ورقة بيانات LED الأخضر 1608-UG0100M-AM - عبوة PLCC-2 - 1.6x0.8 مم - 2.65 فولت @10 مللي أمبير - زاوية رؤية 120 درجة - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يعد 1608-UG0100M-AM صمامًا ثنائيًا باعثًا للضوء (LED) أخضر عالي السطوع، مصممًا للتطبيقات ذات التركيب السطحي. يستخدم عبوة PLCC-2 (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي)، وهي شكل شائع وموثوق لـ LEDs من نوع SMD. التركيز الأساسي لتطبيق هذا المكون هو الإضاءة الداخلية للسيارات، مما يشير إلى أن تصميمه يلبي متطلبات صارمة للاعتمادية والأداء في البيئات الصعبة. بصمته الصغيرة 1608 (1.6 مم × 0.8 مم) تجعله مناسبًا للتصاميم المحدودة المساحة التي تتطلب إضاءة خضراء ساطعة ومتسقة.

تشمل المزايا الأساسية لـ LED شدة إضاءة نموذجية عالية تبلغ 700 ملي كانديلا (mcd) عند تيار تشغيل قياسي 10 مللي أمبير، مقترنة بزاوية رؤية واسعة تبلغ 120 درجة. وهذا يضمن رؤية جيدة من زوايا مختلفة، وهو أمر بالغ الأهمية للإضاءة الخلفية للوحة القيادة، أو إضاءة المفاتيح، أو الإضاءة المحيطة. علاوة على ذلك، فإن المكون مؤهل وفقًا للمعيار AEC-Q101، وهو معيار حاسم لأشباه الموصلات المنفصلة في التطبيقات السيارية، مما يضمن قدرته على تحمل درجات الحرارة القصوى والاهتزاز ومتطلبات العمر الطويل لصناعة السيارات. الامتثال لتوجيهات RoHS و REACH والخالية من الهالوجين يجعله صديقًا للبيئة ومناسبًا للأسواق العالمية.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والكهربائية

تحدد المعايير التشغيلية الرئيسية أداء LED في ظل الظروف القياسية (عادة عند درجة حرارة تقاطع 25°C وتيار أمامي 10 مللي أمبير). يتم تحديدشدة الإضاءة (Iv)بقيمة نموذجية تبلغ 700 mcd، وحد أدنى 520 mcd، وحد أقصى 820 mcd. يتم تطبيق تسامح قياس بنسبة 8%. هذه المعلمة هي السطوع الملحوظ لخرج الضوء كما تراه العين البشرية.

يقيسجهد التشغيل الأمامي (Vf)عادة 2.65 فولت، مع نطاق من 2.25 فولت إلى 3.25 فولت عند 10 مللي أمبير. تم تحديد تسامح قياس ضيق يبلغ ±0.05 فولت. انخفاض الجهد هذا عبر LED أمر بالغ الأهمية لحساب تبديد الطاقة وتصميم دائرة تحديد التيار. يتمركزالطول الموجي السائد (λd)، الذي يحدد اللون الملحوظ، عند 525 نانومتر (أخضر) مع نطاق من 520 نانومتر إلى 530 نانومتر وتسامح ±1 نانومتر.

تكونزاوية الرؤية120 درجة، معرّفة على أنها الزاوية المحورية التي تنخفض فيها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها القصوى (العرض الكامل عند نصف القيمة القصوى - FWHM). يُسمح بتسامح ±5 درجات.

2.2 القيم القصوى المطلقة وإدارة الحرارة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم. الحد الأقصى المطلقللتيار الأمامي (IF)هو 30 مللي أمبير تيار مستمر. يُسمح بـتيار اندفاعي (IFM)أعلى يبلغ 50 مللي أمبير لنبضات قصيرة جدًا (≤10 ميكروثانية) عند دورة عمل منخفضة (0.005). الجهاز غير مصمم للعمل بجهد عكسي.

إدارة الحرارة أمر بالغ الأهمية لطول عمر LED. الحد الأقصىلدرجة حرارة التقاطع (Tj)هو 125°C. يمكن للمكون العمل في درجات حرارة محيطة تتراوح من -40°C إلى +110°C. تم تقديم قيمتين لـالمقاومة الحرارية (Rth JS): 210 كلفن/واط (حقيقية، مقاسة) و 190 كلفن/واط (كهربائية، محسوبة). تشير هذه المعلمة إلى مدى فعالية انتقال الحرارة من تقاطع أشباه الموصلات إلى نقطة اللحام؛ القيمة الأقل أفضل. الحد الأقصىلتبديد الطاقة (Pd)هو 97.5 ملي واط، محسوبًا باستخدام أقصى جهد أمامي وتيار.

