ورقة بيانات LED أحمر PLCC-2 - 65-21-UR0200H-AM - درجة سيارات - 1120mcd @ 20mA - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 65-21-UR0200H-AM صمامًا ثنائيًا باعثًا للضوء (LED) أحمر عالي السطوع، مُحاطًا بغلاف PLCC-2 (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي) صغير الحجم للتركيب السطحي. تم تصميم هذا المكون خصيصًا لتطبيقات إضاءة السيارات الداخلية المتطلبة، حيث يقدم مزيجًا من إخراج ضوئي عالي، وزاوية مشاهدة واسعة، وموثوقية قوية. يركز تصميمه الأساسي على إضاءة لوحة القيادة، مجموعات العدادات، والإضاءة الداخلية العامة حيث يكون لون وسطوع ثابتين أمرًا بالغ الأهمية تحت ظروف بيئية متغيرة.

تشمل المزايا الأساسية لهذا LED تأهيله للمعيار الصارم AEC-Q102 للأجهزة البصرية الإلكترونية المنفصلة في تطبيقات السيارات، مما يضمن الأداء والعمر الطويل تحت الظروف القاسية النموذجية لداخل المركبات. يتميز بشدة إضاءة نموذجية تبلغ 1120 مليكانديلا (mcd) عند تيار تشغيل قياسي 20 مللي أمبير، مقترنة بزاوية مشاهدة واسعة 120 درجة لرؤية ممتازة. علاوة على ذلك، يتوافق المنتج مع توجيهات RoHS و REACH والخالية من الهالوجين البيئية، مما يجعله مناسبًا للأسواق العالمية ذات اللوائح الصارمة للمواد.

السوق المستهدف هو قطاع السيارات حصريًا، مع تطبيقات مُدرجة صراحةً لإضاءة السيارات الداخلية وعروض العدادات. يحدد هذا التركيز مواصفاته المعززة لنطاق درجة الحرارة، وحماية التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)، والموثوقية طويلة الأجل مقارنةً بـ LEDs التجارية القياسية.

2. تحليل متعمق للمعاملات التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والكهربائية

يتم تعريف الأداء الكهربائي والبصري تحت ظروف الاختبار القياسية (Ts=25°C). تيار الأمام (I_F) له قيمة قصوى مطلقة 50 مللي أمبير، ونقطة تشغيل نموذجية 20 مللي أمبير، وحد أدنى مقترح لتيار التشغيل 5 مللي أمبير. عند 20 مللي أمبير، تتراوح شدة الإضاءة (I_V) من حد أدنى 710 مليكانديلا إلى نموذجي 1120 مليكانديلا، مع حد أقصى محدد يصل إلى 1800 مليكانديلا، مما يشير إلى اختلاف محتمل في الأداء عبر مجموعات الإنتاج. جهد الأمام (V_F) عند هذا التيار يتراوح بين 1.75 فولت و 2.75 فولت، بقيمة نموذجية 2.0 فولت. الطول الموجي السائد (λ_d) في الطيف الأحمر، محدد من 612 نانومتر إلى 627 نانومتر، بقيمة نموذجية 622 نانومتر. زاوية المشاهدة (2θ_½) ثابتة 120 درجة، مع تسامح مُعلن ±5°.

2.2 معاملات الحرارة والموثوقية

إدارة الحرارة أمر بالغ الأهمية لأداء LED وعمره الافتراضي. يحتوي الجهاز على قيمتين محددتين للمقاومة الحرارية: مقاومة حرارية "حقيقية" (R_{th JS real}) بحد أقصى 160 كلفن/واط ومقاومة حرارية "كهربائية" (R_{th JS el}) بحد أقصى 125 كلفن/واط. الاختلاف على الأرجح ينبع من منهجية القياس، حيث تكون الطريقة الكهربائية ممارسة صناعية شائعة للتقدير. درجة حرارة الوصلة القصوى المطلقة (T_J) هي 125°C. نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين محدد من -40°C إلى +110°C، وهو أمر أساسي لتطبيقات السيارات التي يجب أن تعمل في مناخات متطرفة. يمكن للجهاز تحمل نبضة تفريغ كهروستاتيكي (نموذج جسم الإنسان) تصل إلى 2 كيلو فولت، مما يوفر مستوى أساسي من الحماية أثناء التعامل.

