ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء الأخضر G67-12S من نوع SMD PLCC-2 - طاقة متوسطة - 60 مللي أمبير - 3.2 فولت - زاوية رؤية 120 درجة - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد G67-12S ثنائي باعث للضوء من نوع الجهاز السطحي (SMD) بتغليف PLCC-2. ويُصنف على أنه ثنائي باعث للضوء ذو طاقة متوسطة، مُصممًا لتقديم توازن بين الأداء واستهلاك الطاقة. اللون الأساسي المنبعث هو الأخضر، ويتم تحقيقه باستخدام تقنية شريحة InGaN مع تغليف راتنجي شفاف. يوفر هذا المزيج زاوية رؤية واسعة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب توزيعًا واسعًا للضوء.

تشمل المزايا الأساسية لهذا الثنائي الباعث للضوء كفاءته العالية، مما يعني إنتاج ضوء جيد بالنسبة للطاقة الكهربائية المستهلكة، وعامل شكله المضغوط الذي يسهل دمجه في تصاميم الإضاءة الحديثة المحدودة المساحة. كما أن امتثاله لتوجيهات الخالي من الرصاص وRoHS يضمن تلبية معايير السلامة والبيئة المعاصرة للمكونات الإلكترونية.

يغطي السوق المستهدف لهذا المكون تطبيقات إضاءة متنوعة تتطلب إضاءة خضراء موثوقة وفعالة. تجعل خصائصه خيارًا متعدد الاستخدامات للمصممين.

2. تعمق في المعلمات التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

يجب عدم تشغيل الجهاز خارج هذه الحدود لمنع تلف دائم. يتم تحديد القيم القصوى المطلقة عند درجة حرارة نقطة اللحام (T_اللحام) تبلغ 25 درجة مئوية.

• التيار الأمامي (I_F):60 مللي أمبير (مستمر)
• التيار الأمامي الذروي (I_FP):100 مللي أمبير (مسموح به عند دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 10 مللي ثانية)
• تبديد الطاقة (P_d):230 ملي واط
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):-40°C إلى +85°C
• درجة حرارة التخزين (T_stg):-40°C إلى +100°C
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) نموذج جسم الإنسان (HBM):2000 فولت. المكون حساس تجاه التفريغ الكهروستاتيكي، مما يتطلب إجراءات معالجة مناسبة.
• المقاومة الحرارية (R_{th J-S}):50 درجة مئوية/واط (من الوصلة إلى نقطة اللحام). هذه المعلمة حاسمة لتصميم إدارة الحرارة.
• أقصى درجة حرارة للوصلة (T_j):115 درجة مئوية
• درجة حرارة اللحام:للحام بإعادة التدفق، يتم تحديد 260°C لمدة 10 ثوانٍ كحد أقصى. للحام اليدوي، 350°C لمدة 3 ثوانٍ كحد أقصى لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس معلمات الأداء الرئيسية هذه تحت ظروف الاختبار القياسية (T_اللحام= 25°C، I_F= 60 مللي أمبير).

• التدفق الضوئي (I_v):13.0 لومن (الحد الأدنى)، 18.0 لومن (الحد الأقصى). تقع القيمة النموذجية ضمن هذا النطاق. ينطبق تسامح ±11%.
• الجهد الأمامي (V_F):2.9 فولت (الحد الأدنى)، 3.4 فولت (الحد الأقصى). القيمة النموذجية حول المنتصف. ينطبق تسامح ±0.1 فولت.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):120 درجة (نموذجي). هذا يُحدد المدى الزاوي حيث تكون شدة الإضاءة على الأقل نصف شدة الذروة.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج، يتم فرز الثنائيات الباعثة للضوء إلى مجموعات بناءً على معلمات رئيسية. يستخدم G67-12S نظام تصنيف متعدد الرموز كجزء من رقم المنتج الكامل (مثل G2C-D1525L4L82934Z6/2T).

