ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء الأبيض LTW-C191TL5 - الأبعاد 1.6x0.8x0.55 مم - الجهد 2.7-3.15 فولت - القدرة 70 ميغاواط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد LTW-C191TL5 ثنائي باعث للضوء (LED) من نوع الأجهزة السطحية (SMD) مصممًا للتطبيقات الإلكترونية الحديثة والمدمجة. ينتمي إلى فئة ثنائيات LED الرقائقية فائقة النحافة، ويتميز بارتفاع منخفض للغاية يبلغ 0.55 ملم فقط. مما يجعله خيارًا مثاليًا للتطبيقات التي تكون فيها قيود المساحة حرجة، مثل شاشات العرض فائقة النحافة، والإضاءة الخلفية للأجهزة المحمولة، ومصابيح المؤشر في لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) المزدحمة.

تعتمد التقنية الأساسية على نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN)، مما يتيح توليد ضوء أبيض ساطع. يتم تعبئة LED على شريط قياسي في الصناعة بعرض 8 ملم، ملفوف على بكرات قطرها 7 بوصات، مما يضمن التوافق مع معدات التجميع الآلي عالية السرعة (pick-and-place). يعد تنسيق التعبئة هذا ضروريًا للإنتاج الضخم، مما يسمح بالتعامل الفعال والوضع أثناء عملية التصنيع.

2. الغوص العميق في المواصفات الفنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. تبلغ أقصى قدرة تبديد لـ LTW-C191TL5 70 ميغاواط عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°C. الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر (DC) هو 20 مللي أمبير. بالنسبة للتشغيل النبضي، يُسمح بتيار أمامي ذروة يصل إلى 100 مللي أمبير تحت ظروف محددة: دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 0.1 مللي ثانية. يمكن للجهاز تحمل جهد عكسي يصل إلى 5 فولت، على الرغم من أن التشغيل المستمر تحت انحياز عكسي ممنوع. يتراوح نطاق درجة حرارة التشغيل من -20°C إلى +80°C، بينما يكون نطاق درجة حرارة التخزين أوسع، من -55°C إلى +105°C. المعلمة الحرجة للتجميع هي حالة اللحام بالأشعة تحت الحمراء، المصنفة لـ 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة عند Ta=25°C وتيار أمامي (IF) قدره 5 مللي أمبير، وهي حالة اختبار شائعة. تتراوح شدة الإضاءة (Iv) من حد أدنى 45.0 ملي كانديلا (mcd) إلى حد أقصى نموذجي 180.0 mcd. زاوية الرؤية (2θ1/2) هي 130 درجة، مما يوفر مجال إضاءة واسعًا. إحداثيات اللونية، التي تحدد نقطة اللون للضوء الأبيض على مخطط CIE 1931، هي نموذجيًا x=0.31 و y=0.32. يتراوح الجهد الأمامي (VF) من 2.70V إلى 3.15V عند تيار الاختبار. الحد الأقصى للتيار العكسي (IR) هو 10 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي (VR) قدره 5V.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في الإنتاج، يتم فرز ثنائيات LED إلى مجموعات (Bins) بناءً على المعلمات الكهربائية والبصرية الرئيسية. يستخدم LTW-C191TL5 نظام تصنيف ثلاثي الأبعاد.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي (VF)

يتم تصنيف ثنائيات LED إلى ثلاث مجموعات للجهد الأمامي (A، B، C) بناءً على جهدها الأمامي عند IF=5mA. تغطي المجموعة A من 2.70V إلى 2.85V، والمجموعة B من 2.85V إلى 3.00V، والمجموعة C من 3.00V إلى 3.15V. يتم تطبيق تسامح قدره ±0.1V على كل مجموعة.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (IV)

يتم فرز ثنائيات LED إلى ثلاث مجموعات للشدة (P، Q، R) بناءً على إخراجها الضوئي. تتراوح المجموعة P من 45.0 إلى 71.0 mcd، والمجموعة Q من 71.0 إلى 112.0 mcd، والمجموعة R من 112.0 إلى 180.0 mcd. يتم تطبيق تسامح قدره ±15% على كل مجموعة.

