ورقة بيانات LED أبيض بارد PLCC-6 - عبوة 3.2x2.8x1.9 مم - جهد 3.2 فولت - قدرة 0.48 واط - وثيقة تقنية

1. نظرة عامة على المنتج

تحدد هذه الوثيقة مواصفات LED أبيض بارد عالي الأداء للتركيب السطحي في عبوة PLCC-6 (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي). تم تصميم الجهاز للتطبيقات المتطلبة، خاصة في قطاع السيارات، حيث تكون الموثوقية والأداء في الظروف القاسية أمرًا بالغ الأهمية. تشمل مزاياه الأساسية شدة إضاءة عالية، وزاوية رؤية واسعة، وبناءً قويًا يتوافق مع معايير الدرجة الآلية.

السوق المستهدف الرئيسي هو إضاءة السيارات، بما في ذلك التطبيقات الخارجية مثل أضواء النهار الجانبية وأضواء الموضع، والإضاءة الداخلية مثل إضاءة لوحة القيادة والإضاءة المحيطة وإضاءة خلفية المفاتيح. يؤكد تأهيل المنتج لـ AEC-Q101 وامتثاله لتوجيهات RoHS وREACH على ملاءمته لسلاسل التوريد العالمية للسيارات.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والكهربائية

يتم تعريف المعلمات التشغيلية الرئيسية تحت الظروف النموذجية لتيار أمامي (I_F) بقيمة 150 مللي أمبير ودرجة حرارة محيطة 25°C.

• التيار الأمامي (I_F):التيار التشغيلي الموصى به هو 150 مللي أمبير، مع حد أقصى مطلق 200 مللي أمبير. يلزم وجود حد أدنى للتيار 20 مللي أمبير للتشغيل.
• شدة الإضاءة (I_V):القيمة النموذجية هي 10,000 ميلكانديلا (mcd) عند 150 مللي أمبير، مع حد أدنى 7,100 mcd وحد أقصى يصل إلى 18,000 mcd اعتمادًا على التصنيف. تسامح القياس هو ±8%.
• الجهد الأمامي (V_F):عادة 3.2 فولت، يتراوح من حد أدنى 2.50 فولت إلى حد أقصى 3.75 فولت عند 150 مللي أمبير. تسامح قياس الجهد هو ±0.05V.
• زاوية الرؤية:زاوية واسعة 120 درجة (2θ_½) تضمن توزيعًا واسعًا وموحدًا للضوء.
• إحداثيات اللونية (CIE x, y):الإحداثيات النموذجية هي (0.3, 0.3). التسامح لهذه الإحداثيات هو ±0.005.

2.2 حدود التشغيل القصوى والخصائص الحرارية

فهم الحدود أمر بالغ الأهمية للتصميم الموثوق.

• تبديد الطاقة (P_d):الحد الأقصى 750 ملي واط.
• درجة حرارة الوصلة (T_j):الحد الأقصى المطلق 125°C.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:المدى من -40°C إلى +110°C.
• المقاومة الحرارية:المقاومة الحرارية من الوصلة إلى نقطة اللحام محددة بـ 40 كلفن/واط (حقيقي) و 30 كلفن/واط (كهربائي).
• حساسية التفريغ الكهروستاتيكي (HBM):مصنفة بـ 8 كيلو فولت، مما يشير إلى متانة جيدة في التعامل.
• تيار الذروة (I_FM):يمكنه تحمل نبضات 750 مللي أمبير لمدة ≤10 ميكروثانية عند دورة عمل منخفضة.

3. شرح نظام التصنيف

يتم تصنيف ناتج LED إلى مجموعات لضمان الاتساق. يجب على المصممين اختيار المجموعات المناسبة لمتطلبات تطبيقهم.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف شدة الإضاءة باستخدام رمز أبجدي رقمي (مثل L1, EA, FB). يدرج الجدول المقدم المجموعات من L1 (11.2-14 mcd) حتى GA (18000-22400 mcd). بالنسبة لهذا المنتج المحدد، تم تسليط الضوء على مجموعات الناتج المحتملة، حيث تقع الشدة النموذجية البالغة 10,000 mcd ضمن مجموعات EA (7100-9000 mcd) أو EB (9000-11200 mcd). يجب تأكيد المجموعة الدقيقة من معلومات الطلب.

3.2 تصنيف اللونية (اللون)

يتم تصنيف اللون الأبيض وفقًا لإحداثيات CIE 1931 (x, y). تحدد ورقة البيانات مجموعات محددة (مثل 64A, 64B, 64C, 64D, 60A, 60B) بحدود إحداثيات ضيقة ونطاقات درجة حرارة لونية مترابطة (CCT)، عادة حوالي 6240K إلى 6680K، وهو ما يتوافق مع مظهر أبيض بارد. ستقع الإحداثيات النموذجية (0.3, 0.3) ضمن إحدى هذه المجموعات المحددة.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر البيانات الرسومية نظرة ثاقبة على سلوك LED تحت ظروف مختلفة.

