ورقة بيانات LED الجانبي الأحمر 57-21-UR0200H-AM - عبوة PLCC-2 - 2.0 فولت - 1120 ملي كانديلا - درجة سيارات

1. نظرة عامة على المنتج

يُفصّل هذا المستند مواصفات LED أحمر عالي الأداء ذو إصدار جانبي، مُصمم أساسًا للتطبيقات الداخلية في السيارات. يتم تركيب الجهاز في عبوة سطحية مدمجة من نوع PLCC-2 (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي)، مما يوفر توازنًا بين ناتج إضاءة عالي وزاوية رؤية واسعة مناسبة لوظائف الإضاءة الخلفية والمؤشرات.

تكمن الميزة الأساسية لهذا المكون في موثوقيته من درجة السيارات، حيث حصل على تأهيل معيار AEC-Q101، مما يضمن الأداء تحت ظروف درجة الحرارة والرطوبة والاهتزاز الصارمة النموذجية في بيئات المركبات. كما أن امتثاله لتوجيهات RoHS وREACH يجعله مناسبًا للأسواق العالمية ذات اللوائح البيئية الصارمة.

السوق المستهدف هو الإلكترونيات السياراتية، مع تطبيقات محددة تشمل الإضاءة الخلفية لـ لوحة القيادة، وإضاءة المفاتيح، ومؤشرات الحالة الداخلية الأخرى حيث يكون مطلوبًا ناتج ضوء أحمر ساطع وموثوق ومتسق.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والكهربائية

تحدد المعايير التشغيلية الرئيسية أداء LED تحت ظروف الاختبار القياسية (T_s=25°C). الجهد الأمامي النموذجي (V_F) هو 2.00 فولت عند تيار أمامي (I_F) قدره 20 مللي أمبير، مع نطاق محدد من 1.75 فولت إلى 2.75 فولت. هذا الجهد المنخفض نسبيًا متوافق مع خطوط الطاقة الشائعة في السيارات.

المعيار الضوئي الأساسي هو شدة الإضاءة (I_V)، والتي تبلغ قيمتها النموذجية 1120 ملي كانديلا (mcd) عند 20 مللي أمبير. الحد الأدنى والأقصى لهذه الدفعة هما 710 mcd و 1400 mcd على التوالي. يتم تحقيق هذا السطوع العالي مع الحفاظ على زاوية رؤية واسعة جدًا (φ) تبلغ 120 درجة، مُعرَّفة على أنها الزاوية المحورية التي تنخفض فيها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها القصوى. تضمن هذه الزاوية الواسعة إضاءة موحدة على مساحة واسعة، وهو أمر بالغ الأهمية للإضاءة الخلفية للألواح.

الطول الموجي السائد (λ_d) يتركز عند 622 نانومتر (نموذجي)، مما يحدد درجة اللون الأحمر المنبعث، مع نطاق من 618 نانومتر إلى 627 نانومتر. الجهاز غير مصمم للعمل بجهد عكسي.

2.2 الحدود القصوى المطلقة وإدارة الحرارة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم. الحد الأقصى المطلق للتيار الأمامي المستمر هو 50 مللي أمبير، والحد الأقصى لتبديد الطاقة هو 137 ملي واط. بالنسبة للنبضات القصيرة (t ≤ 10 ميكروثانية، دورة عمل D=0.005)، يُسمح بتيار اندفاعي (I_FM) قدره 100 مللي أمبير.

إدارة الحرارة أمر بالغ الأهمية لطول عمر LED واستقرار أدائه. المقاومة الحرارية من وصلة LED إلى نقطة اللحام (R_thJS) محددة بقيمتين: 160 كلفن/واط (حقيقي، بناءً على القياس الحراري) و 120 كلفن/واط (كهربائي، مُشتق من المعايير الكهربائية). تشير هذه المعلمة إلى مدى فعالية نقل الحرارة بعيدًا عن الوصلة شبه الموصلة. الحد الأقصى المسموح به لدرجة حرارة الوصلة (T_J) هو 125°C. نطاق درجة حرارة التشغيل والتخزين هو من -40°C إلى +110°C، مما يؤكد ملاءمته لبيئات السيارات القاسية.

