ورقة بيانات LED الأحمر PLCC-2 67-21-UR0200L-AM - زاوية رؤية 120 درجة - 300 مكد @ 20 مللي أمبير - 2.0 فولت - درجة سيارات

3. الحدود القصوى المطلقة

هذه هي حدود الإجهاد التي لا يجب تجاوزها تحت أي ظرف، حتى للحظة. التشغيل خارج هذه التقييمات قد يسبب تلفًا دائمًا.

• تيار التدفق (I_FM):100 مللي أمبير لنبضات \u2264 10 \u00b5s مع دورة عمل منخفضة جدًا (D=0.005). هذا التقييم ذو صلة بتحمل الترددات العابرة القصيرة.
• الجهد العكسي (V_R):الجهازغير مصمم للعمل العكسي. تطبيق جهد عكسي يمكن أن يدمر LED على الفور. الحماية (مثل ديود على التوازي) ضرورية إذا كان الجهد العكسي ممكنًا في الدائرة.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):مصنف بـ 2 كيلو فولت (نموذج جسم الإنسان، HBM). هذا مستوى معتدل من الحماية من ESD؛ لا يزال يجب اتباع احتياطات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع.
• درجة حرارة لحام الريفلو:يمكن للغلاف تحمل درجة حرارة ذروية تبلغ 260\u00b0C لمدة 30 ثانية أثناء عملية لحام الريفلو.

4. تحليل منحنيات الأداء

توضح الرسوم البيانية في ورقة البيانات كيفية تغير المعايير الرئيسية مع ظروف التشغيل، مما يوفر بيانات أساسية للتصميم في العالم الحقيقي.

4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

يظهر هذا الرسم البياني الأساسي العلاقة الأسية بين التيار والجهد. بالنسبة لهذا LED، عند 20 مللي أمبير، يكون الجهد عادةً 2.0 فولت. المنحنى ضروري لاختيار المقاوم المحدد للتيار المناسب أو تصميم مشغل تيار ثابت. يزداد الجهد بشكل غير خطي مع التيار.

4.2 الشدة الضوئية النسبية مقابل التيار الأمامي

يظهر هذا الرسم البياني أن خرج الضوء يزداد مع التيار ولكن ليس بشكل خطي تمامًا، خاصة عند التيارات الأعلى. يساعد في تحديد تيار القيادة اللازم لتحقيق مستوى سطوع مرغوب مع مراعاة الكفاءة.

4.3 منحنيات الاعتماد على درجة الحرارة

تظهر ثلاثة رسوم بيانية رئيسية تأثير درجة حرارة التقاطع (T_J):

• الشدة الضوئية النسبية مقابل T_J:ينخفض خرج الضوء مع زيادة درجة الحرارة. هذا اعتبار بالغ الأهمية للتطبيقات في البيئات الحارة مثل داخل السيارات.
• الجهد الأمامي النسبي مقابل T_J:ينخفض الجهد الأمامي خطيًا مع ارتفاع درجة الحرارة (عادة -2 ملي فولت/\u00b0C لـ LEDs الحمراء). يمكن استخدام هذه الخاصية أحيانًا لاستشعار درجة الحرارة.
• الانزياح النسبي للطول الموجي مقابل T_J:يتحول الطول الموجي السائد قليلاً (عادة بضعة نانومترات) مع درجة الحرارة، مما قد يؤثر على إدراك اللون في التطبيقات الحرجة.

4.4 منحنى تخفيض التيار الأمامي

هذا أحد أهم الرسوم البيانية للموثوقية. يظهر الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي المستمر كدالة لدرجة حرارة وسادة اللحام (T_S). مع ارتفاع درجة حرارة البيئة/وسادة اللحام، ينخفض الحد الأقصى للتيار الآمن. على سبيل المثال، عند الحد الأقصى لدرجة حرارة وسادة اللحام 110\u00b0C، الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر هو 30 مللي أمبير. يجب على المصممين التأكد من أن تيار التشغيل أقل من هذا الخط المخفض بناءً على أسوأ حالة درجة حرارة لتطبيقهم.

