ورقة بيانات LED أحمر PLCC-4 - عبوة 3.5x2.8x1.9 مم - جهد 2.25 فولت - قدرة 112.5 ملي واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تقدم هذه الوثيقة تفاصيل مواصفات مصباح LED أحمر عالي الأداء للتركيب السطحي، في عبوة PLCC-4 (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي). تم تصميم الجهاز بشكل أساسي لبيئات إضاءة السيارات المتطلبة، سواء الداخلية أو الخارجية. تشمل مزاياه الأساسية شدة إضاءة نموذجية عالية تبلغ 3550 ملي كانديلا (mcd) عند تيار تشغيل قياسي 50 مللي أمبير، وزاوية رؤية واسعة 120 درجة توفر وضوحًا ممتازًا، وبناءً قويًا يتوافق مع معايير السيارات والبيئة الرئيسية.

يحمل مصباح LED مؤهلية معيار AEC-Q102، مما يضمن موثوقيته كمكون إلكتروني للسيارات. كما يتميز بمقاومة الكبريت (الفئة A1)، مما يجعله مقاومًا للأجواء المسببة للتآكل، ويتوافق مع توجيهات RoHS وREACH والخالي من الهالوجين. يجعل هذا المزيج من الإخراج العالي والموثوقية والامتثال هذا المصباح خيارًا مناسبًا لأنظمة إضاءة المركبات الحديثة.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والكهربائية

تحدد معلمات التشغيل الرئيسية، المقاسة تحت الظروف النموذجية (T_s=25°C، I_F=50mA)، نطاق أداء LED:

• تيار الأمام (I_F):تيار التشغيل الموصى به هو 50 مللي أمبير، مع تصنيف أقصى مطلق 70 مللي أمبير. يتم تحديد حد أدنى للتيار 5 مللي أمبير للتشغيل السليم.
• شدة الإضاءة (I_V):القيمة النموذجية هي 3550 ملي كانديلا، مع حد أدنى 2240 ملي كانديلا وحد أقصى 5600 ملي كانديلا عند 50 مللي أمبير. قياس التدفق الضوئي له تسامح ±8%.
• جهد الأمام (V_F):عادة 2.25 فولت، يتراوح من حد أدنى 1.75 فولت إلى حد أقصى 2.75 فولت عند 50 مللي أمبير، مع تسامح قياس ±0.05 فولت.
• زاوية الرؤية (2φ_½):120 درجة، مع تسامح ±5 درجات. هذه هي الزاوية الكاملة حيث تنخفض شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المحورية القصوى.
• الطول الموجي المهيمن (λ_d):لمصباح LED الأحمر هذا، يقع الطول الموجي المهيمن ضمن نطاق 612 نانومتر إلى 627 نانومتر، مع تسامح قياس ±1 نانومتر.

2.2 الخصائص الحرارية

إدارة الحرارة أمر بالغ الأهمية لأداء LED وعمره الافتراضي. يتم توفير قيمتين للمقاومة الحرارية:

• المقاومة الحرارية الحقيقية (R_{th JS real}):نموذجي 70 كلفن/واط، أقصى 95 كلفن/واط. يتم قياس هذا مباشرة من الوصلة إلى نقطة اللحام.
• المقاومة الحرارية الكهربائية (R_{th JS el}):نموذجي 50 كلفن/واط، أقصى 67 كلفن/واط. هذه قيمة مشتقة كهربائيًا تُستخدم في نماذج حسابية معينة.
• درجة حرارة الوصلة (T_J):الحد الأقصى المسموح به لدرجة حرارة الوصلة هو 125°C.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):نطاق درجة الحرارة المحيطة للتشغيل هو -40°C إلى +110°C.

2.3 التصنيفات القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم. لا يجب تجاوزها تحت أي ظرف من الظروف.

• تبديد الطاقة (P_d):192 ملي واط.
• تيار الذروة (I_FM):100 مللي أمبير لنبضات ≤10 ميكروثانية مع دورة عمل (D) تساوي 0.005.
• الجهد العكسي (V_R):لم يتم تصميم هذا الجهاز للعمل بتحيز عكسي.
• حساسية التفريغ الكهروستاتيكي (HBM):2 كيلو فولت، تم الاختبار وفقًا لنموذج الجسم البشري (R=1.5 كيلو أوم، C=100 بيكو فاراد).
• درجة حرارة اللحام:يتحمل لحام إعادة التدفق عند 260°C لمدة 30 ثانية.