3.1 مجموعات التدفق الضوئي

مصنفة حسب الحد الأدنى والأقصى للتدفق الضوئي عند I_F=60 مللي أمبير. رمز المجموعة (مثل L4، L5) هو جزء من رقم المنتج.

• L4:13.0 لومن إلى 14.0 لومن
• L5:14.0 لومن إلى 15.0 لومن
• L6:15.0 لومن إلى 16.0 لومن
• L7:16.0 لومن إلى 17.0 لومن
• L8:17.0 لومن إلى 18.0 لومن

3.2 مجموعات الجهد الأمامي

مصنفة حسب نطاق الجهد الأمامي عند I_F=60 مللي أمبير.

• 36:2.9 فولت إلى 3.0 فولت
• 37:3.0 فولت إلى 3.1 فولت
• 38:3.1 فولت إلى 3.2 فولت
• 39:3.2 فولت إلى 3.3 فولت
• 40:3.3 فولت إلى 3.4 فولت

3.3 مجموعات الطول الموجي السائد

يحدد الطول الموجي الأساسي (الأخضر).

• G51:515 نانومتر إلى 520 نانومتر
• G52:520 نانومتر إلى 525 نانومتر

تسامح القياس للطول الموجي السائد/الذروة هو ±1 نانومتر.

4. تحليل منحنيات الأداء

4.1 توزيع الطيف

يُظهر الرسم البياني الطيفي المقدم ذروة انبعاث ضيقة النطاق مميزة في المنطقة الخضراء (حوالي 515-535 نانومتر)، وهو نموذجي للثنائيات الباعثة للضوء الخضراء القائمة على InGaN. يسمح المنحى للمصممين بفهم نقاء اللون والتطبيق المحتمل في الأنظمة الحساسة لأطوال موجية محددة.

4.2 الجهد الأمامي مقابل درجة حرارة الوصلة

يوضح الشكل 1 أن الجهد الأمامي (V_F) له معامل درجة حرارة سالب. مع زيادة درجة حرارة الوصلة (T_j) من 25°C إلى 115°C، ينخفض V_Fخطيًا بحوالي 0.25 فولت. هذا اعتبار حاسم لمشغلات التيار الثابت، حيث يمكن أن يؤدي مصدر جهد ثابت إلى زيادة التيار عند درجات الحرارة المرتفعة.

4.3 القدرة الإشعاعية النسبية مقابل التيار الأمامي

يُظهر الشكل 2 العلاقة بين خرج الضوء (القدرة الإشعاعية) وتيار القيادة. الخرج شبه خطي، يزداد مع التيار ولكن مع ميل إلى التشبع عند التيارات الأعلى (تقترب من 60-70 مللي أمبير). يسلط هذا الضوء على أهمية التشغيل ضمن نطاق التيار الموصى به للحصول على أفضل كفاءة وعمر افتراضي.

4.4 التدفق الضوئي النسبي مقابل درجة حرارة الوصلة

يوضح الشكل 3 تأثير الإخماد الحراري. ينخفض خرج الإضاءة مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. عند T_j= 115°C، يكون الخرج تقريبًا 80% من قيمته عند 25°C. لذلك، فإن وجود بالوعة حرارة فعالة أمر ضروري للحفاظ على السطوع.

4.5 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحى IV)

يقدم الشكل 4 خاصية IV الكلاسيكية للثنائي الباعث للضوء عند 25°C. يُظهر المنحى العلاقة الأسية، حيث يعمل الجهاز عند حوالي 2.9 فولت ويعمل في نطاق 3.0-3.4 فولت عند تيار التشغيل الاسمي 60 مللي أمبير.

4.6 أقصى تيار قيادة مقابل درجة حرارة اللحام

يقدم الشكل 5 إرشادات تخفيض التصنيف. يُظهر أن الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي ينخفض مع زيادة درجة الحرارة عند نقطة اللحام. هذا الرسم البياني حيوي لتصميم الأنظمة التي تعمل في درجات حرارة محيطة مرتفعة، مما يضمن عدم تجاوز حد درجة حرارة الوصلة.

