ورقة بيانات LED بلون الجليد الأزرق PLCC-2 - درجة سيارات - زاوية رؤية 120° - 355 مكد @ 10 مللي أمبير - 3.0 فولت - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تقدم هذه الوثيقة المواصفات التقنية لـ LED عالي الموثوقية بلون الجليد الأزرق ذو التركيب السطحي بغلاف PLCC-2. مُصمم أساسًا للتطبيقات الداخلية المتطلبة في السيارات، يجمع هذا المكون بين الأداء البصري المتسق والبناء المتين المناسب للبيئات القاسية. تشمل مزاياه الرئيسية التأهيل بمعيار AEC-Q101 للمكونات السياراتية، والامتثال لتوجيهات RoHS و REACH البيئية، ومجموعة متوازنة من الخصائص الضوئية والكهربائية. السوق المستهدف هو الإلكترونيات السياراتية، وتحديدًا للإضاءة المحيطة الداخلية، والإضاءة الخلفية للمفاتيح، والمؤشرات، وعناصر واجهة الإنسان والآلة الأخرى حيث تكون الموثوقية وإخراج اللون المتسق أمران بالغا الأهمية.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والكهربائية

يتم تعريف الأداء الأساسي تحت ظروف الاختبار القياسية لتيار أمامي (IF) بقيمة 10 مللي أمبير. عند هذا التيار، تبلغ الشدة الضوئية النموذجية 355 ملي كانديلا (مكد)، مع حد أدنى 140 مكد وحد أقصى 560 مكد وفقًا لهيكل التصنيف. يقيس الجهد الأمامي (VF) نموذجيًا 3.00 فولت، ويتراوح من 2.75 فولت إلى 3.75 فولت. يُصدر الجهاز لون الجليد الأزرق، مع إحداثيات لونية نموذجية CIE 1931 بقيم x=0.19 و y=0.25. تضمن زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة وضوحًا جيدًا من منظورات مختلفة. قياس التدفق الضوئي له تسامح ±8%، وتسامح الإحداثيات اللونية هو ±0.005.

2.2 الحدود القصوى المطلقة والخصائص الحرارية

لضمان الموثوقية طويلة الأجل، يجب عدم تشغيل الجهاز بما يتجاوز حدوده القصوى المطلقة. الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر هو 20 مللي أمبير، مع حد لتبديد الطاقة يبلغ 75 مللي واط. يمكنه تحمل تيار اندفاعي بقيمة 300 مللي أمبير لنبضات ≤10 ميكروثانية عند دورة عمل منخفضة. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة التقاطع (Tj) 125 درجة مئوية. نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين محدد من -40 درجة مئوية إلى +110 درجة مئوية، مما يؤكد ملاءمته للبيئات السياراتية. يتم تقديم قيمتين للمقاومة الحرارية: مقاومة حرارية كهربائية RthJS(el) بقيمة 125 كلفن/واط ومقاومة حرارية حقيقية RthJS(real) بقيمة 200 كلفن/واط، وهي بالغة الأهمية لإدارة الحرارة في تصميم التطبيق.

3. شرح نظام التصنيف

يتم تصنيف إخراج الجهاز إلى مجموعات لضمان الاتساق داخل دفعة الإنتاج.

3.1 تصنيف الشدة الضوئية

يحدد جدول تصنيف مفصل مجموعات للشدة الضوئية، تتراوح من L1 (11.2-14 مكد) حتى GA (18000-22400 مكد). رقم الجزء المحدد المغطى في ورقة البيانات هذه، 57-11-IB0100L-AM، يتوافق مع المجموعات ضمن النطاق المميز في الجدول، حيث تقع القيمة النموذجية البالغة 355 مكد ضمن مجموعة T1 (280-355 مكد). هذا يسمح للمصممين باختيار درجة السطوع المناسبة لتطبيقهم.

3.2 تصنيف اللون

تشير ورقة البيانات إلى مخطط هيكل تصنيف قياسي للون الجليد الأزرق (تمثيل رسومي غير مفصل بالكامل في النص المقدم). سيحدد هذا المخطط التباين المسموح به في إحداثيات CIE x و y لضمان وقوع جميع الأجهزة المصنفة "الجليد الأزرق" ضمن نطاق لوني مقبول بصريًا. تخدم الإحداثيات النموذجية (0.19، 0.25) كهدف اسمي ضمن هذه المجموعة المحددة.