3.3 تصنيف درجة اللون (Hue)

هذه هي المجموعة الأكثر تعقيدًا، حيث تحدد نقطة اللون الأبيض. يتم تعريف المجموعات بواسطة أشكال رباعية على مخطط اللونية CIE 1931. تسرد ورقة البيانات إحداثيات المجموعات A0، B3، B4، B5، B6، و C0. على سبيل المثال، يتم تعريف المجموعة B5 بالإحداثيات (x,y): (0.296, 0.276)، (0.311, 0.294)، (0.307, 0.315)، (0.287, 0.295). يتم تطبيق تسامح قدره ±0.01 على كل إحداثي (x, y) داخل المجموعة. يوضح الرسم المقدم هذه المجموعات بصريًا، ويظهر موقعها بالنسبة لمنطقة النقطة البيضاء.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يشير ملف PDF إلى وجود منحنيات الخصائص الكهربائية/البصرية النموذجية في الصفحة 4، فإن الرسوم البيانية المحددة (مثل منحنى IV، الشدة النسبية مقابل درجة الحرارة، التوزيع الطيفي) غير مدرجة في النص المقدم. عادةً، تُظهر هذه المنحنيات العلاقة بين التيار الأمامي والجهد، وكيف تنخفض شدة الإضاءة مع زيادة درجة حرارة التقاطع، وتوزيع القدرة الطيفية للضوء الأبيض المنبعث. هذه الرسوم البيانية حاسمة للمصممين لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف التشغيل غير القياسية.

5. المعلومات الميكانيكية وبيانات العبوة

5.1 أبعاد عبوة LED

يحتوي LED على بصمة عبوة قياسية EIA. تشمل الأبعاد الرئيسية حجم الجسم حوالي 1.6 ملم في الطول و 0.8 ملم في العرض، مع الارتفاع فائق النحافة البالغ 0.55 ملم كأبرز ميزة. ستحدد الرسومات التفصيلة ذات الأبعاد مواقع الوسادات، شكل العدسة، وعلامات تحديد القطب السالب/الموجب.

5.2 تخطيط وسادة اللحام المقترح

يتم توفير نمط أرضي (بصمة) موصى به للـ PCB لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة أثناء إعادة التدفق (Reflow). يكون هذا النمط أكبر قليلاً من الجهاز نفسه لاستيعاب حشوات اللحام.

5.3 أبعاد التعبئة بالشريط والبكرة

يتم توريد الجهاز في شريط حامل بارز بعرض 8 ملم. يتم لف الشريط على بكرة قياسية قطرها 7 بوصات (178 ملم). تشمل المواصفات الرئيسية: 5000 قطعة لكل بكرة كاملة، حد أدنى لكمية التعبئة 500 قطعة للبكرات الجزئية، وحد أقصى لاثنين من المكونات المفقودة (جيوب) متتالية مسموح به في الشريط. تتوافق التعبئة مع معايير ANSI/EIA 481-1-A-1994.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 منحنى إعادة التدفق (Reflow)

منحنى إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) الموصى به أمر بالغ الأهمية. يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى 260°C، ويجب أن يكون الوقت فوق 260°C بحد أقصى 10 ثوانٍ. يُوصى بالتسخين المسبق في نطاق 150-200°C لمدة تصل إلى 120 ثانية لتقليل الصدمة الحرارية. يجب توصيف المنحنى للتجميع المحدد للـ PCB.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة مكواة اللحام 300°C، ويجب أن يقتصر وقت التلامس على 3 ثوانٍ كحد أقصى لكل وسادة. يجب إجراء اللحام اليدوي مرة واحدة فقط.

6.3 التخزين والتعامل

ثنائيات LED حساسة للرطوبة. في كيس الحاجز الرطوبي الأصلي المغلق (مع مجفف)، يجب تخزينها عند ≤30°C و ≤90% رطوبة نسبية واستخدامها خلال عام واحد. بمجرد فتح الكيس، يجب أن تكون بيئة التخزين ≤30°C و ≤60% رطوبة نسبية. يجب خبز المكونات المعرضة للهواء المحيط لأكثر من 672 ساعة (4 أسابيع) عند حوالي 60°C لمدة 20 ساعة على الأقل قبل إعادة التدفق لإزالة الرطوبة الممتصة ومنع تلف \"الانفجار\" (popcorning) أثناء اللحام. للتخزين الممتد خارج الكيس الأصلي، استخدم حاوية محكمة الغلق مع مجفف أو مجفف نيتروجين.