يقدم الجهاز حماية من الكهرباء الساكنة (ESD) تصل إلى 2 كيلو فولت (نموذج جسم الإنسان) ويمكنه تحمل درجة حرارة ذروة لحام إعادة التدفق 260°C لمدة 30 ثانية.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز LEDs إلى مجموعات أداء. تحدد ورقة البيانات هذه مجموعات لثلاث معايير رئيسية.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تجميع شدة الإضاءة حسب الحرف (Q, R, S, T, U, V, A, B) والرقم (1, 2, 3)، حيث تغطي كل مجموعة نطاق mcd محددًا. بالنسبة لـ 1608-UG0100M-AM، يتم تسليط الضوء على مجموعات الخرج المحتملة، والتي تتوافق مع مواصفات 700 mcd النموذجية. تقع ضمن مجموعات U2 (520-610 mcd) و U3 (610-710 mcd) أو V1 (710-820 mcd)، اعتمادًا على الدفعة التصنيعية المحددة.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم إدارة اتساق اللون من خلال مجموعات الطول الموجي السائد. يتم تعريف المجموعات بواسطة رمز مكون من 4 أرقام يمثل الحد الأدنى والأقصى للطول الموجي بالنانومتر. بالنسبة لهذا LED الأخضر، فإن المجموعات ذات الصلة في نطاق 520-535 نانومتر، والمجموعة المحددة للجزء النموذجي 525 نانومتر هي على الأرجح "2025" (520-525 نانومتر) أو "2530" (525-530 نانومتر).

3.3 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يتم تصنيف جهد التشغيل الأمامي باستخدام رمز مكون من 4 أرقام يمثل الحد الأدنى والأقصى للجهد بأعشار الفولت (على سبيل المثال، "2225" تعني 2.2 فولت إلى 2.5 فولت). بالنسبة لـ Vf النموذجي البالغ 2.65 فولت، ستكون المجموعات المقابلة "2527" (2.50-2.75 فولت) أو "2730" (2.75-3.00 فولت). معرفة مجموعة Vf تساعد في تصميم دوائر القيادة الدقيقة، خاصة للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا موحدًا عبر عدة LEDs.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر الرسوم البيانية المقدمة نظرة ثاقبة على سلوك LED في ظل ظروف مختلفة.

4.1 منحنى التيار-الجهد (IV) والشدة الضوئية النسبية

يظهر الرسم البيانيللتيار الأمامي مقابل الجهد الأماميالعلاقة الأسية النموذجية للثنائيات. عند 10 مللي أمبير، يكون الجهد حوالي 2.65 فولت. يسمح المنحنى للمصممين بتقدير Vf عند تيارات تشغيل أخرى. يظهر الرسم البيانيللشدة الضوئية النسبية مقابل التيار الأماميأن ناتج الضوء يزداد بشكل فائق الخطية مع التيار حتى نقطة معينة. بينما يؤدي التشغيل بتيارات أعلى إلى زيادة السطوع، فإنه يزيد أيضًا من الحرارة ويمكن أن يسرع من تدهور اللومن.

4.2 الاعتماد على درجة الحرارة

الرسم البيانيللشدة الضوئية النسبية مقابل درجة حرارة التقاطعأمر بالغ الأهمية. يظهر أنه مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع، ينخفض ناتج الضوء. وهذا ما يعرف بالإخماد الحراري. للحصول على أداء موثوق، يعد التبريد الفعال وإدارة تيار التشغيل المناسب أمرًا ضروريًا للحفاظ على درجة حرارة التقاطع منخفضة. يظهر الرسم البيانيللجهد الأمامي النسبي مقابل درجة حرارة التقاطعمعامل درجة حرارة سالبًا؛ Vf ينخفض مع زيادة درجة الحرارة. يمكن استخدام هذه الخاصية أحيانًا لاستشعار درجة الحرارة.

يشير الرسم البيانيللطول الموجي السائد مقابل درجة حرارة التقاطعإلى تحول طفيف في اللون (عادة بضعة نانومترات) مع تغير درجة الحرارة، وهو أمر مهم للتطبيقات الحساسة للألوان.

