مواصفات تقنية لـ LED أحمر PLCC4 3.50x2.80x1.85 مم - جهد أمامي 2.4 فولت - استطاعة تبديد 196 ملي واط - طول موجي 621 نانومتر

1. نظرة عامة على المنتج

1.1 وصف عام

هذا المنتج عبارة عن ثنائي باعث للضوء (LED) عالي الأداء باللون الأحمر، مصنوع باستخدام طبقات فوقية من مادة AlGaInP على ركيزة. يتم تغليفه في حزمة قياسية PLCC-4 بأبعاد 3.50 مم × 2.80 مم × 1.85 مم. الجهاز مصمم لتجميع تقنية التركيب السطحي (SMT) ومعتمد وفقًا لمعايير السيارات (AEC-Q101)، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات الصعبة مثل الإضاءة الداخلية للسيارات والمفاتيح. يصدر الصمام الضوء الأحمر العميق بطول موجي سائد يتركز حول 621 نانومتر ويوفر زاوية رؤية واسعة جدًا تبلغ 120 درجة.

1.2 الميزات

• حزمة PLCC-4 (3.50 مم × 2.80 مم × 1.85 مم)
• زاوية رؤية واسعة جدًا (120 درجة)
• مناسب لجميع عمليات تجميع ولحام SMT
• متوفر على شريط وبكرة (2000 قطعة/بكرة)
• مستوى الحساسية للرطوبة: المستوى 2 (وفقًا لـ IPC/JEDEC J-STD-020)
• متوافق مع توجيهات RoHS وREACH
• مؤهل وفقًا لاختبار الإجهاد AEC-Q101 لأشباه الموصلات المتقطعة بدرجة السيارات
• قدرة تحمل التفريغ الكهروستاتيكي: 2000 فولت (HBM)، مع إنتاجية >90%

1.3 التطبيقات

• الإضاءة الداخلية للسيارات (إضاءة السقف، إضاءة القراءة، الإضاءة المحيطة)
• المفاتيح ومصابيح المؤشر

2. المعلمات التقنية

2.1 الخصائص الكهربائية والبصرية (عند Ts = 25 درجة مئوية، IF = 50 مللي أمبير)

يلخص الجدول التالي المعلمات الكهربائية والبصرية الرئيسية المقاسة عند تيار أمامي 50 مللي أمبير (ما لم يُذكر خلاف ذلك):

يُقاس الجهد الأمامي بسماحية ±0.1 فولت، وسماحية شدة الإضاءة ±10%. سماحية الإحداثيات اللونية (الطول الموجي السائد) هي ±0.5 نانومتر.

2.2 الحدود القصوى المطلقة

يجب ألا يتجاوز الجهاز الحدود القصوى المطلقة المدرجة أدناه. قد يؤدي تجاوز هذه الحدود إلى تلف دائم.

2.3 نطاقات التصنيف للجهد الأمامي وشدة الإضاءة والطول الموجي السائد

لضمان الأداء المتسق، يتم تصنيف الصمامات عند تيار اختبار 50 مللي أمبير في الفئات التالية:

• تصنيفات الجهد الأمامي (V_F):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)، E2 (2.5–2.6 فولت)، F1 (2.6–2.7 فولت)، F2 (2.7–2.8 فولت).
• تصنيفات شدة الإضاءة (I_V):N1 (1800–2300 ملي شمعة)، N2 (2300–2800 ملي شمعة)، O1 (2800–3500 ملي شمعة).
• تصنيفات الطول الموجي السائد (λ_d):D2 (617.5–620 نانومتر)، E1 (620–622.5 نانومتر)، E2 (622.5–625 نانومتر).

2.4 الخصائص الحرارية

المقاومة الحرارية من الوصلة إلى نقطة اللحام (R_{th J-S}) هي 130 درجة مئوية/واط كحد أقصى. الإدارة الحرارية المناسبة ضرورية للحفاظ على درجة حرارة الوصلة أقل من 120 درجة مئوية. في درجات الحرارة المرتفعة، ينخفض الجهد الأمامي وتنخفض شدة الإضاءة. يجب على المصممين ضمان تبديد حراري كافٍ، خاصة عند التشغيل بتيارات قريبة من الحد الأقصى (70 مللي أمبير).

