ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء LTW-C193SS2 - أبعاد 0.4 مم رفيع - جهد أمامي 2.5-2.9 فولت - لون أبيض - قدرة 35 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTW-C193SS2 ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع الأجهزة السطحية (SMD) مُصممًا للتطبيقات الإلكترونية الحديثة والمدمجة. يتميز بمظهره الاستثنائي في الرقة، حيث يبلغ ارتفاعه 0.40 ملم فقط، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات ذات القيود الشديدة على المساحة. يستخدم الجهاز مادة أشباه الموصلات من نوع إن-غا-إن (نيترايد الإنديوم والغاليوم) لإنتاج ضوء أبيض، مع تقديم مستويات سطوع عالية. يتم تعبئته على شريط بعرض 8 ملم ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يسهل التوافق مع معدات التجميع الآلي عالية السرعة (pick-and-place) الشائعة الاستخدام في تصنيع الإلكترونيات.

يُصنف هذا الثنائي الباعث للضوء كمنتج صديق للبيئة ويتوافق مع توجيهية تقييد المواد الخطرة (RoHS). تصميمه متوافق مع عمليات اللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) القياسية، وهي الطريقة السائدة لتثبيت المكونات السطحية على لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs). تتوافق العبوة مع معايير تحالف الصناعات الإلكترونية (EIA)، مما يضمن التوافق الميكانيكي مع أنظمة التثبيت القياسية في الصناعة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد القيم القصوى المطلقة الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. بالنسبة لـ LTW-C193SS2، يتم تحديد هذه القيم عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°C. الحد الأقصى لتبديد الطاقة المستمر هو 35 ميلي واط (mW). لا ينبغي أن يتجاوز تيار التوصيل الأمامي المستمر 10 مللي أمبير (mA) أثناء التشغيل المستمر. بالنسبة للتشغيل النبضي، يُسمح بتيار أمامي ذروة يصل إلى 50 مللي أمبير، ولكن فقط تحت ظروف محددة: دورة عمل 1/10 (10%) وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. يمكن أن يؤدي تجاوز حدود التيار هذه إلى ارتفاع درجة حرارة الوصلة بشكل مفرط، وتسريع تدهور مادة أشباه الموصلات، وفشل كارثي.

يتم تصنيف الجهاز لنطاق درجة حرارة تشغيل من -20°C إلى +80°C. نطاق درجة حرارة التخزين أوسع، من -40°C إلى +85°C، مما يشير إلى الظروف التي يمكن فيها الاحتفاظ بالثنائي الباعث للضوء دون تطبيق طاقة. ملاحظة حرجة تحدد أن تشغيل الثنائي الباعث للضوء تحت ظروف انحياز عكسي في دائرة التطبيق قد يتسبب في تلف أو فشل. لذلك، يجب أن تضمن تصميمات الدوائر ألا يتعرض الثنائي الباعث للضوء لجهد عكسي أثناء الاستخدام العادي.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس الخصائص الكهربائية والبصرية في حالة اختبار قياسية تبلغ Ta=25°C و تيار أمامي (IF) قدره 2 مللي أمبير، والذي يعمل كنقطة مرجعية شائعة لمقارنة أداء الثنائي الباعث للضوء.