4.7 نمط الإشعاع

الشكل 6 هو رسم قطبي يصور التوزيع المكاني لشدة الضوء. يؤكد النمط زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة، ويظهر توزيعًا شبه لامبرتي (جيب التمام) نموذجي لحزم PLCC ذات الراتنج القبابي، مما يوفر إضاءة متساوية على منطقة واسعة.

5. معلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد التغليف

تتميز حزمة PLCC-2 بعامل شكل قياسي. يُظهر الرسم البعدي القياسات الرئيسية بما في ذلك طول الجسم والعرض والارتفاع، وكذلك تباعد ومساحة الوسادة. جميع التسامحات غير المحددة هي ±0.15 مم. عادةً ما يتم تحديد الكاثود بواسطة علامة على العبوة أو في مخطط البصمة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

تحدد ورقة البيانات طريقتين للحام:

• اللحام بإعادة التدفق:أقصى درجة حرارة ذروة 260°C لمدة 10 ثوانٍ كحد أقصى.
• اللحام اليدوي:درجة حرارة طرف المكواة 350°C لمدة 3 ثوانٍ كحد أقصى لكل طرف.

من الضروري الالتزام بهذه الملامح لمنع التلف الحراري لشريحة LED، أو روابط الأسلاك، أو العبوة البلاستيكية. المكون حساس تجاه التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)، لذا فإن ممارسات التعامل الآمن من ESD ومحطة العمل المناسبة إلزامية.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 التعبئة المقاومة للرطوبة

يتم توريد الثنائيات الباعثة للضوء في عبوات مقاومة للرطوبة لمنع التلف من الرطوبة المحيطة، وهو أمر بالغ الأهمية للمكونات الحساسة للإجهاد الناجم عن الرطوبة أثناء إعادة التدفق (الانفجار). تتضمن التعبئة شريط الناقل، والبكرة، والمجفف، وكيس رطوبة ألومنيوم محكم الإغلاق.

7.2 أبعاد البكرة والشريط

يتم توفير رسومات مفصلة للبكرة وشريط الناقل. الكمية القياسية المحملة هي 4000 قطعة لكل بكرة. يحتوي شريط الناقل على جيوب مصممة لحمل حزمة PLCC-2 بشكل آمن أثناء النقل والتجميع الآلي.

7.3 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على عدة رموز: CPN (رقم جزء العميل)، P/N (رقم المنتج)، QTY (الكمية)، CAT (رتبة/مجموعة شدة الإضاءة)، HUE (رتبة/مجموعة الطول الموجي السائد)، REF (رتبة/مجموعة الجهد الأمامي)، و LOT No (رقم الدفعة للتتبع).

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإضاءة الزخرفية والترفيهية:مثالي للافتات، وإضاءة التركيز المعمارية، وإضاءة المسرح بسبب لونه الأخضر النابض بالحياة وزاويته الواسعة.
• إضاءة الزراعة:يمكن استخدامه في أنظمة إضاءة البستنة المتخصصة حيث تكون هناك حاجة لأطوال موجية خضراء محددة لأبحاث النباتات أو الإضاءة التكميلية.
• المؤشر العام والإضاءة الخلفية:مناسب لمؤشرات الحالة، والإضاءة الخلفية للوحات، والإلكترونيات الاستهلاكية حيث تكون هناك حاجة لمصدر أخضر ساطع وفعال.