4. تحليل منحنيات الأداء

4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى IV)

يظهر الرسم البياني العلاقة بين التيار الأمامي (IF) والجهد الأمامي (VF) عند 25 درجة مئوية. المنحنى مميز للدايود، يظهر ارتفاعًا أسيًا في التيار بمجرد تجاوز الجهد الأمامي للعتبة (حوالي 2.7 فولت). هذه البيانات ضرورية لتصميم دائرة تحديد التيار.

4.2 الشدة الضوئية النسبية مقابل التيار الأمامي

يوضح هذا الرسم البياني أن إخراج الضوء يزداد مع التيار الأمامي، ولكن ليس بالضرورة بطريقة خطية تمامًا، خاصة عندما يقترب التيار من الحد الأقصى للتصنيف. يساعد المصممين على فهم المقايضة في الكفاءة عند تشغيل LED بمستويات تيار مختلفة.

4.3 الشدة الضوئية النسبية مقابل درجة حرارة التقاطع

رسم بياني بالغ الأهمية للموثوقية، يوضح كيف ينخفض إخراج الضوء مع زيادة درجة حرارة التقاطع. عند الحد الأقصى لدرجة حرارة التقاطع المصنفة 125 درجة مئوية، تكون الشدة الضوئية النسبية أقل بكثير مما هي عليه عند 25 درجة مئوية. يؤكد هذا على أهمية الإدارة الحرارية الفعالة للحفاظ على سطوع متسق.

4.4 انزياح اللون مقابل درجة الحرارة والتيار

ترسم رسوم بيانية منفصلة انزياح إحداثيات CIE x و y مقابل كل من درجة حرارة التقاطع والتيار الأمامي. هذه الانزياحات، رغم أنها قد تكون صغيرة، مهمة للتطبيقات التي تتطلب اتساقًا لونيًا صارمًا، حيث يمكن أن يتغير اللون الملاحظ لـ LED مع ظروف التشغيل.

4.5 تخفيض التيار الأمامي ومعالجة النبضات

يحدد منحنى التخفيض أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به كدالة لدرجة حرارة لوحة اللحام. على سبيل المثال، عند الحد الأقصى لدرجة حرارة اللوحة 110 درجة مئوية، يجب تقليل التيار إلى 20 مللي أمبير. يحدد مخطط قدرة معالجة النبضات تيار الاندفاع المسموح به لأعرض نبضة ودورات عمل مختلفة، وهو أمر حيوي لتحمل تيارات البدء أو أنظمة التشغيل النبضية.

5. معلومات الميكانيكا والغلاف

يستخدم الجهاز غلاف PLCC-2 (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي) للتركيب السطحي. يوفر هذا النوع من الغلاف استقرارًا ميكانيكيًا جيدًا وملفًا منخفضًا. تتضمن ورقة البيانات رسمًا تفصيليًا للأبعاد الميكانيكية (مشار إليه ولكن غير مفصل بالكامل في النص المقدم)، والذي يحدد الطول والعرض والارتفاع والتباعد بين الأطراف والأبعاد الفيزيائية الحرجة الأخرى اللازمة لتصميم البصمة على لوحة الدوائر المطبوعة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 تخطيط لوحة اللحام الموصى به

يتم توفير نمط موصى به للوحة اللحام لضمان تكوين وصلة لحام سليمة، واتصال كهربائي موثوق، وتبديد حراري مثالي أثناء التشغيل. يعد اتباع هذا التخطيط أمرًا بالغ الأهمية لعائد التصنيع والموثوقية طويلة الأجل.

