ورقة بيانات LED أبيض بارد PLCC-2 - عبوة 3.2x2.8x1.9 مم - جهد 3.1 فولت - قدرة 0.062 واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات مكون LED للتركيب السطحي يستخدم عبوة PLCC-2 (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي). يُصدر الجهاز ضوءًا أبيض باردًا ومُصممًا للموثوقية والأداء في البيئات المتطلبة. الهدف التصميمي الأساسي له هو أنظمة الإضاءة الداخلية للسيارات، حيث يُعد اتساق اللون والسطوع والاستقرار طويل الأمد أمرًا بالغ الأهمية.

تشمل المزايا الأساسية لهذا LED حجمه الصغير، وزاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة المناسبة للإضاءة المنتشرة، والبناء القوي المؤهل وفقًا لمعيار AEC-Q101 لمكونات السيارات. كما أنه متوافق مع توجيهات RoHS و REACH البيئية. الشدة الضوئية النموذجية هي 1800 مليكانديلا (mcd) عند تشغيله بتيار قياسي قدره 20 مللي أمبير (mA).

2. تحليل مفصل للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والكهربائية

يتم تعريف المعلمات التشغيلية الرئيسية تحت ظروف الاختبار القياسية. نقطة التشغيل الموصى بها للتيار الأمامي (I_F) هي 20 مللي أمبير، مع حد أدنى 2 مللي أمبير وحد أقصى مطلق 30 مللي أمبير. عند 20 مللي أمبير، الجهد الأمامي النموذجي (V_F) هو 3.10 فولت، ويتراوح من 2.75 فولت إلى 3.75 فولت. ينتج عن ذلك تبديد طاقة نموذجي يبلغ حوالي 62 ملي واط (0.062 واط).

يتميز الناتج الضوئي الأساسي بالشدة الضوئية. القيمة النموذجية هي 1800 مليكانديلا، مع حد أدنى 1120 مليكانديلا وحد أقصى 2800 مليكانديلا عند 20 مللي أمبير. يتم تعريف اللون بواسطة إحداثيات اللونية CIE 1931، مع هدف نموذجي عند (0.3, 0.3). التسامح لهذه الإحداثيات هو ±0.005، مما يضمن اتساق اللون. زاوية الرؤية، حيث تكون الشدة الضوئية نصف القيمة القصوى، هي 120 درجة مع تسامح ±5 درجات.

2.2 الحدود القصوى المطلقة وإدارة الحرارة

لضمان طول عمر الجهاز، يجب ألا تتجاوز ظروف التشغيل الحدود القصوى المطلقة أبدًا. الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي المستمر هو 30 مللي أمبير. يمكن للجهاز تحمل تيار اندفاعي قصير المدة (I_FM) بقيمة 250 مللي أمبير لنبضات ≤ 10 ميكروثانية. الحد الأقصى لدرجة حرارة التقاطع (T_J) هو 125 درجة مئوية. نطاق درجة حرارة البيئة التشغيلية الموصى به هو من -40 درجة مئوية إلى +110 درجة مئوية.

يتم قياس الأداء الحراري بواسطة المقاومة الحرارية. المقاومة الحرارية الحقيقية من التقاطع إلى نقطة اللحام (R_th_JS_real) هي بحد أقصى 180 كلفن/واط. المقاومة الحرارية الكهربائية (R_th_JS_el)، المشتقة من طريقة الجهد الأمامي، هي بحد أقصى 120 كلفن/واط. يُعد تصميم PCB الحراري المناسب ضروريًا للحفاظ على درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود الآمنة، خاصة عند تيارات التشغيل الأعلى أو درجات حرارة البيئة المرتفعة.

3. تحليل منحنيات الأداء

3.1 التوزيع الطيفي ونمط الإشعاع

يُظهر الرسم البياني للتوزيع الطيفي النسبي ملف انبعاث LED الأبيض البارد المحول بالفوسفور. يتميز بقمة عريضة في المنطقة الزرقاء من الشريحة الأولية وقمة ثانوية أوسع في المنطقة الصفراء/الخضراء من الفوسفور، مما يجتمع لإنتاج الضوء الأبيض. يُؤكد مخطط نمط الإشعاع النموذجي التوزيع الشبيه بـ Lambertian بزاوية الرؤية المحددة البالغة 120 درجة.

3.2 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى IV)

يُظهر الرسم البياني الذي يرسم التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي العلاقة الأسية المميزة للدايود. من الضروري لتصميم الدائرة التأكد من أن السائق يمكنه توفير الجهد اللازم، خاصة مع الأخذ في الاعتبارV_Fالتباين عبر درجات الحرارة وبين الوحدات الفردية.

3.3 الاعتماد على درجة الحرارة

تُظهر عدة رسوم بيانية سلوك الجهاز عبر درجات الحرارة. تنخفض الشدة الضوئية النسبية مع زيادة درجة حرارة التقاطع، وهي ظاهرة شائعة في جميع مصابيح LED. يتمتع الجهد الأمامي بمعامل درجة حرارة سالب، حيث يتناقص خطيًا مع ارتفاع درجة الحرارة. تتحول إحداثيات اللونية (CIE x, y) أيضًا مع كل من التيار الأمامي ودرجة حرارة التقاطع، وهو اعتبار مهم للتطبيقات الحساسة للون.