يتمتع الجهاز بتصنيف حساسية للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD) يبلغ 2 كيلو فولت (نموذج جسم الإنسان)، وهو مستوى قياسي للعديد من المكونات الإلكترونية ولكنه يتطلب احتياطات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لإدارة الاختلافات في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات (Bins) بناءً على معايير الأداء الرئيسية. توفر ورقة البيانات هذه معلومات تفصيلية عن التصنيف لشدة الإضاءة والطول الموجي السائد.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف شدة الإضاءة باستخدام رمز أبجدي رقمي (مثل L1، M2، V1، AA). يغطي كل مجموعة نطاقًا محددًا من قيم شدة الإضاءة الدنيا والقصوى مقاسة بالملي كانديلا (mcd). تتبع المجموعات تقدمًا لوغاريتميًا، حيث تتوافق كل خطوة تقريبًا مع زيادة بنسبة 25%. بالنسبة لرقم الجزء المحدد هذا (57-21-UR0200H-AM)، يتم تسليط الضوء على مجموعات الإخراج المحتملة، حيث تقع القيمة النموذجية البالغة 1120 mcd ضمن مجموعة "AA" (1120-1400 mcd). يسمح هذا النظام للمصممين باختيار مكونات ذات سطوع متسق لتطبيقهم.

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

وبالمثل، يتم أيضًا تصنيف الطول الموجي السائد، الذي يحدد اللون الدقيق للضوء الأحمر. يتم تعريف المجموعات بواسطة رموز رقمية تمثل نطاق الطول الموجي بالنانومتر (nm). ستقع القيمة النموذجية البالغة 622 نانومتر لهذا LED ضمن مجموعة طول موجي محددة، مما يضمن اتساق اللون عبر وحدات متعددة في دورة إنتاج. التسامح لقياس الطول الموجي السائد هو ±1 نانومتر.

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات عدة رسوم بيانية توضح سلوك LED تحت ظروف متغيرة، وهي ضرورية لتصميم الدوائر وإدارة الحرارة.

4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى IV)

يُظهر هذا الرسم البياني العلاقة الأسية بين التيار الأمامي (I_F) والجهد الأمامي (V_F). إنه أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة تحديد التيار. يُظهر المنحنى أن زيادة صغيرة في الجهد تتجاوز 2.0 فولت النموذجية يمكن أن تؤدي إلى زيادة كبيرة وربما مدمرة في التيار، مما يسلط الضوء على الحاجة إلى مشغلات تيار ثابت بدلاً من مصادر جهد ثابت.

4.2 شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي

يُظهر هذا الرسم كيف يتدرج ناتج الضوء مع تيار التشغيل. بينما يزداد الناتج مع التيار، إلا أنه ليس خطيًا تمامًا، خاصة عند التيارات الأعلى حيث قد تنخفض الكفاءة بسبب زيادة توليد الحرارة.

4.3 خصائص الاعتماد على درجة الحرارة

تشرح عدة رسوم بيانية تأثير درجة حرارة الوصلة (T_J):

• شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة حرارة الوصلة:يُظهر أن ناتج الضوء ينخفض مع زيادة درجة الحرارة. يجب أخذ هذا التخفيض في الاعتبار في التصميمات حيث قد يعمل LED في درجات حرارة محيطة مرتفعة.
• الجهد الأمامي النسبي مقابل درجة حرارة الوصلة:يوضح أن V_Fله معامل درجة حرارة سالب، ينخفض بحوالي 2 مللي فولت/°C. يمكن أن يؤثر هذا على أداء محددات التيار البسيطة القائمة على المقاوم.
• الطول الموجي النسبي مقابل درجة حرارة الوصلة:يشير إلى أن الطول الموجي السائد يتحول قليلاً (عادة ما يزداد) مع درجة الحرارة، مما قد يتسبب في تحول طفيف في اللون في التطبيق.

4.4 منحنى تخفيض التيار الأمامي (Derating)

هذا أحد أهم الرسوم البيانية للتصميم الموثوق. يرسم الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي المستمر مقابل درجة حرارة وسادة اللحام. مع زيادة درجة الحرارة عند نقطة اللحام، ينخفض الحد الأقصى للتيار الآمن خطيًا. على سبيل المثال، عند الحد الأقصى لدرجة حرارة وسادة اللحام البالغة 110°C، يكون الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر هو 34 مللي أمبير فقط، أي أقل بكثير من الحد الأقصى المطلق البالغ 50 مللي أمبير عند 25°C. يجب على المصممين التأكد من أن التصميم الحراري يحافظ على برودة نقطة اللحام بما يكفي للسماح بتيار التشغيل المطلوب.

