ورقة بيانات LED RGB بغلاف PLCC-6 - زاوية رؤية 120 درجة - أحمر 1.95 فولت/900 مكد، أخضر 2.75 فولت/2200 مكد، أزرق 3.0 فولت/320 مكد @20 مللي أمبير - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تقدم هذه الوثيقة المواصفات الفنية لصمام ثنائي باعث للضوء (LED) RGB (أحمر، أخضر، أزرق) عالي الأداء، مثبت على السطح، ومغلف بغلاف PLCC-6. تم تصميم هذا المكون لتطبيقات متطلبة، خاصة في القطاع السياراتي، حيث تعتبر الموثوقية، والأداء المتسق، والمتانة البيئية عوامل حاسمة. وظيفته الأساسية هي توفير إضاءة متعددة الألوان نابضة بالحياة للإضاءة المحيطة الداخلية، وإضاءة خلفية للمفاتيح، ووظائف مؤشرات أخرى.

تشمل المزايا الأساسية لهذا المكون بصمته الصغيرة (PLCC-6)، وزاوية رؤية واسعة تبلغ 120 درجة لرؤية ممتازة، ومخرجات شدة إضاءة عالية بشكل فردي لكل قناة لونية. تم تصميمه ليلبي مؤهلات صارمة من الدرجة السياراتية، مما يضمن أداءً طويل الأمد تحت ظروف تشغيل قاسية.

السوق المستهدف هو بشكل أساسي مصنعي الإلكترونيات السياراتية، تحديدًا لوحدات الإضاءة الداخلية، وإضاءة لوحة القيادة، وأنظمة الإضاءة المحيطة، وإضاءة خلفية المفاتيح اللمسية. كما أن امتثاله لمعايير الصناعة يجعله مناسبًا لتطبيقات استهلاكية وصناعية أخرى عالية الموثوقية.

2. تحليل متعمق للمعاملات الفنية

2.1 الخصائص الضوئية والكهربائية

يتم تعريف أداء الجهاز تحت ظروف الاختبار القياسية (Ts=25°C). تيار التشغيل الأمامي (I_F) للألوان الثلاثة له نقطة تشغيل نموذجية تبلغ 20 مللي أمبير، مع تصنيفات قصوى تبلغ 50 مللي أمبير للأحمر و30 مللي أمبير للأخضر والأزرق. الحد الأدنى لتيارات التشغيل الأمامية هو 5 مللي أمبير للأحمر و3 مللي أمبير للأخضر/الأزرق، ولا يُنصح بالتشغيل دون هذه القيم.

شدة الإضاءة (I_V):هذا مقياس أداء رئيسي. عند 20 مللي أمبير، القيم النموذجية هي 900 مكد (أحمر)، 2200 مكد (أخضر)، و320 مكد (أزرق). توفر القناة الخضراء أعلى ناتج، تليها الأحمر ثم الأزرق. التسامح في قياس التدفق الضوئي هو ±8%.

الجهد الأمامي (V_F):انخفاض الجهد عبر كل صمام ثنائي عند 20 مللي أمبير هو نموذجيًا 1.95 فولت للأحمر، 2.75 فولت للأخضر، و3.00 فولت للأزرق. هذه القيم حاسمة لتصميم دائرة القيادة وحسابات تبديد الطاقة. التسامح في قياس الجهد الأمامي هو ±0.05 فولت.

الطول الموجي السائد (λ_d):يحدد اللون المُدرك. القيم النموذجية هي 626 نانومتر (أحمر)، 527 نانومتر (أخضر)، و455 نانومتر (أزرق)، مع تسامح ضيق يبلغ ±1 نانومتر. وهذا يضمن ناتج لوني متسق عبر دفعات الإنتاج.

زاوية الرؤية (φ):120 درجة ثابتة للألوان الثلاثة، مع تسامح ±5 درجة. توفر هذه الزاوية الواسعة إضاءة موحدة على مساحة واسعة.

2.2 الخصائص الحرارية والموثوقية

المقاومة الحرارية (R_{th JS}):تشير هذه المعلمة إلى مدى فعالية نقل الحرارة من تقاطع LED إلى نقطة اللحام. يتم تقديم قيمتين: حقيقية (مقاسة بصريًا) وكهربائية (مقاسة بطريقة الجهد). للقناة الحمراء، الحد الأقصى للمقاومة الحرارية الحقيقية هو 160 كلفن/واط، بينما للأخضر والأزرق هو 130 كلفن/واط. المقاومة الحرارية الكهربائية أقل عند 125 كلفن/واط (أحمر) و100 كلفن/واط (أخضر/أزرق). القيم الأقل أفضل لإدارة الحرارة.

