ورقة بيانات LED أحمر PLCC-2 2214 - 2.2x1.4 مم - 2.05 فولت نموذجي - 30 مللي أمبير - 1120 ميللي كانديلا - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لـ LED أحمر عالي السطوع في غلاف PLCC-2 (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي) للتثبيت السطحي، والمُسمى 2214. تم تصميم هذا المكون ليكون موثوقًا وعالي الأداء في التطبيقات المتطلبة، ويتميز بمساحة صغيرة وزاوية مشاهدة واسعة تبلغ 120 درجة. الهدف التصميمي الأساسي له هو أنظمة الإضاءة الداخلية للسيارات، حيث يكون إخراج اللون المتسق والاستقرار طويل الأمد والامتثال للمعايير الصناعية أمرًا بالغ الأهمية.

تشمل المزايا الأساسية لـ LED تأهيله وفقًا لمعيار AEC-Q102 لمكونات البصريات الإلكترونية المنفصلة من الدرجة السياراتية، مما يضمن تلبية متطلبات الجودة والموثوقية الصارمة للاستخدام في المركبات. كما يفتخر بالامتثال لتوجيهات RoHS وREACH والخالية من الهالوجين، مما يجعله مناسبًا للأسواق العالمية ذات اللوائح البيئية الصارمة. يجمع المكون بين شدة إضاءة عالية، وبناء قوي (فئة مقاومة التآكل A1)، وتقنية غلاف مثبتة، مما يجعله خيارًا متعدد الاستخدامات للمصممين.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والبصرية

المقياس الرئيسي للأداء هو شدة الإضاءة، بقيمة نموذجية تبلغ 1120 ميللي كانديلا (mcd) عند تيار تشغيل قياسي قدره 30 مللي أمبير. الحد الأدنى والحد الأقصى للقيم في نفس الظروف هما 900 mcd و 1800 mcd على التوالي، مما يشير إلى التباين في الإنتاج. الطول الموجي السائد، الذي يحدد اللون المُدرك، هو نموذجيًا 622 نانومتر (nm)، ضمن نطاق من 615 nm إلى 627 nm. وهذا يضعه بقوة في الطيف الأحمر القياسي. زاوية المشاهدة، المُعرَّفة على أنها الزاوية الكاملة حيث تكون الشدة نصف القيمة القصوى، هي 120 درجة، مما يوفر نمط إضاءة واسعًا ومتساويًا مناسبًا لتطبيقات الإضاءة الخلفية والمؤشرات.

2.2 الخصائص الكهربائية

جهد الأمام (Vf) هو معلمة حاسمة لتصميم الدائرة. عند 30 مللي أمبير، يكون Vf النموذجي هو 2.05 فولت، مع نطاق من 1.75 فولت (الحد الأدنى) إلى 2.75 فولت (الحد الأقصى). الحد الأقصى المطلق لتيار الأمام المستمر هو 50 مللي أمبير، بينما يُسمح بتيار اندفاعي قدره 100 مللي أمبير للنبضات ≤10 ميكروثانية. الجهاز غير مصمم للعمل بجهد عكسي. حساسية التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)، المختبرة وفقًا لنموذج جسم الإنسان (HBM)، مصنفة عند 2 كيلو فولت، وهو مستوى قياسي للتعامل مع الاحتياطات الأساسية.

3. الخصائص الحرارية والموثوقية

الإدارة الحرارية أمر بالغ الأهمية لطول عمر LED واستقرار أدائه. يتم تحديد المقاومة الحرارية من التقاطع أشباه الموصلات إلى نقطة اللحام بطريقتين: قياس \"حقيقي\" (Rth JS حقيقي) بحد أقصى 160 كلفن/وات، وطريقة \"كهربائية\" (Rth JS كهربائي) بحد أقصى 125 كلفن/وات. كلما انخفضت المقاومة الحرارية، زادت كفاءة نقل الحرارة بعيدًا عن شريحة LED. أقصى درجة حرارة تقاطع مسموح بها (Tj) هي 125 درجة مئوية. نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين هو من -40 درجة مئوية إلى +110 درجة مئوية، مما يؤكد ملاءمته للبيئات السياراتية القاسية. يمكن للجهاز تحمل ملفات لحام إعادة التدفق الخالية من الرصاص بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية لمدة 30 ثانية.

4. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على المعلمات الرئيسية.

4.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف شدة الإضاءة باستخدام نظام ترميز أبجدي رقمي يمتد من L1 (11.2-14 mcd) حتى GA (18000-22400 mcd). بالنسبة لرقم الجزء المحدد هذا (2214-UR0301H-AM)، يتم تمييز مجموعات الإخراج الممكنة وتتراوح من V2 (900-1120 mcd) إلى AB (1400-1800 mcd)، مع القيمة النموذجية البالغة 1120 mcd التي تقع ضمن المجموعة AA (1120-1400 mcd). يجب على المصممين الرجوع إلى معلومات الطلب الخاصة برقم الجزء لمعرفة المجموعة الموردة بالضبط.