6.2 ملف إعادة التدفق للحام

تم تصنيف المكون للحام بإعادة التدفق بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 30 ثانية. يعد الالتزام بملف درجة حرارة مضبوط (التسخين المسبق، النقع، إعادة التدفق، التبريد) ضروريًا لمنع الصدمة الحرارية وتلف شريحة LED أو الغلاف.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد الجهاز في عبوات قياسية للصناعة مناسبة للتجميع الآلي، مثل الشريط والبكرة. يتبع رقم الجزء 57-11-IB0100L-AM نظام ترميز محدد حيث يشير "57-11" على الأرجح إلى عائلة/حجم الغلاف، و"IB" تشير إلى لون الجليد الأزرق، و"0100" قد تتعلق بتصنيف الأداء، و"L-AM" يمكن أن تحدد نوع التعبئة أو متغيرات أخرى. سيقسم معلومات الطلب بتفصيل كميات البكرات، وعرض الشريط، والتوجيه.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

التطبيق الأساسي هو الإضاءة الداخلية للسيارات. وهذا يشمل الإضاءة الخلفية للوحة القيادة، والإضاءة المحيطة لأرضية القدمين أو الكونسول، والإضاءة الخلفية للمفاتيح الميكانيكية أو السعسية، ومؤشرات ناقل الحركة، ومختلف مصابيح المؤشرات. يجعل تأهيله بمعيار AEC-Q101 مناسبًا لهذه البيئات القاسية ذات التغيرات الحرارية.

8.2 اعتبارات التصميم

قيادة التيار:استخدم دائمًا محرك تيار ثابت أو مقاومة تحديد تيار على التوالي مع LED. تيار القيادة الاسمي هو 10 مللي أمبير، ولكن يجب تصميم الدائرة بحيث لا تتجاوز أبدًا الحد الأقصى المطلق 20 مللي أمبير تحت أي ظرف، مع مراعاة التسامحات والتأثيرات الحرارية.

الإدارة الحرارية:يجب أن يسهل تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة تبديد الحرارة. استخدم تصميم لوحة اللحام الموصى به، وقم بتوصيل الفتحات الحرارية بمستويات التأريض الداخلية إذا أمكن، وتجنب وضع LED بالقرب من مكونات أخرى تولد الحرارة. راقب درجة حرارة لوحة اللحام للبقاء ضمن حدود منحنى التخفيض.

حماية ESD:بينما يتمتع الجهاز بتصنيف ESD لنموذج جسم الإنسان (HBM) بقيمة 8 كيلو فولت، لا يزال يوصى باتخاذ احتياطات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع. في التطبيقات الحساسة، قد يكون من الحكمة وجود حماية ESD خارجية إضافية على لوحة الدوائر المطبوعة.

التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية 120 درجة انبعاثًا واسعًا. للضوء المركز، ستكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (عدسات، أدلة ضوئية). يجب مراعاة إحداثيات لون الجليد الأزرق عند المطابقة مع الأدلة الضوئية أو المشتتات لتجنب انزياحات لونية غير مرغوب فيها.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بـ LEDs PLCC-2 العامة، فإن المميزات الرئيسية لهذا الجهاز هي تأهيله لدرجة السيارات (AEC-Q101) والامتثال لـ RoHS/REACH. يوفر هيكل التصنيف التفصيلي لكل من الشدة واللون اتساقًا أعلى، وهو أمر بالغ الأهمية في الأجزاء الداخلية للسيارات حيث يتم استخدام عدة مصابيح LED متقاربة. تسمح مجموعة المنحنيات الشاملة للتخفيض والأداء عبر درجات الحرارة بتصميم أكثر متانة وقابلية للتنبؤ مقارنة بالأجزاء المحددة فقط في درجة حرارة الغرفة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

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

ج: يمكنك ذلك، ولكن فقط إذا تم الحفاظ على درجة حرارة لوحة اللحام عند 25 درجة مئوية أو أقل، وهو أمر غير عملي غالبًا. يجب عليك الرجوع إلى منحنى تخفيض التيار الأمامي (القسم 4.5). عند درجة حرارة لوحة أكثر واقعية تبلغ 80 درجة مئوية، يكون الحد الأقصى للتيار المستمر المسموح به أقل بكثير من 20 مللي أمبير.

س: لماذا يتم إعطاء الشدة الضوئية النموذجية عند 10 مللي أمبير، وليس التيار الأقصى؟

ج: يمثل 10 مللي أمبير حالة اختبار قياسية توازن بين إخراج ضوء جيد والكفاءة والعمر الطويل. التشغيل عند التيار الأقصى المطلق (20 مللي أمبير) يزيد الضغط، ويقلل العمر الافتراضي، ويولد المزيد من الحرارة، مما بدوره يقلل إخراج الضوء (كما هو موضح في الرسوم البيانية للحرارة).

