ورقة بيانات LED أصفر PLCC-6 - عبوة 3.2x2.8x1.9 مم - جهد 2.15 فولت - قدرة 0.32 واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تحدد هذه الوثيقة مواصفات مصباح LED أصفر عالي الأداء للتركيب السطحي في عبوة PLCC-6. تم تصميم الجهاز بشكل أساسي لتطبيقات إضاءة السيارات الخارجية المتطلبة، مثل إشارات الانعطاف، حيث تكون الموثوقية والسطوع والأداء المتسق تحت الظروف البيئية القاسية ذات أهمية قصوى. تشمل مزاياه الأساسية شدة إضاءة نموذجية عالية تبلغ 5500 مليكانديلا (mcd) عند تيار تشغيل قياسي 150 مللي أمبير، وزاوية رؤية واسعة 120 درجة لرؤية ممتازة، وبناءً قويًا يتوافق مع معايير الدرجة السياراتية الصارمة.

المصباح مؤهل وفقًا لمعيار AEC-Q101، مما يضمن موثوقيته للاستخدام في السيارات. وهو أيضًا متوافق مع توجيهات RoHS و REACH البيئية ويتمتع بمقاومة للكبريت، مما يجعله مناسبًا للبيئات التي قد تتواجد فيها غازات أكالة. السوق المستهدف هو مصنعي ومصممي إضاءة السيارات الذين يحتاجون إلى مصدر ضوء أصفر مدمج، ساطع، وموثوق.

2. تحليل متعمق للمعاملات التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والكهربائية

تحدد المعاملات التشغيلية الرئيسية أداء LED تحت الظروف النموذجية (T_s=25°C). نطاق التشغيل الموصى به للتيار الأمامي (I_F) هو من 20 مللي أمبير إلى 200 مللي أمبير، بقيمة نموذجية 150 مللي أمبير. عند هذا التيار النموذجي، تتراوح شدة الإضاءة (I_V) من حد أدنى 3550 مليكانديلا إلى حد أقصى 7100 مليكانديلا، بقيمة نموذجية 5500 مليكانديلا. الجهد الأمامي (V_F) عند 150 مللي أمبير هو نموذجيًا 2.15 فولت، ويتراوح من 1.75 فولت إلى 2.75 فولت. يساهم هذا الجهد الأمامي المنخفض نسبيًا في كفاءة نظام أعلى. الطول الموجي السائد (λ_d) محدد بين 582 نانومتر و 594 نانومتر، بقيمة نموذجية 589 نانومتر، مما يضعه بقوة في المنطقة الصفراء من الطيف المرئي. زاوية الرؤية (2θ_½) هي 120 درجة واسعة، مما يوفر نمط إشعاع عريض.

2.2 الحدود القصوى المطلقة وإدارة الحرارة

تحدد هذه التقييمات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم. الحد الأقصى المطلق للتيار الأمامي هو 200 مللي أمبير. يمكن للجهاز تحمل تيار اندفاعي (I_FM) بقيمة 1000 مللي أمبير لنبضات ≤10 ميكروثانية مع دورة عمل منخفضة جدًا (D=0.005). درجة حرارة التقاطع القصوى (T_J) هي 125°C، بينما يتراوح نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين من -40°C إلى +110°C. تبديد الطاقة (P_d) مقدر بـ 550 ملي واط. إدارة الحرارة أمر بالغ الأهمية؛ تم تحديد المقاومة الحرارية من التقاطع إلى نقطة اللحام. المقاومة الحرارية الحقيقية (R_{th JS real}) هي ≤60 كلفن/واط، بينما القياس بالطريقة الكهربائية (R_{th JS el}) هو ≤50 كلفن/واط. تصميم حراري مناسب للوحة الدوائر المطبوعة ضروري للحفاظ على درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود الآمنة، خاصة عند تيارات التشغيل العالية أو في بيئات درجة الحرارة المحيطة المرتفعة.

