة ذروية، ومنطقة تبريد. الالتزام بهذا الملف ضروري لمنع الصدمة الحرارية وضمان وصلات لحام موثوقة دون الإضرار بغلاف LED أو الشريحة الداخلية.

3.3 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس هذه الخصائص عند Ta=25°م تحت ظروف اختبار محددة وتمثل أداء الجهاز النموذجي.

• التدفق الضوئي (Φv):يُقاس بمستشعر/مرشح يقارب استجابة العين الضوئية CIE.
  • أخضر (IF=25mA): الحد الأدنى 2.81 لومن، الحد الأقصى 7.12 لومن.
  • أحمر (IF=20mA): الحد الأدنى 1.07 لومن، الحد الأقصى 2.71 لومن.
  • أزرق (IF=15mA): الحد الأدنى 0.32 لومن، الحد الأقصى 0.82 لومن.
• زاوية الرؤية (θ1/2):عادة 130 درجة. هذه هي الزاوية المحورية التي تكون عندها شدة الإضاءة نصف القيمة عند 0 درجة (على المحور).
• الطول الموجي السائد (λd):الطول الموجي الفردي الذي يُدرك على أنه اللون.
  • أخضر: من 518 نانومتر إلى 533 نانومتر.
  • أحمر: من 618 نانومتر إلى 628 نانومتر.
  • أزرق: من 455 نانومتر إلى 464 نانومتر.
• نصف عرض الخط الطيفي (Δλ):القيم النموذجية هي 33 نانومتر (أخضر)، و20 نانومتر (أحمر)، و22 نانومتر (أزرق).
• جهد الأمامي (VF):التسامح هو +/-0.1 فولت.
  • أخضر: من 2.9 فولت إلى 3.4 فولت عند 25 مللي أمبير.
  • أحمر: من 1.8 فولت إلى 2.4 فولت عند 20 مللي أمبير.
  • أزرق: من 2.6 فولت إلى 3.4 فولت عند 15 مللي أمبير.
• تيار العكسي (IR):الحد الأقصى 10 ميكرو أمبير عند VR=5 فولت.ملاحظة:لم يتم تصميم الجهاز للعمل بتحيز عكسي؛ هذه المعلمة فقط لتأهيل اختبار IR.

4. نظام تصنيف الرموز

يتم تصنيف LTST-008GEBW باستخدام نظام تصنيف الرموز لضمان اتساق الناتج الضوئي وإحداثيات اللون للتطبيقات التي تتطلب تجانسًا.

4.1 تصنيف التدفق الضوئي (IV)

يتم فرز ثنائيات LED إلى مجموعات بناءً على التدفق الضوئي المقاس عند تيارات تشغيل محددة. تحدد رموز التصنيف (H2, J1, J2, K1) النطاقات من الحد الأدنى إلى الحد الأقصى لقيم التدفق الضوئي. التسامح على كل مجموعة شدة ضوئية هو +/- 11%.

4.2 تصنيف إحداثيات اللون (CIE)

يتم إدارة اتساق اللون من خلال نظام تفصيلي لتصنيف إحداثيات اللون CIE 1931. توفر ورقة البيانات جدولاً شاملاً ومخططًا لكروماتيكية يرسم رموز تصنيف مختلفة (مثل H2-H7, J2-J7, K2-K7، إلخ). يتم تعريف كل مجموعة بمنطقة رباعية على مخطط CIE محددة بأربع نقاط إحداثيات (x, y). التسامح لكل مجموعة لون (x, y) هو +/- 0.01. يسمح هذا التصنيف الدقيق للمصممين باختيار ثنائيات LED بنقاط لون متطابقة تقريبًا لمصفوفات LED المتعددة أو مؤشرات الحالة حيث يكون مطابقة الألوان أمرًا بالغ الأهمية.

5. منحنيات الأداء النموذجية

تتضمن ورقة البيانات قسمًا لمنحنيات الأداء النموذجية، والتي تمثل بيانيًا العلاقة بين معلمات مختلفة تحت ظروف مختلفة. هذه المنحنيات ضرورية لتحليل التصميم المتعمق. بينما لا يتم تفصيل المنحنيات المحددة في النص المقدم، فإنها تشمل عادةً:

• شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار الأمامي:يوضح كيف يتغير الناتج الضوئي مع تيار التشغيل لكل لون.
• جهد الأمامي مقابل تيار الأمامي:يوضح خاصية IV لكل ثنائي.
• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يوضح الانخفاض الحراري للناتج الضوئي.
• توزيع الطاقة الطيفية:يرسم الشدة النسبية للضوء المنبعث عبر الأطوال الموجية لكل شريحة لون.

