ورقة بيانات LED الأصفر 2820-UY2001M-AM - حزمة SMD مقاس 2.8x2.0 مم - جهد أمامي 2.4 فولت - تدفق ضوئي 33 لومن - درجة سيارات

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة 2820-UY2001M-AM مكون LED عالي الموثوقية للتركيب السطحي، مُصمم خصيصًا لتطبيقات إضاءة السيارات المتطلبة. يتميز هذا الجهاز ببصمة حزمة SMD 2820 المدمجة، حيث يقدم تدفقًا ضوئيًا نموذجيًا يبلغ 33 لومن عند تيار تشغيل قياسي قدره 200 مللي أمبير. الناتج الضوئي الأساسي يكون في الطيف الأصفر، مع طول موجي سائد يتركز حول 589 نانومتر. المميز الرئيسي لهذا المنتج هو امتثاله لمعيار التأهيل الصارم AEC-Q102 Rev A لأشباه الموصلات البصرية المنفصلة في تطبيقات السيارات، مما يضمن الأداء والعمر الطويل تحت الظروف البيئية القاسية النموذجية لصناعة السيارات. تشمل الشهادات الإضافية الالتزام بمعايير RoHS وREACH والتصنيع الخالي من الهالوجين، مما يجعله خيارًا مناسبًا للتصميمات الحديثة الواعية بيئيًا.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تستند المزايا الأساسية لسلسلة LED هذه إلى متانتها من درجة السيارات وأدائها الضوئي المُحسّن. يتميز الجهاز بتحمل عالٍ للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD) يبلغ 2 كيلو فولت (HBM)، مما يعزز موثوقية التعامل والتجميع. توفر زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة توزيعًا ضوئيًا مكانيًا ممتازًا، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات مثل الإضاءة المحيطة الداخلية، وإضاءة لوحة القيادة، وإضاءة الإشارات الخارجية حيث يكون السطوع الموحد مطلوبًا. السوق المستهدف الأساسي هو قطاع السيارات، بما في ذلك الموردون من المستوى الأول ومصنعو المعدات الأصلية الذين يطورون وحدات إضاءة لمركبات الركاب والشاحنات التجارية والدراجات النارية. تجعل مواصفات موثوقيته أيضًا مرشحًا لأسواق الموثوقية العالية الأخرى مثل أضواء المؤشرات الصناعية واللافتات الخارجية حيث يكون الأداء طويل الأمد أمرًا بالغ الأهمية.

2. تحليل متعمق للمعايير الفنية

يعد الفهم الشامل للمعايير الكهربائية والبصرية والحرارية أمرًا ضروريًا لتصميم الدائرة المناسب وتكامل النظام.

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

المعيار الضوئي المركزي هو التدفق الضوئي (Φ_v)، محدد بقيمة نموذجية تبلغ 33 لومن عند I_F= 200 مللي أمبير. الحد الأدنى والحد الأقصى للقيم هما 27 لومن و 45 لومن على التوالي، مع تسامح قياس ±8%. الطول الموجي السائد (λ_d) هو 589 نانومتر نموذجي، مع نطاق من 585 نانومتر إلى 594 نانومتر وتسامح ضيق ±1 نانومتر. هذا يضع الانبعاث بقوة في منطقة اللون الأصفر. يتم تعريف توزيع الضوء المكاني بزاوية رؤية واسعة تبلغ 120 درجة، مقاسة عند نقاط نصف الشدة (حيث تكون الشدة الضوئية 50% من القيمة القصوى). هذا المعيار له تسامح ±5°.

2.2 الخصائص الكهربائية

الجهد الأمامي (V_F) هو معيار حاسم لتصميم إمداد الطاقة وإدارة الحرارة. عند تيار التشغيل النموذجي البالغ 200 مللي أمبير، V_Fهو 2.4 فولت، مع نطاق من 2.00 فولت إلى 2.75 فولت (تسامح ±0.05 فولت). تيار الأمام المستمر الموصى به (I_F) هو 200 مللي أمبير، مع تصنيف أقصى مطلق يبلغ 250 مللي أمبير. بالنسبة لحالات التدفق، يمكن للجهاز تحمل تيار ذروة (I_FM) قدره 1000 مللي أمبير لنبضات ≤10 ميكروثانية مع دورة عمل منخفضة جدًا (D=0.005). من المهم ملاحظة أن هذا LED غير مصمم للعمل بتحيز عكسي.