3. منحنيات الأداء

الخصائص البصرية والكهربائية النموذجية موضحة في الأشكال التالية (راجع ورقة البيانات للحصول على التفاصيل البيانية):

• الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي (الشكل 1-7):يزداد الجهد الأمامي بشكل غير خطي مع التيار، من حوالي 2.20 فولت عند 0 مللي أمبير إلى 2.60 فولت عند 150 مللي أمبير (حالة النبض). عند تيار الاختبار 50 مللي أمبير، يبلغ الجهد الأمامي V_Fعادة 2.4 فولت.
• الشدة النسبية مقابل التيار الأمامي (الشكل 1-8):تزداد الشدة النسبية للإضاءة بشكل خطي تقريبًا مع التيار الأمامي حتى 70 مللي أمبير. عند 70 مللي أمبير، تكون الشدة أعلى بنسبة 80% تقريبًا من تلك عند 20 مللي أمبير.
• درجة حرارة اللحام مقابل الشدة النسبية (الشكل 1-9):عندما ترتفع درجة الحرارة المحيطة أو درجة حرارة نقطة اللحام من 20 درجة مئوية إلى 120 درجة مئوية، تنخفض الشدة النسبية بنحو 15%. يتطلب التشغيل في درجات حرارة عالية تخفيضًا حراريًا.
• درجة حرارة اللحام مقابل التيار الأمامي (الشكل 1-10):لمنع تجاوز درجة حرارة الوصلة القصوى، يجب تخفيض التيار الأمامي مع زيادة درجة حرارة اللحام. عند 100 درجة مئوية، يبلغ الحد الأقصى المسموح به للتيار حوالي 40 مللي أمبير.
• الجهد الأمامي مقابل درجة حرارة اللحام (الشكل 1-11):ينخفض الجهد الأمامي خطيًا مع درجة الحرارة بمعدل يقارب -2 مللي فولت/درجة مئوية.
• نمط الإشعاع (الشكل 1-12):يُظهر الجهاز نمط إشعاع شبه لامبرتي مع زاوية نصف شدة واسعة تبلغ 120 درجة، مما يوفر إضاءة موحدة.
• التيار الأمامي مقابل الطول الموجي السائد (الشكل 1-13):ينتقل الطول الموجي السائد قليلاً إلى أطوال موجية أطول (انزياح أحمر) مع زيادة التيار. عند 70 مللي أمبير، يبلغ الإزاحة حوالي +2 نانومتر مقارنة بـ 10 مللي أمبير.
• التوزيع الطيفي (الشكل 1-14):تبلغ ذروة طيف الانبعاث حوالي 621 نانومتر مع عرض كامل عند نصف الحد الأقصى (FWHM) حوالي 20 نانومتر. اللون أحمر مشبع.

4. العبوة الميكانيكية

4.1 أبعاد العبوة

الصمام مُغلف في عبوة PLCC-4 بأبعاد 3.50 مم × 2.80 مم × 1.85 مم. يُظهر المنظر العلوي شكلًا مستطيلًا مع عدسة سيليكون شفافة في الأعلى. يشار إلى الكاثود والأنود في المنظر السفلي بواسطة زاوية مشطوفة (كاثود) وعلامة تحديد. جميع الأبعاد بالملليمتر مع سماحية ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

4.2 نمط اللحام (نمط الأرضية الموصى به)

يتم توفير نمط الأرضية الموصى به لتصميم لوحة الدوائر المطبوعة لضمان تكوين مفاصل لحام جيدة وتبديد الحرارة. يتكون النمط من وسادتين مستطيلتين (2.40 مم × 1.60 مم) بمسافة 4.60 مم بينهما. يجب تعظيم مساحة النحاس الإجمالية لتحسين الأداء الحراري.

