ورقة بيانات LED أحمر فائق A09K-SR1501H-AM بغلاف PLCC-6 - أبعاد 3.2x2.8x1.9 مم - جهد 2.15 فولت - قدرة 0.32 واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

A09K-SR1501H-AM هو صمام ثنائي باعث للضوء (LED) أحمر فائق السطوع، مُغلف في حزمة سطحية من نوع PLCC-6. يركز تصميمه الأساسي على الموثوقية والأداء في بيئات السيارات المتطلبة. يوفر الجهاز شدة إضاءة نموذجية تبلغ 4500 مليكانديلا (mcd) عند تيار تشغيل 150 مللي أمبير، مما يجعله مناسبًا لوظائف الإشارة والإضاءة المختلفة حيث تكون الرؤية العالية أمرًا بالغ الأهمية. الميزة الرئيسية هي امتثاله لمعيار التأهيل AEC-Q101، الذي يتحقق من متانته للاستخدام في السيارات. علاوة على ذلك، فإنه يلتزم بتوجيهات RoHS وREACH البيئية ويتمتع بمتانة ضد الكبريت، مما يعزز طول عمره في ظروف التشغيل القاسية.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تنبع المزايا الأساسية لهذا LED من مزيج الإخراج البصري العالي، وزاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة، والموثوقية من فئة السيارات. تضمن شدة الإضاءة العالية وضوحًا ممتازًا حتى في ظروف النهار الساطع، وهو أمر ضروري للتطبيقات الحرجة للسلامة مثل مصابيح الفرامل. توفر زاوية الرؤية الواسعة توزيعًا موحدًا للضوء، مما يحسن إمكانية إدراك الإشارة من زوايا مختلفة. السوق المستهدف الأساسي هو صناعة السيارات، وتحديدًا وحدات الإضاءة الخارجية. تجعله مؤهلاته الخيار المفضل للمصممين الذين يحتاجون إلى مكونات تلبي معايير الجودة وطول العمر الصارمة للسيارات.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يقدم هذا القسم تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للمعايير الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية المحددة في ورقة البيانات.

2.1 الخصائص الضوئية والكهربائية

المعيار الضوئي المركزي هوشدة الإضاءة (I_V)، محددة بقيمة نموذجية تبلغ 4500 مليكانديلا عند I_F=150 مللي أمبير، مع حد أدنى 3550 مليكانديلا وحد أقصى 7100 مليكانديلا. تتم إدارة هذا النطاق الواسع من خلال نظام الفرز (المفصل لاحقًا). التسامح في قياس التدفق الضوئي هو ±8%، ويتم القياس مع وسادة التبريد عند 25°مئوية. الالجهد الأمامي (V_F)هو نموذجيًا 2.15 فولت عند 150 مللي أمبير، يتراوح من 1.75 فولت إلى 3.0 فولت. تشير ورقة البيانات إلى أن نطاق V_Fهذا يمثل 99% من الإنتاج، مع تسامح قياس يبلغ ±0.05 فولت. الالطول الموجي السائد (λ_d)يحدد اللون المُدرك؛ بالنسبة لهذا LED الأحمر الفائق، فهو نموذجيًا 629 نانومتر، ضمن نطاق 627 نانومتر إلى 639 نانومتر، مع تسامح قياس يبلغ ±1 نانومتر. الزاوية الرؤية (2φ)هي 120 درجة، مع تسامح ±5 درجات.

2.2 الحدود القصوى المطلقة وإدارة الحرارة

تحدد الحدود القصوى المطلقة الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم. الالحد الأقصى لتيار التشغيل المستمر الأمامي (I_F)هو 200 مللي أمبير. التبديد الطاقة (P_d)مقدر بـ 600 ملي واط. المعيار الحراري الرئيسي هوالمقاومة الحرارية. يتم إعطاء قيمتين: قياس كهربائي (R_{th JS el}) بحد أقصى 50 كلفن/واط وقياس حقيقي (R_{th JS real}) بحد أقصى 60 كلفن/واط، وكلاهما من الوصلة إلى نقطة اللحام. القيمة "الحقيقية" الأعلى أكثر تحفظًا للتصميم. الدرجة حرارة الوصلة (T_J)يجب ألا تتجاوز 125°مئوية. نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين هو من -40°مئوية إلى +110°مئوية. يمكن للجهاز تحملتيار اندفاعي (I_FM)بقيمة 1000 مللي أمبير لنبضات ≤10 ميكروثانية عند دورة عمل منخفضة (D=0.005). حماية التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) مقدرة بـ 8 كيلو فولت (نموذج جسم الإنسان).