8.2 اعتبارات التصميم

• الحد من التيار:مقاومة خارجية للحد من التيار أو مشغل تيار ثابت هوضروري للغايةلمنع تلف التيار الزائد، كما هو مذكور في \"احتياطات الاستخدام\".
• إدارة الحرارة:نظرًا للمقاومة الحرارية البالغة 50 درجة مئوية/واط وحساسية خرج الضوء لدرجة الحرارة، يُوصى بتخطيط PCB مناسب مع تخفيف حراري كافٍ، وإذا لزم الأمر، وجود بالوعة حرارة للتشغيل عالي الطاقة أو في درجة حرارة محيطة مرتفعة.
• التصميم البصري:تساعد زاوية الرؤية البالغة 120 درجة في تبسيط تصميم البصريات الثانوية للتطبيقات التي تتطلب ضوءًا منتشرًا. للحزم المركزة، قد تكون هناك حاجة إلى عدسات إضافية.

9. اختبار الموثوقية

تدرج ورقة البيانات مجموعة شاملة من اختبارات الموثوقية التي تم إجراؤها بمستوى ثقة 90% وتسامح دفعة بنسبة 10% من المنتجات المعيبة (LTPD). تشمل الاختبارات:

• مقاومة اللحام بإعادة التدفق
• الصدمة الحرارية (-10°C ↔ +100°C)
• دورة درجة الحرارة (-40°C ↔ +100°C)
• التخزين في درجة حرارة/رطوبة عالية (85°C/85% RH)
• التشغيل في درجة حرارة/رطوبة عالية (85°C/85% RH، 30 مللي أمبير)
• اختبارات تخزين وتشغيل الحياة في درجات حرارة عالية/منخفضة

تتحقق هذه الاختبارات من متانة الثنائي الباعث للضوء تحت ضغوط بيئية وتشغيلية متنوعة، مما يضمن أداءً طويل الأمد في التطبيقات الميدانية.

10. المقارنة التقنية والتمييز

كثنائي باعث للضوء أخضر ذو طاقة متوسطة في حزمة PLCC-2، يشغل G67-12S مكانة محددة. مقارنةً بالثنائيات الباعثة للضوء منخفضة الطاقة، فإنه يوفر تدفقًا ضوئيًا أعلى بكثير (13-18 لومن مقابل عادةً <5 لومن). مقارنةً بالثنائيات الباعثة للضوء عالية الطاقة، فإنه يعمل عند تيار أقل ويتطلب إدارة حرارية أقل تعقيدًا، مما يبسط تصميم المشغل. ميزته الأساسية هي تقديم توازن جيد بين السطوع والكفاءة وسهولة الاستخدام في عمليات تجميع SMD القياسية. زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة هي ميزة تمييز رئيسية عن الثنائيات الباعثة للضوء ذات الحزم الأضيق، مما يجعلها مفضلة للإضاءة المساحية بدلاً من إضاءة البقعة.

11. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: ما تيار المشغل الذي يجب أن أستخدمه؟

ج: تيار التشغيل الأمامي المستمر الاسمي هو 60 مللي أمبير. يُوصى بمشغل تيار ثابت مضبوط على 60 مللي أمبير للحصول على أفضل أداء وعمر افتراضي. لا تتجاوز هذه القيمة دون الرجوع إلى منحنيات تخفيض التصنيف لدرجة الحرارة.

س: لماذا نطاق الجهد الأمامي مهم جدًا؟

ج: مجموعة V_F(مثل 38 لـ 3.1-3.2 فولت) تضمان الاتساق عند توصيل عدة ثنائيات باعثة للضوء على التوازي. مطابقة مجموعات V_Fيساعد في تحقيق تقاسم تيار ودرجة سطوع موحدة.

س: كيف أفسر رمز مجموعة التدفق الضوئي (مثل L4)؟

ج: يحدد رمز المجموعة الحد الأدنى والأقصى المضمون لخرج الضوء لتلك المجموعة المحددة من الثنائيات الباعثة للضوء. اختيار مجموعة أعلى (مثل L8) يضمن سطوعًا أعلى ولكن قد يؤثر على التكلفة والتوفر.