2.3 مواصفات الموثوقية والبيئة

تم تصميم LED لموثوقية عالية. لديه تصنيف حساسية للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD) بقيمة 8 كيلو فولت (نموذج جسم الإنسان)، وهو مستوى قوي للمناولة والتجميع. وهو مؤهل وفقًا لمعيار AEC-Q101 لأشباه الموصلات المنفصلة، وهو متطلب رئيسي لمكونات السيارات. الجهاز متوافق مع لوائح RoHS (تقييد المواد الخطرة) و REACH. كما يتميز بمقاومة للكبريت، مما يشير إلى مقاومة للأجواء المحتوية على الكبريت التي يمكن أن تسبب تآكل الفضة في بعض عبوات LED.

3. شرح نظام التصنيف

يتوفر LED في مجموعات مصنفة لضمان اتساق اللون والسطوع داخل التطبيق. تم تعريف معلمتين رئيسيتين للتصنيف.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف الناتج الضوئي إلى مجموعات متعددة، لكل منها رمز مكون من حرفين (مثل L1، M2، DA، DB). تغطي المجموعات نطاقًا واسعًا جدًا من حد أدنى 11.2 مليكانديلا (L1) إلى حد أقصى 22400 مليكانديلا (GA). بالنسبة لرقم الجزء المحدد A09K-UY1501H-AM، تم تسليط الضوء على مجموعات الناتج الممكنة، والتي تقع ضمن نطاق 3550 مليكانديلا إلى 7100 مليكانديلا. هذا يتوافق مع المجموعات من CA (2800-3550 مليكانديلا) حتى DB (5600-7100 مليكانديلا). يجب على المصممين اختيار المجموعة المناسبة بناءً على متطلبات السطوع الخاصة بهم.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم أيضًا تصنيف اللون (الطول الموجي السائد) باستخدام رمز مكون من أربعة أرقام (مثل 8285، 9194). تمتد المجموعات من 459 نانومتر (بنفسجي-أزرق) إلى 639 نانومتر (أحمر-برتقالي). بالنسبة لهذا LED الأصفر، فإن المجموعات ذات الصلة هي تلك التي تغطي الطيف الأصفر، تحديدًا من حوالي 582 نانومتر إلى 597 نانومتر. النطاق المحدد لرقم الجزء من 582-594 نانومتر يتوافق مع مجموعات مثل 8285 (582-585 نانومتر)، 8588 (585-588 نانومتر)، 8891 (588-591 نانومتر)، و 9194 (591-594 نانومتر). هذا يضمن مطابقة لونية دقيقة عبر مصابيح LED متعددة في التجميع.

4. تحليل منحنيات الأداء

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

يظهر الرسم البياني العلاقة بين التيار الأمامي والجهد الأمامي. إنه منحنى غير خطي وأسي نموذجي للدايودات. عند نقطة التشغيل النموذجية 150 مللي أمبير، يكون الجهد حوالي 2.15 فولت. يستخدم المصممون هذا المنحنى لاختيار مقاومات تحديد التيار المناسبة أو إعدادات محرك التيار الثابت لتحقيق السطوع المطلوب مع البقاء ضمن حدود الجهد والطاقة.

4.2 شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي

يوضح هذا الرسم البياني أن الناتج الضوئي يزداد مع التيار، ولكن ليس بشكل خطي تمامًا، خاصة عند التيارات الأعلى. يساعد في فهم الفعالية (الناتج الضوئي لكل وحدة طاقة كهربائية) عند مستويات تشغيل مختلفة.

4.3 خصائص الاعتماد على درجة الحرارة

توضح عدة رسوم بيانية تأثير درجة الحرارة. يُظهر منحنىشدة الإضاءة النسبية مقابل درجة حرارة التقاطعأن الناتج الضوئي يقل مع زيادة درجة الحرارة. يجب أخذ هذا التخفيض الحراري في الاعتبار في التصميم الحراري. يُظهر منحنىالجهد الأمامي النسبي مقابل درجة حرارة التقاطعمعامل درجة حرارة سالب؛ V_Fيقل مع ارتفاع درجة الحرارة. هذا مهم للدوائر التي تستخدم التنظيم القائم على الجهد. تُظهر رسوم بيانيةالطول الموجي السائد مقابل التيار الأماميوالطول الموجي النسبي مقابل درجة حرارة التقاطعتحولات طفيفة في اللون (الطول الموجي) مع تغير ظروف التشغيل، وهو أمر نموذجي لمصابيح LED.