4.3 تحديد القطبية

يشار إلى الكاثود بواسطة شق صغير أو زاوية مشطوفة على جسم العبوة في المنظر السفلي. تكوين الدبوس هو: الدبوس 1 (أنود) والدبوس 2 (كاثود) على جانب واحد، والدبوس 3 (أنود) والدبوس 4 (كاثود) على الجانب المقابل. راجع ورقة البيانات للتوجيه الدقيق.

5. التجميع واللحام

5.1 ملف اللحام بإعادة التدفق

الصمام مصمم لتحمل اللحام بإعادة التدفق وفقًا للملف التالي (بناءً على JEDEC J-STD-020):

يجب ألا يتم اللحام بإعادة التدفق أكثر من مرتين. إذا تجاوز الفاصل الزمني بين دورتي لحام 24 ساعة، فيجب خبز الصمامات (60 درجة مئوية، 24 ساعة) لمنع تلف الرطوبة.

5.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، استخدم مكواة لحام بدرجة حرارة أقل من 300 درجة مئوية ووقت تلامس أقل من 3 ثوان. يُسمح بعملية لحام يدوي واحدة فقط.

5.3 احتياطات المناولة والمعالجة

• لا تضغط بشدة على عدسة السيليكون. استخدم فوهات الالتقاط والوضع المناسبة المصممة للصمامات المغلقة بالسيليكون.
• تجنب تركيب الصمام على أجزاء ملتوية أو غير متساوية من لوحة الدوائر المطبوعة.
• بعد اللحام، اترك اللوحة تبرد تدريجيًا؛ لا تقم بالتبريد القسري بالهواء أو السائل.
• لا تقم بأي ثني أو التواء للوحة الدوائر المطبوعة بعد اللحام.
• استخدم مذيبات التنظيف الموصى بها فقط (كحول الأيزوبروبيل). لا يُوصى بالتنظيف بالموجات فوق الصوتية لأنه قد يتلف الصمام.

6. التعبئة والتخزين

6.1 مواصفات التعبئة

يتم توفير الصمامات في عبوة شريط وبكرة مع التفاصيل التالية:

• الكمية: 2000 قطعة لكل بكرة.
• شريط الناقل: عرض 8 مم، تباعد الجيوب 4.0 مم، مع شريط غطاء.
• البكرة: قطر 330 مم، قطر المحور 100 مم، فتحة المغزل 13 مم.

6.2 معلومات الملصق

كل بكرة تحمل ملصقًا يحتوي على رقم القطعة، رقم المواصفة، رقم الدفعة، رمز التصنيف (لـ VF، IV، الطول الموجي)، الكمية، ورمز التاريخ.

6.3 كيس حاجز الرطوبة وظروف التخزين

يتم إغلاق الصمامات في كيس حاجز للرطوبة (MBB) مع مادة مجففة. ظروف التخزين:

7. اختبار الموثوقية

7.1 عناصر الاختبار والظروف

خضع الصمام لاختبارات الموثوقية التالية وفقًا للمعايير المدرجة. تم إجراء كل اختبار على 20 عينة بمعيار قبول 0 فشل (0/1).

7.2 معايير الفشل

يعتبر الجهاز فاشلاً إذا تجاوز الحدود التالية بعد الاختبار:

• الجهد الأمامي عند 50 مللي أمبير: > 1.1 × حد المواصفة الأعلى (U.S.L.)
• التيار العكسي عند 5 فولت: > 2.0 × U.S.L.
• التدفق الضوئي عند 50 مللي أمبير:<0.7 × حد المواصفة الأدنى (L.S.L.)