4.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم تصنيف الطول الموجي السائد برموز مكونة من 4 أرقام. المجموعات ذات الصلة بهذا LED الأحمر هي في نطاق 600-640 نانومتر. تغطي مجموعات الإخراج الممكنة لهذا الجزء النطاق من 2124 (621-624 نانومتر) إلى 3033 (630-633 نانومتر)، مع القيمة النموذجية 622 نانومتر التي تنتمي إلى المجموعة 2124. يتم تطبيق تسامح ±1 نانومتر على عملية التصنيف.

4.3 تصنيف جهد الأمام

يتم تصنيف جهد الأمام باستخدام رموز مكونة من 4 أرقام تمثل نطاق الجهد بأعشار الفولت. على سبيل المثال، المجموعة 1720 تغطي 1.75 فولت إلى 2.00 فولت. سوف يقع Vf النموذجي البالغ 2.05 فولت ضمن المجموعة 2022 (2.00-2.25 فولت). يمكن أن يبسط اختيار مصابيح LED من مجموعة Vf ضيقة تصميم دائرة تحديد التيار في المصفوفات المتوازية.

5. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة رسوم بيانية تميز الأداء تحت ظروف مختلفة.

5.1 منحنى IV والشدة الضوئية النسبية

يظهر الرسم البياني للتيار الأمامي مقابل جهد الأمام العلاقة الأسية النموذجية للدايود. يوضح الرسم البياني للشدة الضوئية النسبية مقابل التيار الأمامي أن إخراج الضوء يزداد بشكل شبه خطي مع التيار، مما يؤكد على أهمية التشغيل عند التيار الموصى به للحصول على أفضل كفاءة.

5.2 الاعتماد على درجة الحرارة

تُظهر الرسوم البيانية الرئيسية تأثير درجة حرارة التقاطع (Tj). يُظهر منحنى الشدة الضوئية النسبية مقابل درجة حرارة التقاطع أن إخراج الضوء ينخفض مع زيادة درجة الحرارة، وهي ظاهرة تُعرف بالترهل الحراري. يُظهر الرسم البياني لجهد الأمام النسبي مقابل درجة حرارة التقاطع أن Vf ينخفض خطيًا مع زيادة درجة الحرارة، والتي يمكن استخدامها لمراقبة درجة الحرارة بشكل غير مباشر. يشير الرسم البياني للانزياح النسبي للطول الموجي إلى أن الطول الموجي السائد يزداد قليلاً (انزياح نحو الأحمر) مع ارتفاع درجة الحرارة.

5.3 تخفيض التصنيف ومعالجة النبض

يحدد منحنى تخفيض تصنيف التيار الأمامي أقصى تيار مستمر مسموح به بناءً على درجة حرارة وسادة اللحام. على سبيل المثال، عند درجة حرارة نقطة اللحام (Ts) تبلغ 110 درجة مئوية، يكون الحد الأقصى للتيار هو 35 مللي أمبير. يحدد مخطط قدرة معالجة النبض المسموح بها أقصى سعة تيار لنبضة واحدة لأعرض نبض ودورات عمل مختلفة، وهو مفيد لتطبيقات التعددية أو الومض.

6. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالغلاف

يستخدم LED غلاف PLCC-2 القياسي في الصناعة. يشير التعيين \"2214\" عادةً إلى أبعاد الغلاف التي تبلغ حوالي 2.2 مم في الطول و 1.4 مم في العرض. سيوضح الرسم الميكانيكي الطول والعرض والارتفاع والتباعد بين الأطراف وأبعاد القطع للعدسة بالضبط. يتم الإشارة إلى القطبية بواسطة علامة الكاثود، عادةً شق أو علامة خضراء على جسم الغلاف. يتم توفير تخطيط وسادة اللحام الموصى به لضمان وصلة لحام موثوقة واتصال حراري مناسب بلوحة الدوائر المطبوعة.

7. إرشادات اللحام والتجميع

المكون متوافق مع عمليات لحام إعادة التدفق الخالية من الرصاص. يتضمن ملف إعادة التدفق الموصى به درجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية لمدة 30 ثانية، كما هو محدد في التصنيفات القصوى المطلقة. تشمل احتياطات الاستخدام إجراءات التعامل مع ESD القياسية، وتجنب الإجهاد الميكانيكي على العدسة، وضمان ألا تتجاوز عملية اللحام الحدود الحرارية المحددة. ظروف التخزين المناسبة هي ضمن نطاق درجة الحرارة من -40 درجة مئوية إلى +110 درجة مئوية في بيئة منخفضة الرطوبة.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

التطبيق الأساسي هو الإضاءة الداخلية للسيارات، مثل الإضاءة الخلفية للمفاتيح والأزرار ومجموعات لوحة القيادة. تجعله موثوقيته وتأهيله لـ AEC-Q102 مثاليًا لهذه البيئة المتطلبة. كما أنه مناسب لمصابيح المؤشر العامة، وعروض الحالة، والإضاءة الخلفية في الإلكترونيات الاستهلاكية والمعدات الصناعية حيث تكون هناك حاجة إلى مؤشر أحمر ساطع وموثوق.