4.4 منحنى تخفيض التيار الأمامي

يحدد هذا الرسم البياني الحاسم أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به كدالة لدرجة حرارة وسادة اللحام (T_S). مع زيادة T_S، يجب تقليل أقصى I_Fالمسموح به لمنع تجاوز درجة حرارة التقاطع القصوى. على سبيل المثال، عند T_Sبقيمة 110°C، يكون أقصى I_Fحوالي 91 مللي أمبير. هذا المنحنى ضروري لضمان موثوقية طويلة الأجل في البيئات عالية الحرارة مثل إضاءة السيارات.

4.5 قدرة التعامل مع النبضات المسموح بها

يحدد هذا الرسم البياني أقصى تيار نبضي غير متكرر أو متكرر مسموح به (I_F(A)) كدالة لعرض النبضة (t_p) لدورات عمل مختلفة (D). يسمح للمصممين بفهم قدرة LED على التعامل مع نبضات التيار العالي القصيرة، والتي قد تُستخدم في تطبيقات الاتصالات أو الإشارات الخاصة.

4.6 التوزيع الطيفي

يُظهر رسم التوزيع الطيفي النسبي شدة الضوء المنبعث عبر أطوال موجية مختلفة. بالنسبة لهذا LED الأصفر، تكون الذروة حوالي 589 نانومتر، مع عرض نطاق ضيق نموذجي، مما ينتج عنه لون أصفر مشبع.

5. معلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 الأبعاد الميكانيكية

يتم وضع LED في عبوة PLCC-6 (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي). الأبعاد النموذجية هي حوالي 3.2 مم في الطول، 2.8 مم في العرض، و 1.9 مم في الارتفاع. يتم توفير رسومات أبعاد مفصلة مع تفاوتات في ورقة البيانات لتصميم بصمة PCB دقيقة.

5.2 تخطيط وسادة اللحام الموصى به

تم توفير نمط أرضي موصى به (بصمة) لتصميم PCB. يتضمن هذا حجم وتباعد الوسادات النحاسية للأطراف الستة والوسادة الحرارية المركزية (إن وجدت). يضمن اتباع هذه التوصية اللحام السليم، والاستقرار الميكانيكي، والنقل الحراري الأمثل من LED إلى PCB.

5.3 تحديد القطبية

تتضمن العبوة مؤشر قطبية، عادةً شق أو نقطة بالقرب من الطرف 1. يحدد مخطط توزيع الأطراف اتصالات الأنود والكاثود. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع لمنع التلف.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف إعادة التدفق للحام

تم تحديد ملف تعريف درجة حرارة إعادة التدفق للحام بالتفصيل. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة اللحام القصوى 260°C، ويجب تحديد الوقت فوق 240°C. يتضمن الملف النموذجي مراحل التسخين المسبق، والنقع، وإعادة التدفق، والتبريد. الالتزام بهذا الملف أمر بالغ الأهمية لمنع التلف الحراري للعبوة البلاستيكية والرقاقة الداخلية وروابط الأسلاك.

6.2 احتياطات الاستخدام

تم تحديد احتياطات المناولة والاستخدام العامة. تشمل هذه تجنب الإجهاد الميكانيكي على الأطراف، ومنع التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) أثناء المناولة (على الرغم من تصنيفه 8 كيلو فولت)، وضمان عدم تجاوز ظروف التشغيل للحدود القصوى المطلقة، وتنفيذ تصميم حراري مناسب على PCB. الجهاز غير مصمم للعمل بجهد عكسي.

6.3 ظروف التخزين

يجب تخزين المكونات في بيئة جافة ومتحكم بها ضمن نطاق درجة حرارة التخزين المحدد من -40°C إلى +110°C. للتخزين الممتد، يشير مستوى حساسية الرطوبة (MSL) 2 إلى أنه يمكن تعريض العبوة لظروف أرضية المصنع لمدة تصل إلى عام واحد قبل أن تتطلب الخبز قبل لحام إعادة التدفق.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 معلومات التعبئة

يتم توريد مصابيح LED على شريط وبكرة للتجميع الآلي. تشمل مواصفات التعبئة أبعاد البكرة، وعرض الشريط، وتباعد الجيوب، واتجاه المكونات على الشريط. هذه المعلومات ضرورية لتكوين آلات الاختيار والوضع.