• شدة الإضاءة (Iv):يقيس هذه المعلمة السطوع المُدرك لخرج الضوء بواسطة العين البشرية. الحد الأدنى لـ Iv لـ LTW-C193SS2 هو 18.0 ملي كانديلا (mcd) والحد الأقصى (النموذجي) هو 71.0 ملي كانديلا عند 2 مللي أمبير. يتم تصنيف قيمة Iv الفعلية لوحدة معينة ووضع علامة عليها على كيس التعبئة الخاص بها.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):تُعرّف على أنها الزاوية الكاملة التي تكون عندها شدة الإضاءة نصف الشدة عند 0 درجة (على المحور). يتميز هذا الثنائي الباعث للضوء بزاوية رؤية واسعة تبلغ 130 درجة، مما يوفر نمط إضاءة عريضًا ومنتشرًا مناسبًا لتطبيقات الإضاءة الخلفية والمؤشرات.
• إحداثيات اللونية (x, y):تحدد هذه الإحداثيات نقطة اللون للضوء الأبيض على مخطط اللونية CIE 1931. القيم النموذجية هي x=0.29 و y=0.31. يتم تطبيق تفاوت ±0.01 على هذه الإحداثيات. يتم قياس اللون باستخدام مقياس الطيف الضوئي الذي يقارب منحنى استجابة العين للمراقب القياسي لـ CIE.
• الجهد الأمامي (VF):انخفاض الجهد عبر الثنائي الباعث للضوء عند توصيل تيار التوصيل الأمامي المحدد. عند IF=2 مللي أمبير، يتراوح VF من حد أدنى 2.50 فولت إلى حد أقصى 2.90 فولت. هذه المعلمة مهمة لتصميم دائرة تحديد التيار للثنائي الباعث للضوء.
• التيار العكسي (IR):تيار التسرب الصغير الذي يتدفق عند تطبيق جهد عكسي. يتم تحديده بحد أقصى 10 ميكرو أمبير (μA) عند جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت. تنص ورقة البيانات صراحةً على أن حالة الاختبار هذه هي للتوصيف فقط وأن الجهاز غير مصمم للتشغيل العكسي.

تتضمن ورقة البيانات ملاحظات تحذيرية مهمة فيما يتعلق بالتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). الثنائيات الباعثة للضوء حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي، ويجب أن تشمل إجراءات التعامل استخدام أسوارع المعصم، وقفازات مضادة للكهرباء الساكنة، ومعدات مؤرضة بشكل صحيح لمنع التلف.

3. شرح نظام التصنيف

لإدارة الاختلافات الطبيعية في عملية تصنيع أشباه الموصلات، يتم فرز الثنائيات الباعثة للضوء إلى مجموعات أداء. يستخدم LTW-C193SS2 نظام تصنيف ثلاثي الأبعاد يعتمد على الجهد الأمامي (VF)، وشدة الإضاءة (Iv)، واللون (اللونية).

3.1 مجموعات الجهد الأمامي (VF)

يتم تصنيف الثنائيات الباعثة للضوء إلى أربع مجموعات VF (Y1, Y2, Y3, Y4)، تمثل كل منها نطاق 0.1 فولت ضمن المواصفات العامة من 2.50 فولت إلى 2.90 فولت. على سبيل المثال، تتضمن المجموعة Y1 الثنائيات الباعثة للضوء ذات VF بين 2.50 فولت و 2.60 فولت عند IF=2 مللي أمبير. يتم تطبيق تفاوت ±0.1 فولت على كل مجموعة. يساعد اتساق VF داخل الدفعة على ضمان سطوع موحد عند تشغيل الثنائيات الباعثة للضوء بواسطة مصدر جهد ثابت أو في تكوينات متوازية بسيطة (على الرغم من التوصية بشدة باستخدام تشغيل التيار الثابت).

3.2 مجموعات شدة الإضاءة (Iv)

يتم تعريف ثلاث مجموعات Iv (M, N, P). تغطي المجموعة M النطاق 18.0-28.0 ملي كانديلا، وتغطي المجموعة N النطاق 28.0-45.0 ملي كانديلا، وتغطي المجموعة P النطاق 45.0-71.0 ملي كانديلا، وكلها مقاسة عند IF=2 مللي أمبير. يرتبط تفاوت ±15% بكل مجموعة. يعد اختيار الثنائيات الباعثة للضوء من نفس مجموعة Iv أمرًا بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا موحدًا، مثل مصفوفات الإضاءة الخلفية متعددة الثنائيات أو لوحات مؤشرات الحالة.