س: هل يمكنني تشغيل هذا الثنائي الباعث للضوء بجهد إمداد 3.3 فولت؟

ج: ربما، لكنه غير موصى به. يمكن أن يصل الجهد الأمامي إلى 3.4 فولت. قد لا يقوم جهد إمداد 3.3 فولت بتشغيل جميع الوحدات بالكامل، خاصة تلك الموجودة في مجموعات V_Fالأعلى. استخدم دائمًا دائرة تحديد تيار مصممة لـ V_F range.

12. دراسة حالة التصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم شريط إضاءة LED زخرفي.

يريد مصمم إنشاء شريط LED مرن لإضاءة التجويف المعماري. يختار G67-12S بسبب لونه الأخضر، وزاوية الرؤية الواسعة (لتغطية الجدران بالتساوي)، وتصنيف الطاقة المتوسطة (مما يبسط تصميم مصدر الطاقة مقارنةً بالثنائيات الباعثة للضوء عالية الطاقة).

التنفيذ:يتم وضع الثنائيات الباعثة للضوء كل 50 مم على الشريط. يتم تجميعها في سلسلة مكونة من 3 ثنائيات بالإضافة إلى مقاومة للحد من التيار، مصممة لإدخال تيار مستمر 12 فولت. يتم حساب قيمة المقاومة بناءً على الجهد الأمامي النموذجي (مثل 3.2 فولت × 3 = 9.6 فولت) والتيار المطلوب 60 مللي أمبير: R = (12V - 9.6V) / 0.060A = 40 أوم. يتضمن PCB مساحة نحاسية كافية لتبديد الحرارة. تلغي زاوية الرؤية الواسعة الحاجة إلى مشتتات ثانوية، مما يقلل التكلفة والتعقيد. تضمن التعبئة المقاومة للرطوبة على البكرة وصول المكونات جاهزة للتجميع الآلي دون الحاجة إلى تجفيف.

13. مبدأ التشغيل

G67-12S هو مصدر ضوء شبه موصل. جوهره هو شريحة مصنوعة من مواد نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN). عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة تشغيل الثنائي (حوالي 2.9 فولت)، تتحد الإلكترونات والثقوب داخل المنطقة النشطة من أشباه الموصلات، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يحدد التركيب المحدد لسبيكة InGaN طاقة فجوة النطاق، والتي تتوافق مباشرة مع الطول الموجي للضوء المنبعث - في هذه الحالة، الأخضر (515-525 نانومتر). يحمي الراتنج الإيبوكسي الشفاف الشريحة، ويعمل كعدسة لتشكيل خرج الضوء إلى حزمة واسعة، وقد يحتوي على فوسفور أو مواد أخرى، على الرغم من أنه بالنسبة لثنائي باعث للضوء أخضر أحادي اللون، فهو عادةً شفاف تمامًا.

14. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر قطاع الثنائيات الباعثة للضوء ذات الطاقة المتوسطة، الممثلة بمكونات مثل G67-12S، في التطور. تشمل الاتجاهات العامة للصناعة:

زيادة الكفاءة:تؤدي التحسينات المستمرة في تصميم الشريحة، والطبقة النمو البلوري، وكفاءة استخراج الحزمة إلى زيادة لومن لكل واط (lm/W)، مما يقلل استهلاك الطاقة لنفس خرج الضوء.

تحسين اتساق اللون:أصبحت تسامحات تصنيف أضيق للطول الموجي والتدفق معيارًا، مما يتيح مطابقة ألوان أفضل في أنظمة LED متعددة دون فرز يدوي.

تعزيز الموثوقية:تساهم التطورات في مواد التغليف (مثل السيليكونات عالية الحرارة) وتقنيات تثبيت القطعة في رفع درجات حرارة الوصلة القصوى وإطالة عمر التشغيل.

التصغير:بينما يظل PLCC-2 شائعًا، هناك اتجاه نحو بصمات حزم أصغر حجمًا (مثل حزم مقياس الشريحة) للتطبيقات عالية الكثافة، على الرغم من أن ذلك غالبًا ما يكون على حساب الأداء الحراري وزاوية الرؤية.