4.1 التوزيع الطيفي ونمط الإشعاع

يظهر الرسم البياني للتوزيع الطيفي النسبي ذروة في منطقة الطول الموجي الأزرق، وهو نموذجي لـ LED أبيض محول بالفوسفور. يؤكد الرسم البياني لنمط الإشعاع التوزيع الشبيه بـ Lambertian بزاوية رؤية 120 درجة حيث تنخفض الشدة إلى نصف قيمتها القصوى.

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

يوضح الرسم البياني العلاقة الأسية. عند 150 مللي أمبير، يكون الجهد حوالي 3.2 فولت. هذا المنحنى ضروري لتصميم دائرة السائق المحددة للتيار.

4.3 شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي

يزداد ناتج الضوء مع التيار ولكن ليس بشكل خطي. يظهر الرسم البياني أن الشدة النسبية تشبع عند التيارات الأعلى، مما يؤكد أهمية التشغيل ضمن النطاق الموصى به للكفاءة والعمر الطويل.

4.4 الاعتماد على درجة الحرارة

شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة حرارة الوصلة:ينخفض ناتج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. عند درجة حرارة الوصلة القصوى 125°C، تكون الشدة النسبية أقل بكثير مما هي عليه عند 25°C. الإدارة الحرارية الكافية أمر بالغ الأهمية للحفاظ على السطوع.

الجهد الأمامي النسبي مقابل درجة حرارة الوصلة:يتمتع الجهد الأمامي بمعامل درجة حرارة سالب، حيث يتناقص خطيًا مع زيادة درجة الحرارة. يمكن استخدام هذا للرصد غير المباشر لدرجة الحرارة في بعض التطبيقات.

انحراف اللونية مقابل درجة الحرارة والتيار:تظهر الرسوم البيانية كيف تتغير إحداثيات CIE x و y مع كل من درجة حرارة الوصلة والتيار الأمامي. تكون الانحرافات صغيرة بشكل عام ولكن يجب أخذها في الاعتبار في التطبيقات الحساسة للون.

4.5 تخفيض التيار الأمامي والتعامل مع النبضات

يحدد منحنى التخفيض أقصى تيار أمامي مسموح به مع زيادة درجة حرارة وسادة اللحام (T_S). على سبيل المثال، عند T_S= 100°C، الحد الأقصى لـ I_Fهو 110 مللي أمبير. يظهر مخطط قدرة التعامل مع النبضات ذروة التيار الأمامي المسموح بها (I_FA) لأعرض نبضية مختلفة (t_p) ودورات عمل (D).

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

5.1 الأبعاد الميكانيكية

يستخدم LED عبوة سطحية قياسية من نوع PLCC-6. يتم تعريف الأبعاد الدقيقة (الطول، العرض، الارتفاع) وتباعد الأطراف في الرسم الميكانيكي (القسم 7 من ملف PDF الأصلي). مخطط العبوة حاسم لتصميم بصمة PCB.

5.2 تخطيط وسادة اللحام الموصى به

تم توفير تصميم نمط أرضي لضمان اللحام المناسب، ونقل الحرارة، والاستقرار الميكانيكي. يمنع اتباع هذه التوصية ظاهرة "اللوح القبري" ويحسن موثوقية وصلة اللحام.

5.3 تحديد القطبية

تحتوي عبوة PLCC-6 على زاوية مميزة أو ميزة أخرى للإشارة إلى الكاثود. الاتجاه الصحيح حيوي لعمل الدائرة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف إعادة التدفق للحام

يوصى بملف إعادة تدفق محدد، بدرجة حرارة ذروة 260°C لمدة أقصاها 30 ثانية. يمنع هذا الملف المتوافق مع JEDEC التلف الحراري للعبوة البلاستيكية والرقاقة.

6.2 احتياطات الاستخدام

• الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي:على الرغم من تصنيفها بـ 8 كيلو فولت HBM، يجب مراعاة احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي القياسية أثناء التعامل.
• التحكم في التيار:قم دائمًا بتشغيل LED بمصدر تيار ثابت، وليس بجهد ثابت، لمنع الانحراف الحراري.
• الإدارة الحرارية:صمم PCB مع تخفيف حراري كافٍ، باستخدام تصميم الوسادة الموصى به وربما ثقوب حرارية لتبديد الحرارة.
• مقاومة الكبريت:يُلاحظ أن الجهاز يتمتع بمتانة ضد الكبريت، وهي ميزة مهمة لبيئات السيارات حيث يمكن للغازات المحتوية على الكبريت أن تسبب تآكل المكونات المطلية بالفضة.
• مستوى حساسية الرطوبة (MSL):مصنف MSL 2. هذا يعني أنه يجب استخدام المكون في غضون عام واحد من تاريخ الختم ويجب تجفيفه إذا تعرض للظروف المحيطة بعد فترة صلاحيته قبل إعادة التدفق.

7. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• إضاءة خارجية للسيارات:أضواء النهار الجانبية (DRLs)، أضواء العلامات الجانبية، أضواء الفرامل المركزية المرتفعة (CHMSL). السطوع العالي والزاوية الواسعة مفيدان.
• إضاءة داخلية للسيارات:إضاءة خلفية مجموعة العدادات، أزمة نظام الترفيه، شرائط الإضاءة المحيطة، أضواء القبة.

7.2 اعتبارات التصميم

• دائرة السائق:مطلوب سائق تيار ثابت تبديلي أو خطي. احسب مقاومة تحديد التيار المطلوبة أو إعدادات السائق بناءً على V_Fالنموذجي وجهد التغذية.
• البصريات:قد تتطلب الزاوية الواسعة 120 درجة بصريات ثانوية (عدسات، أدلة ضوئية) لتجميع أو تشكيل الحزمة لتطبيقات محددة.
• التصميم الحراري:استخدم المقاومة الحرارية (R_thJS) ومنحنى التخفيض لحساب درجة حرارة الوصلة المتوقعة. تأكد من بقاء T_jأقل من 125°C تحت جميع ظروف التشغيل. قد يكون المبرد الحراري على PCB ضروريًا للتشغيل بتيار عالي أو درجة حرارة محيطة عالية.
• اختيار المجموعة:للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا أو لونًا متسقًا عبر عدة مصابيح LED، حدد مجموعات ضيقة لشدة الإضاءة وإحداثيات اللونية.

8. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: ما هو استهلاك الطاقة النموذجي لهذا LED؟

ج: عند نقطة التشغيل النموذجية 150 مللي أمبير و 3.2 فولت، الطاقة هي P = I_F* V_F= 0.150 A * 3.2 V = 0.48 واط.

س: كيف أفسر مجموعة شدة الإضاءة 'EA'؟

ج: مجموعة 'EA' تتوافق مع نطاق شدة إضاءة من 7,100 إلى 9,000 mcd عند القياس عند 150 مللي أمبير. أي LED مصنف بهذه المجموعة سيكون له شدة ضمن هذا النطاق.

س: هل يمكن استخدام هذا LED مباشرة في دائرة سيارة 12 فولت؟

ج: لا. يتطلب LED سائق تيار ثابت. توصيله مباشرة بمصدر 12 فولت سيسبب تدفق تيار مفرط، مما يدمر الجهاز على الفور. يجب استخدام دائرة تحديد تيار أو IC سائق LED مخصص.

س: ماذا تعني 'مقاومة الكبريت'؟

ج: تشير إلى أن مواد وتشطيبات عبوة LED مقاومة للتآكل الناتج عن الغازات المحتوية على الكبريت (شائعة في البيئات الصناعية وبعض بيئات السيارات)، مما يعزز الموثوقية طويلة المدى.

9. مثال تصميمي عملي

السيناريو:تصميم وحدة ضوء نهار جانبي (DRL) باستخدام هذا LED.

الخطوات:

1. تحديد المتطلبات:شدة الإضاءة المستهدفة لكل LED، نمط الحزمة، جهد التشغيل (مثل نظام السيارة 12 فولت).
2. اختيار السائق:اختر IC سائق LED بتيار ثابت من نوع buck بدرجة آلية يمكنه قبول مدخل 9-16 فولت وتقديم ناتج ثابت 150 مللي أمبير.
3. الحساب الحراري:قدّر درجة حرارة PCB. إذا كانت درجة الحرارة المحيطة تحت الغطاء يمكن أن تصل إلى 85°C، استخدم منحنى التخفيض. عند T_S= 95°C، الحد الأقصى لـ I_Fهو ~200 مللي أمبير. التشغيل عند 150 مللي أمبير يوفر هامش أمان. احسب ما إذا كانت مساحة النحاس في PCB كافية للحفاظ على T_Sأقل من هذا المستوى.
4. التصميم البصري:اقترن LED بعدسة انعكاس داخلي كلي (TIR) لتجميع الناتج 120 درجة في حزمة منظمة مناسبة لـ DRL.
5. تحديد المجموعة:لمظهر موحد، حدد مجموعة لونية ضيقة واحدة (مثل 64B) ومجموعة شدة إضاءة (مثل EB) لجميع مصابيح LED في الوحدة.