7.2 رقم الجزء ومعلومات الطلب

يتبع رقم الجزء A09K-UY1501H-AM نظام ترميز محدد. بينما قد يكون فك التشفير الكامل خاصًا، فإنه ينقل عادةً معلومات حول نوع العبوة (PLCC-6)، واللون (أصفر - Y)، ومجموعة شدة الإضاءة، ومجموعة الطول الموجي. ستحدد معلومات الطلب الكمية لكل بكرة وتفاصيل تجارية أخرى.

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 التطبيق الأساسي: إضاءة السيارات الخارجية

التطبيق الأساسي والأكثر أهمية هو إضاءة السيارات الخارجية، وتحديدًا إشارات الانعطاف. في هذا الدور، يجب أن يوفر LED سطوعًا عاليًا للرؤية نهارًا، وزاوية رؤية واسعة لرؤيته من زوايا مختلفة، وموثوقية قصوى على نطاق درجة حرارة واسع (-40°C إلى +110°C)، ومقاومة للاهتزاز والملوثات البيئية مثل الرطوبة والكبريت.

8.2 اعتبارات تصميم الدائرة

يجب على المصممين استخدام محرك تيار ثابت بدلاً من مقاوم بسيط للحصول على أداء وعمر افتراضي أمثل، خاصة في بيئات جهد السيارات (مثل نظام 12 فولت مع تقلبات تفريغ الحمل). يجب تصميم المحرك للتعويض عن معامل درجة الحرارة السالب لـ V_Fوانخفاض شدة الإضاءة مع ارتفاع درجة الحرارة. إدارة الحرارة على PCB، باستخدام مساحة نحاسية كافية أو ثقوب حرارية متصلة بالوسادة الحرارية لـ LED، أمر ضروري للحفاظ على درجة حرارة التقاطع منخفضة، والحفاظ على السطوع، وضمان الموثوقية.

8.3 اعتبارات التصميم البصري

زاوية الرؤية 120 درجة هي توزيع لامبرتي أو شبه لامبرتي. قد تكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (عدسات، عواكس) لتشكيل نمط الحزمة لتطبيقات محددة مثل إشارات الانعطاف، والتي غالبًا ما يكون لها متطلبات تنظيمية لتوزيع الشدة الزاوية.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED الصفراء التجارية القياسية، يقدم هذا الجهاز عوامل تمييز رئيسية للاستخدام في السيارات:التأهيل لـ AEC-Q101هو الأهم، مما يضمن موثوقية مثبتة تحت اختبارات إجهاد السيارات.سطوع نموذجي أعلى (5500 مليكانديلا)يوفر سطوعًا أكبر في عبوة مدمجة.مقاومة الكبريتتعالج نمط فشل محدد في بيئات السيارات. مزيجزاوية الرؤية الواسعة (120°) والشدة العاليةمُحسّن لتطبيقات الإشارات حيث تكون الرؤية الواسعة مطلوبة. يسمحهيكل التصنيف التفصيليبمطابقة لونية وضوئية دقيقة في مصفوفات LED متعددة.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ما هو تيار التشغيل الموصى به لهذا LED؟

ج: تيار التشغيل النموذجي هو 150 مللي أمبير، مما يوفر 5500 مليكانديلا. يمكن تشغيله من 20 مللي أمبير إلى 200 مللي أمبير، ولكن معاملات الأداء محددة عند 150 مللي أمبير.

س: كيف أفسر رمز تصنيف شدة الإضاءة (مثل DA)؟

ج: رمز المجموعة يتوافق مع نطاق محدد من شدة الإضاءة. على سبيل المثال، تغطي المجموعة DA نطاق 4500 إلى 5600 مليكانديلا. يجب عليك الرجوع إلى جدول التصنيف لاختيار نطاق الشدة المناسب لتصميمك.

س: لماذا إدارة الحرارة مهمة جدًا؟

ج: يتدهور أداء LED مع الحرارة. درجة حرارة التقاطع المفرطة تقلل الناتج الضوئي، وتغير اللون، وتقصر العمر الافتراضي بشكل كبير. يجب اتباع منحنى التخفيض (القسم 4.4) لضمان التشغيل الموثوق.