3.4 تخفيض التصنيف والتشغيل النبضي

يحدد منحنى تخفيض تصنيف التيار الأمامي الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر بناءً على درجة حرارة وسادة اللحام (T_S). على سبيل المثال، عند درجة حرارة وسادة 110 درجة مئوية، الحد الأقصى للتيار هو 22 مللي أمبير. يوفر مخطط قدرة التعامل مع النبض المسموح بها إرشادات لمخططات القيادة النبضية، ويُظهر تيار النبض القصوي (I_FP) المسموح به لعرض نبض معين (t_p) ودورة عمل (D).

4. شرح نظام التصنيف

يتم فرز المنتج إلى فئات بناءً على الشدة الضوئية وإحداثيات اللونية لضمان اتساق الأداء ضمن دفعة الإنتاج.

4.1 تصنيف الشدة الضوئية

يتم تصنيف الشدة الضوئية إلى رموز فئات أبجدية رقمية تتراوح من L1 (11.2-14 مليكانديلا) حتى GA (18000-22400 مليكانديلا). بالنسبة لهذا المنتج المحدد، يقع الناتج النموذجي ضمن فئتي AB (1400-1800 مليكانديلا) و BA (1800-2240 مليكانديلا)، كما هو موضح في ورقة البيانات. تسامح قياس التدفق الضوئي هو ±8%.

4.2 تصنيف اللونية (أبيض بارد)

يتم تعريف اللون الأبيض البارد ضمن مناطق محددة على مخطط اللونية CIE 1931. توفر ورقة البيانات إحداثيات الزوايا لعدة رموز فئات (مثل FK0, GK0, HK0, IK0, NK0, PK0, FL0, GL0). هذا يسمح للمصممين باختيار فئة تلبي متطلبات درجة حرارة اللون والصبغة الدقيقة. الهدف النموذجي هو الفئة NK0 بإحداثيات (0.3339, 0.3336).

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

5.1 الأبعاد الميكانيكية

يستخدم LED عبوة قياسية PLCC-2 للتركيب السطحي. يحدد الرسم الميكانيكي الأبعاد الحرجة بما في ذلك الطول الإجمالي والعرض والارتفاع وتباعد الأطراف ومواضع الوسادات. الالتزام بهذه الأبعاد أمر حيوي لتصميم بصمة PCB والتجميع الآلي.

5.2 تخطيط وسادة اللحام الموصى به والقطبية

يتم توفير نمط أرضي موصى به لوسادة اللحام لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة وتخفيف حراري مناسب. يُظهر الرسم بوضوح وسادات الأنود والكاثود. اتجاه القطبية الصحيح أثناء التجميع إلزامي لعمل الجهاز.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف إعادة التدفق للحام

المكون مناسب لعمليات لحام إعادة التدفق. تحدد ورقة البيانات ملفًا بدرجة حرارة قصوى تبلغ 260 درجة مئوية، والتي يجب ألا تتجاوز 30 ثانية. يجب التحكم في معدلات التسخين المسبق والنقع وإعادة التدفق والتبريد وفقًا للمبادئ التوجيهية القياسية IPC/JEDEC للأجهزة الحساسة للرطوبة (MSL 2).

6.2 احتياطات الاستخدام

تشمل احتياطات التعامل العامة تجنب الإجهاد الميكانيكي على العدسة، وحماية الجهاز من التفريغ الكهروستاتيكي (مصنف ESD حتى 8 كيلو فولت HBM)، والتخزين في ظروف مناسبة للحفاظ على التصنيف MSL 2. لم يتم تصميم LED للعمل بجهد عكسي.

7. معلومات التعبئة والطلب

رقم الجزء هو 57-11-C70200H-AM. تتضمن معلومات الطلب عادةً رقم الجزء الأساسي وقد تتضمن تحديد الفئات المطلوبة للشدة الضوئية واللون. عادةً ما تكون التعبئة على شريط وبكرة لتتوافق مع معدات التجميع الآلي عالية السرعة. يتم تفصيل أبعاد البكرة الدقيقة واتجاه المكون في قسم معلومات التعبئة.

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 التطبيقات النموذجية

التطبيق الأساسي هو الإضاءة الداخلية للسيارات، مثل إضاءة مفاتيح لوحة القيادة وألواح التحكم والإضاءة المحيطة وأضواء المؤشر. تجعل موثوقيته وتأهيله مناسبًا للبيئات المتطلبة الأخرى أيضًا.

