ورقة بيانات LED أصفر PLCC-4 - عبوة 3.5x2.8x1.9 مم - جهد أمامي 2.2 فولت - شدة إضاءة 2300 ميكروكانديلا - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تحدد هذه الوثيقة مواصفات LED أصفر عالي الأداء للتركيب السطحي في عبوة PLCC-4 (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي). تم تصميم الجهاز بشكل أساسي لتطبيقات الإضاءة المتطلبة في السيارات، سواء الداخلية أو الخارجية. تشمل مزاياه الأساسية شدة إضاءة نموذجية عالية تبلغ 2300 ميكروكانديلا (mcd) عند تيار تشغيل قياسي 50 مللي أمبير، وزاوية رؤية واسعة 120 درجة لتشتيت ضوئي ممتاز، وبناءً قويًا يتوافق مع معايير الموثوقية من الدرجة السياراتية.

تم تأهيل LED وفقًا للمعيار AEC-Q102، مما يضمن ملاءمته للظروف البيئية القاسية النموذجية في الإلكترونيات السياراتية. كما يظهر مقاومة للكبريت (الفئة A1)، مما يجعله مقاومًا للتآكل في الأجواء المحتوية على مركبات الكبريت. يتوافق المنتج مع اللوائح البيئية الرئيسية، بما في ذلك RoHS، وEU REACH، ويتم تصنيعه كمنتج خالٍ من الهالوجين.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الكهروضوئية

يتم تعريف مقاييس الأداء الرئيسية تحت شرط اختبار قياسي لتيار أمامي (I_F) بقيمة 50 مللي أمبير. تبلغ شدة الإضاءة النموذجية (I_V) 2300 mcd، مع حد أدنى محدد 1800 mcd وحد أقصى 4500 mcd. يتركز الطول الموجي السائد (λ_d) عند 591 نانومتر (أصفر)، مع نطاق من 585 نانومتر إلى 594 نانومتر، مما يحدد نقطة لونه الدقيقة. ينخفض الجهد الأمامي (V_F) عادةً بمقدار 2.20 فولت عبر الجهاز عند 50 مللي أمبير، مع حدود بين 2.00 فولت و2.75 فولت. تعد زاوية الرؤية الواسعة (φ) البالغة 120 درجة (±5° تسامح) معيارًا حاسمًا للتطبيقات التي تتطلب إضاءة واسعة بدلاً من حزمة مركزة.

2.2 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم. الحد الأقصى المطلق للتيار الأمامي المستمر هو 70 مللي أمبير. يمكن للجهاز التعامل مع تيار اندفاعي (I_FM) بقيمة 100 مللي أمبير لنبضات ≤10 ميكروثانية عند دورة عمل منخفضة جدًا (D=0.005). الحد الأقصى لتبديد الطاقة (P_d) هو 192.5 مللي واط. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الوصلة (T_J) 125 درجة مئوية. يتراوح نطاق درجة حرارة التشغيل (T_opr) من -40 درجة مئوية إلى +110 درجة مئوية، مما يؤكد مرونته الحرارية من الدرجة السياراتية. لم يتم تصميم الجهاز للعمل بتحيز عكسي.