س: هل يمكن استخدام هذا LED في تطبيقات غير سياراتية؟

ج: نعم، موثوقيته العالية تجعله مناسبًا لتطبيقات متطلبة أخرى مثل مؤشرات الصناعية، ولافتات الخارجية، ومعدات السلامة حيث تكون المتانة البيئية مطلوبة، على الرغم من أنه قد يكون مُحسّنًا من حيث التكلفة لحجم إنتاج السيارات.

س: ماذا يعني MSL 2 للتجميع؟

ج: مستوى حساسية الرطوبة 2 يعني أنه يمكن تعريض الجهاز المعبأ لظروف المصنع المحيطة (≤30°C / 60% رطوبة نسبية) لمدة تصل إلى عام واحد قبل أن يتطلب الخبز لإزالة الرطوبة الممتصة التي قد تسبب التشقق أثناء لحام إعادة التدفق.

11. دراسة حالة التصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم إشارة انعطاف خلفية عالية الموثوقية للسيارة.يقوم مهندس تصميم بإنشاء مجموعة إشارات انعطاف خلفية جديدة تعتمد على LED لسيارة ركاب. تستخدم المجموعة 12 مصباح LED أصفر مرتبة بنمط محدد. باستخدام هذا LED من نوع PLCC-6، يختار المهندس أولاً مجموعة شدة الإضاءة المناسبة (مثل DB لأعلى سطوع) ومجموعة الطول الموجي السائد (مثل 8891 للون أصفر متسق) من المورد لضمان التجانس عبر جميع المصابيح الـ 12. يتم اختيار دائرة متكاملة لمحرك تيار ثابت، مصنفة للاستخدام في السيارات، لتوفير 150 مللي أمبير ثابتة لكل سلسلة LED. تم تصميم PCB بطبقة نحاسية 2 أونصة ومجموعة من الثقوب الحرارية مباشرة تحت بصمة LED لنقل الحرارة بكفاءة، مما يحافظ على درجة حرارة وسادة اللحام أقل من 80°C أثناء التشغيل. هذا يضمن بقاء درجة حرارة التقاطع الفعلية أقل بكثير من الحد الأقصى 125°C، والحفاظ على استقرار اللومن طوال عمر المركبة. يتم إجراء محاكاة بصرية باستخدام نمط إشعاع LED بزاوية 120 درجة لتصميم بصريات ثانوية تلبي المتطلبات الضوئية التنظيمية لشدة إشارة الانعطاف وتوزيعها الزاوي.

12. مبدأ التشغيل

هذا LED هو مصدر ضوء شبه موصل. يعتمد على رقاقة شبه موصلة (داي) مصنوعة من مواد مثل زرنيخيد فوسفيد الغاليوم (GaAsP) أو ما شابه، مصممة لإصدار ضوء في الطول الموجي الأصفر عندما يمر تيار كهربائي عبره. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الدايود، تتحد الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة من أشباه الموصلات، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). هذه العملية تسمى الانبعاث الكهروضوئي. يحدد التركيب المادي المحدد وبنية طبقات أشباه الموصلات الطول الموجي السائد للضوء المنبعث. يتم تركيب الرقاقة داخل عبوة PLCC-6 عاكسة، والتي تحتوي أيضًا على روابط الأسلاك المتصلة، ويتم تغليفها بعدسة سيليكون صفراء أو شفافة تحمي الرقاقة وتشكل الناتج الضوئي.

13. اتجاهات التكنولوجيا

الاتجاه العام في إضاءة LED للسيارات هو نحوفعالية أعلى(المزيد من لومن لكل واط)، مما يتيح إشارات أكثر سطوعًا باستهلاك طاقة أقل وحمل حراري أقل.التصغيريستمر، مما يسمح بتصميمات إضاءة أكثر إحكاما وأسلوبية.تحسين اتساق اللون وتصنيف أكثر دقةأمر بالغ الأهمية مع انتشار مصفوفات LED بشكل أكبر. هناك أيضًا اتجاه نحووحدات LED ذكية متكاملةالتي تتضمن المحرك، والتشخيص، وواجهات الاتصال داخل نفس العبوة. علاوة على ذلك، تتقدم علوم المواد لتوفير مقاومة أكبر للعوامل البيئية القاسية مثل الدورات الحرارية القصوى، والرطوبة العالية، والغازات المسببة للتآكل، مما يدفع حدود الموثوقية والعمر الافتراضي في تطبيقات السيارات.