8.2 اعتبارات تصميم الدائرة

يجب على المصممين تنفيذ دائرة سائق تيار ثابت لضمان ناتج ضوئي مستقر ومنع الانحراف الحراري. يجب ضبط التيار عند أو أقل من 20 مللي أمبير للتشغيل النموذجي، مع مراعاة متطلبات تخفيض التصنيف بناءً على البيئة الحرارية للتطبيق. مقاومة تحديد التيار غير كافية للتطبيقات الدقيقة بسببV_Fالتباين. تزيل زاوية الرؤية الواسعة الحاجة إلى بصريات ثانوية في العديد سيناريوهات الإضاءة المنتشرة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنةً بمصابيح LED PLCC-2 العامة، فإن المميزات الرئيسية لهذا الجهاز هي تأهيله للسيارات AEC-Q101، والذي يتضمن اختبار إجهاد صارم للرطوبة ودورات درجة الحرارة وعمر التشغيل، وهيكل تصنيفه الأكثر إحكامًا للشدة الضوئية واللون. كما أن تصنيف ESD البالغ 8 كيلو فولت يتجاوز العروض التجارية النموذجية، مما يوفر متانة محسنة ضد الأحداث الكهروستاتيكية أثناء التعامل والتجميع.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ما هو الحد الأدنى للتيار المطلوب لتشغيل LED؟

ج: يمكن أن يكون التيار الأمامي منخفضًا حتى 2 مللي أمبير، لكن الشدة الضوئية ستكون أقل بكثير من القيمة المصنفة عند 20 مللي أمبير.

س: كيف تؤثر درجة الحرارة على الناتج الضوئي؟

ج: تنخفض الشدة الضوئية مع زيادة درجة حرارة التقاطع. يحدد الرسم البياني في القسم 3.3 هذه العلاقة، ويُظهر انخفاضًا إلى حوالي 40% من قيمته عند درجة حرارة الغرفة عند درجة حرارة تقاطع 140 درجة مئوية.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر طاقة 5 فولت ومقاومة؟

ج: نعم، لكن بحذر. معV_Fنموذجي 3.1 فولت، ستحتاج المقاومة المتسلسلة إلى تخفيض 1.9 فولت عند 20 مللي أمبير، مما يتطلب مقاومة 95 أوم. هذه الطريقة حساسة لـV_Fوتباينات جهد المصدر، مما يؤدي إلى تغييرات في السطوع. يُوصى باستخدام سائق تيار ثابت للأداء المستقر.

س: ماذا يعني MSL 2 للتخزين؟

ج: مستوى الحساسية للرطوبة 2 يشير إلى أنه يمكن تخزين العبوة في بيئة المصنع (

11. دراسة حالة التصميم الداخلي

فكر في تطبيق إضاءة خلفية لوحة التحكم المركزية في السيارة. يتم وضع عدة مصابيح LED خلف لوحة بلاستيكية شفافة. باستخدام زاوية الرؤية 120 درجة، قد تكون هناك حاجة إلى عدد أقل من مصابيح LED لتحقيق إضاءة موحدة مقارنة بجهاز بزاوية أضيق. يختار المصمم فئة الشدة BA وفئة اللون NK0 لضمان اتساق السطوع واللون عبر جميع الوحدات. يوفر IC سائق LED مخصص تيارًا ثابتًا قدره 18 مللي أمبير لكل سلسلة، أقل قليلاً من 20 مللي أمبير النموذجية لإطالة العمر الافتراضي ومراعاة التسخين المحلي. يتم وضع فتحات حرارية تحت وسادات اللحام على PCB لتصريف الحرارة إلى مستوى أرضي داخلي، مما يحافظ على درجة حرارة وسادة اللحام أقل من 85 درجة مئوية للسماح بالتشغيل بالتيار الكامل وفقًا لمنحنى تخفيض التصنيف.

12. مبدأ التشغيل

هذا هو LED أبيض محول بالفوسفور. النواة هي شريحة أشباه موصلات (عادةً ما تعتمد على InGaN) تُصدر ضوءًا أزرق عند انحياز أمامي (إضاءة كهربائية). يمتص طبقة من فوسفور YAG (يتريوم ألومنيوم غارنت) المغلفة للشريحة جزءًا من هذا الضوء الأزرق. يعيد الفوسفور إصدار هذه الطاقة كطيف واسع من الضوء الأصفر. يُدرك العين البشرية مزيج الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر المحول كضوء أبيض، تحديدًا في نطاق درجة حرارة اللون "الأبيض البارد".

13. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر الاتجاه في مصابيح LED SMD للسيارات والإضاءة العامة نحو كفاءة أعلى (مزيد من لومن لكل واط)، وتحسين مؤشر تجسيد اللون (CRI)، وموثوقية أكبر عند درجات حرارة تشغيل أعلى. تتطور تكنولوجيا العبوة للسماح بكثافة طاقة أعلى وإدارة حرارية أفضل من الشريحة إلى اللوحة. هناك أيضًا تركيز على تصنيف أكثر إحكامًا للون والتدفق لتقليل تكلفة النظام عن طريق تقليل الحاجة إلى تصحيح اللون الإلكتروني. يتم تحسين مواد أشباه الموصلات والفوسفور الأساسية باستمرار للكفاءة وطول العمر.