مصباح LED أحمر PLCC4 3.5×2.8×1.85 مم - جهد أمامي 1.9-2.5 فولت - قدرة 125 مللي واط - شدة إضاءة 1500-2800 مللي كانديلا - معتمد AEC-Q102

1. نظرة عامة على المنتج

يعتمد مؤشر LED الأحمر عالي السطوع هذا على تقنية أشباه الموصلات AlGaInP ويتم تعبئته في عامل شكل PLCC4 مدمج بأبعاد 3.50 مم × 2.80 مم × 1.85 مم. صُمم لتطبيقات الإضاءة الداخلية والخارجية للسيارات المتطلبة، ويتوافق الجهاز مع معيار اختبار الإجهاد AEC-Q102، مما يضمن موثوقية قوية تحت ظروف التشغيل القاسية. يوفر LED نطاق طول موجي سائد من 627.5 نانومتر إلى 635 نانومتر مع زاوية رؤية نموذجية تبلغ 120 درجة، مما يوفر إضاءة موحدة على مساحة واسعة. مع جهد أمامي يتراوح من 1.9 فولت إلى 2.5 فولت عند 50 مللي أمبير وشدة إضاءة من 1500 مللي كانديلا إلى 2800 مللي كانديلا، فإنه يوازن بين الكفاءة والسطوع لاحتياجات الإشارات والمؤشرات المختلفة.

2. تحليل المعايير الفنية

2.1 الخصائص الكهربائية والبصرية

عند تيار اختبار 50 مللي أمبير ودرجة حرارة محيطة 25 درجة مئوية، يتم تعريف المعلمات الكهربائية والبصرية على النحو التالي:

• الجهد الأمامي (VF): الحد الأدنى 1.9 فولت، القيمة النموذجية غير متوفرة، الحد الأقصى 2.5 فولت. قدرة القياس ±0.1 فولت.
• تيار التسرب العكسي (IR): عند جهد عكسي 5 فولت، الحد الأقصى 10 ميكرو أمبير، مما يضمن تسربًا منخفضًا.
• الطول الموجي السائد (λD): من 627.5 نانومتر إلى 635 نانومتر، ويغطي المنطقة الحمراء العميقة. قدرة القياس ±0.005 نانومتر.
• شدة الإضاءة (IV): من 1500 مللي كانديلا إلى 2800 مللي كانديلا، مع قدرة قياس ±10%.
• زاوية الرؤية (2θ1/2): 120 درجة نموذجية، توفر تشتتًا واسعًا مناسبًا لتطبيقات المؤشرات والإضاءة الخلفية.
• المقاومة الحرارية (Rth JS حقيقية): 160 درجة مئوية/واط نموذجي، 180 درجة مئوية/واط أقصى (من الوصلة إلى اللحام). طريقة القياس الكهربائية تعطي 80 درجة مئوية/واط نموذجي، 90 درجة مئوية/واط أقصى.

2.2 التصنيفات القصوى المطلقة

يجب ألا يتم تشغيل الجهاز خارج الحدود التالية عند درجة حرارة نقطة اللحام 25 درجة مئوية:

• تبديد الطاقة: 175 مللي واط
• التيار الأمامي: 70 مللي أمبير (مستمر)، ذروة 100 مللي أمبير (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 10 مللي ثانية)
• الجهد العكسي: 5 فولت
• التفريغ الكهروستاتيكي (HBM): 2000 فولت
• درجة حرارة التشغيل: -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية
• درجة حرارة التخزين: -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية
• درجة حرارة الوصلة: 120 درجة مئوية

يجب توخي الحذر لضمان عدم تجاوز تبديد الطاقة للتصنيف الأقصى المطلق. يجب تحديد التيار الأقصى في التشغيل بعد قياس درجة حرارة الحزمة لضمان بقاء درجة حرارة الوصلة أقل من الحد الأقصى.

3. نظام التصنيف

3.1 تصنيفات الجهد الأمامي (IF=50 مللي أمبير)

يتم تصنيف الجهد الأمامي إلى ستة صناديق: B2 (1.9-2.0 فولت)، C1 (2.0-2.1 فولت)، C2 (2.1-2.2 فولت)، D1 (2.2-2.3 فولت)، D2 (2.3-2.4 فولت)، E1 (2.4-2.5 فولت).

3.2 تصنيفات شدة الإضاءة

يتم تعريف صناديق الشدة على أنها M2 (1500-1800 مللي كانديلا)، N1 (1800-2300 مللي كانديلا)، N2 (2300-2800 مللي كانديلا).