3.3 مجموعات اللون (اللونية)

يتم تصنيف نقطة اللون الأبيض إلى ست مناطق (S1 حتى S6) على مخطط اللونية CIE 1931. يتم تعريف كل مجموعة بمنطقة رباعية محددة بأربع مجموعات من إحداثيات (x, y). على سبيل المثال، تغطي المجموعة S2 إحداثيات تقريبًا بين x:0.274-0.294 و y:0.258-0.319. يوضح رسم بياني في ورقة البيانات هذه المجموعات بصريًا. يتم تطبيق تفاوت ±0.01 على إحداثيات (x, y). يعد استخدام الثنائيات الباعثة للضوء من نفس مجموعة اللون أمرًا أساسيًا لتجنب اختلافات الألوان المرئية في التطبيقات متعددة الثنائيات.

4. المعلومات الميكانيكية والتعبئة

4.1 أبعاد العبوة

يتميز الثنائي الباعث للضوء بتنسيق عبوة قياسي لثنائي باعث ضوء الشريحة. تشمل الأبعاد الرئيسية الارتفاع الكلي البالغ 0.40 ملم. توفر ورقة البيانات رسمًا تفصيليًا للأبعاد مع جميع القياسات الحرجة، بما في ذلك تباعد المساند، وعرض المكون، وحجم العدسة. يتم توفير جميع الأبعاد بالمليمترات، مع تفاوت عام ±0.10 ملم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تشير ملاحظة إلى أن علامة تعريف الكاثود (علامة بيضاء) قد تكون مغطاة جزئيًا بالعدسة، لذلك من الضروري الانتباه إلى الاتجاه أثناء التثبيت.

4.2 تخطيط مسند اللحام المقترح

يتم توفير نمط أرضي (footprint) موصى به للوحة الدوائر المطبوعة لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة أثناء إعادة التدفق. يتم إعطاء أبعاد وتباعد المسند المقترح لتحقيق حشوات لحام مناسبة وقوة ميكانيكية. توصي ملاحظة بأقصى سمك للاستنسل يبلغ 0.10 ملم لتطبيق عجينة اللحام لمنع ترسيب عجينة لحام مفرط وجسر محتمل.

4.3 التعبئة بالشريط والبكرة

يتم توريد الثنائيات الباعثة للضوء في شريط حامل بارز بشريط غطاء واقٍ، ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات (178 ملم). عرض الشريط هو 8 ملم. السعة القياسية للبكرة هي 5000 قطعة. تتوافق التعبئة مع مواصفات ANSI/EIA 481-1. تشمل ملاحظات التعبئة الرئيسية: يتم إغلاق الجيوب الفارغة بشريط الغطاء؛ الحد الأدنى لكمية الطلب للبقايا هو 500 قطعة؛ ويُسمح بحد أقصى مكونين مفقودين متتاليين (جيوب فارغة) لكل بكرة.

5. إرشادات اللحام والتجميع

5.1 منحنى لحام إعادة التدفق

الثنائي الباعث للضوء متوافق مع لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء. الحد الأقصى المطلق لحالة اللحام هو درجة حرارة ذروة 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. يتم توفير منحنى إعادة تدفق مقترح، والذي يتضمن عادةً مرحلة تسخين مسبق، ومنحدر درجة حرارة، ومنطقة ذروة إعادة التدفق، وفترة تبريد. تؤكد ورقة البيانات على أن المنحنى الأمثل يعتمد على تصميم لوحة الدوائر المطبوعة المحدد، وعجينة اللحام، والفرن المستخدم، وتوصي بالتوصيف على مستوى اللوحة.

5.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب تنفيذه بحذر شديد. درجة الحرارة القصوى الموصى بها لطرف مكواة اللحام هي 300°C، مع وقت لحام أقصاه 3 ثوانٍ لكل وصلة. يجب إجراء اللحام اليدوي مرة واحدة فقط لتجنب تلف إجهاد الحرارة لعبوة الثنائي الباعث للضوء.