2.3 الخصائص الحرارية

تبديد الحرارة الفعال هو أمر بالغ الأهمية لأداء LED وعمره الافتراضي. المقاومة الحرارية من وصلة أشباه الموصلات إلى نقطة اللحام (R_thJS) مقدمة بقيمتين: 32 كلفن/واط (نموذجي، قياس حقيقي) و 28 كلفن/واط (نموذجي، قياس كهربائي). الحد الأقصى المسموح به لدرجة حرارة الوصلة (T_J) هو 150°م. الجهاز مصنف لنطاق درجة حرارة تشغيل (T_opr) من -40°م إلى +125°م، وهو قياسي لمكونات السيارات. تبديد الطاقة (P_d) مصنف بحد أقصى 687.5 ملي واط.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز LEDs إلى مجموعات. تستخدم سلسلة 2820-UY2001M-AM نظام تصنيف ثلاثي الأبعاد.

3.1 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تصنيف التدفق الضوئي إلى ثلاث مجموعات: F1 (27-33 لومن)، F2 (33-39 لومن)، و F3 (39-45 لومن). تشير اللاحقة \"M\" في رقم الجزء إلى مستوى سطوع متوسط، والذي يتوافق عادةً مع المجموعة F1 أو الطرف الأدنى من المجموعة F2.

3.2 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تصنيف الجهد الأمامي للمساعدة في مطابقة التيار لمصفوفات LED المتعددة. المجموعات هي: 2022 (2.00-2.25 فولت)، 2225 (2.25-2.50 فولت)، و 2527 (2.50-2.75 فولت).

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد

تضمن مجموعات الطول الموجي السائد تجانس اللون: 8588 (585-588 نانومتر)، 8891 (588-591 نانومتر)، و 9194 (591-594 نانومتر). يشير رمز اللون \"UY\" إلى المجموعة الصفراء، والتي تشمل هذه المجموعات.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة رسوم بيانية ضرورية للتنبؤ بالأداء تحت ظروف غير قياسية.

4.1 منحنى IV والتدفق الضوئي النسبي

يظهر الرسم البياني للتيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي علاقة ثنائية أسية نموذجية. عند 200 مللي أمبير، يتجمع الجهد حول 2.4 فولت. الرسم البياني للتدفق الضوئي النسبي مقابل التيار الأمامي هو دون خطي؛ يزداد التدفق مع التيار ولكنه يبدأ في التشبع عند التيارات الأعلى بسبب التأثيرات الحرارية وانخفاض الكفاءة.

4.2 الاعتماد على درجة الحرارة

يظهر الرسم البياني للجهد الأمامي النسبي مقابل درجة حرارة الوصلة معامل درجة حرارة سالب؛ V_Fينخفض خطيًا مع زيادة درجة الحرارة (حوالي -2 ملي فولت/°م). يمكن استخدام هذا لتقدير درجة حرارة الوصلة. يظهر الرسم البياني للتدفق الضوئي النسبي مقابل درجة حرارة الوصلة انخفاضًا كبيرًا في الناتج الضوئي مع ارتفاع درجة الحرارة. عند 125°م، يكون التدفق حوالي 60-70% فقط من قيمته عند 25°م، مما يسلط الضوء على الحاجة الماسة لإدارة حرارية فعالة. يشير الرسم البياني للطول الموجي النسبي مقابل درجة حرارة الوصلة إلى انزياح أحمر طفيف (زيادة في الطول الموجي) مع زيادة درجة الحرارة.

4.3 التوزيع الطيفي وتخفيض التصنيف

يؤكد الرسم البياني للتوزيع الطيفي النسبي على وجود قمة انبعاث أحادي اللون أصفر حول 589 نانومتر مع مكونات طيفية غير مرغوب فيها ضئيلة. يحدد منحنى تخفيض تصنيف التيار الأمامي أقصى تيار مستمر مسموح به بناءً على درجة حرارة وسادة اللحام (T_S). عند الحد الأقصى لـ T_Sالبالغ 125°م، يجب تخفيض تصنيف التيار إلى 250 مللي أمبير (الحد الأقصى المطلق). للتشغيل الموثوق، يُنصح بالعمل بشكل كبير أقل من هذا الحد.