4.3 تخفيض التصنيف والتشغيل بالنبضات

يحددمنحنى تخفيض التيار الأماميأقصى تيار أمامي مستمر مسموح به بناءً على درجة حرارة وسادة اللحام. مع زيادة درجة حرارة الوسادة، ينخفض التيار المسموح به خطيًا حتى يصل إلى 30 مللي أمبير عند 110°C. يذكر الرسم البياني صراحة بعدم استخدام تيارات أقل من 3 مللي أمبير. يظهر مخططالقدرة المسموح بها للتعامل مع النبضاتأنه لعرض نبضات قصيرة جدًا (ميكروثانية إلى ميلي ثانية)، يمكن لـ LED التعامل مع تيارات أعلى بكثير من الحد الأقصى 30 مللي أمبير تيار مستمر، بشرط أن تكون دورة العمل منخفضة بما يكفي لمنع ارتفاع درجة الحرارة.

4.4 التوزيع الطيفي

يرسم الرسم البيانيللتوزيع الطيفي النسبيشدة الضوء المنبعث عند كل طول موجي. بالنسبة لـ LED أخضر، يظهر هذا ذروة في المنطقة الخضراء (~525 نانومتر) مع انبعاث ضئيل جدًا في نطاقات الألوان الأخرى. ضيق هذه الذروة يساهم في نقاء اللون. يمثلمخطط الخصائص النموذجي للإشعاع(الرسم القطبي) زاوية الرؤية 120 درجة بصريًا، موضحًا كيفية توزيع الشدة مكانيًا.

5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة والتركيب

5.1 الأبعاد الميكانيكية والقطبية

يستخدم المكون عبوة سطحية قياسية من نوع PLCC-2 ببصمة 1608 (1.6 مم × 0.8 مم). يوفر الرسم الميكانيكي (المشار إليه في ملف PDF) الأبعاد الدقيقة لجسم العبوة ومواضع الأطراف والعدسة. القطبية الصحيحة ضرورية. تحتوي عبوة PLCC-2 عادةً على كاثود مميز (غالبًا شق، أو نقطة، أو علامة خضراء على العدسة أو زاوية مشطوفة على العبوة). يضمن تخطيط وسادة اللحام الموصى به تكوين وصلة لحام مناسبة وتخفيف حراري أثناء إعادة التدفق.

5.2 إرشادات اللحام والتركيب

تم تصنيف LED للحام إعادة التدفق بدرجة حرارة ذروة 260°C لمدة 30 ثانية، وهو ما يتماشى مع معايير IPC الشائعة للحام الخالي من الرصاص. يجب اتباع ملف تعريف إعادة التدفق المفصل لتجنب الصدمة الحرارية. تشمل الاحتياطات تجنب الإجهاد الميكانيكي على العدسة، ومنع تلويث السطح البصري، وضمان استخدام معجون اللحام وتصميم الاستنسل المناسبين. مستوى الحساسية للرطوبة (MSL) هو 2، مما يعني أنه يمكن تخزين المكون عند ≤30°C / 60% رطوبة نسبية لمدة تصل إلى عام واحد قبل أن يتطلب الخبز قبل إعادة التدفق.

5.3 معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد المكون على شريط وبكرة للتجميع الآلي. تحدد معلومات التعبئة أبعاد البكرة وعرض الشريط وتباعد الجيوب والاتجاه. يتبع رقم الجزء 1608-UG0100M-AM على الأرجح اصطلاح ترميز: "1608" للحجم، "U" للون (على الأرجح أخضر فائق)، "G" للأخضر، "0100" قد يتعلق بالشدة أو الإصدار، "M" قد يشير إلى التعبئة، و"AM" على الأرجح تشير إلى الدرجة السيارية. ستحدد معلومات الطلب رموز المجموعات المطلوبة لشدة الإضاءة والطول الموجي وجهد التشغيل الأمامي لضمان تسليم خصائص الأداء الدقيقة.

6. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

6.1 التطبيق الأساسي: إضاءة داخلية للسيارات

تم تصميم هذا LED صراحة للإضاءة الداخلية للسيارات. وهذا يشمل تطبيقات مثل الإضاءة الخلفية لعنقود العدادات، وأزرار الكونسول الوسطى، والإضاءة المحيطة لأرضية القدمين، وإضاءة مقابض الأبواب، ومؤشرات ناقل الحركة. يجعل التأهيل AEC-Q101، ونطاق درجة حرارة التشغيل الواسع (-40°C إلى +110°C)، والاعتمادية العالية، هذا LED مناسبًا لهذه البيئات المتطلبة حيث لا يُسمح بالفشل.