4.5 قدرة التعامل مع النبضات المسموح بها

يحدد هذا الرسم البياني تيار النبضة القصوى المسموح به لأعرض نبضة مختلفة (t_p) ودورات عمل (D). يسمح لـ LED بأن يُقاد بنبضات قصيرة عالية التيار لتحقيق سطوع لحظي عالٍ جدًا، طالما لم يتم تجاوز حدود متوسط الطاقة ودرجة حرارة التقاطع.

5. شرح نظام التصنيف

بسبب الاختلافات في التصنيع، يتم فرز LEDs إلى فئات أداء. هذا يسمح للعملاء باختيار أجزاء بخصائص محددة.

5.1 تصنيف الشدة الضوئية

يتم فرز LED إلى مجموعات بناءً على الحد الأدنى للشدة الضوئية عند 20 مللي أمبير. تسرد ورقة البيانات الفئات من L1 (11.2-14 مكد) حتى GA (18000-22400 مكد). بالنسبة لـ 67-21-UR0200L-AM، الفئة النموذجية تتركز حول 300 مكد، والتي من المحتمل أن تقع ضمن فئات T1 (280-355 مكد) أو T2 (355-450 مكد). يتم تسليط الضوء على "فئات الإخراج المحتملة"، مما يشير إلى نطاق الشدة المحدد المتاح لهذا الرقم الجزئي.

5.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم أيضًا تصنيف LED حسب طوله الموجي السائد لضمان ثبات اللون. يتم تعريف الفئات بخطوات 3 نانومتر أو 4 نانومتر. بالنسبة لطول موجي نموذجي 623 نانومتر، الفئات ذات الصلة هي 2124 (621-624 نانومتر)، 2427 (624-627 نانومتر)، و 2730 (627-630 نانومتر). الفئة المحددة لطلب معين تحدد الظل الدقيق للأحمر.

6. معلومات الميكانيكية والغلاف

يستخدم الجهاز غلاف PLCC-2 قياسي للتركيب السطحي. يحتوي هذا الغلاف على دبوسين وغالبًا ما يتضمن عدسة بلاستيكية مصبوبة. يتم توفير الأبعاد الدقيقة، بما في ذلك الطول والعرض والارتفاع وتباعد الدبابيس، في الرسم الميكانيكي (القسم 7 من PDF). تخطيط وسادة اللحام الموصى به (القسم 8) أمر بالغ الأهمية لتحقيق وصلة لحام موثوقة واتصال حراري مناسب بلوحة الدوائر المطبوعة. الالتزام بهذه الأبعاد يساعد في منع ظاهرة "اللوح القبري" ويضمن تبديد حرارة جيد.

7. إرشادات اللحام والتجميع

7.1 ملف تعريف لحام الريفلو

تحدد ورقة البيانات ملف تعريف ريفلو بدرجة حرارة ذروية 260\u00b0C لمدة 30 ثانية. هذا ملف تعريف ريفلو قياسي خالي من الرصاص (SnAgCu). يجب التحكم في معدلات التسخين المسبق، والنقع، والريفلو، والتبريد وفقًا لإرشادات IPC/JEDEC القياسية لتجنب الصدمة الحرارية وضمان تكوين وصلة لحام مناسبة.

7.2 احتياطات الاستخدام

تشمل احتياطات التعامل والتصميم العامة:

• حماية ESD:استخدم إجراءات مضادة للكهرباء الساكنة قياسية أثناء التعامل والتجميع.
• التحكم في التيار:قم دائمًا بتشغيل LED بجهاز محدد للتيار (مقاوم أو مشغل). لا تقم بالتوصيل مباشرة بمصدر جهد.
• حماية الجهد العكسي:نفذ حماية للدائرة إذا كان الانحياز العكسي ممكنًا.
• إدارة الحرارة:صمم لوحة الدوائر المطبوعة بمساحة نحاسية كافية أو ثقوب حرارية لتبديد الحرارة، خاصة عند التشغيل بتيارات عالية أو في درجات حرارة بيئية عالية.
• التنظيف:استخدم مواد تنظيف مناسبة متوافقة مع الغلاف البلاستيكي.

