ورقة بيانات LED ثلاثي الألوان (RGB) بغلاف PLCC-6 - زاوية رؤية 120 درجة - جهد تشغيل أحمر 1.95 فولت، أخضر 2.75 فولت، أزرق 3.00 فولت عند 20 مللي أمبير - درجة سيارات

1. نظرة عامة على المنتج

يُفصّل هذا المستند مواصفات LED ثلاثي الألوان (أحمر، أخضر، أزرق) عالي الأداء للتركيب السطحي بغلاف PLCC-6. تم تصميم الجهاز لتقديم مزج ألوان نابض بالحياة مع زاوية رؤية واسعة تبلغ 120 درجة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب إضاءة موحدة. من الميزات الرئيسية تأهيله لمعيار AEC-Q102، مما يشير إلى متانته وموثوقيته للاستخدام في بيئة السيارات المتطلبة. يلتزم المنتج باللوائح البيئية والسلامة الرئيسية، بما في ذلك متطلبات RoHS وEU REACH والخالية من الهالوجين.

1.1 المزايا الأساسية

• درجة سيارات:مؤهل لمعيار AEC-Q102، مما يضمن الأداء تحت ظروف السيارات القاسية.
• شدة إضاءة عالية:يقدم مستويات سطوع عالية، خاصة في القناة الخضراء (نموذجي 2200 مكد).
• زاوية رؤية واسعة:زاوية رؤية 120 درجة توفر توزيعًا ضوئيًا واسعًا ومتساويًا.
• الامتثال البيئي:متوافق مع معايير RoHS وREACH والخالية من الهالوجين (Br/Cl < 900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون).
• بناء متين:يتميز بفئة متانة ضد التآكل B1 وحماية جيدة من الكهرباء الاستاتيكية (2 كيلو فولت للأحمر، 8 كيلو فولت للأخضر/الأزرق).

1.2 السوق المستهدف

التطبيق الأساسي لهذا الـ LED هو فيالإضاءة الداخلية للسيارات، مثل إضاءة خلفية لوحة القيادة، وإضاءة المفاتيح، وأنظمة الإضاءة البيئية. خصائصه تجعله مناسبًا أيضًا للإضاءة الزخرفية العامة وإضاءة المؤشرات حيث يكون أداء اللون الموثوق مطلوبًا.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يقدم القسم التالي تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للمعايير الكهربائية والضوئية والحرارية الرئيسية المحددة في ورقة البيانات.

2.1 الخصائص الضوئية والكهربائية

حالة التشغيل النموذجية للمعايير المحددة هي عند تيار أمامي (I_F) بقيمة 20 مللي أمبير ودرجة حرارة محيطة 25 درجة مئوية.

• الجهد الأمامي (V_F):انخفاض الجهد عبر كل ثنائي عند 20 مللي أمبير هو نموذجيًا 1.95 فولت (أحمر)، 2.75 فولت (أخضر)، و3.00 فولت (أزرق). يجب على المصممين مراعاة هذه الاختلافات عند تصميم دوائر تحديد التيار لكل قناة لونية لضمان توازن السطوع ودقة اللون.
• شدة الإضاءة (I_V):الناتج النموذجي هو 900 مكد (أحمر)، 2200 مكد (أخضر)، و280 مكد (أزرق). الاختلاف الكبير في الناتج بين الألوان يستلزم تصميمًا دقيقًا للسائق أو تحكمًا بتعديل عرض النبضة (PWM) لتحقيق نقاط بيضاء مرغوبة أو درجات لونية محددة.
• الطول الموجي السائد (λ_d):يحدد اللون المُدرك. القيم النموذجية هي 623 نانومتر (أحمر)، 527 نانومتر (أخضر)، و455 نانومتر (أزرق). تم تحديد تسامح ±1 نانومتر، وهو ضيق ومفيد لاتساق اللون في الإنتاج.
• زاوية الرؤية (φ):تُعرّف على أنها الزاوية المحورية التي تكون عندها الشدة نصف القيمة القصوى. مواصفة 120° (بتسامح ±5°) تشير إلى نمط انبعاث واسع جدًا يشبه لامبرت، مثالي للإضاءة المساحية.

