ورقة بيانات LED أبيض بارد PLCC-2 - عبوة 1608 - 2.85 فولت @ 10 مللي أمبير - زاوية رؤية 120° - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات LED أبيض بارد عالي الأداء، من نوع التركيب السطحي، في عبوة PLCC-2 (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي)، والمُصنف بحجم 1608. تم تصميم هذا المكون ليكون موثوقًا وعالي الأداء في البيئات المتطلبة، حيث يتميز بشدة إضاءة نموذجية تبلغ 710 ملي كانديلا (mcd) عند تيار أمامي قدره 10 مللي أمبير (mA). يركز تصميمه الأساسي على تطبيقات الإضاءة الداخلية للسيارات، حيث يكون خرج الضوء المتسق، وزوايا الرؤية الواسعة، والمتانة الهيكلية ذات أهمية قصوى.

تشمل المزايا الأساسية لـ LED حجمه الصغير 1608، وزاوية رؤية واسعة 120 درجة لتوفير تشتيت ضوئي ممتاز، وامتثاله للمعايير الصارمة للسيارات والبيئة مثل AEC-Q102، وRoHS، وREACH، ومتطلبات الخلو من الهالوجين. يستهدف الأسواق التي تتطلب إضاءة موثوقة وطويلة العمر في المساحات الضيقة، مثل مجموعات لوحة عدادات السيارة، والإضاءة الخلفية للمفاتيح، والإضاءة العامة أو التزيينية داخل المقصورة.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والكهربائية

تحدد المعايير التشغيلية الرئيسية أداء LED تحت الظروف القياسية (T_s=25°C). يتراوح نطاق تشغيل التيار الأمامي (I_F) من 2 مللي أمبير إلى حد أقصى 20 مللي أمبير، حيث يعتبر 10 مللي أمبير حالة الاختبار النموذجية. عند هذا التيار، يكون الجهد الأمامي النموذجي (V_F) هو 2.85 فولت، مع نطاق يتراوح من 2.5 فولت إلى 3.75 فولت. ناتج القياس الضوئي الأساسي، شدة الإضاءة (I_V)، محدد بقيمة نموذجية 710 mcd، وحد أدنى 560 mcd، ويمكن أن يصل إلى 1300 mcd. إحداثيات اللونية السائدة (CIE x, y) هي تقريبًا 0.3, 0.3، مما يحدد نقطة اللون الأبيض البارد. من المهم ملاحظة هوامش القياس المرتبطة: ±8% للتدفق الضوئي، ±0.05 فولت للجهد الأمامي، و±0.005 لإحداثيات اللونية.

2.2 الحدود القصوى المطلقة وإدارة الحرارة

لضمان طول عمر المكون، يجب ألا تتجاوز ظروف التشغيل الحدود القصوى المطلقة أبدًا. الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر هو 20 مللي أمبير، مع حد لتبديد الطاقة قدره 75 مللي واط. يمكن للمكون تحمل تيار اندفاعي قصير المدى (I_FM) بقيمة 50 مللي أمبير لنبضات ≤10 ميكروثانية. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الوصلة (T_J) 125°C، مع نطاق تشغيل لدرجة حرارة البيئة المحيطة من -40°C إلى +110°C. إدارة الحرارة أمر بالغ الأهمية؛ يتم تحديد المقاومة الحرارية من الوصلة إلى نقطة اللحام بـ 160 كلفن/واط (حقيقي) و 140 كلفن/واط (كهربائي). تشير هذه المعلمة إلى مدى فعالية نقل الحرارة بعيدًا عن شريحة LED، مما يؤثر مباشرة على استقرار خرج الضوء وعمره الافتراضي.

2.3 مواصفات الموثوقية والبيئة

تم تصميم LED ليكون قويًا. لديه تصنيف حساسية للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD) بقيمة 2 كيلو فولت (نموذج جسم الإنسان)، وهو مستوى قياسي لتداول المكونات. وهو مؤهل وفقًا لمعيار AEC-Q102، مما يؤكد ملاءمته للتطبيقات في السيارات. علاوة على ذلك، فهو يلبي فئة المتانة ضد التآكل B1، ويوفر الامتثال لأنظمة REACH التابعة للاتحاد الأوروبي، وهو خالٍ من الهالوجين (البروم <900 جزء في المليون، الكلور <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون). مستوى حساسية الرطوبة (MSL) هو 3، مما يعني أنه يجب تجفيف العبوة بالفرن إذا تعرضت للهواء المحيط لأكثر من 168 ساعة قبل لحام الريفلو.