3.3 تصنيفات الطول الموجي

صناديق الطول الموجي السائد: F2 (627.5-630 نانومتر)، G1 (630-632.5 نانومتر)، G2 (632.5-635 نانومتر).

تسمح هذه الصناديق للعملاء باختيار الأجهزة بتفاوتات ضيقة للحصول على لون وسطوع ثابتين في الإنتاج الضخم. يشير رمز التصنيف على ملصق المنتج إلى التركيبة الدقيقة لترتيبات VF و IV والطول الموجي.

4. منحنيات الأداء

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

يزداد الجهد الأمامي بشكل غير خطي مع التيار. عند 1.9 فولت يكون التيار قريبًا من الصفر؛ عند 2.5 فولت يصل التيار إلى حوالي 60 مللي أمبير. يشير المنحنى إلى جهد أمامي نموذجي حوالي 2.2 فولت عند 50 مللي أمبير.

4.2 شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي

تزداد الشدة النسبية بشكل خطي تقريبًا مع التيار الأمامي حتى 60 مللي أمبير. عند 50 مللي أمبير تكون الشدة النسبية حوالي 100% (نقطة مرجعية). التعتيم بتقليل التيار فعال ولكن لاحظ أن تغير اللونية ضئيل في هذا النطاق.

4.3 تأثيرات درجة حرارة الوصلة

مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة من -40 درجة مئوية إلى 120 درجة مئوية، تنخفض شدة الإضاءة النسبية بنحو 20% عند 120 درجة مئوية مقارنة بدرجة حرارة الغرفة. انزياح الجهد الأمامي (ΔVF) سالب مع درجة الحرارة، وينخفض بحوالي 0.2 فولت على النطاق الكامل. يتحول الطول الموجي السائد قليلاً (حوالي 4-5 نانومتر) إلى أطوال موجية أطول مع زيادة درجة الحرارة. هذه الخصائص مهمة للإدارة الحرارية في بيئات السيارات ذات درجات الحرارة العالية.

4.4 تخفيض درجة حرارة اللحام

يجب تخفيض التيار الأمامي الأقصى مع ارتفاع درجة حرارة نقطة اللحام. عند درجة حرارة لحام 100 درجة مئوية، ينخفض التيار المسموح به إلى حوالي 20 مللي أمبير من 70 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية.

4.5 نمط الإشعاع

يظهر مخطط الإشعاع نمط لامبرتيان نموذجي بزاوية نصف قدرة ±60 درجة، مما يؤكد زاوية الرؤية الواسعة 120 درجة. الشدة موحدة عبر مخروط الانبعاث.

4.6 توزيع الطيف

يبلغ توزيع الطيف ذروته عند حوالي 630 نانومتر بعرض كامل عند نصف الحد الأقصى (FWHM) يبلغ حوالي 20-25 نانومتر. لا يُلاحظ أي انبعاث ثانوي، مما يضمن نقاء اللون.

5. معلومات ميكانيكية وتعبئة

5.1 أبعاد الحزمة

يتم تغليف LED في حزمة PLCC4 بأبعاد: طول 3.50 مم، عرض 2.80 مم، ارتفاع 1.85 مم. تحتوي الحزمة على علامة قطبية (نقطة) على المنظر العلوي تشير إلى الكاثود. يظهر المنظر السفلي أربعة أطراف: طرف 1 (كاثود)، طرف 2 (أنود)، طرف 3 (أنود)، طرف 4 (كاثود) وفقًا لمخطط القطبية. يشار إلى القطبية أيضًا بواسطة شطب في زاوية الحزمة.

5.2 نمط وسادة اللحام الموصى به

يتضمن نمط الأرضية الموصى به للوحة الدوائر المطبوعة أربع وسادات: وسادتان داخليتان للأنود (كل منهما 2.20 مم × 0.80 مم) ووسادتان خارجيتان للكاثود (كل منهما 2.60 مم × 0.80 مم). المساحة الكلية هي 4.60 مم × 1.60 مم مع تباعد 0.70 مم بين الوسادات. التفاوتات هي ±0.05 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

5.3 شريط الناقل وبكرة

يتم توفير الأجهزة في شريط ناقل بعرض 8 مم مع فتحات مسننة بخطوة 4 مم. أبعاد الشريط: العرض 8.00 مم، خطوة الجيب 4.00 مم، حجم التجويف 3.50 مم × 2.80 مم × 1.85 مم. تحتوي كل بكرة (قطر 330 مم) على 2000 قطعة. يبلغ قطر محور البكرة الداخلي 60 مم وفتحة محور 13.6 مم.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف اللحام بإعادة التدفق

ملف إعادة التدفق الموصى به (خالي من الرصاص) هو كما يلي:

• متوسط معدل الارتفاع: 3 درجة مئوية/ثانية كحد أقصى من Tsmin (150 درجة مئوية) إلى Tp
• التسخين المسبق: 150 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية لمدة 60-120 ثانية
• الوقت فوق 217 درجة مئوية (TL): 60 ثانية كحد أقصى
• درجة الحرارة القصوى (Tp): 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ كحد أقصى
• التبريد التنازلي: 6 درجة مئوية/ثانية كحد أقصى
• الوقت من 25 درجة مئوية إلى الذروة: 8 دقائق كحد أقصى

يجب ألا يتجاوز اللحام بإعادة التدفق مرتين. إذا مضى أكثر من 24 ساعة بين اللحامين، فقد تمتص مصابيح LED الرطوبة وتتلف. لا تطبق إجهادًا ميكانيكيًا أثناء التسخين.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة أقل من 300 درجة مئوية لمدة أقل من 3 ثوانٍ، ومرة واحدة فقط.

6.3 التخزين وحساسية الرطوبة

مستوى حساسية الرطوبة هو المستوى 2. قبل فتح كيس الألومنيوم، يخزن عند ≤30 درجة مئوية و ≤75% رطوبة نسبية لمدة تصل إلى عام واحد من تاريخ التصنيع. بعد الفتح، يستخدم في غضون 24 ساعة عند ≤30 درجة مئوية و ≤60% رطوبة نسبية. إذا تم تجاوز ظروف التخزين، يلزم الخبز عند 60±5 درجة مئوية لأكثر من 24 ساعة.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم تعبئة المنتج في بكرات بكميات 2000 قطعة. تُغلق كل بكرة في كيس مقاوم للرطوبة مع مادة مجففة وبطاقة مؤشر رطوبة. يحتوي صندوق الكرتون الخارجي على بكرات متعددة. يتم تسمية كل بكرة وكيس برقم القطعة ورقم المواصفات ورقم الدفعة ورمز التصنيف والكمية ورمز التاريخ. يشفر رمز التصنيف الرتب المحددة لشدة الإضاءة واللونية (الطول الموجي) والجهد الأمامي.

8. توصيات التطبيق

8.1 التطبيقات النموذجية

إضاءة داخلية للسيارات (مؤشرات لوحة القيادة، إضاءة محيطة)، إضاءة خارجية (أضواء الفرامل، إشارات الانعطاف، أضواء الذيل)، المفاتيح، والإشارات العامة. زاوية الرؤية الواسعة والسطوع العالي يجعلانها مناسبة للألواح المضاءة من الحواف والإضاءة الخلفية.

8.2 اعتبارات التصميم

• الإدارة الحرارية:نظرًا للمقاومة الحرارية البالغة 160 درجة مئوية/واط، فإن التبريد المناسب ضروري عند التشغيل بالقرب من التيار الأقصى. حافظ على درجة حرارة نقطة اللحام أقل من 100 درجة مئوية لضمان بقاء درجة حرارة الوصلة تحت 120 درجة مئوية.
• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومة سلسلة أو مشغل تيار ثابت لمنع التيار الزائد. تسبب التغيرات الصغيرة في الجهد تغييرات كبيرة في التيار بسبب منحنى I-V الحاد.
• حماية التفريغ الكهروستاتيكي:الجهاز مُصنف 2 كيلوفولت HBM. استخدم احتياطات مناسبة للتفريغ الكهروستاتيكي أثناء المناولة والتجميع.
• قيود الكبريت والهالوجين:حافظ على محتوى الكبريت أقل من 100 جزء في المليون، والبروم أقل من 900 جزء في المليون، والكلور أقل من 900 جزء في المليون، والمجموع أقل من 1500 جزء في المليون لتجنب التآكل وتدهور التدفق الضوئي.
• المركبات العضوية المتطايرة:تجنب المواد اللاصقة أو مركبات التغليف التي تنبعث منها أبخرة عضوية يمكنها اختراق غلاف السيليكون والتسبب في تغير اللون.
• التنظيف:يوصى باستخدام كحول الأيزوبروبيل للتنظيف بعد اللحام. لا تستخدم التنظيف بالموجات فوق الصوتية لأنه قد يتلف LED.

