ورقة بيانات LED أزرق جانبي 57-11-UB0200H-AM - عبوة PLCC-2 - 3.1 فولت - 20 مللي أمبير - 355 مكد - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تشرح هذه الوثيقة المواصفات الفنية لـ LED أزرق جانبي عالي الموثوقية، مُصمم أساسًا لتطبيقات الإضاءة الداخلية في السيارات. المكون مُغلف بعبوة سطحية مدمجة من نوع PLCC-2 (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي)، ويوفر زاوية رؤية واسعة تبلغ 120 درجة، مما يجعله مثاليًا للإضاءة الخلفية ووظائف المؤشرات التي تتطلب الرؤية من زوايا متعددة. تشمل مزاياه الرئيسية الامتثال لمعيار التأهيل الصارم للسيارات AEC-Q101، مما يضمن الأداء والعمر الطويل تحت الظروف البيئية القاسية النموذجية داخل المركبات. كما أن الـ LED متوافق مع توجيهات RoHS و REACH البيئية. السوق المستهدف هو مصنعي الإلكترونيات للسيارات الذين يحتاجون إلى حلول إضاءة قوية وموثوقة ومدمجة لمفاتيح لوحة القيادة وألواح التحكم وغيرها من احتياجات الإضاءة الداخلية.

2. تحليل مُتعمق للمعايير الفنية

2.1 الخصائص الضوئية والكهربائية

يتم تعريف الأداء الأساسي تحت حالة اختبار قياسية لتيار أمامي (I_F) بقيمة 20 مللي أمبير. الشدة الضوئية النموذجية هي 355 ملي كانديلا (مكد)، مع ضمان أدنى حد 224 مكد وأقصى حد 560 مكد. الجهد الأمامي (V_F) يقيس عادة 3.10 فولت، ويتراوح من حد أدنى 2.75 فولت إلى حد أقصى 3.75 فولت. يمثل نطاق V_F هذا نطاق تسامح إخراج بنسبة 99%. الطول الموجي السائد (λ_d) يتركز عند 468 نانومتر (طيف أزرق)، مع تسامح ضيق يبلغ ±1 نانومتر، مما يضمن إخراج لون متسق. زاوية الرؤية (φ)، المُعرَّفة على أنها الزاوية المحورية التي تنخفض فيها الشدة إلى نصف قيمتها القصوى، هي 120 درجة مع تسامح ±5 درجات.

2.2 الحدود القصوى المطلقة وإدارة الحرارة

لضمان سلامة الجهاز، يجب عدم تجاوز الحدود القصوى المطلقة. الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر هو 30 مللي أمبير، مع قدرة تيار ذروة (t ≤ 10 ميكروثانية) تبلغ 300 مللي أمبير. الحد الأقصى لتبديد الطاقة هو 112 ملي واط. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة التقاطع (T_J) 125 درجة مئوية، مع نطاق درجة حرارة محيطة تشغيل من -40 درجة مئوية إلى +110 درجة مئوية. يتم توفير قيمتين للمقاومة الحرارية: المقاومة الحرارية الحقيقية (R_{thJS real}) من التقاطع إلى نقطة اللحام هي ≤ 180 كلفن/واط، بينما القيمة المشتقة بالطريقة الكهربائية (R_{thJS el}) هي ≤ 140 كلفن/واط. هذه القيم حاسمة لحساب ارتفاع درجة حرارة التقاطع أثناء التشغيل لمنع الانفلات الحراري وضمان استقرار الإخراج الضوئي.

2.3 مواصفات الموثوقية والبيئة

الجهاز مؤهل وفقًا لمعيار AEC-Q101، مما يؤكد ملاءمته للتطبيقات في السيارات. يتميز بتصنيف حساسية للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD) بقيمة 8 كيلو فولت (نموذج جسم الإنسان)، مما يوفر متانة جيدة في التعامل. مستوى حساسية الرطوبة (MSL) مصنف بالمستوى 2، مما يشير إلى عمر تخزين لمدة عام واحد عند تخزينه في ≤ 30 درجة مئوية / 60% رطوبة نسبية. الحد الأقصى لدرجة حرارة لحام الريفلو هو 260 درجة مئوية لمدة 30 ثانية.