4.5 قدرة التعامل مع النبضات المسموح بها

يُعرِّف هذا الرسم البياني العلاقة بين عرض النبضة (t_p) والتيار الأمامي الاندفاعي المسموح به (I_F) لدورات عمل مختلفة (D). يسمح للمصممين بفهم حدود التشغيل النبضي، كما في أنظمة الإضاءة المتعددة أو لإنشاء تأثيرات وامضة، مما يضمن عدم تعرض LED لنبضات تيار قد تسبب تدهورًا.

4.6 التوزيع الطيفي والإشعاعي

يُظهر رسم التوزيع الطيفي النسبي ناتج الضوء عبر الطيف المرئي، حيث يبلغ ذروته في المنطقة الحمراء حول 622 نانومتر. يُظهر مخطط نمط الإشعاع (الرسم القطبي) زاوية الرؤية البالغة 120 درجة بشكل مرئي، موضحًا كيفية توزيع الشدة مكانيًا.

5. معلومات الميكانيكا والتركيب والتعبئة

5.1 الأبعاد الميكانيكية وقطبية التوصيل

يستخدم المكون عبوة سطحية قياسية من نوع PLCC-2. يوفر الرسم الميكانيكي أبعادًا دقيقة لجسم العبوة، وتباعد الأطراف، والارتفاع الكلي. يتم الإشارة إلى القطبية بوضوح، عادةً عن طريق شق أو علامة على العبوة و/أو في مخطط البصمة. الاتجاه الصحيح ضروري للتشغيل السليم.

5.2 تصميم وسادة اللحام الموصى به

يتم توفير توصية بنمط الأرضية (البصمة) لتصميم PCB. يتضمن ذلك أبعاد وتباعد الوسادات النحاسية التي سيتم لحام أطراف LED بها. يضمن اتباع هذه التوصية تكوين وصلة لحام جيدة، ومحاذاة صحيحة، ونقل حراري مثالي من الجهاز إلى اللوحة المطبوعة.

5.3 ملف تعريف لحام الريفلو (Reflow)

تحدد ورقة البيانات ملف تعريف لحام ريفلو متوافق مع عمليات اللحام الخالية من الرصاص. يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى 260°C، ويجب أن يقتصر الوقت فوق 240°C على 30 ثانية كحد أقصى. يعد الالتزام بهذا الملف الشخصي أمرًا بالغ الأهمية لمنع التلف الحراري للعبوة البلاستيكية لـ LED وروابط الأسلاك الداخلية أثناء عملية تجميع التركيب السطحي.

5.4 معلومات التعبئة والتغليف

يتم توريد مصابيح LED في تغليف شريط وبكرة مناسب لآلات الاختيار والوضع الآلية. تشمل المواصفات أبعاد البكرة، وعرض الشريط، وتباعد الجيوب، واتجاه المكونات على الشريط. هذه المعلومات ضرورية لإعداد معدات خط التجميع.

6. إرشادات التطبيق واعتبارات التصميم

6.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

التطبيق الأساسي هوالإضاءة الداخلية للسيارات. وهذا يشمل:

• الإضاءة الخلفية لعنقود العدادات ولوحة القيادة:إضاءة العدادات، وشاشات LCD، ورموز التحذير.
• إضاءة المفاتيح والتحكم:الإضاءة الخلفية لأزرار التحكم في المناخ، وأنظمة الصوت، ومفاتيح النوافذ، ومحددات ناقل الحركة.
• مؤشرات الحالة العامة:أضواء التشغيل، وتحذيرات الباب غير المغلق، أو مؤشرات وظيفية أخرى.

إن إصداره الجانبي مثالي للتطبيقات التي تحتاج فيها إلى توجيه الضوء بشكل موازٍ لسطح PCB إلى دليل ضوئي أو موزع ضوئي.

6.2 اعتبارات التصميم الحرجة

1. دائرة التشغيل:استخدم دائمًا مشغل تيار ثابت أو مقاومة تحديد تيار على التوالي مع LED. يمكن حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (V_المصدر- V_F) / I_F. تأكد من أن تصنيف قدرة المقاومة كافٍ (P = I_F²* R).