2.3 الخصائص الحرارية

يعد إدارة الحرارة أمرًا بالغ الأهمية لأداء LED وعمره الافتراضي. تحدد ورقة البيانات قيمتين للمقاومة الحرارية من الوصلة إلى نقطة اللحام: مقاومة حرارية حقيقية (R_{th JS real}) بقيمة 70 كلفن/واط (نموذجية) ومقاومة حرارية كهربائية (R_{th JS el}) بقيمة 50 كلفن/واط (نموذجية). يتم اشتقاق القيمة الكهربائية الأقل من معامل درجة حرارة الجهد الأمامي وتستخدم لتقدير درجة حرارة الوصلة في الموقع. يعد تصميم حراري مناسب للوحة الدوائر المطبوعة ضروريًا للحفاظ على درجة حرارة الوصلة ضمن الحدود الآمنة، خاصة عند تيارات تشغيل أعلى أو درجات حرارة محيطة مرتفعة.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات أداء. يسمح ذلك للمصممين باختيار أجزاء تلبي معايير دنيا محددة لتطبيقهم.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف مصابيح LED إلى فئات بناءً على الحد الأدنى لشدة إضاءتها عند التيار النموذجي. على سبيل المثال، تضمن الفئة 'BA' حدًا أدنى للشدة يبلغ 1800 mcd، وتضمن الفئة 'BB' 2240 mcd، وتضمن الفئة 'CA' 2800 mcd. يتم توفير قيم التدفق الضوئي المقابلة (باللومن) للرجوع إليها.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم التحكم في اتساق اللون من خلال فئات الطول الموجي. تغطي الفئة '8588' مصابيح LED ذات طول موجي سائد بين 585 نانومتر و588 نانومتر، وتغطي الفئة '8891' 588-591 نانومتر، وتغطي الفئة '9194' 591-594 نانومتر. يضمن ذلك إخراج لون أصفر مضبوطًا بدقة عبر دفعات الإنتاج.

3.3 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تصنيف الجهد الأمامي للمساعدة في تصميم الدائرة، خاصة لحساب مقاومة تحديد التيار وتصميم مصدر الطاقة. تشمل الفئات '1720' (1.75-2.00 فولت)، و'2022' (2.00-2.25 فولت)، و'2225' (2.25-2.50 فولت)، و'2527' (2.50-2.75 فولت).

4. تحليل منحنيات الأداء

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

4.1 منحنى IV والشدة النسبية

يظهر الرسم البياني للتيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي العلاقة الأسية النموذجية للدايود. يوضح الرسم البياني للشدة الضوئية النسبية مقابل التيار الأمامي أن إخراج الضوء يزداد بشكل شبه خطي مع التيار، مما يؤكد أهمية محرك تيار مستقر لسطوع متسق.

4.2 الاعتماد على درجة الحرارة

يظهر الرسم البياني للشدة الضوئية النسبية مقابل درجة حرارة الوصلة معامل درجة حرارة سالب؛ ينخفض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. يشير الرسم البياني للطول الموجي السائد مقابل درجة حرارة الوصلة إلى تحول في اللون (عادةً نحو أطوال موجية أطول) مع زيادة درجة الحرارة. يظهر الرسم البياني للجهد الأمامي النسبي مقابل درجة حرارة الوصلة معاملًا سالبًا، وهو المبدأ المستخدم للطريقة الكهربائية لقياس درجة حرارة الوصلة.

4.3 التوزيع الطيفي وتخفيض التصنيف

يؤكد الرسم البياني للتوزيع الطيفي النسبي إخراج اللون الأصفر أحادي اللون، حيث يبلغ ذروته حوالي 591 نانومتر مع انبعاث ضئيل في النطاقات الأخرى. يعد منحنى تخفيض تصنيف التيار الأمامي حاسمًا للتصميم: فهو يحدد أقصى تيار مستمر مسموح به بناءً على درجة حرارة وسادة اللحام (T_S). على سبيل المثال، عند درجة حرارة T_S تبلغ 110 درجة مئوية، يكون الحد الأقصى للتيار المستمر I_F هو 57 مللي أمبير. يحدد الرسم البياني لقدرة التعامل مع النبض المسموح به العلاقة بين عرض النبضة، ودورة العمل، وتيار النبضة القصوى المسموح به.

5. معلومات ميكانيكية وعبوة

5.1 الأبعاد الميكانيكية

يتم وضع LED في عبوة قياسية للتركيب السطحي من نوع PLCC-4. تبلغ أبعاد العبوة النموذجية تقريبًا 3.5 مم في الطول، و2.8 مم في العرض، و1.9 مم في الارتفاع (بما في ذلك القبة). تتضمن ورقة البيانات رسمًا تفصيليًا للأبعاد يحدد جميع الأطوال والعروض والتسامحات الحرجة لتصميم بصمة لوحة الدوائر المطبوعة.