8. اعتبارات تصميم التطبيق

لتحقيق الأداء الأمثل والموثوقية، يجب اتباع إرشادات التصميم التالية:

• تحديد التيار:مقاوم متسلسل إلزامي للحد من التيار الأمامي إلى ما لا يزيد عن 70 مللي أمبير. حتى التغيير الصغير في جهد التغذية يمكن أن يسبب تغيرًا كبيرًا في التيار بسبب منحنى IV الحاد.
• حماية الجهد العكسي:يبلغ أقصى جهد عكسي للصمام 5 فولت فقط. تأكد من أن الدائرة لا تطبق انحيازًا عكسيًا أثناء التشغيل أو العابرين التبديليين.
• الإدارة الحرارية:عند 50 مللي أمبير، تبلغ استطاعة التبديد حوالي 120 ملي واط (V_F2.4 فولت نموذجي). مع مقاومة حرارية 130 درجة مئوية/واط، يكون ارتفاع درجة حرارة الوصلة 15.6 درجة مئوية فوق نقطة اللحام. بالنسبة لدرجات الحرارة المحيطة المرتفعة، قم بتخفيض التيار وفقًا لذلك.
• الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي:على الرغم من أن الصمام يمكنه تحمل 2000 فولت HBM، يوصى باستخدام أجهزة حماية من التفريغ الكهروستاتيكي (مثل ثنائيات زينر) في الدائرة إذا كان النظام عرضة للتفريغ الكهروستاتيكي.
• التوافق الكيميائي:تجنب استخدام المواد التي تحتوي على الكبريت أو البروم أو الكلور أو المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) التي يمكن أن تنبعث وتُهاجم تغليف السيليكون. يجب ألا يتجاوز تركيز الكبريت في البيئة 100 جزء في المليون، ويجب أن يكون الهالوجينات (Br, Cl) فرديًا أقل من 900 جزء في المليون، والإجمالي أقل من 1500 جزء في المليون.
• التنظيف:إذا كان التنظيف ضروريًا بعد اللحام، استخدم كحول الأيزوبروبيل. لا تستخدم التنظيف بالموجات فوق الصوتية لأنه قد يسبب تلفًا في توصيلات الأسلاك.

9. المزايا المقارنة

بالمقارنة مع الصمامات الحمراء القياسية ذات حجم العبوة المماثل، يقدم هذا الجهاز العديد من المزايا المتميزة:

• زاوية رؤية واسعة:120 درجة (مقابل 60–90 درجة نموذجية) تجعلها مثالية للإضاءة الداخلية الموحدة.
• سطوع عالي:حتى 3500 ملي شمعة عند 50 مللي أمبير، مما يتيح استخدامها في التطبيقات المرئية في ضوء النهار.
• اعتماد السيارات:الامتثال لـ AEC-Q101 يضمن المتانة في ظروف السيارات القاسية (درجات الحرارة القصوى، الاهتزاز، الرطوبة العالية).
• مقاومة حرارية منخفضة:130 درجة مئوية/واط تنافسية لعبوة بلاستيكية، مما يسمح بتشغيل تيار أعلى مع تبريد مناسب.
• تفاوت ضيق في الطول الموجي:التصنيف إلى صناديق 2.5 نانومتر يضمن تناسق اللون لمؤشرات المفاتيح.

10. الأسئلة المتكررة (FAQ)

1. س: ما هو أقصى تيار أمامي مستمر؟ج: الحد الأقصى المطلق هو 70 مللي أمبير. للتشغيل الموثوق على المدى الطويل، يوصى بالبقاء أقل من 60 مللي أمبير في البيئات ذات درجات الحرارة العالية.
2. س: هل يمكنني تشغيل الصمام بدون مقاوم؟ج: لا. المقاوم المحدد للتيار ضروري لمنع الانفلات الحراري. حتى مصدر الجهد الثابت غير موصى به لأن V_Fيتغير مع درجة الحرارة.
3. س: كيف يجب تخزين الصمامات غير المستخدمة؟ج: احتفظ بها في كيس حاجز الرطوبة غير المفتوح عند ≤30 درجة مئوية و ≤75% رطوبة نسبية. بمجرد فتحه، استخدمه خلال 24 ساعة أو اخبزه قبل التجميع.
4. س: ما الفرق بين الطول الموجي السائد والطول الموجي الذروة؟ج: الطول الموجي السائد هو اللون المدرك من قبل الإنسان (بالنسبة للصمامات الحمراء، عادة ما يكون قريبًا من الذروة). يتم قياس الطول الموجي السائد وفقًا لمعايير CIE؛ بالنسبة لهذا المنتج، يتراوح من 617.5 إلى 625 نانومتر.
5. س: هل يمكنني استخدام هذا الصمام للإضاءة الخارجية للسيارة؟ج: هذا الجهاز محدد للتطبيقات الداخلية. للاستخدام الخارجي (مثل أضواء الذيل)، قد تكون هناك حاجة لاختبارات بيئية إضافية (الأشعة فوق البنفسجية، تسرب المياه).
6. س: لماذا عدسة السيليكون ناعمة؟ج: تم اختيار السيليكون لنقل الضوء الممتاز وثباته في درجات الحرارة العالية. ومع ذلك، فهو أكثر نعومة من الإيبوكسي؛ تجنب لمس العدسة بأشياء حادة.