3. تحليل منحنيات الأداء

3.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى IV)

يظهر منحنى IV العلاقة الأسية النموذجية لـ LEDs. عند 25 درجة مئوية، يزداد الجهد الأمامي مع التيار. هذا الرسم البياني ضروري لتصميم دائرة تحديد التيار لضمان عمل الـ LED ضمن نطاقات الجهد والتيار المحددة له.

3.2 الشدة الضوئية النسبية مقابل التيار الأمامي

يوضح هذا المنحنى أن إخراج الضوء يتناسب تقريبًا خطيًا مع التيار في النطاق المنخفض إلى المتوسط. يساعد المصممين على فهم المقايضة بين تيار القيادة وإخراج الضوء، خاصة عند النظر في استهلاك الطاقة وإدارة الحرارة.

3.3 خصائص الاعتماد على درجة الحرارة

توضح عدة رسوم بيانية تغيرات الأداء مع درجة حرارة التقاطع (T_J). الجهد الأمامي له معامل درجة حرارة سالب، ينخفض بحوالي 2 ملي فولت/درجة مئوية. كما تنخفض الشدة الضوئية مع ارتفاع درجة الحرارة، وهو عامل حاسم للحفاظ على سطوع متسق في البيئات عالية الحرارة في السيارات. يتحول الطول الموجي السائد قليلاً مع درجة الحرارة، وهو أمر مهم للتطبيقات الحساسة للون.

3.4 منحنى تخفيض تصنيف التيار الأمامي

هذا رسم بياني حيوي للتصميم الحراري. يظهر الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي المستمر كدالة لدرجة حرارة وسادة اللحام (T_S). على سبيل المثال، عند درجة حرارة T_S تساوي 110 درجة مئوية، يتم تخفيض تصنيف الحد الأقصى لـ I_F إلى 22 مللي أمبير. لا يُوصى بالتشغيل تحت 5 مللي أمبير. يجب استخدام هذا المنحنى لمنع تجاوز درجة حرارة التقاطع القصوى.

3.5 التوزيع الطيفي ونمط الإشعاع

يظهر رسم التوزيع الطيفي النسبي ذروة في منطقة الطول الموجي الأزرق (~468 نانومتر). يؤكد مخطط نمط الإشعاع بصريًا زاوية الرؤية الواسعة الشبيهة بلامبرت والبالغة 120 درجة.

4. شرح نظام التصنيف

يتوفر الـ LED في تصنيفات أداء محددة للسماح للمصممين باختيار قطع تتطابق مع متطلبات تطبيقهم من حيث السطوع واللون.

4.1 تصنيف الشدة الضوئية

يسرد جدول تصنيف شامل مجموعات من L1 (11.2-14 مكد) حتى GA (18000-22400 مكد). التصنيف المميز لرقم الجزء المحدد هذا (57-11-UB0200H-AM) هو T1، والذي يتوافق مع نطاق شدة ضوئية من 280 إلى 355 مكد. هذا يتوافق مع القيمة النموذجية البالغة 355 مكد المذكورة في جدول الخصائص.

4.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتضمن جدول تصنيف الطول الموجي رموزًا لنطاقات ألوان مختلفة. التصنيف ذو الصلة لهذا الـ LED الأزرق هو 7175، ويغطي طولًا موجيًا سائدًا من 471 نانومتر إلى 475 نانومتر. وهذا يشمل القيمة النموذجية البالغة 468 نانومتر، مما يؤكد وضع الجزء ضمن تصنيف الطيف الأزرق.

5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة

5.1 الأبعاد الميكانيكية

يستخدم الـ LED عبوة سطحية قياسية من نوع PLCC-2. تتضمن ورقة البيانات رسمًا تفصيليًا للأبعاد يحدد طول العبوة وعرضها وارتفاعها وتباعد الأطراف والتسامحات الميكانيكية الحرجة الأخرى. هذه المعلومات ضرورية لتصميم بصمة PCB وضمان الملاءمة المناسبة داخل التجميع.