4.4 قدرة التعامل مع النبضات

يحدد الرسم البياني للتعامل مع النبضات المسموح به تيار النبضة القصوى (I_FP) المسموح به لعرض نبضة معين (t_p) ودورة عمل (D). للنبضات القصيرة جدًا (مثل 10 ميكروثانية)، يمكن أن يتجاوز التيار الحد الأقصى للتيار المستمر بكثير. هذا ذو صلة بتطبيقات تخفيف PWM.

5. المعلومات الميكانيكية والحزمية

5.1 الأبعاد الفيزيائية

يحتوي LED على حزمة SMD 2820. الأبعاد الاسمية هي 2.8 مم طولاً و 2.0 مم عرضاً. يتم توفير الارتفاع الدقيق والرسم التفصيلي للأبعاد، بما في ذلك شكل العدسة ووضع الإطار الرصاصي، في الرسم الميكانيكي، مع تسامحات قياسية ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

5.2 تخطيط وسادة اللحام الموصى به

يوصى بتصميم نمط أرضي لضمان لحام موثوق وأداء حراري أمثل. يتضمن التخطيط وسادات للقطبين الكهربائيين (الأنود والكاثود) ووسادة حرارية مركزية لتبديد الحرارة. الالتزام بهذه البصمة أمر بالغ الأهمية للاستقرار الميكانيكي ونقل الحرارة من الوسادة الحرارية لـ LED إلى لوحة الدوائر المطبوعة.

5.3 تحديد القطبية

يتم تمييز القطبية (الأنود والكاثود) على الجهاز، عادةً بمؤشر مرئي مثل شق، أو نقطة، أو زاوية مشطوفة. يحدد الرسم الميكانيكي في ورقة البيانات هذه العلامة. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع لمنع التلف.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف إعادة التدفق للحام

المكون متوافق مع عمليات إعادة التدفق القياسية بالأشعة تحت الحمراء أو الحمل الحراري. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة اللحام القصوى 260°م، ويجب أن يقتصر الوقت فوق 260°م على 30 ثانية كحد أقصى. ملف تعريف قياسي للتسخين، التسخين المسبق، إعادة التدفق، والتبريد للحام الخالي من الرصاص (SnAgCu) قابل للتطبيق. مستوى حساسية الرطوبة (MSL) مصنف بالمستوى 2، مما يعني أن الجهاز يمكن تعريضه لظروف أرضية المصنع لمدة تصل إلى عام واحد قبل اللحام دون الحاجة إلى الخبز.

6.2 احتياطات الاستخدام

تشمل الاحتياطات الرئيسية: تجنب تطبيق جهد عكسي. استخدم دائرة تحديد التيار؛ لا تقم بتشغيله مباشرة من مصدر جهد. نفذ إجراءات التعامل مع ESD المناسبة أثناء التجميع. تأكد من لحام الوسادة الحرارية بشكل صحيح مع منطقة النحاس في لوحة الدوائر المطبوعة لتبديد الحرارة الفعال. لا تتجاوز التصنيفات القصوى المطلقة للتيار أو الجهد أو درجة الحرارة.

6.3 ظروف التخزين

نطاق درجة حرارة التخزين (T_stg) هو -40°م إلى +125°م. للتخزين طويل الأمد الذي يتجاوز عمر أرضية MSL-2، يجب تخزين الأجهزة في بيئة جافة أو في أكياس حاجزة للرطوبة مع مجفف.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم توريد LEDs على شريط وبكرة للتجميع الآلي للالتقاط والوضع. تفصل معلومات التعبئة أبعاد البكرة، وعرض الشريط، وتباعد الجيوب، واتجاه المكونات على الشريط.