3. شرح نظام الفرز

لإدارة الاختلافات الطبيعية في تصنيع أشباه الموصلات، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات أداء. وهذا يضمن الاتساق للمستخدم النهائي.

3.1 فرز شدة الإضاءة

يتم فرز شدة الإضاءة باستخدام رمز أبجدي رقمي (مثل CB، DA، DB). توفر ورقة البيانات جدولًا موسعًا. بالنسبة لـ A09K-SR1501H-AM، تشير "المربع الأسود المميز" إلى مجموعات الإخراج المحتملة. بناءً على الشدة النموذجية البالغة 4500 مليكانديلا والنطاق (3550-7100 مليكانديلا)، فإن مجموعات الفرز ذات الصلة هي CA (2800-3550 مليكانديلا)، CB (3550-4500 مليكانديلا)، DA (4500-5600 مليكانديلا)، و DB (5600-7100 مليكانديلا). يجب تأكيد مجموعة الفرز المحددة لكل دفعة إنتاج في معلومات الطلب.

3.2 فرز الطول الموجي السائد

يتم أيضًا فرز الطول الموجي السائد باستخدام رمز رقمي. النطاق المستهدف لهذا LED الأحمر الفائق هو 627-630 نانومتر (نموذجي 629 نانومتر). بالرجوع إلى جدول الفرز، فإن الرمز "2730" يتوافق مع النطاق 627-630 نانومتر. قد تكون مجموعات مجاورة مثل "3033" (630-633 نانومتر) و "2427" (624-627 نانومتر) أيضًا جزءًا من انتشار الإنتاج. التسامح هو ±1 نانومتر.

4. تحليل منحنيات الأداء

توضح الرسوم البيانية في ورقة البيانات كيفية تغير المعايير الرئيسية تحت ظروف تشغيل مختلفة، وهو أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة قوي.

4.1 منحنى IV والشدة النسبية

يظهر الرسم البياني لـالتيار الأمامي مقابل الجهد الأماميعلاقة غير خطية نموذجية للثنائيات. يزداد الجهد مع التيار، بدءًا من حوالي 1.4 فولت عند تيار منخفض ويصل إلى حوالي 2.15 فولت عند 150 مللي أمبير. الرسم البياني لـشدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأماميشبه خطي حتى 150 مللي أمبير النموذجية، مما يشير إلى كفاءة جيدة ضمن نطاق التشغيل الموصى به.

4.2 الاعتماد على درجة الحرارة

تؤثر درجة الحرارة بشكل كبير على أداء LED. يظهر الرسم البياني لـشدة الإضاءة النسبية مقابل درجة حرارة الوصلةأن الإخراج ينخفض مع زيادة درجة الحرارة. عند أقصى درجة حرارة لوسادة اللحام للتشغيل وهي 110°مئوية (انظر منحنى التخفيض)، تكون الشدة النسبية تقريبًا 60% من قيمتها عند 25°مئوية. يجب أخذ هذا في الاعتبار في التصميم الحراري. الرسم البياني لـالجهد الأمامي النسبي مقابل درجة حرارة الوصلةله ميل سلبي، مما يعني أن V_Fينخفض مع ارتفاع درجة الحرارة (حوالي -1.5 مللي فولت/°مئوية). يظهر الرسم البياني لـالطول الموجي النسبي مقابل درجة حرارة الوصلةتحولًا إيجابيًا؛ يزداد الطول الموجي قليلاً مع درجة الحرارة (حوالي +0.05 نانومتر/°مئوية).

3.3 التوزيع الطيفي والتخفيض

يؤكد منحنىالتوزيع الطيفي النسبيالطبيعة أحادية اللون لـ LED، مع ذروة حادة في الطيف الأحمر (~629 نانومتر). يعتبرمنحنى تخفيض التيار الأماميأمرًا بالغ الأهمية للموثوقية. فهو يحدد أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به بناءً على درجة حرارة وسادة اللحام (T_S). عند أقصى درجة حرارة محيطة/نقطة لحام وهي 110°مئوية، ينخفض أقصى تيار مستمر مسموح به إلى حوالي 84 مللي أمبير. يحدد المنحنى أيضًا حدًا أدنى لتيار التشغيل وهو 20 مللي أمبير. يسمح الرسم البياني لـالقدرة المسموح بها للتعامل مع النبضاتللمصمم بحساب تيارات التشغيل الآمنة للنبضة الواحدة أو التشغيل النبضي لأعرض نبضات مختلفة (t_p) ودورات عمل (D).