6.2 اعتبارات تصميم الدائرة الكهربائية

قيادة التيار:تعتبر LEDs أجهزة تعمل بالتيار. مصدر تيار ثابت أو مقاومة تحديد تيار على التوالي مع مصدر جهد إلزامي لمنع الانفلات الحراري. يجب أن يعتمد التصميم على Vf النموذجي و If المطلوب، مع مراعاة اختلافات التصنيف.

التصميم الحراري:يجب أن يتضمن تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) تخفيفًا حراريًا كافيًا. يجب توصيل وسادات اللحام، خاصة الوسادة الحرارية إذا كانت موجودة، بطبقة نحاسية لتبديد الحرارة. يجب تخفيض تصنيف التيار الأمامي وفقًا لدرجة حرارة التشغيل المحيطة المتوقعة والمقاومة الحرارية لـ PCB.

حماية ESD:بينما يتمتع LED بحماية ESD تبلغ 2 كيلو فولت HBM، قد تكون هناك حاجة إلى حماية خارجية إضافية (على سبيل المثال، ثنائيات TVS أو مقاومات) في البيئات المعرضة لأحداث ESD أعلى، مثل حزم الأسلاك السيارية.

6.3 اعتبارات التصميم البصري

زاوية الرؤية 120 درجة مناسبة للمشاهدة المباشرة أو عند استخدامها مع أدلة الضوء والموزعات. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب حزمة ضوئية أكثر تركيزًا، ستكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (عدسات). اللون الأخضر فعال لمؤشرات الحالة وغالبًا ما يستخدم مع ألوان أخرى للشاشات متعددة الألوان.

7. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بـ LEDs الخضراء التجارية القياسية، فإن المميز الرئيسي لـ 1608-UG0100M-AM هوتأهيله السياراتي (AEC-Q101). يتضمن ذلك اختبارات صارمة لعمر التشغيل في درجات الحرارة العالية (HTOL)، ودورات الحرارة، ومقاومة الرطوبة، وضغوط أخرى لا تخضع لها المكونات العامة. شدة إضاءته النموذجية البالغة 700 mcd تنافسية بالنسبة لحجم عبوتها. توفر عبوة PLCC-2 صلابة أفضل للأطراد وأداء حراري محتمل أفضل مقارنة بالعبوات الأصغر حجمًا مثل 0402، مما يجعلها أكثر متانة لاهتزازات السيارات. يوفر هيكل التصنيف المحدد للمصممين معايير أداء يمكن التنبؤ بها، وهو أمر ضروري للحفاظ على الاتساق في أنظمة الإضاءة السياراتية حيث يكون مطابقة اللون والسطوع عبر وحدات متعددة أمرًا بالغ الأهمية.

8. الأسئلة الشائعة (FAQs)

س: ما هو الحد الأدنى لتيار التشغيل لهذا LED؟

ج: تنص ورقة البيانات صراحة على "لا تستخدم تيارًا أقل من 3 مللي أمبير." الحد الأدنى لتصنيف التيار الأمامي (IF) هو 3 مللي أمبير. التشغيل أقل من ذلك قد يؤدي إلى خرج ضوء غير مستقر أو عدم وجود خرج ضوئي.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر طاقة 3.3 فولت بدون مقاومة؟

ج: لا. مع Vf نموذجي يبلغ 2.65 فولت، فإن توصيله مباشرة بـ 3.3 فولت سيحاول تمرير تيار غير محكم عبر LED، مما قد يتجاوز الحد الأقصى المطلق البالغ 30 مللي أمبير ويسبب فشلاً فوريًا. دائمًا ما تكون هناك حاجة إلى مقاومة تحديد تيار أو محرك تيار ثابت.

س: كيف أفسر رمز مجموعة شدة الإضاءة "U2"؟

ج: يشير رمز المجموعة "U2" إلى نطاق شدة إضاءة محدد في جدول التصنيف. بالنسبة للمجموعة "U"، تتوافق المجموعة "2" مع حد أدنى 520 mcd وحد أقصى 610 mcd عند القياس في ظل الظروف القياسية (IF=10 مللي أمبير، Tj=25°C).

س: هل هذا LED مناسب للإضاءة الخارجية للسيارات؟

ج: تحدد ورقة البيانات "الإضاءة الداخلية للسيارات" كتطبيق. تتطلب الإضاءة الخارجية (مثل أضواء الذيل، وإشارات الانعطاف) عادة عبوات مختلفة، وقوة أعلى، وألوانًا مختلفة، وغالبًا اختبارات تأهيل مختلفة لمقاومة تسرب الرطوبة والأشعة فوق البنفسجية. لم يتم تحديد هذا المكون للاستخدام الخارجي.