التصنيفات القصوى المطلقة:هذه حدود إجهاد لا يجب تجاوزها، حتى للحظات. تشمل الحدود الرئيسية درجة حرارة التقاطع القصوى (T_J) تبلغ 125°C، ونطاق درجة حرارة التشغيل (T_opr) من -40°C إلى +110°C، ودرجة حرارة التخزين (T_stg) من -40°C إلى +110°C. يمكن للجهاز تحمل تفريغ كهربائي ساكن (HBM) يصل إلى 2 كيلو فولت ودرجة حرارة لحام بإعادة التدفق تبلغ 260°C لمدة 30 ثانية.

تبديد الطاقة (P_d):الحد الأقصى المسموح به لتبديد الطاقة هو 137 ملي واط لـ LED الأحمر و105 ملي واط لـ LED الأخضر والأزرق. تجاوز هذا الحد يعرض الجهاز لخطر التلف.

3. معلومات التصنيف ونظام رقم القطعة

يستخدم المنتج نظام تصنيف لتصنيف مصابيح LED بناءً على معلمات ضوئية وكهربائية رئيسية، مما يضمن الاتساق للمستخدم النهائي. بينما يتم تفصيل مصفوفة التصنيف الكاملة في ورقة البيانات، فإن المعلمات الأساسية للتصنيف تشمل عادةً:

• تصنيف شدة الإضاءة:يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على ناتج الضوء المقاس عند تيار محدد (مثل 20 مللي أمبير). وهذا يضمن مستوى سطوع موحد في التجميع.
• تصنيف الطول الموجي السائد / اللونية:يتم تجميع مصابيح LED وفقًا لطولها الموجي الدقيق أو إحداثيات لونها على مخطط اللونية CIE. هذا أمر بالغ الأهمية لتحقيق لون متسق ودقيق، خاصة في مصفوفات LED المتعددة أو عند مطابقة متطلبات لونية محددة.
• تصنيف الجهد الأمامي:يساعد الفرز حسب V_{F في تصميم دوائر قيادة أكثر كفاءة ويمكن أن يكون مهمًا لموازنة التيار في التكوينات المتوازية.}

رقم القطعة67-63L-RGB0200H-A04-2T-AMيشفر هذا التصنيف وسمات المنتج الأخرى. الرموز الأبجدية الرقمية المحددة (مثل "A04" و"2T") تتوافق مع المجموعات المختارة للشدة، والطول الموجي، والجهد لرقائق الأحمر، والأخضر، والأزرق داخل هذه الحزمة الواحدة. يوفر قسم معلومات الطلب المفتاح لتفسير هذا الرمز لأغراض الشراء.

4. تحليل منحنيات الأداء

4.1 منحنى IV والشدة الضوئية النسبية

يظهر الرسم البياني للتيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي العلاقة الأسية النموذجية للصمامات الثنائية. LED الأحمر لديه أقل جهد تشغيل، يليه الأخضر، ثم الأزرق. هذا الرسم البياني ضروري لاختيار المقاوم المحدد للتيار المناسب أو تصميم محرك تيار ثابت.

يوضح الرسم البياني للشدة الضوئية النسبية مقابل التيار الأمامي أن ناتج الضوء يزداد مع التيار ولكن ليس بشكل خطي. يميل إلى التشبع عند التيارات الأعلى. يساعد هذا المنحنى المصممين على تحسين تيار القيادة للسطوع المطلوب مع مراعاة الكفاءة وعمر الجهاز.

4.2 الاعتماد على درجة الحرارة

الشدة الضوئية النسبية مقابل درجة حرارة التقاطع:ينخفض ناتج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع. يختلف معدل الانخفاض حسب اللون؛ يظهر الرسم البياني أن اللون الأزرق عادةً ما يكون أكثر حساسية لدرجة الحرارة من الأحمر أو الأخضر. هذا اعتبار بالغ الأهمية للإدارة الحرارية في التطبيق النهائي.