5. معلومات الميكانيكية والحزمة

5.1 الأبعاد الفيزيائية والقطبية

يستخدم LED حزمة سطحية قياسية من نوع PLCC-6 (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي). يظهر الرسم الميكانيكي المنظر العلوي والجانبي مع الأبعاد الحرجة. طول الحزمة 3.2 مم، العرض 2.8 مم، والارتفاع 1.9 مم. يوضح الرسم بوضوح علامة القطبية (عادةً زاوية مقطوعة أو نقطة على سطح الحزمة) والتي تتوافق مع الكاثود. الاتجاه الصحيح أثناء التجميع أمر أساسي.

5.2 تخطيط وسادة اللحام الموصى به

يتم توفير نمط أرضي موصى به (البصمة) لتصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). يضمن هذا النمط تكوين وصلة لحام مناسبة أثناء إعادة التدفق ويوفر الاتصال الحراري والكهربائي اللازم. الالتزام بهذا التخطيط مهم لعائد التصنيع والموثوقية طويلة المدى.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

تحدد ورقة البيانات ملف تعريف لحام إعادة التدفق متوافق مع العمليات الخالية من الرصاص. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة اللحام القصوى 260°مئوية، ويجب تقليل الوقت فوق 240°مئوية. يتم توفير رسم بياني محدد للوقت-درجة الحرارة، يظهر مناطق التسخين المسبق، والنقع، وإعادة التدفق، والتبريد. اتباع هذا الملف يمنع التلف الحراري لحزمة LED والرقاقة الداخلية.

6.2 احتياطات الاستخدام

تشمل الاحتياطات العامة تجنب الإجهاد الميكانيكي على العدسة، ومنع التلوث، وضمان عدم تشغيل الجهاز خارج حدوده القصوى المطلقة. يجب الانتباه بشكل خاص إلى حماية التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) أثناء التعامل والتجميع، كما هو محدد بتصنيف 8 كيلو فولت HBM.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد مصابيح LED على شريط وبكرة للتجميع الآلي. تفصل معلومات التعبئة أبعاد البكرة، وعرض الشريط، وتباعد الجيوب، واتجاه المكونات على الشريط. ستتضمن معلومات الطلب عادةً رقم الجزء الأساسي (A09K-SR1501H-AM) مع رموز لمجموعات شدة الإضاءة والطول الموجي المحددة، على الرغم من أن التنسيق الدقيق غير مفصل في المقتطف المقدم.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

التطبيقات الأساسية المدرجة كلها ضمن الإضاءة الخارجية للسيارات:مصباح التوقف المركزي المرتفع (CHMSL), مصابيح الذيل، ومصابيح التوقف (الفرامل). سطوعه العالي ولونه الأحمر مثاليان لهذه الوظائف الإشارية للسلامة. قد يكون مناسبًا أيضًا لتطبيقات المؤشرات الحمراء الأخرى التي تتطلب موثوقية عالية.

8.2 اعتبارات التصميم

تشمل اعتبارات التصميم الرئيسية:
دائرة القيادة:يوصى باستخدام محرك تيار ثابت للحفاظ على إخراج ضوئي مستقر، حيث أن سطوع LED هو دالة للتيار، وليس الجهد. يجب أن تقيد الدائرة التيار إلى حد أقصى 200 مللي أمبير مستمر، مع تخفيض لدرجة الحرارة.
إدارة الحرارة:يجب أن يوفر تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) مسارًا حراريًا كافيًا من وسائد لحام LED إلى مبدد حراري أو مستويات النحاس في اللوحة للحفاظ على درجة حرارة الوصلة ضمن الحدود، خاصة في درجات الحرارة المحيطة العالية أو تيارات القيادة العالية.
التصميم البصري:قد تتطلب زاوية الرؤية البالغة 120 درجة بصريات ثانوية (عدسات، عواكس) لتشكيل الحزمة لتطبيقات محددة مثل CHMSL.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED الحمراء القياسية غير المخصصة للسيارات، فإن المميزات الرئيسية لـ A09K-SR1501H-AM هيتأهيل AEC-Q101ومقاومة الكبريت. لا يتم اختبار هذه عادةً في مصابيح LED من الدرجة التجارية. شدة الإضاءة النموذجية العالية (4500 مليكانديلا) هي أيضًا ميزة أداء للتطبيقات التي تتطلب رؤية لمسافات طويلة. توفر حزمة PLCC-6 توازنًا جيدًا بين الحجم، والأداء الحراري، وسهولة التجميع مقارنة بالحزم الأصغر أو الأكبر.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة من بطارية سيارة 12 فولت؟
ج: لا. يجب عليك استخدام دائرة تحديد تيار أو محرك تيار ثابت. توصيله مباشرة بـ 12 فولت سيسبب تدفق تيار مفرط، مما يدمر LED على الفور.
س: لماذا يكون إخراج الضوء أقل في درجات الحرارة العالية؟
ج: هذه خاصية أساسية لمواد أشباه الموصلات. تزيد درجة الحرارة المرتفعة من إعادة التركيب غير المشع داخل رقاقة LED، مما يقلل من كفاءتها الكمومية الداخلية (إخراج الضوء لكل وحدة مدخل كهربائي).
س: ماذا يعني "MSL: 2a"؟
ج: مستوى الحساسية للرطوبة 2a يشير إلى أن الحزمة يمكن تخزينها في بيئة جافة (≤30°مئوية/60% رطوبة نسبية) لمدة تصل إلى 4 أسابيع قبل أن تتطلب الخبز قبل لحام إعادة التدفق. هذا مهم لمراقبة عملية التصنيع.
س: كيف أختار مجموعة الفرز المناسبة لتطبيقي؟
ج: للتطبيقات الحرجة للون (مطابقة عدة مصابيح LED في مصباح ذيل)، حدد مجموعة طول موجي ضيقة (مثل 2730). للتطبيقات الحرجة للسطوع حيث يكون الحد الأدنى للشدة هو الشاغل، حدد مجموعة شدة الإضاءة الدنيا التي تلبي هدف تصميمك.