3. تحليل منحنيات الأداء

3.1 منحنى التيار-الجهد والكفاءة الضوئية

يظهر الرسم البياني للتيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي علاقة أسية مميزة. مع زيادة التيار من 0 إلى 25 مللي أمبير، يرتفع الجهد من حوالي 2.4 فولت إلى 3.2 فولت. هذا المنحنى ضروري لتصميم دائرة تحديد التيار. يوضح الرسم البياني للشدة الضوئية النسبية مقابل التيار الأمامي أن خرج الضوء يزداد بشكل فائق الخطية مع التيار عند المستويات المنخفضة قبل أن يميل نحو التشبع عند التيارات الأعلى، مما يؤكد على أهمية تشغيل LED عند أو بالقرب من تياره الموصى به للحصول على أفضل كفاءة.

3.2 الاعتماد على درجة الحرارة

تكشف رسوم الأداء عن اعتمادات كبيرة على درجة الحرارة. يُظهر منحنى الشدة الضوئية النسبية مقابل درجة حرارة الوصلة أن الناتج ينخفض مع زيادة درجة الحرارة. عند 100°C، تكون الشدة تقريبًا 60-70% من قيمتها عند 25°C. على العكس من ذلك، فإن الجهد الأمامي له معامل درجة حرارة سالب، حيث ينخفض بحوالي 0.2 فولت على نفس نطاق درجة الحرارة. كما تتحول إحداثيات اللونية مع كل من التيار ودرجة الحرارة، وهو اعتبار بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب جودة لونية متسقة.

3.3 توزيع الطيف ونمط الحزمة الضوئية

يؤكد رسم توزيع الطيف النسبي على طيف أبيض بارد، نموذجي لشريحة LED زرقاء مع طلاء فسفوري. يقع الذروة في المنطقة الزرقاء، مع ذروة ثانوية واسعة في المنطقة الصفراء/الخضراء من الفسفور. يوضح مخطط نمط الإشعاع ملف انبعاث يشبه لامبرتيان بعرض كامل عند نصف أقصى (FWHM) يبلغ 120°، مما يوفر إضاءة واسعة ومتساوية.

3.4 تخفيض التصنيف والتشغيل بالنبضات

منحنى تخفيض التيار الأمامي حيوي للتشغيل في درجات الحرارة العالية. عند أقصى درجة حرارة لوح اللحام البالغة 110°C، ينخفض التيار الأمامي المستمر المسموح به إلى 20 مللي أمبير. يحدد الرسم البياني أيضًا عدم استخدام تيارات أقل من 2 مللي أمبير. يسمح مخطط قدرة معالجة النبض المسموح بها للمصممين باستخدام تيارات ذروية أعلى (I_F) لفترات قصيرة (من 0.1 مللي ثانية إلى 10 ثوانٍ) عند دورات عمل مختلفة، وهو أمر مفيد للتعددية (multiplexing) أو إنشاء دفقات سطوع.

4. شرح نظام التصنيف (Binning)

يتم تصنيف ناتج LED إلى مجموعات (Bins) لضمان الاتساق داخل دفعة الإنتاج. يتم توفير هيكلين أساسيين للتصنيف.

4.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم فرز شدة الإضاءة إلى مجموعات مُصنفة من Q إلى B، حيث يتم تقسيم كل مجموعة إلى مجموعات فرعية X و Y و Z تمثل نطاقات شدة تصاعدية. بالنسبة لرقم القطعة المحدد هذا (1608-C701 00H-AM)، يتم تسليط الضوء على مجموعات الناتج المحتملة، والتي تقع ضمن المجموعتين U و V. هذا يعني أن القطعة النموذجية 710 mcd تقع في النطاق العلوي للمجموعة U (U-Z: 610-710 mcd) أو النطاق السفلي للمجموعة V (V-X: 710-820 mcd). يجب على المصممين مراعاة هذا النطاق عند تحديد مستويات السطوع الدنيا.

4.2 تصنيف اللونية (اللون)

يحدد هيكل مجموعة اللون الأبيض البارد القياسي أشكالًا رباعية محددة على مخطط اللونية CIE 1931. يتم تعريف كل مجموعة (مثل PK0, NK0, MK0) بأربع مجموعات من إحداثيات (x, y) تشكل حدودها. يضمن ذلك أن جميع وحدات LED ضمن رمز مجموعة معين ستظهر إحداثيات لونية ضمن تلك المنطقة المحددة، مما يحافظ على تجانس اللون في مصفوفة. يسرد الجدول المقدم العديد من رموز المجموعات ومجموعات الإحداثيات المقابلة لها.