3. تحليل منحنيات الأداء

3.1 الخصائص الطيفية والإشعاعية

يُظهررسم توزيع الطيف النسبيأن LED يشع ضوءًا بشكل أساسي في المنطقة الحمراء من الطيف، متمركزًا حول طوله الموجي المهيمن. بينما يوضحرسم الخصائص النموذجية للإشعاعتوزيع الشدة المكانية، مؤكدًا زاوية الرؤية 120 درجة حيث تنخفض الشدة إلى 50% من القيمة القصوى على المحور.

3.2 التيار مقابل الجهد والشدة

يُظهرمنحنى تيار الأمام مقابل جهد الأمام (I-V)العلاقة الأسية النموذجية للدايود. عند 50 مللي أمبير، يكون الجهد حوالي 2.25 فولت. يُظهررسم الشدة الضوئية النسبية مقابل تيار الأمامأن ناتج الضوء يزداد مع التيار ولكن قد يصبح دون خطي عند التيارات الأعلى بسبب التأثيرات الحرارية.

3.3 الاعتماد على درجة الحرارة

تشرح عدة رسوم بيانية تغيرات الأداء مع درجة الحرارة:

• جهد الأمام النسبي مقابل درجة حرارة الوصلة:ينخفض جهد الأمام خطيًا مع زيادة درجة حرارة الوصلة، وهي خاصية تُستخدم لاستشعار درجة الحرارة.
• الشدة الضوئية النسبية مقابل درجة حرارة الوصلة:ينخفض ناتج الضوء مع ارتفاع درجة الحرارة. الحفاظ على درجة حرارة وصلة منخفضة أمر ضروري للسطوع المتسق.
• انزياح الطول الموجي المهيمن مقابل درجة حرارة الوصلة:يتغير طول موجة الانبعاث القصوى مع درجة الحرارة، وهو أمر مهم للتطبيقات الحساسة للألوان.
• منحنى تخفيض تصنيف تيار الأمام:يُظهر هذا الرسم البياني الحاسم أنه يجب تقليل الحد الأقصى المسموح به لتيار الأمام مع زيادة درجة حرارة وسادة اللحام. على سبيل المثال، عند أقصى درجة حرارة لوسادة اللحام 110°C، يجب تخفيض تصنيف التيار إلى 57 مللي أمبير.

3.4 التشغيل بالنبضات

يحددرسم قدرة التعامل مع النبضات المسموح بهامنطقة التشغيل الآمنة للتيار النبضي. يُظهر أنه لعرض نبضة قصير جدًا (t_p)، تكون تيارات الذروة الأعلى (I_F) مسموح بها، اعتمادًا على دورة العمل (D).

4. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على المعايير الرئيسية.

4.1 مجموعات شدة الإضاءة

يتم تجميع مصابيح LED حسب شدة إضاءتها المقاسة عند التيار النموذجي. تتراوح المجموعات من BB (2240-2800 ملي كانديلا) إلى CB (3550-4500 ملي كانديلا). يقع الجزء النموذجي (3550 ملي كانديلا) في المجموعة CA (2800-3550 ملي كانديلا). يتم توفير قيم التدفق الضوئي المقابلة باللومن للرجوع إليها.

4.2 مجموعات الطول الموجي المهيمن

يتم تصنيف الطول الموجي المهيمن بخطوات 3 نانومتر، من 1215 (612-615 نانومتر) إلى 2427 (624-627 نانومتر). هذا يسمح باختيار مصابيح LED بنقاط لونية محددة للغاية.

4.3 مجموعات جهد الأمام

يتم تصنيف جهد الأمام بخطوات 0.25 فولت، من الرمز 1720 (1.75-2.00 فولت) إلى 2527 (2.50-2.75 فولت). يمكن أن يساعد مطابقة مجموعات V_Fفي تصميم سلاسل LED متوازية على التوازي.

5. معلومات الميكانيكا والتعبئة

5.1 الأبعاد الميكانيكية

يستخدم LED عبوة سطحية قياسية من نوع PLCC-4. الأبعاد النموذجية تقريبًا 3.5 مم طولاً، 2.8 مم عرضاً، و 1.9 مم ارتفاعاً (بما في ذلك القبة). يمكن العثور على رسومات أبعاد مفصلة مع تسامحات في قسم الرسم الميكانيكي المخصص في ورقة البيانات الكاملة.

5.2 تحديد القطبية

تحتوي عبوة PLCC-4 على زاوية مشطوفة أو ذات شق تشير إلى دبوس الكاثود (السالب). الاتجاه الصحيح ضروري لتشغيل الدائرة.