6.4 التنظيف

إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوبًا، فيجب استخدام المذيبات المحددة فقط. يُعد غمر LED في كحول الإيثيل أو كحول الأيزوبروبيل في درجة حرارة الغرفة لأقل من دقيقة واحدة مقبولاً. قد تتسبب المواد الكيميائية غير المحددة في تلف عدسة الإيبوكسي أو العبوة.

7. معلومات التعبئة والطلب

التسلسل الهرمي للتعبئة القياسي هو: ثنائيات LED على الشريط → الشريط على بكرة 7 بوصات → البكرة(البكرات) في كيس حاجز رطوبي (مع مجفف) → الكيس(الأكياس) في صندوق داخلي → الصندوق(الصناديق) الداخلية في صندوق رئيسي. يمكن أن يحتوي الصندوق الداخلي الواحد على 3 أكياس حاجزة كحد أقصى، ويمكن أن يحتوي الصندوق الرئيسي الواحد على 21 صندوقًا داخليًا كحد أقصى. يتبع رقم الجزء LTW-C191TL5 اصطلاح التسمية الداخلي للشركة المصنعة، حيث يشير \"LTW\" على الأرجح إلى LED أبيض، و \"C191\" يشير إلى نوع العبوة والسلسلة.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

يجعل المظهر فائق النحافة هذا LED مثاليًا لـ: الإضاءة الخلفية في شاشات LCD فائقة النحافة للهواتف الذكية والأجهزة اللوحية والشاشات؛ مؤشرات الحالة في الأجهزة القابلة للارتداء والإلكترونيات فائقة النقل؛ الإضاءة الزخرفية في المنتجات الاستهلاكية الرقيقة؛ ومؤشرات اللوحة في معدات الشبكات والاتصالات حيث تكون مساحة اللوحة محدودة.

8.2 اعتبارات التصميم

تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي أو محرك تيار ثابت لتحديد التيار الأمامي إلى حد أقصى 20mA DC. سيوفر التشغيل عند تيار الاختبار النموذجي البالغ 5mA عمرًا أطول واستقرارًا أفضل.

إدارة الحرارة:على الرغم من صغر حجمه، فإن LED يولد حرارة. تأكد من وجود تصريف حراري كافٍ في تصميم وسادة PCB، خاصة إذا كان التشغيل بالقرب من أقصى تيار أو في درجات حرارة محيطة عالية. يجب مراعاة عامل التخفيض البالغ 0.25 mA/°C فوق 25°C.

الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):الجهاز حساس للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). نفذ إجراءات التعامل الآمنة من ESD، بما في ذلك استخدام أسوار معصم وأماكن عمل مؤرضة، أثناء التجميع والتركيب.

التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة إضاءة منتشرة. للضوء المركز، قد تكون العدسات الخارجية أو أدلة الضوء ضرورية.

9. المقارنة الفنية والتمييز

الميزة التمييزية الأساسية لـ LTW-C191TL5 هي ارتفاعه البالغ 0.55 ملم، وهو أقل بكثير من العديد من ثنائيات LED السطحية القياسية (على سبيل المثال، عبوات 0603 أو 0805 التي غالبًا ما يكون ارتفاعها >0.8 ملم). وهذا يسمح بالتصميم في منتجات نهائية أرق بشكل متزايد. يوفر استخدام تقنية InGaN كفاءة عالية وتقديم ألوان جيد لـ LED أبيض. يمنح نظام التصنيف الشامل المصممين القدرة على اختيار ثنائيات LED لتحقيق لون وسطوع متسقين في تطبيقاتهم، وهو أمر بالغ الأهمية لمصفوفات LED المتعددة في الإضاءة الخلفية أو اللافتات.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 20mA بشكل مستمر؟

ج: نعم، 20mA هو الحد الأقصى المقنن للتيار المستمر المستمر. ومع ذلك، للحصول على عمر أطول وكفاءة مثلى، يُوصى بتشغيله عند تيار أقل مثل 5-10mA.

س: ما هو الغرض من مجموعات VF و IV المختلفة؟

ج: يسمح التصنيف (Binning) لك باختيار ثنائيات LED ذات خصائص كهربائية وبصرية متشابهة جدًا. هذا أمر حيوي للتطبيقات التي تستخدم عدة ثنائيات LED حيث يكون السطوع واللون الموحدين مطلوبين، مما يمنع الاختلافات المرئية بين ثنائيات LED الفردية.