2.3 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم. تبديد الطاقة الأقصى (P_d) هو 137 ملي واط. قدرة تيار الذروة (I_FM) هي 100 مللي أمبير لنبضات ≤10 ميكروثانية مع دورة عمل منخفضة جدًا (D=0.005). لم يتم تصميم الجهاز للعمل بتحيز عكسي. درجة حرارة اللحام القصوى أثناء إعادة التدفق هي 260°C لمدة 30 ثانية، وهو ملف تعريف قياسي لعمليات اللحام الخالية من الرصاص.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز LEDs إلى مجموعات أداء. توفر ورقة البيانات جداول تصنيف مفصلة لثلاث معاملات رئيسية.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف شدة الإضاءة باستخدام نظام ترميز أبجدي رقمي (مثل L1، L2، M1... حتى GA). يغطي كل مجموعة نطاقًا محددًا من الحد الأدنى والأقصى لشدة الإضاءة بالمليكانديلا (mcd). بالنسبة لـ 65-21-UR0200H-AM، يتم تمييز مجموعات الإخراج المحتملة وتشمل V1 (710-900 مليكانديلا)، V2 (900-1120 مليكانديلا)، AA (1120-1400 مليكانديلا)، و AB (1400-1800 مليكانديلا). هذا يسمح للمصممين باختيار الأجزاء بناءً على مستوى السطوع المطلوب لتطبيقهم، مع تسامح قياس مرتبط ±8%.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

الطول الموجي السائد، الذي يحدد اللون الأحمر المُدرك، يتم تصنيفه أيضًا. يتم تحديد المجموعات بواسطة رموز مكونة من أربعة أرقام (مثل 1215، 1518، 1821). كل رمز يتوافق مع نطاق طول موجي 3 نانومتر. بالنسبة لهذا الجزء المحدد، المجموعات المحتملة هي 1215 (612-615 نانومتر)، 1518 (615-618 نانومتر)، 1821 (618-621 نانومتر)، 2124 (621-624 نانومتر)، 2427 (624-627 نانومتر)، و 2730 (627-630 نانومتر). التسامح لقياس الطول الموجي السائد هو ±1 نانومتر. يضمن هذا التصنيف الضيق تجانس اللون عبر عدة LEDs في عرض أو مصفوفة إضاءة.

3.3 تصنيف جهد الأمام

يتم تصنيف جهد الأمام باستخدام رموز مثل 1517، 1720، 2022، إلخ، تمثل نطاقات جهد بزيادات 0.25 فولت (مثل 1.50-1.75 فولت، 1.75-2.00 فولت، 2.00-2.25 فولت). معرفة مجموعة V_Fمهم لتصميم دوائر قيادة تيار فعالة وإدارة تبديد الطاقة.

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات عدة رسوم بيانية توضح كيف تتغير المعاملات الرئيسية مع ظروف التشغيل.

4.1 منحنى IV وشدة الإضاءة النسبية

يظهر الرسم البياني لتيار الأمام مقابل جهد الأمام العلاقة الأسية النموذجية، وهي ضرورية لاختيار مقاومة محددة للتيار أو محرك تيار ثابت مناسب. يوضح الرسم البياني لشدة الإضاءة النسبية مقابل تيار الأمام أن إخراج الضوء يزداد بشكل فائق الخطية مع التيار حتى نقطة معينة، لكن التشغيل فوق 20 مللي أمبير الموصى بها قد يقلل الكفاءة ويزيد الحرارة.

4.2 الاعتماد على درجة الحرارة

تشرح عدة رسوم بيانية التأثيرات الحرارية. يظهر منحنى شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة حرارة الوصلة أن إخراج الضوء ينخفض مع زيادة درجة الحرارة - وهو اعتبار بالغ الأهمية لتطبيقات السيارات حيث يمكن أن تكون درجات الحرارة المحيطة مرتفعة. يظهر الرسم البياني لجهد الأمام النسبي مقابل درجة حرارة الوصلة أن V_Fله معامل درجة حرارة سالب، يتناقص خطيًا مع ارتفاع درجة الحرارة. يمكن استخدام هذه الخاصية أحيانًا للاستشعار غير المباشر لدرجة الحرارة. يشير الرسم البياني للطول الموجي السائد مقابل درجة حرارة الوصلة إلى انزياح أحمر طفيف (زيادة في الطول الموجي) مع ارتفاع درجة الحرارة.