5.2 تخطيط وسادة اللحام الموصى به

يوفر الرسم التخطيطي نمط أرضية PCB الأمثل (هندسة وسادة اللحام) لعبوة PLCC-2. يضمن اتباع هذه التوصية تكوين وصلة لحام موثوقة أثناء الريفلو، وقوة ميكانيكية مناسبة، ونقل حرارة فعال من الجهاز إلى الـ PCB.

5.3 تحديد القطبية

يتم تحديد الكاثود عادةً بواسطة علامة على العبوة، مثل شق أو نقطة أو زاوية مقطوعة. اتجاه القطبية الصحيح أثناء التجميع أمر بالغ الأهمية لعمل الجهاز.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام الريفلو

تحدد ورقة البيانات ملف تعريف ريفلو بدرجة حرارة ذروة تبلغ 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 30 ثانية. الالتزام بهذا الملف التعريفي إلزامي لمنع التلف الحراري لرقاقة الـ LED وروابط الأسلاك والعبوة البلاستيكية. يتضمن الملف التعريفي مراحل التسخين المسبق والنقع والريفلو والتبريد بمعدلات انحدار محددة ووقت فوق نقطة الانصهار.

6.2 احتياطات الاستخدام

تشمل احتياطات التعامل العامة تجنب الإجهاد الميكانيكي على العدسة، ومنع التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) باستخدام معدات مؤرضة، وعدم تجاوز الحدود القصوى المطلقة. لا يجب تشغيل الجهاز في انحياز عكسي. يجب مراعاة ظروف التخزين المناسبة وفقًا لتصنيف MSL-2.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد LEDs على شريط وبكرة للتجميع الآلي (pick-and-place). تتضمن ورقة البيانات مواصفات التعبئة مثل أبعاد البكرة وعرض الشريط وتباعد الجيوب والاتجاه. يتبع رقم الجزء 57-11-UB0200H-AM نظام ترميز محدد يُرجح أنه يشير إلى نوع العبوة (57)، اللون/المنظر (11-UB للجانبي الأزرق)، وتصنيف الأداء (0200H).

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

التطبيق الأساسي هو الإضاءة الداخلية للسيارات، بما في ذلك الإضاءة الخلفية للمفاتيح والأزرار ومجموعات العدادات وضوابط نظام الترفيه والإضاءة المحيطة. يجعل الانبعاث الجانبي والزاوية الواسعة منه مناسبًا للتطبيقات حيث يتم تركيب الـ LED بشكل عمودي على سطح الرؤية، لإضاءة دليل ضوئي أو فتحة صغيرة.

8.2 اعتبارات التصميم

قيادة التيار:يوصى باستخدام مشغل تيار ثابت بدلاً من مصدر جهد ثابت مع مقاوم متسلسل لإخراج ضوئي أكثر استقرارًا، خاصة مع تغير درجة الحرارة. يجب أن تقيد الدائرة I_F إلى ≤ 30 مللي أمبير مستمر.
إدارة الحرارة:يجب أن تعمل تخطيطات الـ PCB على زيادة مساحة النحاس حول وسادات اللحام لتعمل كمشتت حراري، مع الحفاظ على درجة حرارة نقطة اللحام (T_S) منخفضة قدر الإمكان لزيادة التيار المسموح به والإخراج الضوئي. استخدم منحنى تخفيض التصنيف للتصميم.
التصميم البصري:ضع في اعتبارك زاوية الرؤية البالغة 120 درجة عند تصميم أدلة الضوء أو المشتتات لضمان إضاءة متساوية.