س: كيف أفسر إحداثيات مجموعة درجة اللون (Hue bin)؟

ج: تضع الإحداثيات (x,y) النقطة البيضاء لـ LED على مخطط اللونية CIE. تمثل مجموعات مثل B5 أو C0 مناطق مختلفة من \"الأبيض\"، تتراوح من درجات ألوان أكثر برودة (مزرق) إلى أكثر دفئًا (مصفر). يجب عليك اختيار مجموعة تتطابق مع متطلبات درجة حرارة اللون لمنتجك.

س: يبلغ ذروة منحنى فرن إعادة التدفق لدي 250°C. هل هذا مقبول؟

ج: نعم، ذروة 250°C ضمن المواصفات (الحد الأقصى 260°C). تأكد دائمًا من أن الوقت فوق درجة حرارة السيولة (liquidus) لمعجون اللحام الخاص بك كافٍ لتكوين وصلة مناسبة.

11. حالة تصميم واستخدام عملية

الحالة: تصميم مؤشر حالة لساعة ذكية رفيعة.

القيود الأساسية هي الارتفاع (Z-height). يسمح المظهر البالغ 0.55 ملم لـ LTW-C191TL5 بالتناسب تحت طبقة موزع ضوئي رقيقة دون زيادة السماكة الإجمالية لعلبة الساعة. يختار المصمم ثنائيات LED من المجموعة R للسطوع العالي والمجموعة B5 للحصول على لون أبيض محايد متسق. يتم استخدام دائرة متكاملة (IC) لمحرك LED ذي تيار ثابت لتزويد LED بـ 8mA، مما يوفر سطوعًا وافرًا مع الحفاظ على عمر البطارية وإبقاء درجة حرارة التقاطع منخفضة. يتبع تخطيط وسادة PCB توصية ورقة البيانات. أثناء التجميع، يخضع PCB الساعة لإعادة تدفق بالأشعة تحت الحمراء مع ذروة محددة بعناية تبلغ 245°C لمدة 8 ثوانٍ. تضمن زاوية الرؤية الواسعة رؤية ضوء المؤشر من زوايا مختلفة عندما يلقي المستخدم نظرة على معصمه.

12. مقدمة عن مبدأ التقنية

يعتمد LTW-C191TL5 على تقنية أشباه الموصلات InGaN (نيتريد الغاليوم الإنديوم). في LED أبيض، تنبعث المنطقة النشطة عادةً ضوءًا أزرق. ثم يتم تحويل جزء من هذا الضوء الأزرق إلى أطوال موجية أطول (أصفر، أحمر) بواسطة طلاء فسفوري مطبق على الرقاقة شبه الموصلة. يدرك العين البشرية خليط الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر/الأحمر المحول بالفوسفور على أنه أبيض. تحدد النسب المحددة للإنديوم والغاليوم في سبيكة InGaN، جنبًا إلى جنب مع تركيب وسمك طبقة الفسفور، درجة حرارة اللون النهائية وإحداثيات اللونية للضوء الأبيض المنبعث. يتم تحقيق العبوة فائقة النحافة من خلال تقنيات تعبئة متقدمة على مستوى الرقاقة تقلل من كمية مادة التغليف حول شريحة أشباه الموصلات.

13. اتجاهات وتطورات الصناعة

يتجه تطور ثنائيات LED السطحية للإلكترونيات الاستهلاكية بلا هوادة نحو التصغير والكفاءة الأعلى. يمثل الارتفاع البالغ 0.55 ملم لهذا الجهاز خطوة في عملية تقليل الملامح المستمرة للعبوات. قد تركز التطورات المستقبلية على تقليل البصمة أكثر (على سبيل المثال، عبوات على مستوى الرقاقة بدون عبوة مرئية) مع زيادة الفعالية الضوئية (لومن لكل واط). هناك أيضًا اتجاه قوي نحو تحسين اتساق اللون وقيم مؤشر تجسيد اللون (CRI) أعلى، خاصة لتطبيقات الإضاءة. علاوة على ذلك، فإن دمج دوائر التحكم (مثل التعتيم PWM) داخل عبوة LED هو مجال ناشئ. يظل السعي للامتثال لـ RoHS والتصنيع الأخضر، كما هو مذكور في ميزات هذا LED، معيارًا أساسيًا في الصناعة.