4.3 توزيع الطيف وتقليل التصنيف

يؤكد الرسم البياني لتوزيع الطيف النسبي على الإخراج الأحمر أحادي اللون المتمركز حول 622 نانومتر. منحنى تقليل تصنيف تيار الأمام حيوي للتصميم الحراري؛ يظهر أنه يجب تقليل الحد الأقصى المسموح به لتيار الأمام المستمر مع زيادة درجة حرارة وسادة اللحام. على سبيل المثال، عند درجة حرارة وسادة 110°C، الحد الأقصى لتيار المستمر هو 35 مللي أمبير فقط. يوفر الرسم البياني لقدرة معالجة النبض المسموح بها إرشادات لقيادة LED بتيارات نبضية عند دورات عمل مختلفة، مما يسمح بسطوع لحظي أعلى في التطبيقات المتعددة.

5. معلومات الميكانيكية والغلاف

يستخدم LED غلاف PLCC-2 قياسي للتركيب السطحي. بينما لا يتم إعادة إنتاج الرسم الميكانيكي الدقيق من الصفحة 15 هنا، فإن أبعاد PLCC-2 النموذجية معروفة جيدًا في الصناعة. يتضمن الغلاف جسمًا بلاستيكيًا مصبوبًا مع دليلين. يُشار إلى القطبية من خلال شكل الغلاف أو علامة في الأعلى، حيث يتم تحديد الكاثود عادةً. تتضمن ورقة البيانات أيضًا تخطيط "وسادة اللحام الموصى بها" في الصفحة 16، وهو أمر بالغ الأهمية لتصميم لوحة الدوائر المطبوعة لضمان اللحام السليم، والإغاثة الحرارية، والاستقرار الميكانيكي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

تم تصميم المكون لعمليات لحام إعادة التدفق المتوافقة مع اللحام الخالي من الرصاص. يسمح الملف المحدد في الصفحة 16 (ملف تعريف لحام إعادة التدفق) بدرجة حرارة ذروة 260°C لمدة تصل إلى 30 ثانية. هذا ملف تعريف قياسي IPC/JEDEC. يجب على المصممين التأكد من أن عملية التجميع تظل ضمن هذه الحدود لمنع تلف الغلاف أو تدهور القطعة الداخلية وروابط الأسلاك. من المحتمل أن يحتوي قسم "احتياطات الاستخدام" (الصفحة 19) على تعليمات مهمة للتعامل والتخزين والتنظيف للحفاظ على الموثوقية، مثل تجنب التعرض للبيئات المحتوية على الكبريت التي يمكن أن تسبب تآكل الأدلة المطلية بالفضة (يشار إليها بـ "معايير اختبار الكبريت" في الصفحة 20).

7. معلومات التعبئة والطلب

تفصل "معلومات التعبئة" (الصفحة 17) كيفية توريد LEDs، عادةً على شرائط ناقلة بارزة ملفوفة في بكرات، مناسبة لمعدات التجميع الآلي للالتقاط والوضع. يتبع رقم الجزء 65-21-UR0200H-AM نظام ترميز داخلي محتمل قد يضم معلومات حول نوع الغلاف، اللون، مجموعة الأداء، وسمات أخرى. يوفر قسم "معلومات الطلب" (الصفحة 14) رموز الطلب المحددة المقابلة لمجموعات مختلفة من شدة الإضاءة، الطول الموجي، وجهد الأمام، مما يسمح بالاختيار الدقيق للإنتاج.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

كما هو مذكور، التطبيقات الأساسية هي إضاءة السيارات الداخلية ومجموعات العدادات. يشمل هذا الإضاءة الخلفية للأزرار، المفاتيح، والرموز على وحدة التحكم المركزية، إضاءة مقابض الأبواب وأرضية القدمين، والأهم من ذلك، كمؤشرات وأضواء تحذير داخل مجموعة العدادات. تجعل زاوية المشاهدة الواسعة 120 درجة مناسبة للتطبيقات حيث قد لا يتم مشاهدة LED مباشرة.