2. إدارة الحرارة:هذا أمر بالغ الأهمية للموثوقية والحفاظ على ناتج الضوء. استخدم منحنى التخفيض لتحديد الحد الأقصى لتيار التشغيل لدرجة حرارة التشغيل المتوقعة لديك. تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية (تخفيف حراري) على اللوحة المطبوعة متصلة بوسادات اللحام لتبديد الحرارة. في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية (مثل بالقرب من إلكترونيات حجرة محرك السيارة)، قد تكون هناك حاجة إلى تدابير تبريد إضافية.

3. حماية ESD:نفذ إجراءات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع. بالنسبة للتطبيقات الحساسة، فكر في إضافة ثنائيات قمع الجهد العابر (TVS) أو دوائر حماية أخرى على خطوط طاقة الإدخال.

4. التصميم البصري:قد تتطلب زاوية الرؤية البالغة 120 درجة موزعات ضوئية أو أدلة ضوئية لتحقيق التجانس والمظهر المطلوبين في المنتج النهائي. تم اختيار عامل الشكل الجانبي خصيصًا للاقتران بكفاءة في مثل هذه العناصر البصرية.

7. احتياطات الاستخدام

تتضمن ورقة البيانات قسم احتياطات قياسي. تشمل النقاط الرئيسية:

• تجنب تطبيق جهد عكسي.
• لا تتجاوز الحدود القصوى المطلقة للتيار والطاقة ودرجة الحرارة.
• اتبع ملف تعريف لحام الريفلو الموصى به لمنع تلف العبوة.
• قم بالتخزين في ظروف مناسبة لتجنب امتصاص الرطوبة (يشير تصنيف MSL 2 إلى عمر افتراضي قدره 1 عام بعد فتح الكيس الجاف، في ظروف ≤30°C / 60% رطوبة نسبية).
• قم بالتنظيف باستخدام طرق متوافقة مع مادة العبوة (تجنب التنظيف بالموجات فوق الصوتية بترددات معينة).

8. معلومات الطلب

يتبع رقم الجزء 57-21-UR0200H-AM نظام ترميز محدد. بينما قد يكون التفصيل الكامل خاصًا، فإنه عادةً ما يشفر معلومات مثل نوع العبوة (يشير 57-21 على الأرجح إلى PLCC-2)، واللون (UR للأحمر)، ومجموعة السطوع، وربما سمات أخرى. لاختيار مجموعة محددة أو خيارات التعبئة (مثل حجم الشريط والبكرة)، يوفر قسم معلومات الطلب الرموز الدقيقة للاستخدام.

9. الأسئلة الشائعة بناءً على المعايير التقنية

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة من خط طاقة سيارة 5 فولت أو 12 فولت؟

ج: لا. يجب عليك دائمًا استخدام مقاومة تحديد تيار على التوالي أو مشغل تيار ثابت. سيؤدي توصيله مباشرة بمصدر جهد أعلى من جهد الأمامي الخاص به إلى تدفق تيار مفرط، مما قد يدمر LED على الفور.

س: تُظهر ورقة البيانات شدة نموذجية تبلغ 1120 ملي كانديلا. لماذا قد تكون قيمتي المقاسة مختلفة؟

ج: تؤثر عدة عوامل على الشدة المقاسة: تيار التشغيل (يجب أن يكون بالضبط 20 مللي أمبير)، ودرجة حرارة LED أثناء القياس، ومعايرة معدات القياس، والتباين الفطري في التصنيف (قد تكون عينتك من الطرف الأدنى أو الأعلى لمجموعة AA).

س: هل هذا LED مناسب للتطبيقات الخارجية للسيارات مثل أضواء الفرامل؟

ج: على الرغم من أنه مؤهل لـ AEC-Q101، إلا أن تطبيقه الأساسي مدرج على أنه إضاءة داخلية. غالبًا ما يكون لأضواء الخارج متطلبات مختلفة لسطوع أعلى، وإحداثيات لون مختلفة، وحماية أكثر صرامة ضد الطقس والتعرض للأشعة فوق البنفسجية. سيكون LED مخصص لدرجة خارجية أكثر ملاءمة.

س: ماذا يعني MSL 2 للتخزين؟

ج: مستوى الحساسية للرطوبة 2 يعني أن العبوة يمكن تعريضها لظروف أرضية المصنع (≤30°C / 60% رطوبة نسبية) لمدة تصل إلى عام واحد قبل أن تتطلب الخبز قبل لحام الريفلو. يتم شحن المكونات على الشريط والبكرة في كيس جاف مع بطاقة مؤشر الرطوبة.