5.3 التنظيف

يجب إجراء التنظيف بعد اللحام بعناية. يجب استخدام عوامل التنظيف المحددة فقط. توصي ورقة البيانات باستخدام الكحول الإيثيلي أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة. يجب غمر الثنائي الباعث للضوء لأقل من دقيقة واحدة. قد تتسبب السوائل الكيميائية غير المحددة في تلف العبوة البلاستيكية أو مادة العدسة.

6. التخزين والتعامل

التخزين للعبوات المغلقة:يجب تخزين الثنائيات الباعثة للضوء في عبوتها الأصلية المغلقة المقاومة للرطوبة (مع مجفف) عند 30°C أو أقل ورطوبة نسبية 90% أو أقل. العمر الافتراضي تحت هذه الظروف هو سنة واحدة.

التخزين للعبوات المفتوحة:بمجرد فتح الكيس المقاوم للرطوبة، تصبح الثنائيات الباعثة للضوء حساسة للرطوبة المحيطة. يجب ألا تتجاوز بيئة التخزين 30°C و 60% رطوبة نسبية. يوصى بشدة بأن تخضع الثنائيات الباعثة للضوء التي تم إخراجها من عبوتها الأصلية لللحام بإعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء خلال 672 ساعة (28 يومًا).

التخزين الممتد والتجفيف الحراري:للتخزين لأكثر من 672 ساعة خارج الكيس الأصلي، يجب الاحتفاظ بالثنائيات الباعثة للضوء في وعاء محكم الغلق مع مجفف أو في مجفف نيتروجين. إذا تعرضت الثنائيات الباعثة للضوء للظروف المحيطة لأكثر من 672 ساعة، فيجب تجفيفها حراريًا عند حوالي 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل اللحام لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع ظاهرة \"الفرقعة\" (تشقق العبوة) أثناء إعادة التدفق.

7. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

يجعل المظهر فائق الرقة (0.4 ملم) هذا الثنائي الباعث للضوء مثاليًا للتطبيقات التي يكون فيها المساحة الرأسية حرجة. تشمل التطبيقات الأساسية: الإضاءة الخلفية فائقة النحافة للأجهزة المحمولة (الهواتف، الأجهزة اللوحية)، الإلكترونيات القابلة للارتداء، مؤشرات الحالة في الإلكترونيات الاستهلاكية المدمجة، وإضاءة اللوحات في واجهات التحكم الصناعية الرفيعة. زاوية الرؤية الواسعة مفيدة للتطبيقات التي تتطلب إضاءة موحدة ومنتشرة بدلاً من حزمة مركزة.

7.2 اعتبارات تصميم الدائرة

• تشغيل التيار:قم دائمًا بتشغيل الثنائيات الباعثة للضوء بمصدر تيار ثابت، وليس مصدر جهد ثابت، لضمان إخراج ضوء مستقر ومنع الانحراف الحراري. تيار التشغيل الموصى به هو عند أو أقل من الحد الأقصى للتيار المستمر البالغ 10 مللي أمبير.
• مقاومة تحديد التيار:عند استخدام مصدر جهد بسيط مع مقاومة متسلسلة، احسب قيمة المقاومة باستخدام الصيغة R = (V_supply - VF_LED) / I_desired. استخدم أقصى VF من ورقة البيانات (2.9 فولت) لتصميم متحفظ لضمان ألا يتجاوز التيار القيمة المطلوبة.
• حماية التفريغ الكهروستاتيكي:قم بتضمين ثنائيات حماية التفريغ الكهروستاتيكي على خطوط لوحة الدوائر المطبوعة المتصلة بمصعد/كاثود الثنائي الباعث للضوء إذا كان من المحتمل التعامل مع المجمع أو المنتج النهائي في بيئات غير خاضعة للتحكم في التفريغ الكهروستاتيكي.
• إدارة الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، تأكد من وجود تصريف حراري كافٍ في مساند لوحة الدوائر المطبوعة، خاصة إذا تم وضع عدة ثنائيات باعثة للضوء بالقرب من بعضها البعض أو إذا كانت درجة الحرارة المحيطة مرتفعة. يساعد هذا في الحفاظ على درجة حرارة وصلة أقل، مما يحافظ على عمر الثنائي الباعث للضوء واستقرار لونه.