2.2 القيم القصوى المطلقة وإدارة الحرارة

التشغيل خارج هذه الحدود قد يسبب تلفًا دائمًا.

• التيار الأمامي (I_F):الحد الأقصى المطلق هو 50 مللي أمبير (أحمر) و30 مللي أمبير (أخضر/أزرق). تيار التشغيل الموصى به هو 20 مللي أمبير. يتم توفير منحنيات تخفيض التصنيف ويجب اتباعها مع ارتفاع درجة حرارة لوحة اللحام (T_S).
• تبديد الطاقة (P_d):الحدود القصوى هي 137 مللي واط (أحمر) و105 مللي واط (أخضر/أزرق). يتم حسابها كـ V_F* I_F. تجاوز هذا الحد يعرض لخطر ارتفاع درجة الحرارة.
• درجة حرارة التقاطع (T_J):الحد الأقصى المسموح به لدرجة الحرارة عند تقاطع أشباه الموصلات هو 125 درجة مئوية.
• المقاومة الحرارية (R_{th JS}):هذه المعلمة، سواء الحقيقية أو الكهربائية، تشير إلى مدى فعالية انتقال الحرارة من التقاطع إلى نقطة اللحام. القيم الأقل أفضل. القيم القصوى المحددة (مثل 160 كلفن/واط للأحمر) تُعلم بالتصميم الحراري اللازم للوحة الدوائر المطبوعة (مساحة النحاس، الثقوب الموصلة) للحفاظ على درجة حرارة منخفضة T_J.

3. تحليل منحنيات الأداء

توفر الرسوم البيانية في ورقة البيانات رؤى حاسمة حول سلوك الجهاز تحت ظروف متغيرة.

3.1 منحنى التيار-الجهد (IV) والشدة النسبية

يظهر الرسم البيانيالتيار الأمامي مقابل الجهد الأماميالعلاقة الأسية النموذجية للثنائيات. المنحنيات للأحمر والأخضر والأزرق متميزة، مما يؤكد قيم V_Fالمختلفة. الرسم البيانيشدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأماميشبه خطي حتى نقطة 20 مللي أمبير النموذجية، وبعدها قد تنخفض الكفاءة (انخفاض الكفاءة)، خاصة لثنائيات LED الخضراء والزرقاء.

3.2 الاعتماد على درجة الحرارة

يظهر الرسم البيانيشدة الإضاءة النسبية مقابل درجة حرارة التقاطعأن ناتج الضوء ينخفض مع ارتفاع درجة الحرارة. ثنائي LED الأحمر هو الأكثر حساسية لتغيرات درجة الحرارة. يظهر الرسم البيانيالجهد الأمامي النسبي مقابل درجة حرارة التقاطعأن V_Fله معامل درجة حرارة سالب، ينخفض بحوالي 2 مللي فولت/درجة مئوية. هذا مهم لمشغلات التيار الثابت. يشير الرسم البيانيالانزياح النسبي للطول الموجي مقابل درجة حرارة التقاطعإلى أن الطول الموجي السائد يتحول مع درجة الحرارة (نموذجيًا 0.1-0.3 نانومتر/درجة مئوية)، مما يمكن أن يؤثر على استقرار نقطة اللون في التطبيقات الدقيقة.

3.3 توزيع الطيف وأنماط الإشعاع

يظهر الرسم البيانيالتوزيع الطيفي النسبيقمم الانبعاث الضيقة المميزة لثنائيات LED الحديثة. يُظهرمخطط الخصائص النموذجي للإشعاعلكل لون بصريًا زاوية الرؤية 120 درجة مع ملف تعريف شدة سلس ومستدير.