8. اعتبارات تصميم التطبيق

8.1 تصميم دائرة القيادة

أبسط طريقة قيادة هي مقاوم على التوالي. يتم حساب قيمة المقاومة (R) كـ R = (V_supply- V_F) / I_F. استخدم الحد الأقصى لـ V_Fمن ورقة البيانات (2.75 فولت) لضمان ألا يتجاوز التيار المستوى المطلوب حتى مع جزء عالي V_F. على سبيل المثال، مع مصدر 5 فولت وهدف 20 مللي أمبير: R = (5V - 2.75V) / 0.020A = 112.5\u03a9 (استخدم 110\u03a9 أو 120\u03a9 قيمة قياسية). يجب أن يكون تصنيف قدرة المقاومة على الأقل P = I²* R. للحصول على سطوع وكفاءة أكثر استقرارًا، خاصة عبر درجة الحرارة، يوصى باستخدام مشغل تيار ثابت.

8.2 التصميم الحراري في البيئات السياراتية

يمكن أن تشهد داخل السيارات درجات حرارة قصوى. يجب تطبيق منحنى التخفيض بعناية. إذا تم وضع LED بالقرب من مصدر حرارة (مثل خلف لوحة قيادة معرضة للشمس)، فقد تكون درجة حرارة لوحة الدوائر المطبوعة المحلية أعلى بكثير من درجة حرارة هواء المقصورة. يُنصح بالمحاكاة الحرارية أو القياس. استخدام لوحة دوائر مطبوعة ذات مستوى أرضي داخلي متصل بالوسادة الحرارية لـ LED (إن وجدت) يحسن بشكل كبير من تبديد الحرارة.

8.3 التكامل البصري

زاوية الرؤية 120 درجة مناسبة للإضاءة ذات المنطقة الواسعة. للمؤشرات المركزة، قد تكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (عدسة أو دليل ضوئي). قد يكون لمادة الغلاف البلاستيكي خصائص معامل انكسار محددة يجب مراعاتها عند تصميم أنابيب ضوئية مجاورة أو موزعات ضوء.

9. المقارنة والتمييز التقني

مقارنة بـ LEDs حمراء PLCC-2 عامة، فإن المميزات الرئيسية لهذا الجزء هيتأهيل AEC-Q101ومعلومات التصنيف التفصيلية. يتضمن تأهيل AEC-Q101 مجموعة من اختبارات الإجهاد (حياة التشغيل في درجة حرارة عالية، دورات الحرارة، مقاومة الرطوبة، إلخ) لا تخضع لها المكونات العامة. هذا يوفر مستوى أعلى بكثير من الثقة في الموثوقية طويلة الأمد للتطبيقات السياراتية. يسمح التصنيف الواسع بتحكم أشد على ثبات السطوع واللون في عمليات الإنتاج، وهو أمر بالغ الأهمية لمجموعات عدادات السيارات حيث يجب أن تتطابق جميع أضواء التحذير.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 30 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج: يمكنك تشغيله عند 30 مللي أمبير بشكل مستمر فقط إذا كانت درجة حرارة وسادة اللحام (T_S) عند أو أقل من 30\u00b0C، وفقًا لمنحنى التخفيض. عند درجة حرارة داخلية واقعية أكثر للسيارة تبلغ 85\u00b0C، يتم تخفيض الحد الأقصى للتيار المستمر إلى حوالي 22-24 مللي أمبير. استشر دائمًا الرسم البياني للتخفيض لدرجة حرارة تطبيقك المحددة.

س: ما الفرق بين الشدة الضوئية "النموذجية" و"المصنفة"؟

ج: "النموذجية" (300 مكد) هي متوسط إحصائي من ورقة البيانات. عند الطلب، تتلقى أجزاء منفئةمحددة (مثل T1: 280-355 مكد). جميع LEDs في طلبك سيكون لها شدة دنيا ضمن نطاق تلك الفئة، مما يضمن الثبات. تقع القيمة النموذجية ضمن نطاق الفئة.

س: لماذا يتم إعطاء المقاومة الحرارية كقيمتين مختلفتين؟

ج: القيمة "الحقيقية" (160 كلفن/واط) مقاسة مباشرة. القيمة "الكهربائية" (125 كلفن/واط) محسوبة من اعتماد درجة حرارة الجهد الأمامي. للتصميم الحراري المحافظ، استخدم دائمًا القيمة "الحقيقية" الأعلى.