8.2 اعتبارات التصميم

عند التصميم باستخدام هذا LED، يجب على المهندسين مراعاة عدة عوامل:قيادة التيار:استخدم محرك تيار ثابت أو مقاومة محددة للتيار مضبوطة على 20 مللي أمبير (نموذجي) لضمان سطوع وطول عمر ثابتين.إدارة الحرارة:يجب احترام منحنى تقليل التصنيف. تأكد من مساحة نحاس كافية في لوحة الدوائر المطبوعة أو فتحات حرارية لتصريف الحرارة بعيدًا عن وسائد اللحام، خاصة في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية مثل لوحة قيادة السيارة تحت أشعة الشمس المباشرة.التصميم البصري:قد تتطلب زاوية المشاهدة الواسعة أدلة ضوئية أو موزعات لتشكيل الحزمة لأغراض مؤشر محددة.حماية التفريغ الكهروستاتيكي:بينما تم تصنيفه لـ 2 كيلو فولت HBM، فإن دمج حماية أساسية للتفريغ الكهروستاتيكي على لوحة الدوائر المطبوعة هو ممارسة جيدة للإلكترونيات السيارات.

9. المقارنة والتمييز التقني

مقارنةً بـ LEDs الحمراء PLCC-2 التجارية القياسية، يتميز 65-21-UR0200H-AM من خلال مؤهلاته لدرجة السيارات. تشمل المميزات الرئيسية:تأهيل AEC-Q102:يتضمن هذا مجموعة من اختبارات الإجهاد (حياة التشغيل بدرجة حرارة عالية، دورات درجة الحرارة، مقاومة الرطوبة، إلخ.) لا تخضع لها الأجزاء التجارية.نطاق درجة حرارة موسع:التشغيل من -40°C إلى +110°C يتجاوز النطاق النموذجي -40°C إلى +85°C أو +100°C للأجزاء التجارية.متانة التآكل:يشير تحديد "الفئة B1" لمتانة التآكل إلى الاختبار ضد ملوثات غازية محددة شائعة في بيئات السيارات.تصنيف ومواصفات أضيق:عادةً ما يتم تحديد المعاملات بتسامح أضيق وتصنيف أكثر شمولاً لضمان الاتساق على مستوى النظام.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعاملات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 50 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج: لا. القيمة القصوى المطلقة 50 مللي أمبير هي حد إجهاد. للتشغيل طويل الأجل الموثوق، يجب اتباع منحنى تقليل التصنيف بناءً على درجة حرارة وسادة اللحام. في الظروف المحيطة النموذجية، 20 مللي أمبير هو تيار التشغيل المستمر الموصى به.

س: ما الفرق بين المقاومة الحرارية "الحقيقية" و"الكهربائية"؟

ج: تستخدم الطريقة "الكهربائية" جهد الأمام الحساس لدرجة الحرارة كبديل لحساب المقاومة الحرارية وتستخدم عادةً للمواصفات. قد تتضمن الطريقة "الحقيقية" قياسًا حراريًا أكثر مباشرة. لأغراض التصميم، استخدام القيمة الأعلى (160 كلفن/واط) أكثر تحفظًا للحسابات الحرارية.

س: كيف أفسر رمز مجموعة شدة الإضاءة (مثل AA) في طلب؟

ج: يضمن رمز المجموعة أن شدة إضاءة LED تقع ضمن النطاق المحدد لتلك المجموعة (مثل AA = 1120-1400 مليكانديلا). يجب عليك طلب رمز المجموعة المحدد المطلوب لتجانس السطوع لتطبيقك.

س: هل الصمام الثنائي للحماية العكسية ضروري؟

ج: نعم. تنص ورقة البيانات صراحةً على أن الجهاز "لم يتم تصميمه للعمل العكسي." الصمام الثنائي العازل في السلسلة أو الصمام الثنائي الموازي عبر LED ضروري إذا كان هناك أي احتمال لتطبيق جهد عكسي، وهو شائع في أنظمة طاقة السيارات.