يساعد استشارة هذه المنحنيات في تحسين دائرة التشغيل، وإدارة الأداء الحراري، والتنبؤ بالسلوك تحت ظروف تشغيل غير قياسية.

6. دليل المستخدم ومعلومات التجميع

6.1 تعليمات التنظيف

يجب إجراء التنظيف بعد التجميع بعناية. استخدم فقط الكحول الإيثيلي أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة العادية. يجب غمر LED لأقل من دقيقة واحدة. يمكن أن يؤدي استخدام منظفات كيميائية غير محددة إلى إتلاف مادة غلاف LED، أو عدسة الإيبوكسي، أو الوصلات الداخلية.

6.2 نمط اللحام الموصى به على لوحة الدوائر

يتم توفير نمط قاعدة موصى به (نمط اللحام) لـ PCB لضمان تكوين وصلات لحام سليمة، واستقرار ميكانيكي، وإدارة حرارية أثناء إعادة التدفق. يعد اتباع هذا النمط أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق تثبيت موثوق للتركيب السطحي.

6.3 أبعاد التعبئة بالشريط والبكرة

يتم توريد الجهاز في شريط حامل بارز بعرض 12 مم ملفوف على بكرات قطر 7 بوصات (178 مم). تتضمن ورقة البيانات أبعادًا مفصلة لجيوب الشريط، والشريط الغطائي، ومحور البكرة لتسهيل التوافق مع مغذيات معدات التجميع الآلي.

7. اعتبارات التصميم وملاحظات التطبيق

7.1 تحديد التيار

كما هو الحال مع جميع ثنائيات LED، يجب تحديد التيار الأمامي باستخدام مقاوم على التوالي أو مشغل تيار ثابت. يجب حساب القيمة بناءً على جهد الإمداد، وجهد الأمامي (VF) للشريحة اللونية المحددة عند التيار المطلوب، وتقييم تيار الأمامي المستمر الأقصى (30 مللي أمبير). يُوصى بالتشغيل عند أو أقل من تيارات الاختبار النموذجية (25 مللي أمبير أخضر، 20 مللي أمبير أحمر، 15 مللي أمبير أزرق) للموثوقية طويلة المدى.

7.2 إدارة الحرارة

بينما تبديد الطاقة منخفض نسبيًا، فإن التصميم الحراري السليم على لوحة الدوائر مهم، خاصة في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية أو عند تشغيل عدة ثنائيات LED. تعمل مساحة النحاس في PCB كمشتت حراري. يمكن أن يساعد ضمان مسار حراري جيد من نقاط لحام LED إلى مستوى نحاسي أكبر في الحفاظ على درجات حرارة تقاطع منخفضة، والحفاظ على الناتج الضوئي والعمر التشغيلي.

7.3 التصميم البصري بالعدسة المنتشرة

توفر العدسة البيضاء المنتشرة زاوية رؤية واسعة وموحدة (130° نموذجيًا) عن طريق تشتيت الضوء من مصادر الشرائح الصغيرة المشرقة. هذا يجعل LED مثاليًا لمؤشرات الحالة التي تحتاج إلى أن تكون مرئية من مجموعة واسعة من الزوايا. يقلل من الوهج والنقاط الساخنة، مما يخلق إضاءة ناعمة ومتساوية مناسبة للإضاءة الخلفية للوحات. يجب على المصممين مراعاة هذا الانتشار عند نمذجة الناتج الضوئي لتطبيقهم المحدد.

7.4 التحكم المستقل في الألوان

مع أزواج أنود/كاثود منفصلة لكل شريحة لونية، يقدم LTST-008GEBW تحكمًا مستقلًا كاملاً. يتيح ذلك الإشارة الثابتة إلى ثلاث حالات مختلفة (أخضر، أحمر، أزرق) أو، باستخدام تعديل عرض النبضة (PWM) على القنوات الفردية، إنشاء مجموعة متنوعة من الألوان المختلطة. هناك حاجة إلى تصميم دائرة دقيق لإدارة ثلاث مسارات منفصلة لتحديد التيار.