7.2 نظام ترقيم الأجزاء

يتم فك تشفير رقم الجزء 2820-UY2001M-AM على النحو التالي:

• 2820: عائلة المنتج وحجم الحزمة (2.8 مم × 2.0 مم).
• UY: اللون (أصفر).
• 200: تيار الاختبار بالمللي أمبير (200 مللي أمبير).
• 1: نوع الإطار الرصاصي (1 = مطلي بالذهب).
• M: مستوى السطوع (M = متوسط).
• AM: يشير إلى درجة تطبيق السيارات.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

التطبيق الأساسي هوإضاءة السيارات. تشمل الاستخدامات المحددة:

• الإضاءة الداخلية:الإضاءة الخلفية للوحة القيادة، إضاءة المفاتيح، أضواء منطقة الأقدام، الإضاءة المحيطة.
• الإشارات الخارجية:أضواء الفرامل المركزية المرتفعة (CHMSL)، أضواء العلامات الجانبية، مؤشرات إشارات الانعطاف (غالبًا بالاشتراك مع ألوان أو عدسات أخرى).
• الإضاءة الخلفية للعرض:أيقوانات مجموعة العدادات، أزرار نظام الترفيه والمعلومات.

8.2 اعتبارات التصميم

الإدارة الحرارية:هذا هو الجانب الأكثر أهمية. استخدم لوحة دوائر مطبوعة ذات ثقوب حرارية كافية تحت الوسادة الحرارية متصلة بمستويات أرضية داخلية أو مشتتات حرارة مخصصة. احسب درجة حرارة الوصلة المتوقعة باستخدام R_thJSوتبديد الطاقة (P_d= V_F* I_F). حافظ على T_Jأقل بكثير من 150°م للحصول على عمر طويل.
دائرة القيادة:استخدم سائق تيار ثابت، وليس مصدر جهد ثابت، لضمان ناتج ضوئي مستقر ومنع الانحراف الحراري. يجب أن يكون السائق مصنفًا لنطاق جهد السيارات (عادة 9-16 فولت مع تقلبات تفريغ الحمل). ضع في اعتبارك تخفيف PWM للتحكم في السطوع، مع الرجوع إلى قدرات التعامل مع النبضات.
التصميم البصري:قد تتطلب زاوية الرؤية البالغة 120° بصريات ثانوية (عدسات، أدلة ضوئية) لتشكيل الحزمة لتطبيقات محددة مثل أضواء المؤشر.

9. المقارنة الفنية والتمييز

مقارنةً بـ LEDs الصفراء التجارية القياسية، تقدم سلسلة 2820-UY2001M-AM مزايا مميزة:

• الامتثال لـ AEC-Q102:هذا هو المميز الرئيسي، ويتضمن اختبارات صارمة لدورات درجة الحرارة، والرطوبة، وعمر التشغيل في درجة حرارة عالية (HTOL)، وغيرها من الضغوطات غير المطلوبة للأجزاء الاستهلاكية.
• نطاق درجة حرارة موسع:التشغيل من -40°م إلى +125°م ضروري لتطبيقات حجرة محرك السيارة أو التطبيقات الخارجية.
• مقاومة الكبريت:تحدد ورقة البيانات معايير اختبار الكبريت من الفئة A1، مما يشير إلى مقاومة الأجواء المسببة للتآكل الموجودة في بعض بيئات السيارات والصناعية.
• تصنيف مضبوط:يضمن التصنيف الأكثر ضيقًا للتدق والجهد والطول الموجي اتساقًا أفضل في وحدات إضاءة السيارات، حيث يكون مطابقة اللون والسطوع أمرًا بالغ الأهمية.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

س1: ما هو الجهد الأمامي النموذجي عند 200 مللي أمبير؟
ج1: الجهد الأمامي النموذجي (V_F) هو 2.4 فولت، مع نطاق من 2.00 فولت إلى 2.75 فولت اعتمادًا على مجموعة الجهد.

س2: هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر طاقة 3.3 فولت؟
ج2: ليس مباشرة. نظرًا لأن V_Fهو ~2.4 فولت، يلزم وجود مقاومة تحديد تيار على التوالي أو، يُفضل، سائق تيار ثابت لضبط التيار إلى 200 مللي أمبير من خط 3.3 فولت. حساب المقاومة البسيط هو R = (V_supply- V_F) / I_F.