الجهد الأمامي النسبي مقابل درجة حرارة التقاطع:الجهد الأمامي له معامل درجة حرارة سالب - فهو ينخفض مع زيادة درجة الحرارة. يمكن استخدام هذه الخاصية أحيانًا للاستشعار غير المباشر لدرجة الحرارة.

الانزياح النسبي للطول الموجي مقابل درجة حرارة التقاطع:يتغير الطول الموجي السائد مع درجة الحرارة. بشكل عام، يزداد الطول الموجي (ينزاح نحو أطوال موجية أطول، أو "انزياح نحو الأحمر") مع ارتفاع درجة الحرارة. يجب أخذ هذا الانزياح في الاعتبار في التطبيقات الحساسة للألوان.

4.3 الخصائص الطيفية والإشعاعية

يرسم الرسم البياني للتوزيع الطيفي النسبي شدة الضوء المنبعث عبر الطيف المرئي لكل لون. يظهر نقاء وذروة الأطوال الموجية لانبعاثات الأحمر، والأخضر، والأزرق. يمكن استنتاج العرض الكامل عند نصف القيمة القصوى (FWHM) لهذه الذروات، مما يشير إلى تشبع اللون.

توضح خصائص الرسم البياني النموذجية للإشعاع (للأحمر، والأخضر، والأزرق) التوزيع المكاني للضوء - نمط الإشعاع. يتم تعريف زاوية الرؤية 120 درجة على أنها الزاوية الكاملة حيث تنخفض الشدة إلى 50% من القيمة القصوى (على المحور). هذه المخططات القطبية حيوية للتصميم البصري، مثل اختيار المشتتات أو العدسات.

4.4 تخفيض تصنيف التيار الأمامي

تظهر منحنيات تخفيض تصنيف منفصلة للأحمر، والأخضر، والأزرق أقصى تيار أمامي مسموح به كدالة لدرجة حرارة وسادة اللحام (T_S). مع زيادة T_S، يجب تقليل الحد الأقصى المسموح به لـ I_F لمنع درجة حرارة التقاطع من تجاوز حدها البالغ 125°C. على سبيل المثال، ينخفض الحد الأقصى للتيار لـ LED الأحمر من 50 مللي أمبير عند 103°C إلى 35 مللي أمبير عند 110°C. هذه المنحنيات إلزامية للتشغيل الموثوق في البيئات عالية الحرارة مثل الأجزاء الداخلية للسيارات.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف والتركيب

5.1 الأبعاد الميكانيكية والقطبية

يتم إيواء المكون في غلاف PLCC-6 قياسي (حامل رقاقة بموصلات بلاستيكية). يوفر الرسم الميكانيكي الأبعاد الدقيقة بما في ذلك طول الجسم، والعرض، والارتفاع، وتباعد الأطراف، ومواضع الوسادات. الالتزام بهذه الأبعاد ضروري لتصميم بصمة PCB. يتضمن الغلاف مؤشر قطبية، عادةً شق أو نقطة بالقرب من الطرف 1، والذي يتوافق مع كاثود LED الأحمر. يتم تعريف تكوين توزيع الأطراف (أي طرف يتحكم في الأحمر، والأخضر، والأزرق، والأنود/الكاثود المشترك) بوضوح في الرسم.

5.2 وسادة اللحام الموصى بها وملف إعادة التدفق

يتم توفير نمط وسادة لحام موصى به لضمان تكوين وصلة لحام صحيحة، واستقرار ميكانيكي، ونقل حراري أمثل أثناء إعادة التدفق. يقلل اتباع هذا النمط من ظاهرة "اللوح القبري" ويحسن الموثوقية.

يحدد ملف لحام إعادة التدفق المعلمات الحرجة للتجميع: التسخين المسبق، والنقع، ودرجة حرارة ذروة إعادة التدفق (260°C كحد أقصى لمدة 30 ثانية)، ومعدلات التبريد. تم تصميم هذا الملف ليكون متوافقًا مع معاجين اللحام الخالية من الرصاص القياسية (RoHS) مع منع التلف الحراري لـ LED.

5.3 التغليف والتعامل

يتم توريد الجهاز على شريط وبكرة للتجميع الآلي (pick-and-place). تفصل معلومات التغليف أبعاد البكرة، وعرض الشريط، وتباعد الجيوب، والتوجيه. مستوى الحساسية للرطوبة (MSL) مصنف بـ 3، مما يعني أنه يجب تجفيف المكون بالفرن إذا تعرض للهواء المحيط لأكثر من 168 ساعة قبل اللحام لمنع ظاهرة "الفرقعة" أثناء إعادة التدفق.