8. التوجيه للمقارنة والاختيار

يشغل LTST-008GEBW مكانة محددة. تشمل المميزات الرئيسية قدرته RGB المتكاملة في عبوة SMD قياسية واحدة وعدسته المنتشرة للرؤية بزوايا واسعة. عند اختيار LED، يجب على المهندسين مقارنة:

• أحادي اللون مقابل متعدد الشرائح:يجمع هذا الجهاز ثلاثة مؤشرات في قاعدة واحدة، مما يوفر مساحة على اللوحة.
• عدسة شفافة مقابل منتشرة:تتخلى العدسات المنتشرة عن شدة المحور الذروية مقابل رؤية أوسع وأكثر تجانسًا.
• تصنيف التدفق الضوئي:للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا متسقًا عبر وحدات متعددة، يُنصح بتحديد مجموعة تدفق ضوئي أضيق (مثل K1).
• تصنيف اللون:للتطبيقات الحساسة للون، يضمن تحديد رمز تصنيف CIE محدد الاتساق البصري بين دفعات إنتاج مختلفة أو ثنائيات LED متجاورة.

9. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: هل يمكنني تشغيل جميع الألوان الثلاثة في وقت واحد بأقصى تيار مستمر لها؟

ج: لا. يجب عدم تجاوز الحد الأقصى المطلق لتبديد الطاقة للعبوة. سيؤدي تشغيل الأخضر (102 ميلي واط)، والأحمر (72 ميلي واط)، والأزرق (102 ميلي واط) في وقت واحد عند أقصى تقييماتهم إلى تجاوز سعة العبوة الحرارية بكثير. قلل التيارات أو استخدم التعددية/ PWM لإدارة الطاقة الإجمالية.

س: ما هو الغرض من المعالجة المسبقة لمستوى JEDEC 3؟

ج: يشير إلى حساسية الجهاز للرطوبة. المستوى 3 يعني أنه يمكن تعريض العبوة لظروف أرضية المصنع (≤30°م / 60% رطوبة نسبية) لمدة تصل إلى 168 ساعة قبل أن يجب خبزها قبل لحام إعادة التدفق لمنع "انفجار الفشار" (تشقق العبوة بسبب الرطوبة المتبخرة).

س: كيف أفسر جدول رموز تصنيف CIE؟

ج: يحدد كل رمز تصنيف (مثل H2) منطقة رباعية صغيرة على مخطط كروماتيكية CIE 1931. أزواج الإحداثيات الأربعة (x,y) في الجدول هي زوايا تلك المنطقة. يتم تعيين رمز التصنيف هذا لـ LED الذي تقع إحداثيات لونه المقاسة داخل تلك المنطقة.

س: هل ثنائي الحماية العكسية ضروري؟

ج: بينما يمكن للجهاز تحمل جهد عكسي 5 فولت لأغراض الاختبار، إلا أنه لم يتم تصميمه للعمل بتحيز عكسي. في الدوائر حيث من الممكن حدوث تقلبات جهد عكسي (مثل الأحمال الحثية، التوصيل الساخن)، يوصى بشدة بالحماية الخارجية مثل ثنائي على التوالي أو ثنائي TVS عبر LED لمنع التلف.

10. المبادئ والتوجهات التقنية

10.1 مبدأ التشغيل

يعتمد انبعاث الضوء في ثنائيات LED على الإضاءة الكهربائية في المواد شبه الموصلة. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات والثقوب، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. تحدد المركبات شبه الموصلة المحددة (InGaN للأخضر/الأزرق، AlInGaP للأحمر) طاقة فجوة النطاق وبالتالي الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. عادةً ما تكون العدسة البيضاء المنتشرة مصنوعة من الإيبوكسي أو السيليكون مع إضافة جسيمات تشتيت (مثل ثاني أكسيد التيتانيوم) لتشتيت الضوء من نقطة المصدر من الشريحة.

10.2 توجهات الصناعة

يستمر سوق LED ذو العبوة السطحية (SMD) في التطور نحو كفاءة أعلى (مزيد من اللومن لكل واط)، وتحسين تجسيد الألوان، وتصغير أكبر. تمثل العبوات متعددة الشرائح مثل LTST-008GEBW توجهًا نحو التكامل الوظيفي، مما يقلل من عدد المكونات وتعقيد التجميع. علاوة على ذلك، هناك تركيز متزايد على تسامحات تصنيف أضيق لكل من التدفق الضوئي واللون لتلبية متطلبات تطبيقات مثل شاشات الألوان الكاملة والإضاءة المعمارية حيث يكون الاتساق أمرًا بالغ الأهمية. كما يدفع السعي لموثوقية أعلى في التطبيقات السياراتية والصناعية إلى التقدم في مواد العبوة والأداء الحراري.