5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة والتركيب

5.1 الأبعاد الميكانيكية وقطبية التوصيل

يستخدم LED عبوة PLCC-2 قياسية بحجم 1608 (1.6 مم × 0.8 مم). يُظهر الرسم الميكانيكي عادةً المنظر العلوي والجانبي والبصمة. تحتوي عبوة PLCC-2 على دبوسين توصيل. يُشار إلى القطبية بواسطة علامة على الجزء العلوي من المكون، مثل نقطة أو زاوية مقطوعة، والتي تتوافق مع دبوس الكاثود (-). التوجيه الصحيح ضروري لتشغيل الدائرة.

5.2 تخطيط اللحام الموصى به

يتم توفير تصميم موصى به لنمط اللحام (لوح اللحام) لضمان وصلات لحام موثوقة ومحاذاة صحيحة أثناء عملية الريفلو. يكون هذا النمط أكبر قليلاً من دبابيس المكون لتسهيل تكوين حشوة لحام جيدة. الالتزام بهذه البصمة أمر بالغ الأهمية لعائد التصنيع والموثوقية الميكانيكية طويلة المدى.

5.3 ملف تعريف لحام الريفلو والإرشادات

تحدد ورقة البيانات ملف تعريف لحام ريفلو بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260°C لمدة أقصاها 30 ثانية. هذا هو ملف تعريف ريفلو قياسي خالٍ من الرصاص. يتضمن الملف مناطق التسخين المسبق، والنقع الحراري، والريفلو، والتبريد بمعدلات ارتفاع وحدود زمنية محددة لمنع الصدمة الحرارية وضمان تكوين وصلة لحام مناسبة دون الإضرار بعلبة LED أو الشريحة الداخلية.

5.4 معلومات التعبئة

يتم توريد وحدات LED على شريط وبكرة للتجميع الآلي (pick-and-place). توضح معلومات التعبئة أبعاد البكرة، وعرض الشريط، وتباعد الجيوب، وتوجيه المكونات على الشريط. هذه المعلومات ضرورية لتكوين معدات التجميع.

5.5 احتياطات الاستخدام والتخزين

تشمل الاحتياطات الرئيسية: تجنب تطبيق جهد عكسي، وضمان عدم تجاوز ظروف التشغيل للحدود القصوى المطلقة، وتنفيذ إجراءات التعامل مع ESD المناسبة، واتباع ملف تعريف الريفلو المحدد. يجب أن تكون ظروف التخزين ضمن نطاق -40°C إلى +110°C، ويجب اتباع إجراءات التعامل مع MSL-3 إذا تم فتح الكيس.

6. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

6.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

التطبيق الأساسي هو الإضاءة الداخلية للسيارات. وهذا يشمل إضاءة مجموعات العدادات، وتوفير الإضاءة الخلفية للمقاييس والشاشات. كما أنه مثالي للإضاءة الخلفية لمختلف المفاتيح (مفاتيح النوافذ الكهربائية، التحكم في المناخ) وللإضاءة العامة أو التزيينية داخل المقصورة. تجعل مواصفات موثوقيته مناسبة لهذه البيئات القاسية ذات دورات الحرارة المتغيرة.

6.2 اعتبارات تصميم الدائرة الكهربائية

يجب على المصممين دمج مقاومة محددة للتيار أو دائرة قيادة تيار ثابت. يمكن حساب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم: R = (V_المصدر- V_F) / I_F. باستخدام V_Fالنموذجي البالغ 2.85 فولت و I_Fمطلوب قدره 10 مللي أمبير مع مصدر 5 فولت، ستكون المقاومة تقريبًا (5 - 2.85) / 0.01 = 215 أوم. يُوصى باستخدام دائرة متكاملة قائدة (IC) للتطبيقات التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في التيار أو تخفيف السطوع (PWM). تلغي زاوية الرؤية الواسعة الحاجة إلى بصريات ثانوية في العديد من تطبيقات الإضاءة المنتشرة.