5.2 تخطيط وسادة اللحام الموصى به

يتم توفير تصميم نمط الأرضية لضمان لحام موثوق وأداء حراري مثالي. يتضمن ذلك حجم وشكل وتباعد الوسادات النحاسية على لوحة الدوائر المطبوعة للأربعة أطراف والوسادة الحرارية المركزية (إذا كانت قابلة للتطبيق في هذا البديل من العبوة). يعد اتباع هذه التوصية ضروريًا للاستقرار الميكانيكي ونقل الحرارة الفعال من وصلة LED إلى لوحة الدوائر المطبوعة.

5.3 تحديد القطبية

تحتوي عبوة PLCC-4 على اتجاه محدد. يوضح مخطط ورقة البيانات أطراف الكاثود والأنود. عادةً ما تحتوي العبوة على زاوية مشطوفة أو علامة (مثل نقطة) في الأعلى للإشارة إلى الطرف 1 (غالبًا الكاثود). يعد الاتجاه الصحيح أثناء التجميع إلزاميًا لعمل الجهاز.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

تم تحديد ملف تعريف درجة حرارة لحام إعادة التدفق بالتفصيل لمنع التلف الحراري. يحدد الملف مراحل التسخين المسبق، والنقع، وإعادة التدفق، والتبريد. المعيار الرئيسي هو درجة الحرارة القصوى، التي يجب ألا تتجاوز 260 درجة مئوية، ويجب أن يقتصر الوقت فوق 260 درجة مئوية على 30 ثانية كحد أقصى. يتوافق هذا الملف مع معاجين اللحام الخالية من الرصاص القياسية (SAC).

6.2 احتياطات الاستخدام

تشمل احتياطات التعامل العامة تجنب الإجهاد الميكانيكي على عدسة الإيبوكسي، وحماية الجهاز من التفريغ الكهروستاتيكي (حساسية ESD هي 2 كيلو فولت HBM)، وضمان بقاء ظروف التشغيل (التيار، الجهد، درجة الحرارة) دائمًا ضمن الحدود القصوى المطلقة. يجب ألا يتعرض الجهاز لجهد عكسي.

6.3 ظروف التخزين

نطاق درجة حرارة التخزين الموصى به (T_stg) هو من -40 درجة مئوية إلى +110 درجة مئوية. يجب تخزين المكونات في بيئة جافة ومضادة للكهرباء الساكنة في أكياسها الأصلية الحاجبة للرطوبة، خاصةً لأن لديها مستوى حساسية الرطوبة (MSL) 2. يتطلب ذلك فتح الكيس واستخدام الأجزاء في غضون عام واحد من تاريخ ختم الكيس، أو يجب خبزها قبل إعادة التدفق لمنع ظاهرة الفشار أثناء اللحام.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم توريد مصابيح LED على شريط وبكرة للتجميع الآلي بالالتقاط والوضع. توضح معلومات التعبئة أبعاد البكرة، وعرض الشريط، وتباعد الجيوب، واتجاه المكونات على الشريط. هذه البيانات ضرورية لتكوين معدات التجميع.

7.2 فك تشفير رقم القطعة

يتبع رقم القطعة67-41-UY0501H-AMهيكلًا محددًا:

• 67-41: اسم عائلة المنتج.
• UY: رمز اللون للأصفر.
• 050: تيار الاختبار النموذجي بالمللي أمبير (50 مللي أمبير).
• 1: نوع إطار التوصيل (1=ذهبي).
• H: مستوى السطوع (H=عالي).
• AM: يشير إلى تطبيق السيارات.

يسمح هذا الاصطلاح التسميبي بالتعرف الدقيق على السمات الرئيسية للجهاز.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

التطبيقات الأساسية هي في إضاءة السيارات:

• الإضاءة الخارجية: أضواء التشغيل النهاري (DRLs)، وأضواء علامات الجانب، وأضواء الفرامل المركزية المرتفعة (CHMSL)، وإضاءة صندوق الأمتعة/منطقة التحميل الداخلية.
• الإضاءة الداخلية: إضاءة خلفية لوحة القيادة، وإضاءة المفاتيح، وإضاءة منطقة القدمين، وأضواء لوحة الباب، وأضواء القراءة.