6. إرشادات التطبيق واعتبارات التصميم

6.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإضاءة المحيطة الداخلية للسيارات:أضواء منطقة القدمين، لمسات لوحة القيادة، إضاءة لوحة الباب. زاوية الرؤية الواسعة وقدرة خلط الألوان مثالية لخلق تأثيرات إضاءة ناعمة ومشتتة.
• إضاءة خلفية المفاتيح والتحكم:إضاءة الأزرار، والمقابض، والواجهات اللمسية. يضمن السطوع العالي الرؤية تحت ظروف إضاءة مختلفة.
• مؤشرات الحالة والمجموعات:مؤشرات متعددة الألوان لحالة النظام، أو التحذيرات، أو ردود نظام الترفيه والمعلومات.

6.2 اعتبارات تصميم حرجة

• قيادة التيار:استخدم دائمًا محرك تيار ثابت أو مقاومات محددة للتيار مناسبة لكل قناة لونية. لا تقم بالاتصال مباشرة بمصدر جهد. راجع منحنيات تخفيض التصنيف للبيئات عالية الحرارة.
• الإدارة الحرارية:يجب أن يسهل تخطيط PCB تبديد الحرارة. استخدم تصميم الوسادة الموصى به، وتأكد من وجود مساحة نحاسية كافية متصلة بالوسادة الحرارية، وخذ في الاعتبار درجة حرارة البيئة المحيطة للتشغيل. تؤدي الإدارة الحرارية السيئة إلى انخفاض ناتج الضوء، وانزياح اللون، وتقصير العمر الافتراضي.
• الحماية من التفريغ الكهربائي الساكن:على الرغم من تصنيفه لـ 2 كيلو فولت HBM، يجب مراعاة احتياطات التعامل القياسية مع التفريغ الكهربائي الساكن أثناء التجميع والتعامل.
• خلط الألوان:لتحقيق اللون الأبيض أو ألوان محددة أخرى، يجب معايرة تيارات القيادة المختلفة لقنوات R و G و B بعناية بسبب كفاءتها الضوئية المختلفة. عادةً ما يتم استخدام متحكم دقيق مع تحكم PWM لخلط الألوان الديناميكي.

7. الامتثال ومعلومات المواد

تم تصميم المنتج وتأهيله لتلبية عدة معايير صناعية مهمة:

• AEC-Q102:هذا هو تأهيل اختبار الإجهاد لأشباه الموصلات الضوئية المنفصلة في التطبيقات السياراتية. يضمن الامتثال الموثوقية تحت دورات درجة حرارة السيارات، والرطوبة، والاهتزاز، إلخ.
• متوافق مع RoHS:الجهاز خالي من المواد الخطرة المقيدة مثل الرصاص، والزئبق، والكادميوم.
• متوافق مع REACH:يلتزم باللوائح الأوروبية فيما يتعلق بتسجيل المواد الكيميائية وتقييمها وترخيصها وتقييدها.
• خالي من الهالوجين:مادة التغليف لها محتوى منخفض جدًا من البروم (Br) والكلور (Cl) (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl <1500 جزء في المليون)، وهو أمر مهم لأسباب بيئية وأمنية أثناء التخلص أو في حالة الحريق.
• مقاومة التآكل:يلبي متطلبات الفئة B1، مما يشير إلى درجة من المقاومة للأجواء المسببة للتآكل.

8. احتياطات ومقاومة الكبريت

يحدد قسم "احتياطات الاستخدام" تحذيرات التعامل والتشغيل العامة، مثل تجنب الإجهاد الميكانيكي على العدسة، ومنع التلوث، وضمان القطبية الصحيحة أثناء التثبيت.

تم تقديم ملاحظة محددة فيما يتعلقبمقاومة الكبريت.يمكن أن تتآكل المواد القائمة على الفضة المستخدمة في بعض أغلفة LED عند تعرضها لأجواء تحتوي على الكبريت (مثل البيئات الصناعية، وبعض المطاط). تشير ورقة البيانات إلى معايير اختبار الكبريت، مما يشير إلى أن الجهاز قد تم اختباره أو تصميمه بمستوى معين من المقاومة لهذه الظاهرة، وهو أمر بالغ الأهمية للموثوقية طويلة الأمد في بعض التطبيقات.