س: ما الفرق بين قيمتي المقاومة الحرارية "الحقيقية" و"الكهربائية"؟

ج: المقاومة الحرارية "الحقيقية" (210 كلفن/واط) يتم قياسها مباشرة باستخدام طرق فيزيائية (على سبيل المثال، مجسات درجة الحرارة). المقاومة الحرارية "الكهربائية" (190 كلفن/واط) يتم حسابها بشكل غير مباشر عن طريق قياس التغير في جهد التشغيل الأمامي مع درجة الحرارة (باستخدام معامل درجة حرارة Vf). غالبًا ما تكون الطريقة الكهربائية أسرع ولكن يمكن أن يكون لها افتراضات مختلفة. للتصميم الحراري المحافظ، يجب استخدام القيمة الأعلى (الحقيقية).

9. أمثلة عملية للتصميم والاستخدام

المثال 1: الإضاءة الخلفية لمفاتيح لوحة القيادة.يحتاج مصمم إلى إضاءة 10 مفاتيح مؤشر خضراء. يخطط لقيادة كل LED بـ 10 مللي أمبير من خط طاقة 5 فولت في السيارة. باستخدام Vf النموذجي البالغ 2.65 فولت، تكون قيمة المقاومة التسلسلية المطلوبة R = (5V - 2.65V) / 0.01A = 235 أوم. سيتم اختيار مقاومة قياسية 240 أوم. الطاقة المبددة في كل مقاومة هي (5V-2.65V)*0.01A = 0.0235 واط، لذا فإن مقاومة صغيرة 1/10 واط كافية. سيضع تخطيط PCB الـ LEDs والمقاومات قريبة من بعضها البعض، مع فتحات حرارية تحت وسادات لحام LED متصلة بمستوى أرضي داخلي لنشر الحرارة.

المثال 2: تعديل عرض النبضة (PWM) للتعتيم.للإضاءة المحيطة التي تتطلب تحكمًا في السطوع، يمكن تشغيل LED بإشارة PWM. يمكن ضبط التيار الأمامي أثناء نبضة "التشغيل" على 15-20 مللي أمبير لتحقيق سطوع ذروة أعلى، بينما يتم التحكم في متوسط التيار (وبالتالي السطوع والحرارة) بواسطة دورة العمل. يجب الرجوع إلى مخطط قدرة التعامل مع النبضات لضمان أن عرض النبضة المختار وتيار الذروة ضمن الحدود الآمنة لدورة العمل المحددة.

10. مبدأ التشغيل واتجاهات التكنولوجيا

10.1 مبدأ التشغيل الأساسي

الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) هو تقاطع ثنائي أشباه موصلات من النوع p-n. عند تطبيق جهد أمامي، تتحد الإلكترونات من المادة من النوع n مع الفجوات من المادة من النوع p في المنطقة النشطة. يطلق هذا الاتحاد الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث بواسطة فجوة النطاق الطاقي لمواد أشباه الموصلات المستخدمة (على سبيل المثال، نيتريد الغاليوم الإنديوم للأخضر). تحتوي عبوة PLCC على القطعة شبه الموصلة، وتوفر اتصالات كهربائية عبر الأطراف، وتتضمن عدسة بلاستيكية مصبوبة تشكل خرج الضوء وتحمي القطعة.

10.2 اتجاهات الصناعة

يتجه تطور LEDs للإضاءة الداخلية للسيارات نحو كفاءة أعلى (المزيد من اللومن لكل واط)، مما يقلل من استهلاك الطاقة والحمل الحراري. هناك أيضًا اتجاه نحو أحجام عبوات أصغر (مثل 1006/0402) لإضاءة أكثر خفاء ودمجًا أكثر إحكامًا. تشمل الميزات المتقدمة دوائر IC للسائق مدمجة داخل عبوة LED للتحكم المبسط. علاوة على ذلك، فإن الطلب على تقديم ألوان دقيق ومتسق عبر نطاقات حرارة واسعة آخذ في الازدياد، مما يدفع إلى تحسينات في تكنولوجيا الفوسفور (لـ LEDs البيضاء) واتساق نمو رقائق الطبقة الناشئة (للـ LEDs أحادية اللون مثل هذا الأخضر). كما يؤثر السعي نحو إضاءة محيطة أكثر تطورًا مع مناطق متعددة الألوان ديناميكية على تطوير LEDs ذات تصنيف أكثر ضيقًا واستقرار أداء أفضل.