س: كيف أفسر قيمتي المقاومة الحرارية المختلفتين (125 كلفن/واط و 200 كلفن/واط)؟

ج: المقاومة الحرارية الكهربائية (125 كلفن/واط) مشتقة من المعلمة الكهربائية الحساسة للحرارة (الجهد الأمامي). المقاومة الحرارية الحقيقية (200 كلفن/واط) تقاس مباشرة عبر ارتفاع درجة الحرارة على العلبة. لتصميم حراري في أسوأ الحالات، يجب استخدام القيمة الأعلى (200 كلفن/واط).

س: إحداثيات اللون تتحول مع درجة الحرارة. ما مدى أهمية هذا لتطبيقي؟

ج: توضح الرسوم البيانية في الأقسام 4.3 و 4.4 هذا الانزياح كميًا. بالنسبة لمعظم تطبيقات المؤشرات العامة، قد يكون الانزياح ضئيلاً. ومع ذلك، بالنسبة للتطبيقات التي يكون فيها مطابقة الألوان الدقيقة بين عدة مصابيح LED أمرًا بالغ الأهمية (مثل لوحة إضاءة خلفية متعددة LEDs)، يجب عليك التأكد من أن جميع مصابيح LED عند درجة حرارة مماثلة أثناء التشغيل للحفاظ على تجانس اللون.

11. حالة تصميم واستخدام عملية

السيناريو: تصميم إضاءة خلفية لمفتاح سيارة.تتطلب مجموعة من أربعة مفاتيح على الكونسول الأوسط إضاءة خلفية بلون الجليد الأزرق. يتطلب التصميم سطوعًا ولونًا موحدين.التنفيذ:1) تحديد مصابيح LED من نفس مجموعة الشدة واللون (مثل مجموعة T1) لتقليل التباين الأولي. 2) تشغيل جميع مصابيح LED بمصدر تيار ثابت متطابق مضبوط على 8-10 مللي أمبير لضمان ظروف قيادة متطابقة وإطالة العمر. 3) تصميم تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة لتوفير صب نحاسي متماثل وكافٍ حول لوحات لحام كل LED لمعادلة تبديد الحرارة. 4) استخدام دليل ضوئي أو فيلم مشتت مصمم لزاوية الرؤية 120 درجة لدمج الضوء من المصادر الأربعة المنفصلة في منطقة إضاءة واحدة موحدة. 5) التحقق من صحة التصميم عبر نطاق درجة حرارة السيارة الكامل (-40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية محيط) للتحقق من مستويات مقبولة من تباين السطوع وانزياح اللون.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

هذا هو ديود باعث للضوء (LED) شبه موصل. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز طاقة فجوة النطاق عبر الأنود والكاثود، تتحد الإلكترونات والثقوب داخل المنطقة النشطة من شريحة أشباه الموصلات (عادةً ما تعتمد على InGaN للألوان الزرقاء/البيضاء). تطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لطبقات أشباه الموصلات والفسفور (إذا تم استخدامه) الطول الموجي، وبالتالي لون الضوء المنبعث. يحتوي غلاف PLCC-2 على شريحة أشباه الموصلات الدقيقة، ويوفر حماية ميكانيكية، ويضم كوب عاكس لتوجيه الضوء، ويتضمن عدسة بلاستيكية مصبوبة تشكل الحزمة وتحدد زاوية الرؤية.

13. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

تستمر صناعة LED في التطور نحو كفاءة أعلى (المزيد من لومن لكل واط)، وتحسين تجسيد الألوان، وموثوقية أكبر. بالنسبة للأجزاء الداخلية للسيارات، تشمل الاتجاهات اعتماد أحجام أغلفة أصغر (مثل أغلفة على مستوى الشريحة)، وتكامل أعلى (LEDs مع محركات أو وحدات تحكم مدمجة)، واستخدام مواد متقدمة لأداء أفضل في درجات الحرارة العالية. هناك أيضًا تركيز متزايد على التحكم الرقمي الدقيق للون والشدة لأنظمة الإضاءة المحيطة الديناميكية. يمثل هذا LED من نوع PLCC-2 تقنية ناضجة ومفهومة جيدًا وموثوقة للغاية تشكل العمود الفقري للعديد من تصاميم الإضاءة السياراتية الحالية، متوازنة بين الأداء والتكلفة والموثوقية المثبتة في الميدان.