8.2 اعتبارات التصميم

يجب على مصممي الدوائر تنفيذ نظام مناسب لتحديد التيار، عادةً مقاومة متسلسلة أو محرك تيار ثابت، بناءً على مجموعة جهد الأمام وجهد التغذية. التصميم الحراري ضروري؛ يجب أن يوفر تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة مساحة نحاسية كافية (وسادة حرارية) لتبديد الحرارة، خاصة عند التشغيل في درجات حرارة محيطة عالية أو بالقرب من التيار الأقصى. لضمان اتساق اللون والسطوع في مصفوفة، قد يكون من الضروري تحديد مجموعات طول موجي وشدة ضيقة أو استخدام المعايرة الإلكترونية.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنةً بمصابيح LED غير السياراتية، فإن المميزات الرئيسية لهذا المكون هي تأهيله لـ AEC-Q102 ونطاق درجة الحرارة الممتد (-40 درجة مئوية إلى +110 درجة مئوية)، وهي إلزامية للتطبيقات السياراتية. يشير تصنيفه لفئة مقاومة التآكل A1 إلى مقاومة محسنة للكبريت والأجواء المسببة للتآكل الأخرى، وهي مشكلة شائعة في البيئات السياراتية. يوفر غلاف PLCC-2 توازنًا جيدًا بين الحجم وقابلية اللحام وإخراج الضوء مقارنةً بأغلفة مقياس الرقاقة الأصغر أو مصابيح LED ذات الثقب الأكبر.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: ما هو تيار التشغيل الموصى به؟

ج: يتم إعطاء حالة الاختبار القياسية والأداء النموذجي عند 30 مللي أمبير. يمكن تشغيله من 5 مللي أمبير إلى الحد الأقصى المطلق البالغ 50 مللي أمبير، ولكن يتم تحسين الكفاءة والعمر الافتراضي عند التيار النموذجي أو بالقرب منه.

س: كيف تؤثر درجة الحرارة على السطوع؟

ج: كما هو موضح في منحنيات الأداء، تنخفض شدة الإضاءة مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع. يعتبر التبريد الحراري الفعال أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على إخراج ضوء مستقر.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر طاقة 5 فولت؟

ج: نعم، ولكن هناك حاجة إلى مقاومة متسلسلة لتحديد التيار. قيمة المقاومة R = (جهد التغذية - Vf الخاص بـ LED) / التيار المطلوب. استخدم أقصى Vf من المجموعة أو ورقة البيانات لتصميم متحفظ.

س: ماذا تعني زاوية المشاهدة البالغة 120°؟

ج: تعني الانتشار الزاوي حيث تكون الشدة الضوئية على الأقل نصف قيمتها القصوى (المقاسة في المركز). توفر مجال رؤية واسعًا جدًا.

11. دراسة حالة تصميمية عملية

فكر في تصميم إضاءة خلفية لوحة مفاتيح سيارة تحتوي على 10 مصابيح LED حمراء متطابقة. جهد النظام هو 12 فولت (بطارية السيارة). لضمان طول العمر، نختار تشغيل كل LED عند 25 مللي أمبير (أقل من 30 مللي أمبير النموذجي). بافتراض أننا نستخدم مصابيح LED من مجموعة Vf الأعلى (2.75 فولت كحد أقصى)، ستكون المقاومة المتسلسلة لكل LED: R = (12 فولت - 2.75 فولت) / 0.025 أمبير = 370 أوم. ستكون مقاومة قياسية 360 أو 390 أوم مناسبة. سيقوم تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة بتجميع مصابيح LED وتوصيل وسائدها الحرارية بمنطقة نحاسية مشتركة لتبديد الحرارة. لضمان مظهر موحد، يُنصح بتحديد مصابيح LED من نفس مجموعة الطول الموجي السائد وشدة الإضاءة.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

هذا هو ديود باعث للضوء أشباه الموصلات. عندما يتم تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد الأمام المميز له (~2 فولت للأحمر)، تتحد الإلكترونات والثقوب داخل المنطقة النشطة لشريحة أشباه الموصلات (عادةً ما تعتمد على فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم - AlGaInP للأحمر). تطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المادي والهيكل المحددان الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. يقوم الغلاف البلاستيكي بتغليف وحماية الشريحة، ويدمج إطار توصيل للاتصال الكهربائي، ويتضمن عدسة مصبوبة تشكل حزمة إخراج الضوء.

13. اتجاهات التكنولوجيا

الاتجاه العام في مصابيح LED السطحية مثل هذا هو نحو كفاءة أعلى (مزيد من إخراج الضوء لكل واط من المدخلات الكهربائية)، مما يقلل من استهلاك الطاقة والحمل الحراري. هناك أيضًا دفع لزيادة الموثوقية وفترات التشغيل الأطول، خاصة للتطبيقات السياراتية والصناعية. يستمر تصغير حجم الغلاف، لكن يظل PLCC-2 شائعًا بسبب توازنه الممتاز بين الأداء والتكلفة وسهولة التجميع. علاوة على ذلك، فإن دمج ميزات مثل تنظيم التيار المدمج أو ديودات الحماية داخل الغلاف هو اتجاه متزايد لتبسيط تصميم الدائرة.