6.3 إدارة الحرارة في التصميم

يعتبر تبديد الحرارة الفعال أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على الأداء وطول العمر. تشير قيمة المقاومة الحرارية العالية إلى أن الحرارة لا تخرج بسهولة من الوصلة. يجب على المصممين التأكد من أن لوح اللحام على اللوحة المطبوعة (PCB) المتصل بلوح التبريد الحراري لـ LED (إن وجد) يكون بحجم كافٍ ومتصلًا بمساحات أو طبقات نحاسية لتعمل كمشتت للحرارة. في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية (على سبيل المثال، بالقرب من إلكترونيات محرك السيارة)، يجب تخفيض التيار وفقًا للمنحنى المقدم.

6.4 معايير مقاومة الكبريت

تتضمن ورقة البيانات قسمًا لمعايير اختبار الكبريت، وهو ذو صلة خاصة ببيئات السيارات والصناعية حيث يمكن للكبريت الموجود في الجو أن يسبب تآكل المكونات المطلية بالفضة. يتحقق هذا الاختبار من مقاومة LED لمثل هذه البيئات، وهو عامل رئيسي للموثوقية طويلة المدى في مواقع جغرافية أو تطبيقات معينة.

7. معلومات الطلب ورقم القطعة

يوفر نظام رقم القطعة معلومات محددة. بالنسبة للمثال "1608-C701 00H-AM": يشير "1608" إلى حجم العبوة، و"C701" هو على الأرجح رمز المنتج الأساسي، وقد يحدد "00H-AM" مجموعة شدة الإضاءة ومجموعة اللون (على سبيل المثال، أبيض بارد). سيوضح قسم معلومات الطلب كيفية تحديد مجموعات مختلفة أو خيارات التعبئة (شريط وبكرة مقابل كميات كبيرة).

8. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ما الفرق بين المقاومة الحرارية الحقيقية والكهربائية (R_{th JS})?

ج: يتم قياس المقاومة الحرارية الحقيقية باستخدام معلمة حساسة لدرجة الحرارة (مثل الجهد الأمامي) لـ LED نفسه. غالبًا ما تكون المقاومة الحرارية الكهربائية قيمة محسوبة أو محاكاة. تكون القيمة الحقيقية بشكل عام أكثر دقة للتصميم الحراري.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر 3.3 فولت بدون مقاومة؟

ج: لا. يختلف الجهد الأمامي (2.5 فولت - 3.75 فولت). قد يؤدي توصيل 3.3 فولت مباشرة إلى تيار مفرط إذا كان V_Fمنخفضًا، مما قد يتلف LED. استخدم دائمًا آلية تحديد للتيار.

س: كيف تؤثر زاوية الرؤية 120° على تصميمي؟

ج: توفر ضوءًا منتشرًا واسعًا جدًا. إنها ممتازة لإضاءة المساحات ولكن ليس لإنشاء حزمة ضوئية مركزة. لتأثير الضوء المركز، ستكون هناك حاجة إلى عدسة ثانوية.

س: هل يمكن تخفيف سطوع هذا LED؟

ج: نعم، مثل معظم وحدات LED، يمكن تخفيف سطوعها بفعالية باستخدام تعديل عرض النبضة (PWM). لا تستخدم تخفيض الجهد التناظري للتخفيف، لأنه يتسبب في تحول لوني كبير.

9. المبادئ والتوجهات التقنية

9.1 مبدأ التشغيل

هذا هو LED أبيض محول بالفسفور. تشع شريحة أشباه الموصلات، المصنوعة عادة من نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN)، ضوءًا أزرق عند انحيازها أماميًا. يحفز هذا الضوء الأزرق طلاءًا فسفوريًا أصفر (أو أصفر-أحمر) داخل العبوة. يؤدي مزيج الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر المحول إلى إدراك الضوء الأبيض. يحدد المزيج المحدد من الفسفور درجة حرارة اللون المترابطة (CCT)، في هذه الحالة "أبيض بارد".

9.2 توجهات الصناعة

يتجه تطور مثل هذه المكونات نحو كفاءة أعلى (مزيد من اللومن لكل واط)، وتحسين مؤشر تجسيد اللون (CRI) للحصول على جودة ضوء أفضل، وتصغير أكبر مع الحفاظ على أو زيادة خرج الضوء. هناك أيضًا دافع قوي نحو معايير موثوقية أعلى وامتثال بيئي أوسع (على سبيل المثال، تقليل خطر الضوء الأزرق، إمكانية إعادة التدوير الكاملة). يعد التكامل مع وحدات القيادة الذكية للإضاءة التكيفية مجالًا آخر متناميًا، خاصة في تطبيقات السيارات.