9. المقارنة الفنية والتمييز

مقارنةً بـ LEDs التجارية القياسية، فإن المميزات الرئيسية لهذا الجهاز هي تأهيله لـ AEC-Q101 لموثوقية السيارات، وزاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة في عبوة جانبية، وتصنيفه المحدد للون والسطوع المتسقين. يعزز تصنيف ESD البالغ 8 كيلو فولت وتصنيف MSL-2 متانته أكثر لعمليات التصنيع الصناعية والمركبات.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ما هو تيار التشغيل الموصى به؟
ج: حالة التشغيل النموذجية هي 20 مللي أمبير، مما يوفر 355 مكد. يمكن تشغيله حتى 30 مللي أمبير كحد أقصى، ولكن يجب تطبيق تخفيض التصنيف الحراري وفقًا لمنحنى تخفيض التصنيف.
س: كيف أفسر تصنيف الشدة الضوئية T1؟
ج: يضمن التصنيف T1 أن الشدة الضوئية ستكون بين 280 مكد و 355 مكد عند القياس عند I_F=20 مللي أمبير و T_J=25 درجة مئوية.
س: هل يمكن استخدام هذا الـ LED في تطبيقات غير سياراتية؟
ج: نعم، موثوقيته العالية تجعله مناسبًا لضوابط صناعية وإلكترونيات استهلاكية وأجهزة منزلية حيث تكون هناك حاجة إلى عمر طويل وأداء مستقر، على الرغم من أنه قد يكون مُحسَّنًا من حيث التكلفة لحجم إنتاج السيارات.
س: لماذا يوجد حد أدنى لمواصفات التيار (5 مللي أمبير)؟
ج: قد يؤدي التشغيل تحت هذا الحد الأدنى للتيار إلى انبعاث ضوئي غير مستقر أو غير منتظم من تقاطع أشباه الموصلات.

11. دراسة حالة تصميم واستخدام

السيناريو: إضاءة خلفية لوحة تحكم مناخ السيارة.يحتاج المصمم إلى إضاءة عدة مفاتيح غشائية ومشفر دوار صغير. المساحة محدودة للغاية خلف اللوحة. يختارون هذا الـ LED الأزرق الجانبي لعبوته المدمجة PLCC-2. يتم وضع عدة LEDs على طول حافة دليل ضوئي أكريليك رقيق. تقوم زاوية الرؤية البالغة 120 درجة بتوصيل الضوء بكفاءة إلى الدليل. يستخدم المصمم دائرة متكاملة (IC) لمشغل LED بتيار ثابت مضبوط على 18 مللي أمبير لكل LED لضمان طول العمر ومراعاة درجات الحرارة المحيطة العالية المحتملة داخل لوحة القيادة. يتضمن تخطيط الـ PCB وسادات تخفيف حرارية سخية متصلة بمستوى أرضي. يعطي تأهيل AEC-Q101 ثقة في عمر المنتج على مدار عمر المركبة عبر ظروف مناخية مختلفة.

12. مبدأ التشغيل

هذا هو ديود باعث للضوء من أشباه الموصلات. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز طاقة فجوة النطاق الخاصة به، تتحد الإلكترونات والفجوات في المنطقة النشطة من رقاقة أشباه الموصلات (عادةً ما تعتمد على مواد InGaN للضوء الأزرق). تطلق عملية إعادة التركيب هذه الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لطبقات أشباه الموصلات الطول الموجي السائد (اللون) للضوء المنبعث. تحتوي العبوة البلاستيكية على عدسة مصبوبة تشكل نمط الإشعاع لتحقيق زاوية الرؤية المحددة البالغة 120 درجة.

13. اتجاهات التكنولوجيا

الاتجاه في LEDs السياراتية والإضاءة العامة هو نحو كفاءة أعلى (المزيد من لومن لكل واط)، مما يقلل من استهلاك الطاقة والحمل الحراري. هناك أيضًا دفع نحو موثوقية أعلى وعمر أطول. في مجال التعبئة، يميل الاتجاه نحو التصغير مع الحفاظ على الأداء البصري والتشتت الحراري أو تحسينهما. بالنسبة لـ LEDs الجانبية، تشمل التطورات تحسين كفاءة استخراج الضوء من الرقاقة وتحكم بصري أكثر دقة من عدسة العبوة لإنشاء أنماط حزم محددة لتطبيقات أدلة الضوء. كما أن دمج دوائر التشغيل ورقائق LED متعددة في وحدات مفردة هو أيضًا تطور مستمر.