س: هل مبرد حراري مطلوب؟

ج: للتشغيل المستمر عند 20 مللي أمبير في بيئة معتدلة (\u2248 25\u00b0C بيئة)، تبديد الطاقة حوالي 40 ملي واط (20mA * 2.0V)، وهو أقل من الحد الأقصى 82 ملي واط. وسادة لوحة دوائر مطبوعة أساسية عادة ما تكون كافية. ومع ذلك، في بيئة سياراتية عالية الحرارة (مثل 85\u00b0C) أو عند تيارات أعلى، يصبح تحسين المسار الحراري باستخدام وسادة نحاسية أكبر على لوحة الدوائر المطبوعة أو ثقوب حرارية ضروريًا للحفاظ على درجة حرارة التقاطع أقل من 125\u00b0C.

11. دراسة حالة تصميم عملية

السيناريو:تصميم مؤشر أحمر "الباب مفتوح" لمجموعة عدادات قيادة السيارة. سيتم تشغيل LED بواسطة نظام 12 فولت للسيارة (اسمي، ولكن يمكن أن يتراوح من 9 فولت إلى 16 فولت). الحد الأقصى المتوقع لدرجة حرارة لوحة الدوائر المطبوعة في موقع المجموعة هو 85\u00b0C.

خطوات التصميم:

1. اختيار التيار:تحقق من منحنى التخفيض عند T_S= 85\u00b0C. الحد الأقصى للتيار المستمر هو ~22 مللي أمبير. لتوفير هامش وضمان عمر طويل، اختر تيار تشغيل 15 مللي أمبير.
2. دائرة المشغل:استخدم مقاوم على التوالي للبساطة. استخدم الحد الأقصى لـ V_F(2.75 فولت) والحد الأدنى لجهد المصدر (9 فولت أثناء تشغيل المحرك) لحساب أسوأ حالة تيار. R = (9V - 2.75V) / 0.015A = 416.7\u03a9. استخدم مقاوم قياسي 430\u03a9. تحقق من التيار عند الحد الأقصى للمصدر (16 فولت): I = (16V - 1.75V_{min VF}) / 430\u03a9 = 33.1 مللي أمبير. هذا يتجاوز الحد الأقصى المطلق! لذلك، المقاوم البسيط غير آمن مع هذا النطاق الواسع للجهد.
3. التصميم المنقح:مُنظم تيار ثابت خطي أو مشغل LED تحويلي صغير مطلوب للحفاظ على 15 مللي أمبير ثابت عبر نطاق الإدخال 9V-16V. هذا يضمن سطوعًا ثابتًا ويحمي LED.
4. التصميم الحراري:تبديد الطاقة في LED عند 15 مللي أمبير هو ~30 ملي واط. حتى عند 85\u00b0C، هذا ضمن الحدود بشكل جيد. يتحول تركيز التصميم الحراري إلى منظم التيار.
5. اختيار الفئة:حدد فئة شدة ضوئية (مثل T1) لضمان أن جميع مؤشرات "الباب مفتوح" في سيارات مختلفة لها سطوع متشابه.

12. مبدأ التشغيل

هذا هو ديود باعث للضوء (LED) أشباه الموصلات. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبته المميزة (حوالي 1.8 فولت للأحمر)، تتحد الإلكترونات والثقوب داخل المنطقة النشطة لأشباه الموصلات (عادة مصنوعة من فوسفيد الألومنيوم إنديوم جاليوم، AlInGaP، للأحمر). تطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). التركيب المحدد لطبقات أشباه الموصلات يحدد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. يغلف غلاف PLCC البلاستيكي الرقاقة شبه الموصلة، ويوفر حماية ميكانيكية، ويتضمن عدسة مصبوبة تشكل خرج الضوء لتحقيق زاوية الرؤية 120 درجة.

13. اتجاهات التكنولوجيا

الاتجاه في LEDs السياراتية هو نحو كفاءة أعلى (مزيد من لومن لكل واط)، مما يقلل استهلاك الطاقة والحمل الحراري. هذا يسمح بعروض أكثر سطوعًا أو استخدام طاقة أقل. هناك أيضًا اتجاه نحو تصغير الأحجام مع الحفاظ على خرج الضوء أو زيادته. علاوة على ذلك، يزداد الطلب على ثبات أشد للون والسطوع (تصنيف أضيق) مع تطور وعلاوة شاشات السيارات. تكامل إلكترونيات المشغل ورقائق LED متعددة في وحدات ذكية مفردة هو اتجاه مستمر آخر، مما يبسط التصميم لمصنعي السيارات.