يجعل سطوعه العالي وزاوية رؤيته الواسعة مناسبًا لكل من الإضاءة الوظيفية والإضاءة التجميلية.

8.2 اعتبارات التصميم

عند التصميم باستخدام هذا LED:

• محرك التيار: استخدم دائمًا محرك تيار ثابت أو مقاومة تحديد تيار على التوالي مع مصدر جهد. لا تقم بالاتصال مباشرة بمصدر جهد.
• إدارة الحرارة:
صمم لوحة الدوائر المطبوعة بمساحة نحاسية كافية (تخفيف حراري) متصلة بالوسادة/أطراف LED الحرارية لتبديد الحرارة. استخدم منحنى تخفيض التصنيف لتحديد تيارات التشغيل الآمنة عند درجات الحرارة المحيطة المتوقعة.
• البصريات: قد تتطلب زاوية الرؤية 120 درجة بصريات ثانوية (عدسات، أدلة ضوئية) إذا كانت هناك حاجة لحزمة أكثر تركيزًا.
• حماية ESD: نفذ احتياطات ESD القياسية أثناء التعامل والتجميع.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED PLCC-4 القياسية من الدرجة التجارية، فإن المميزات الرئيسية لهذا الجهاز هي مؤهلاته السياراتية. يتضمن اعتماد AEC-Q102 اختبارات صارمة لعمر التشغيل في درجات الحرارة العالية (HTOL)، ودورات درجة الحرارة، ومقاومة الرطوبة، وغيرها من عوامل الإجهاد، مما يضمن موثوقية طويلة الأجل في بيئات المركبات. تعتبر مقاومة الكبريت المحددة (الفئة A1) ميزة حاسمة أخرى للاستخدام السياراتي، حيث يمكن أن يؤدي التعرض للغازات المحتوية على الكبريت من الإطارات أو الوقود أو الأجواء الصناعية إلى تآكل المكونات القائمة على الفضة في مصابيح LED القياسية. كما يتجاوز نطاق درجة حرارة التشغيل الموسع (-40 درجة مئوية إلى +110 درجة مئوية) النطاقات الصناعية النموذجية.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ما الفرق بين شدة الإضاءة (mcd) والتدفق الضوئي (lm)؟

ج: تقيس شدة الإضاءة سطوع مصدر الضوء كما يدركه العين البشرية في اتجاه محدد (كانديلا). يقيس التدفق الضوئي إجمالي كمية الضوء المرئي المنبعث من مصدر في جميع الاتجاهات (لومن). توفر ورقة بيانات هذا LED الشدة (mcd) كمقياس أساسي، مع إعطاء التدفق (lm) كمرجع للأجزاء المصنفة، حيث غالبًا ما تتميز عبوات PLCC بالشدة.

س: لماذا يوصى باستخدام محرك تيار ثابت بدلاً من جهد ثابت؟

ج: لجهد LED الأمامي تسامح ويتغير مع درجة الحرارة. يمكن أن يؤدي مصدر جهد ثابت مع مقاومة متسلسلة فقط إلى تباينات كبيرة في التيار، مما يسبب سطوعًا غير متسق وإجهادًا محتملاً. يحافظ مصدر التيار الثابت على تيار مستقر، مما يضمن إخراج ضوئي متسق ويحمي LED.

س: كيف أقدر درجة حرارة الوصلة في تطبيقي؟

ج: يمكن استخدام المقاومة الحرارية الكهربائية (R_{th JS el}= 50 كلفن/واط). قم بقياس الجهد الأمامي عند تيار استشعار منخفض في درجة حرارة الغرفة (معايرة). ثم، أثناء التشغيل عند تيار التشغيل، قم بالتبديل مؤقتًا إلى تيار الاستشعار المنخفض وقم بقياس الجهد الأمامي مرة أخرى. يسمح تغير الجهد، باستخدام المعامل من الرسم البياني، بحساب ارتفاع درجة حرارة الوصلة: ΔT_J= ΔV_F/ k، حيث k هو معامل درجة حرارة V_F.