11. دراسة حالة تصميم عملية

السيناريو:تصميم مؤشر تحذير أحمر "فحص المحرك" لمجموعة عدادات سيارات.

الاختيار:تم اختيار 65-21-UR0200H-AM لامتثاله لـ AEC-Q102، سطوعه العالي، ولونه الأحمر. قد يتم اختيار مجموعة طول موجي في نطاق 612-621 نانومتر لمظهر أحمر قياسي.

تصميم الدائرة:مزود الطاقة للمجموعة هو 12 فولت اسمي (يمكن أن يتراوح من 9 فولت إلى 16 فولت). تم اختيار مقاومة متسلسلة بسيطة لفعالية التكلفة. باستخدام V_Fالنموذجي 2.0 فولت عند 20 مللي أمبير: R = (12V - 2.0V) / 0.020A = 500Ω. تم اختيار مقاومة قياسية 510Ω، مما يؤدي إلى تيار ~19.6 مللي أمبير، وهو مقبول. يتم حساب تصنيف قدرة المقاومة: P = I²R = (0.0196)²* 510 ≈ 0.2W، لذا مقاومة 1/4W كافية.

الفحص الحراري:سيتم تركيب LED على لوحة الدوائر المطبوعة للمجموعة. بافتراض حد أقصى لدرجة الحرارة المحيطة داخل السيارة 85°C وارتفاع محسوب لدرجة حرارة لوحة الدوائر المطبوعة 15°C عند الوسادة، تكون درجة حرارة الوسادة 100°C. بالرجوع إلى منحنى تقليل التصنيف، الحد الأقصى المسموح به لتيار المستمر عند 100°C هو حوالي 40 مللي أمبير. تيار تصميمنا ~20 مللي أمبير ضمن هذا الحد بشكل جيد، مما يوفر هامش أمان جيد.

التصميم البصري:تم تصميم أنبوب ضوئي أو غطاء موزع صغير لتوجيه الضوء من LED SMD على لوحة الدوائر المطبوعة إلى أيقونة المؤشر المواجهة للأمام على واجهة المجموعة، مستفيدًا من زاوية المشاهدة 120 درجة.

12. مبدأ التشغيل

هذا الجهاز هو صمام ثنائي باعث للضوء (LED)، وهو صمام ثنائي تقاطع p-n شبه موصل. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز الجهد المدمج للصمام الثنائي (حوالي 1.75-2.75 فولت لهذا LED الأحمر)، يتم حقن الإلكترونات والثقوب عبر التقاطع. تتحد حاملات الشحن هذه، ولهذا التركيب المادي المحدد (على الأرجح يعتمد على AlGaInP)، يتم إطلاق جزء من طاقة الاتحاد كفوتونات (ضوء) بطول موجي يتوافق مع طاقة فجوة النطاق للمادة شبه الموصلة، مما ينتج ضوءًا أحمر بطول موجي سائد حوالي 622 نانومتر. يغلف غلاف PLCC-2 البلاستيكي القطعة شبه الموصلة، ويوفر حماية ميكانيكية، ويتضمن عدسة مصبوبة تشكل الضوء المنبعث إلى نمط المشاهدة المحدد 120 درجة.

13. اتجاهات التكنولوجيا

في قطاع LED السيارات، يمكن ملاحظة عدة اتجاهات. هناك دفع مستمر نحوفعالية إضاءة أعلى(مزيد من إخراج الضوء لكل واط كهربائي)، مما يسمح بعروض أكثر سطوعًا أو استهلاك طاقة أقل وتوليد حرارة.تحسين تجانس اللون وتصنيف أضيقأمر بالغ الأهمية مع تطور العروض.تعزيز الموثوقية والمتانةيبقى ذا أهمية قصوى، مع تطورات مستمرة في مواد الغلاف لتحمل درجات حرارة أعلى وإجهادات بيئية أقسى، بما في ذلك مقاومة أنواع جديدة من الملوثات. علاوة على ذلك، فإن تكاملإلكترونيات القيادة والتحكممباشرة مع غلاف LED (مثل LEDs الذكية مع دوائر متكاملة لتعتيم PWM أو التشخيص) هو اتجاه متزايد، على الرغم من أن هذا الجزء المحدد يظل مكونًا منفصلاً بدون محرك.