5.3 تخطيط وسادة اللحام الموصى به

يوصى بتصميم نمط أرضي لضمان لحام موثوق، وتبديد حراري سليم، ومحاذاة أثناء عملية إعادة التدفق. يتضمن هذا النمط عادةً وسائد لأربعة أطراف كهربائية ووسادة حرارية مركزية لتبديد الحرارة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

المكون متوافق مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء أو الحمل الحراري القياسية. يتضمن الملف المحدد منطقة تسخين مسبق، ومنطقة نقع، ومنطقة إعادة تدفق بدرجة حرارة قصوى لا تتجاوز 260°C لمدة 30 ثانية، ومنطقة تبريد مُتحكم بها. الالتزام بهذا الملف يمنع الصدمة الحرارية ويضمن سلامة وصلة اللحام.

6.2 احتياطات الاستخدام

• الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي:على الرغم من تصنيفه بـ 2 كيلو فولت HBM، يجب مراعاة احتياطات التعامل القياسية مع التفريغ الكهروستاتيكي أثناء التجميع.
• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي أو محرك تيار ثابت لتحديد تيار الأمام إلى القيمة المطلوبة، ولا تقم بتوصيله مباشرة بمصدر جهد أبدًا.
• التصميم الحراري:نفذ مساحة نحاسية كافية في اللوحة المطبوعة أو تبديد حراري، خاصة عند التشغيل بتيارات عالية أو في درجات حرارة محيطة مرتفعة، للحفاظ على درجة حرارة الوصلة ضمن الحدود.
• التنظيف:استخدم مذيبات تنظيف متوافقة لا تضر بالعبوة البلاستيكية أو العدسة.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 فك تشفير رقم القطعة

يتم هيكلة رقم القطعة67-41-UR050 1H-AMعلى النحو التالي:
67-41: عائلة المنتج.
UR: اللون (أحمر).
050: تيار الاختبار (50 مللي أمبير).
1: نوع إطار التوصيل (1=ذهبي).
H: مستوى السطوع (عالي).
AM: يُشير إلى تطبيق السيارات.

7.2 التعبئة القياسية

يتم توريد مصابيح LED عادةً على شريط بارز وبكرة لتتوافق مع معدات التجميع الآلي للالتقاط والوضع. كميات البكرات القياسية هي معيار الصناعة، مثل 2000 أو 4000 قطعة لكل بكرة.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• إضاءة السيارات الخارجية:أضواء التشغيل النهارية (DRLs)، وأضواء علامات الجانب، وأضواء الفرامل المركزية المرتفعة (CHMSL)، والإضاءة الداخلية للشارات أو اللمسات الزخرفية.
• إضاءة السيارات الداخلية:إضاءة خلفية لوحة القيادة، وإضاءة المفاتيح، وإضاءة حجرة الأقدام، والإضاءة المحيطة.
• تطبيقات المؤشرات العامة:مؤشرات الحالة في المعدات الصناعية، أو الإلكترونيات الاستهلاكية، أو اللافتات التي تتطلب سطوعًا وموثوقية عاليين.

8.2 اعتبارات التصميم

• اختيار السائق:لتطبيقات السيارات، ضع في اعتبارك السائقات التي يمكنها التعامل مع تفريغ الحمل، وحماية البطارية العكسية، وتعتيم PWM إذا لزم الأمر.
• التصميم البصري:قد تتطلب زاوية الرؤية الواسعة بصريات ثانوية (عدسات، أدلة ضوئية) لتشكيل الحزمة لتطبيقات محددة مثل أضواء التشغيل النهارية.
• تكوين التوالي/التوازي:عند توصيل عدة مصابيح LED، ضع في اعتبارك تصنيف الجهد للسلاسل المتوازية وتأكد من أن السائق يمكنه توفير إجمالي التيار والجهد المطلوبين.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED القياسية غير المخصصة للسيارات من نوع PLCC-4، يقدم هذا الجهاز مزايا رئيسية:

• مؤهلية السيارات (AEC-Q102):يخضع لاختبارات إجهاد صارمة لدورات درجة الحرارة، والرطوبة، وعمر التشغيل، مما يضمن الموثوقية في بيئة السيارات القاسية.
• مقاومة الكبريت (الفئة A1):المواد والبناء يقاومان التآكل من الأجواء المحتوية على الكبريت، الشائعة في بعض المناطق الجغرافية.
• نطاق درجة حرارة موسع:مصنف للتشغيل من -40°C إلى +110°C، متجاوزًا نطاق مصابيح LED التجارية النموذجية.
• شدة إضاءة عالية:ناتج 3550 ملي كانديلا النموذجي عند 50 مللي أمبير أعلى من العديد من مصابيح LED الحمراء القياسية من نوع PLCC-4، مما يوفر المزيد من الضوء لتيار معين.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

10.1 ما هو تيار التشغيل الموصى به؟

تيار التشغيل النموذجي هو 50 مللي أمبير. يمكن تشغيله من 5 مللي أمبير حتى الحد الأقصى المطلق 70 مللي أمبير، ولكن معلمات الأداء (الشدة، الجهد) محددة عند 50 مللي أمبير. ارجع دائمًا إلى منحنى تخفيض التصنيف إذا كنت تعمل في درجات حرارة محيطة عالية.