11. دراسة حالة التصميم والاستخدام

الحالة: تصميم ضوء جيب باب سيارة

يحتاج المصمم إلى ضوء مضغوط وموثوق لإضاءة جيب باب السيارة. يجب أن يكون الضوء ساطعًا بدرجة كافية ليكون مفيدًا، وله حزمة واسعة لتغطية منطقة الجيب، ويصمد أمام درجات الحرارة القصوى والاهتزازات داخل باب السيارة.

الحل: تم اختيار هذا LED الأصفر PLCC-4. توفر زاوية رؤيته 120 درجة تغطية ممتازة للجيب دون الحاجة إلى موزع ضوئي إضافي. شدة 2300 mcd النموذجية كافية لإضاءة منطقة موضعية. يتم تشغيل الجهاز عند 30 مللي أمبير (أقل من 50 مللي أمبير النموذجية) باستخدام دائرة مقاومة تحديد تيار بسيطة تعمل من نظام 12 فولت للمركبة، مما يضمن طول العمر ويقلل الحمل الحراري. يضمن تأهيل AEC-Q102 ومقاومة الكبريت أنه سيتحمل البيئة. يتم لحام عبوة PLCC-4 مباشرة على لوحة دوائر مطبوعة مرنة صغيرة تناسب تجميع لوحة الباب.

12. مبدأ التشغيل

هذا هو ديود باعث للضوء أشباه الموصلات. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز طاقة فجوة النطاق الخاصة به، تتحد الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة من رقاقة أشباه الموصلات (عادةً ما تعتمد على مواد مثل AlInGaP للضوء الأصفر). تطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد الطول الموجي المحدد للضوء الأصفر (حوالي 591 نانومتر) بواسطة طاقة فجوة النطاق لمادة أشباه الموصلات المستخدمة في بناء الرقاقة. تعمل عدسة الإيبوكسي المحيطة بالرقاقة على حمايتها، وتشكيل حزمة إخراج الضوء (لتحقيق زاوية 120 درجة)، وتعزيز كفاءة استخراج الضوء.

13. اتجاهات التكنولوجيا

في قطاع LED للسيارات، تشمل الاتجاهات الرئيسية:

• زيادة الكفاءة: يهدف التطوير المستمر لتكنولوجيا الرقاقة والعبوة إلى تقديم فعالية إضاءة أعلى (المزيد من اللومن لكل واط)، مما يقلل استهلاك الطاقة والحمل الحراري.
• التصغير: تستمر العبوات في الانكماش مع الحفاظ على إخراج الضوء أو زيادته، مما يتيح تصميمات إضاءة أكثر إحكاما وأناقة.
• تعبئة متقدمة: استخدام مواد ذات موصلية حرارية أعلى وهياكل بصرية محسنة لإدارة الحرارة والضوء بشكل أكثر فعالية.
• التكامل الذكي: نمو مصابيح LED مع محركات متكاملة (LEDs مدفوعة بـ IC) أو واجهات تحكم بسيطة لتطبيقات الإضاءة التكيفية.
• اتساق اللون واستقراره: مواصفات تصنيف أكثر ضيقًا وتكنولوجيا فوسفور محسنة (للأبيض والألوان المحولة) تضمن إخراج لون متسق عبر درجة الحرارة والعمر الافتراضي، وهو أمر بالغ الأهمية للإضاءة الجمالية والسلامة في السيارات.

يتوافق هذا الجهاز، بموثوقيته وأدائه من الدرجة السياراتية، مع طلب الصناعة لمكونات قوية وعالية الجودة لكل من إضاءة المركبات الداخلية والخارجية.