7.3 اعتبارات التصميم البصري

لتطبيقات المؤشرات، ضع في اعتبارك زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة. قد تكون هناك حاجة إلى أدلة ضوئية أو موزعات لتشكيل خرج الضوء أو إخفاء مصدر النقطة المنفصل للثنائي الباعث للضوء. للإضاءة الخلفية، يعد اختيار التصنيف (Iv واللون) أمرًا بالغ الأهمية. استخدم الثنائيات الباعثة للضوء من مجموعة واحدة وضيقة لتحقيق سطوع ولون موحدين عبر الشاشة أو اللوحة.

8. عوامل الموثوقية وعمر الخدمة

بينما لا توفر ورقة البيانات تصنيفًا محددًا لعمر الخدمة L70 أو L50 (ساعات حتى الحفاظ على 70% أو 50% من التدفق الضوئي)، فإن عمر الثنائي الباعث للضوء يتأثر بشكل أساسي بدرجة حرارة وصلة التشغيل. تشمل العوامل الرئيسية المؤثرة على الموثوقية:

• تيار التشغيل:يعد تشغيل الثنائي الباعث للضوء عند أو أقل من تياره المقنن (10 مللي أمبير تيار مستمر) أمرًا ضروريًا. يؤدي التشغيل فوق هذا التصنيف إلى زيادة درجة حرارة الوصلة بشكل كبير وتسريع استهلاك التدفق الضوئي وتحول اللون.
• درجة الحرارة المحيطة:سيؤدي التشغيل بالقرب من الحد الأعلى للنطاق المحدد (+80°C) إلى تقليل العمر الفعلي. يُعد تخفيض تصنيف تيار التشغيل عند درجات حرارة محيطة أعلى ممارسة جيدة.
• الالتزام بعملية اللحام:يؤدي اتباع منحنى إعادة التدفق الموصى به وتجنب حرارة اللحام اليدوي المفرطة إلى منع تلف وصلة الأسلاك الداخلية وانفصال الطبقات في العبوة، وهما من أنماط الفشل الشائعة.
• التفريغ الكهروستاتيكي والإجهاد الكهربائي الزائد:يمنع التعامل السليم وحماية الدائرة الفشل الكارثي الفوري أو التلف الكامن الذي يظهر كفشل مبكر في الميدان.

9. المقارنة التقنية والسياق السوقي

ينتمي LTW-C193SS2 إلى فئة ثنائيات باعثة الضوء فائقة الرقة من نوع الشريحة. ميزته التفاضلية الأساسية هي ارتفاعه البالغ 0.40 ملم. مقارنةً بثنائيات باعثة الضوء القياسية ذات العبوة 0603 أو 0402 والتي يبلغ ارتفاعها عادةً 0.6-0.8 ملم، يقدم هذا الجهاز تقليلًا كبيرًا في المظهر. تقدم تقنية إن-غا-إن للضوء الأبيض عادةً كفاءة أعلى وخيارات أفضل لتقديم الألوان مقارنةً بالتكنولوجيات الأقدم مثل تحويل الفوسفور للأزرق على ركيزة مختلفة. زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة هي معيارية لثنائيات باعثة الضوء من نوع الشريحة بدون عدسة مدمجة وهي مناسبة للعديد من تطبيقات الإضاءة العامة. ستكون معايير الاختيار الرئيسية ضد المنتجات المنافسة هي المزيج المحدد من السماكة، والسطوع (Iv عند تيار معين)، والجهد الأمامي، ودقة نظام التصنيف الخاص به، مما يسمح بمطابقة دقيقة للون والسطوع في التطبيقات المتطلبة.