9. مقارنة التكنولوجيا

مقارنة بمصابيح LED الحمراء التقليدية القائمة على GaAsP أو GaP، يوفر هذا الجهاز AlGaInP كفاءة إضاءة أعلى بكثير (نموذجية 1500-2800 مللي كانديلا عند 50 مللي أمبير) واستقرارًا حراريًا أفضل. توفر حزمة PLCC4 المثبتة على السطح مع زاوية رؤية واسعة 120 درجة مرونة في التصميم لوحدات السيارات المحدودة المساحة. يضمن اعتماد AEC-Q102 تلبية متطلبات الموثوقية الصارمة للسيارات، بما في ذلك الصدمات الحرارية واختبار العمر والتشغيل في الرطوبة العالية.

10. الأسئلة المتكررة

س: ما هو أقصى تيار تشغيل موصى به لهذا LED؟
ج: الحد الأقصى المطلق للتيار الأمامي المستمر هو 70 مللي أمبير، ولكن للتشغيل الموثوق طويل العمر، يجب تطبيق تخفيض بناءً على درجة الحرارة المحيطة والإدارة الحرارية. عادةً، 50 مللي أمبير هو تيار آمن مع تبريد مناسب.

س: هل يمكن تشغيل هذا LED بإشارة PWM؟
ج: نعم، يمكن تعديل عرض النبضة لتعتيم LED. تأكد من أن التيار الذروة لا يتجاوز 100 مللي أمبير وأن دورة العمل محدودة للحفاظ على متوسط القدرة أقل من 175 مللي واط.

س: ما مدى تجانس اللون عبر صناديق السطوع المختلفة؟
ج: صناديق الطول الموجي مستقلة عن صناديق الشدة. يجب على العملاء اختيار كل من صناديق الطول الموجي والشدة للحصول على لون وسطوع ثابتين. انزياح الطول الموجي النموذجي مع التيار ودرجة الحرارة ضئيل ضمن النطاق المحدد.

11. حالات الاستخدام العملي

الحالة 1: مصباح السيارات الخلفي المركب
استخدم المصممون 18 من مصابيح LED الحمراء هذه في تكوين 3 سلاسل متوازية 6 لكل منها لإضاءة الذيل. تم تشغيل كل سلسلة بتيار 40 مللي أمبير باستخدام دائرة متكاملة للتيار الثابت. أظهرت المحاكاة الحرارية أن درجة حرارة الوصلة ظلت أقل من 85 درجة مئوية تحت درجة حرارة محيطة 50 درجة مئوية. ألغت زاوية الرؤية الواسعة الحاجة إلى بصريات ثانوية.

الحالة 2: الإضاءة المحيطة الداخلية
للحصول على ضوء مميز للكونسول الوسطي، تم وضع مصباحي LED خلف دليل ضوئي. وفرت زاوية الانبعاث 120 درجة إضاءة موحدة على طول الدليل. سمح الجهد الأمامي المنخفض بالتشغيل المباشر من منظم 3.3 فولت مع مقاومة 22 أوم لكل LED، مما حقق 1500 مللي كانديلا لكل LED عند 30 مللي أمبير.

12. مبدأ التشغيل

يستخدم LED الأحمر AlGaInP (ألومنيوم جاليوم إنديوم فوسفيد) كمادة الطبقة النشطة، وهو شبه موصل ذو فجوة نطاق مباشرة. عند التحيز الأمامي، تعيد الإلكترونات من الطبقة من النوع n الاتحاد مع الثقوب في الطبقة من النوع p، مما يطلق الطاقة في شكل فوتونات. يمكن ضبط طاقة فجوة النطاق لـ AlGaInP عن طريق تعديل تركيب الإنديوم لينبعث في المنطقة الحمراء (حوالي 630 نانومتر). يعزز هيكل البئر الكمي المتعدد كفاءة إعادة الاتحاد، مما يؤدي إلى شدة إضاءة عالية حتى عند التيارات المتوسطة. تعمل الركيزة الشفافة وتصميم الرقاقة المحسن على تحسين استخراج الضوء.

13. اتجاهات التطوير

يتجه التطور في مصابيح LED الحمراء لتطبيقات السيارات نحو كفاءة أعلى (لومن/واط) وأحجام حزم أصغر لتمكين تصميمات إضاءة أكثر إحكامًا. تستمر التحسينات في نمو AlGaInP الفوقي وتشكيل الرقاقة في دفع الكفاءة الضوئية إلى ما يتجاوز 100 لومن/واط للأحمر. بالإضافة إلى ذلك، أصبح دمج حماية التفريغ الكهروستاتيكي داخل الحزمة شائعًا. يضمن اعتماد AEC-Q102 والمعايير المماثلة قدرة هذه المصابيح على تحمل البيئات القاسية للسيارات. قد تتضمن التطورات المستقبلية وحدات قابلة للضبط كاملة الطيف الأحمر-العنبري-الأخضر باستخدام رقاقات متعددة في حزمة PLCC واحدة.