4. معلومات الميكانيكا والغلاف

4.1 أبعاد الغلاف

يستخدم الجهاز غلافًا قياسيًا للتركيب السطحي PLCC-6 (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي). يحدد الرسم الميكانيكي الطول والعرض والارتفاع والتباعد بين الأطراف بدقة. هذه المعلومات حاسمة لتصميم بصمة لوحة الدوائر المطبوعة، مما يضمن التنسيب واللحام المناسبين.

4.2 لوحة اللحام الموصى بها وقطبية التوصيل

يتم توفير توصية بنمط الأرضية لضمان وصلات لحام موثوقة واستقرار ميكانيكي. يحدد مخطط توزيع الأطراف الأنود والكاثود لكل من رقائق LED الثلاث (أحمر، أخضر، أزرق) وتكوين الكاثود المشترك، وهو أمر أساسي للتوصيل الصحيح للدائرة.

5. إرشادات اللحام والتركيب

5.1 ملف تعريف لحام الريفلو

تحدد ورقة البيانات ملف تعريف ريفلو بدرجة حرارة قصوى تبلغ 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 30 ثانية. هذا هو ملف تعريف ريفلو قياسي خالٍ من الرصاص. الالتزام بهذا الملف التعريفي ضروري لمنع التلف الحراري للغلاف البلاستيكي أو رقاقة LED.

5.2 احتياطات الاستخدام

• التعامل مع الكهرباء الاستاتيكية:على الرغم من أن الجهاز يحتوي على حماية مدمجة من الكهرباء الاستاتيكية (2 كيلو فولت/8 كيلو فولت HBM)، يجب اتباع احتياطات الكهرباء الاستاتيكية القياسية أثناء التعامل والتركيب.
• التحكم في التيار:يجب تشغيل ثنائيات LED بمصدر تيار ثابت، وليس بجهد ثابت، لمنع الانحراف الحراري.
• التخزين:مستوى الحساسية للرطوبة (MSL) هو 3. هذا يعني أنه يجب تجفيف الجهاز قبل اللحام إذا تم فتح العبوة وتعريضها للرطوبة المحيطة لفترة أطول من الوقت المحدد (عادة 168 ساعة).

6. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

6.1 دوائر التطبيق النموذجية

لأنظمة السيارات 12 فولت، تتضمن الدائرة النموذجية منظم جهد (مثل إلى 5 فولت أو 3.3 فولت) يليه مشغلات تيار ثابت منفصلة أو مقاومات تحديد تيار لكل قناة RGB. استخدام تحكم PWM من متحكم دقيق هو الطريقة القياسية لمزج الألوان الديناميكي والتعتيم.

6.2 اعتبارات التصميم الحراري

نظرًا للمقاومة الحرارية وتبديد الطاقة، يجب أن تعمل لوحة الدوائر المطبوعة كمشتت حراري. يتضمن ذلك استخدام صب نحاسي كافٍ متصل بالوسادة الحرارية لبصمة LED، وربما ثقوب توصيل حرارية إلى الطبقات الداخلية أو السفلية لنشر الحرارة. الفشل في إدارة الحرارة سيقلل من ناتج الضوء، ويغير اللون، ويقصر العمر الافتراضي.

6.3 اعتبارات التصميم البصري

غالبًا ما تلغي زاوية الرؤية 120 درجة الحاجة إلى بصريات ثانوية في الإضاءة البيئية. للحصول على ضوء أكثر تركيزًا، يمكن استخدام عدسات خارجية أو أدلة ضوئية. يجب معايرة الشدات المختلفة للألوان الثلاثة في البرنامج/البرنامج الثابت لتحقيق نقطة بيضاء مستهدفة (مثل D65).

7. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

7.1 كيف أحصل على الضوء الأبيض باستخدام هذا الـ LED ثلاثي الألوان؟

يتم إنشاء الضوء الأبيض عن طريق مزج الألوان الأساسية الثلاثة بنسب شدة محددة. بسبب الكفاءات الإضاءية المختلفة (الأخضر هو الأكثر سطوعًا، الأزرق هو الأكثر خفوتًا عند 20 مللي أمبير)، لا يمكنك ببساطة تشغيل القنوات الثلاث بنفس التيار. يجب عليك معايرة تيارات التشغيل أو دورات عمل PWM. على سبيل المثال، قد تقوم بتشغيل الأحمر عند 20 مللي أمبير، والأخضر عند تيار أو دورة عمل أقل، والأزرق عند 20 مللي أمبير أو أعلى، مع التعديل حتى يتم تحقيق الصبغة البيضاء المرغوبة على هدف.

7.2 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED بتيار أعلى من 20 مللي أمبير للحصول على سطوع أكبر؟

يمكنك ذلك، ولكن يجب عليك استشارةمنحنيات تخفيض تصنيف التيار الأماميبشكل صارم. مع ارتفاع درجة حرارة لوحة اللحام، ينخفض الحد الأقصى المسموح به للتيار. على سبيل المثال، الحد الأقصى المطلق لـ LED الأحمر هو 50 مللي أمبير، ولكن هذا مسموح به فقط عندما تكون لوحة اللحام عند أو أقل من 103 درجة مئوية. عند 110 درجة مئوية، الحد الأقصى للتيار هو 35 مللي أمبير فقط. تجاوز هذه الحدود سيسخن التقاطع، مما يسبب تدهورًا سريعًا.

7.3 هل مبرد الحرارة مطلوب؟

لا يلزم عادةً مبرد حرارة معدني مخصص لـ LED واحد عند 20 مللي أمبير في غلاف PLCC-6. ومع ذلك، فإنلوحة حرارية PCB مصممة جيدًاضرورية تمامًا وتعمل كمشتت حراري أساسي. لمجموعات من ثنائيات LED أو التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية، يجب تقييم إدارة حرارية إضافية بناءً على إجمالي تبديد الطاقة ومسار المقاومة الحرارية.

8. مبدأ التشغيل واتجاهات التكنولوجيا

8.1 مبدأ التشغيل الأساسي

الـ LED هو ثنائي أشباه الموصلات. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز طاقة فجوة النطاق الخاصة به، تتحد الإلكترونات مع الفجوات في المنطقة النشطة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد لون (طول موجي) الضوء بواسطة طاقة فجوة النطاق لمواد أشباه الموصلات المستخدمة (مثل AlInGaP للأحمر، InGaN للأخضر والأزرق). يحتوي غلاف PLCC على رقاقة LED، وتجويف عاكس، وعدسة إيبوكسي شفافة تشكل ناتج الضوء.

8.2 اتجاهات الصناعة

يستمر سوق LED السيارات في النمو، مدفوعًا بالإضاءة البيئية الداخلية، والإشارات الخارجية، والتطبيقات المتقدمة مثل المصابيح الأمامية المجزأة. تشمل الاتجاهات:

• كفاءة أعلى:يهدف التطوير المستمر إلى زيادة لومن لكل واط (lm/W)، مما يقلل استهلاك الطاقة والحمل الحراري.
• تحسين اتساق اللون:تصنيف أضيق للطول الموجي والتدفق لضمان مظهر موحد في تطبيقات LED المتعددة.
• تغليف متقدم:تطوير أغلفة بمقاومة حرارية أقل وكفاءة استخراج بصرية أعلى.
• حلول متكاملة:نمو وحدات LED مع مشغلات ووحدات تحكم مدمجة، مما يبسط التصميم لموردي السيارات من المستوى الأول.

يمثل هذا الـ LED ثلاثي الألوان PLCC-6 حلاً ناضجًا وموثوقًا يتوافق مع المتطلبات الأساسية لتصميمات إضاءة السيارات الحالية، مع التركيز على الموثوقية والامتثال التنظيمي والأداء.