11. دراسة حالة عملية للتصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم وحدة CHMSL.يحتاج المصمم إلى إنشاء CHMSL بسطوع موحد يلبي المتطلبات الضوئية التنظيمية. يختار A09K-SR1501H-AM لموثوقيته. يقرر تشغيل كل LED عند 100 مللي أمبير (أقل من النقطة النموذجية 150 مللي أمبير) لضمان طول العمر ومراعاة تخفيض درجة الحرارة العالية. باستخدام منحنى التخفيض، عند درجة حرارة قصوى محسوبة لنقطة اللحام تبلغ 85°مئوية، فإن تشغيل 100 مللي أمبير آمن. يصمم مجموعة محرك تيار ثابت. لضمان اتساق اللون والسطوع، يعمل مع المورد لشراء مصابيح LED من دفعة إنتاج واحدة ضمن نطاقات شدة محددة (مثل مجموعة DA) وطول موجي (مجموعة 2730). يستخدم تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) تصميم الوسادة الموصى به مع فتحات حرارية متصلة بمستوى أرضي داخلي لتبديد الحرارة.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

الصمامات الثنائية الباعثة للضوء هي أجهزة أشباه موصلات تحول الطاقة الكهربائية مباشرة إلى ضوء من خلال عملية تسمى الإضاءة الكهربائية. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، يتم حقن الإلكترونات من المنطقة من النوع n والثقوب من المنطقة من النوع p في المنطقة النشطة. عندما تتحد حاملات الشحن هذه، فإنها تطلق الطاقة. في هذا LED، يتم هندسة مادة أشباه الموصلات (عادةً ما تعتمد على AlInGaP للألوان الحمراء/البرتقالية/الكهرمانية) بحيث تكون هذه الطاقة المُطلقة في شكل فوتونات (ضوء) بطول موجي يتوافق مع الضوء الأحمر (~629 نانومتر). تغلف الحزمة البلاستيكية وتحمي رقاقة أشباه الموصلات الصغيرة، وتشمل إطارات توصيل للاتصال الكهربائي، وتدمج عدسة مصبوبة تشكل إخراج الضوء وتحدد زاوية الرؤية.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يتجه تطور إضاءة LED للسيارات نحو كفاءة أعلى (مزيد من لومن لكل واط)، وكثافة طاقة أعلى، وزيادة التكامل. وهذا يسمح بتصميمات مصابيح أصغر حجمًا وأكثر أناقة مع استهلاك أقل للطاقة. هناك أيضًا تحول نحو أنظمة إضاءة ذكية وتكيفية حيث يمكن التحكم رقميًا في مصابيح LED فردية أو مجموعات لوظائف ديناميكية. تستمر تكنولوجيا أشباه الموصلات الأساسية في التحسن، مما يوفر أداءً أفضل عبر درجة الحرارة وعمر تشغيلي أطول. تتطور تكنولوجيا التغليف أيضًا لتوفير إدارة حرارية أفضل في أشكال مضغوطة، وهو أمر بالغ الأهمية للحفاظ على الأداء والموثوقية في تطبيقات السيارات المحدودة المساحة.