10.2 كيف أحسب قيمة المقاوم التسلسلي؟

استخدم قانون أوم: R = (V_supply- V_F) / I_F. لمصدر طاقة سيارات 12 فولت واستخدام V_Fالنموذجي 2.25 فولت عند 50 مللي أمبير: R = (12V - 2.25V) / 0.05A = 195 أوم. اختر أقرب قيمة قياسية (مثل 200 أوم) وتأكد من أن قدرة المقاوم كافية (P = I²R = 0.5W).

10.3 هل يمكن استخدام هذا LED للتعتيم بـ PWM؟

نعم، مصابيح LED مثالية للتعتيم بـ PWM. تأكد من أن تردد PWM مرتفع بما يكفي لتجنب الوميض المرئي (عادة >200 هرتز). يجب أن يكون السائق قادرًا على تبديل التيار المطلوب عند التردد المختار.

10.4 لماذا إدارة الحرارة مهمة؟

درجة حرارة الوصلة المفرطة تقلل من ناتج الضوء (انخفاض اللومن)، وتقصر عمر التشغيل الافتراضي، ويمكن أن تسبب تحولًا في الطول الموجي المهيمن. يحافظ تبديد الحرارة السليم على الأداء والموثوقية.

11. حالات تصميم واستخدام عملية

11.1 حالة تصميم: ضوء فرامل مركزي مرتفع للسيارات (CHMSL)

لضوء فرامل مركزي مرتفع يتطلب سطوعًا عاليًا واستجابة سريعة، يمكن ترتيب عدة مصابيح LED في خط. يضمن استخدام سائق تيار ثابت مصنف لنطاق جهد السيارات سطوعًا متسقًا بغض النظر عن تقلبات جهد البطارية. توفر زاوية الرؤية الواسعة 120 درجة وضوحًا ممتازًا من زوايا مختلفة خلف السيارة. تضمن مؤهلية AEC-Q102 أن الأضواء ستعمل بموثوقية طوال عمر المركبة تحت جميع الظروف المناخية.

11.2 حالة تصميم: لوحة مؤشر حالة صناعية

في لوحة تحكم صناعية، يمكن أن تعمل هذه المصابيح كمؤشرات حالة أو عطل عالية السطوع. تجعل مقاومتها للكبريتها مناسبة للبيئات التي قد تتعرض للمواد الكيميائية. تسمح عبوة PLCC-4 بتصميم مضغوط للتركيب السطحي على اللوحة المطبوعة. يمكن للمصممين اختيار مجموعات طول موجي محددة للحفاظ على لون أحمر متسق عبر جميع المؤشرات على اللوحة.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

هذا الجهاز هو ديود باعث للضوء (LED). يعمل على مبدأ الإضاءة الكهربائية في مادة شبه موصلة. عند تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات والثقوب، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). تحدد مواد أشباه الموصلات المحددة المستخدمة لون الضوء المنبعث؛ في هذه الحالة، مواد تنتج ضوءًا أحمر بطول موجي مهيمن بين 612-627 نانومتر. تحتوي العبوة البلاستيكية على عدسة إيبوكسي مصبوبة تشكل ناتج الضوء وتوفر حماية بيئية.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر الاتجاه في مصابيح LED للسيارات وعالية الموثوقية نحو كفاءة أعلى (مزيد من ناتج الضوء لكل واط من المدخلات الكهربائية)، وأداء حراري محسن يسمح بتيارات تشغيل أعلى في عبوات أصغر، وتحسين اتساق اللون وتشبعه. هناك أيضًا تركيز على تطوير عبوات تسهل تحكمًا بصريًا أفضل والتكامل مع البصريات الثانوية. يستمر السعي نحو التصغير، إلى جانب الحاجة إلى عبوات تبسط إدارة الحرارة للمصمم النهائي، مثل تلك ذات الوسائد الحرارية المكشوفة أو مواد الركيزة المتقدمة.