11. حالات التطبيق العملي

الحالة 1: إضاءة سقف السيارة

يمكن لصمام واحد أن يحل محل المصباح المتوهج التقليدي في إضاءة السقف. مع تيار 50 مللي أمبير، يوفر الصمام حوالي 2.9 شمعة، وهو كافٍ لإضاءة مقصورة سيارة صغيرة. تضمن زاوية الرؤية الواسعة توزيع الضوء بالتساوي. مقاوم 18 أوم (لمصدر 12 فولت) يحد من التيار إلى ~50 مللي أمبير، بافتراض V_Fنموذجي 2.4 فولت. يمكن تركيب الصمام على لوحة دوائر مطبوعة بنواة ألومنيوم (MCPCB) لتبديد الحرارة.

الحالة 2: إضاءة خلفية للمفاتيح

بالنسبة لمفتاح زر ضغط، يمكن وضع الصمام خلف زر شفاف. مع تيار تشغيل أقل (20 مللي أمبير)، تكون الشدة (~1.5 شمعة) كافية للإشارة المحيطة. هذا يقلل من استهلاك الطاقة وتوليد الحرارة. الحزمة الصغيرة PLCC-4 تناسب جيدًا لوحات FR4 القياسية.

12. مبدأ العمل

الصمام هو مصدر ضوء شبه موصل يعتمد على نظام مادة AlGaInP (ألومنيوم غاليوم إنديوم فوسفيد). عند تطبيق انحياز أمامي عبر الوصلة p-n، تتحد الإلكترونات من الجانب n مع الثقوب من الجانب p في المنطقة النشطة. يطلق هذا الإعادة طاقة في شكل فوتونات (ضوء) بطول موجي يحدده طاقة فجوة الحزمة لمركب AlGaInP. من خلال التحكم الدقيق في التركيب، يتم ضبط الانبعاث على الجزء الأحمر من الطيف (~621 نانومتر). تستخدم حزمة PLCC-4 عدسة سيليكون شفافة لتعزيز استخراج الضوء وتوفير نمط إشعاع واسع.

13. اتجاهات التطوير

الاتجاه في الإضاءة الداخلية للسيارات هو نحو كفاءة أعلى، وحزم أصغر، وتناسق لون أفضل. قد تتضمن التطورات المستقبلية:

- دمج عدة صمامات في حزمة واحدة لحلول RGB أو أبيض قابل للضبط.

- تحسين المقاومة الحرارية من خلال تصاميم الحزم المتقدمة (مثل استخدام إطارات الرصاص المعدنية أو ركائز السيراميك).

- مستويات سطوع أعلى لدعم شاشات القراءة في ضوء النهار.

- تفاوتات تصنيف أكثر صرامة كما تتطلب أنظمة الإضاءة التكيفية.

- زيادة استخدام الصمامات في الإضاءة المركزة على الإنسان (HCL) للتحكم في الأجواء.

هذا المنتج، بفضل اعتماده AEC-Q101 وانبعاثه واسع الزاوية، في وضع جيد للجيل القادم من الإضاءة الداخلية للسيارات.