س3: كم ينخفض الناتج الضوئي في درجة الحرارة العالية؟
ج3: بالرجوع إلى الرسم البياني للأداء، ينخفض التدفق الضوئي النسبي إلى حوالي 60-70% من قيمته عند 25°م عندما تصل درجة حرارة الوصلة إلى 125°م. وهذا يؤكد الحاجة إلى تصميم حراري ممتاز.

س4: هل هذا LED مناسب للتخفيف بـ PWM؟
ج4: نعم، إنه مناسب. يجب الرجوع إلى الرسم البياني للتعامل مع النبضات المسموح به لضمان ألا يتجاوز تيار الذروة وعرض النبضة المستخدم في نظام PWM منطقة التشغيل الآمنة. ترددات PWM النموذجية هي في مئات الهرتز إلى عدة كيلو هرتز.

س5: ماذا تعني اللاحقة \"AM\"؟
ج5: تشير اللاحقة \"AM\" صراحةً إلى أن هذا المكون مؤهل ومخصص لتطبيقات السيارات، ويلبي معايير الصناعة ذات الصلة (AEC-Q102).

11. دراسة حالة تصميم عملية

السيناريو:تصميم مصفوفة LED متعددة لشريط إضاءة محيطي داخلي للسيارات يتطلب إضاءة صفراء موحدة.
خطوات التصميم:
1. التصميم الكهربائي:تحديد تكوين المصفوفة (على التوالي/التوازي). للحصول على تيار موحد، السلسلة على التوالي هي الأفضل. إذا كان 12 فولت متاحًا، يمكن وضع ما يصل إلى 4 LEDs (4 * 2.4 فولت = 9.6 فولت) على التوالي مع مقاومة تحديد تيار أو سائق تيار ثابت خطي. لمزيد من LEDs، يُوصى باستخدام سائق تيار ثابت تحويلي.
2. التصميم الحراري:احسب الطاقة الإجمالية: 4 LEDs * (2.4 فولت * 0.2 أمبير) = 1.92 واط. صمم لوحة الدوائر المطبوعة بمنطقة نحاسية كبيرة على الطبقة التي تعلق عليها الوسائد الحرارية لـ LED، باستخدام ثقوب حرارية متعددة لنشر الحرارة إلى الطبقات الأخرى.
3. البصري/الميكانيكي:ضع LEDs بمسافة، مجتمعة مع حزمتها البالغة 120 درجة، لخلق خط ضوء سلس. سيساعد غطاء موزع الضوء في مزج بقع LED الفردية.
4. اختيار المكونات:حدد رموز المجموعات الدقيقة (مثل F1 للتدفق، 8891 للطول الموجي) في أمر الشراء لضمان اتساق اللون والسطوع عبر دورة الإنتاج.

12. مبدأ التشغيل

هذا LED هو جهاز فوتوني شبه موصل. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز طاقة فجوة النطاق عبر الأنود والكاثود، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من شريحة أشباه الموصلات (عادةً ما تعتمد على مواد مثل InGaN أو AlInGaP للضوء الأصفر). تطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات. ثم يتم استخراج الضوء من خلال عدسة الإيبوكسي أو السيليكون للحزمة، والتي توفر أيضًا الحماية البيئية وتحدد زاوية الرؤية.

13. اتجاهات التكنولوجيا

الاتجاه في LEDs السيارات مثل هذه السلسلة هو نحو:
كفاءة أعلى (لومن/واط):تهدف التحسينات المستمرة في المواد والحزم إلى تقديم المزيد من اللومن لكل واط، مما يقلل الحمل الكهربائي والتحديات الحرارية.
زيادة كثافة الطاقة:حزم أصغر تقدم تدفقًا أعلى، مما يتيح تصميمات إضاءة أكثر إحكاما وأسلوبية.
تعزيز الموثوقية والاختبار:مؤهلات AEC أكثر صرامة وإدخال اختبارات جديدة لأنماط الفشل الناشئة (مثل مقاومة كبريتية أكثر عدوانية).
حلول متكاملة:نمو وحدات LED المتكاملة مع سائقين، ووحدات تحكم، وواجهات اتصال (LIN، CAN) بدلاً من المكونات المنفصلة. بينما هذا الجزء هو باعث منفصل، إلا أنه يتناسب مع النظام البيئي الأوسع لهذه الوحدات المتقدمة.