مواصفات ثنائي باعث للضوء الأبيض PLCC-2 SMD - الأبعاد 2.20x1.40x1.30 مم - الجهد 3.0 فولت - القدرة 0.06 واط

1. نظرة عامة على المنتج

1.1 الوصف العام

هذا المكون عبارة عن ثنائي باعث للضوء (LED) أبيض اللون في عبوة PLCC-2 (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي). تم تصنيع الجهاز باستخدام شريحة أشباه الموصلات الزرقاء المدمجة مع طلاء فسفوري لإنتاج الضوء الأبيض. تتميز عبوة التركيب السطحي المدمجة بأبعاد طول 2.20 مم، وعرض 1.40 مم، وارتفاع 1.30 مم، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات ذات المساحة المحدودة.

1.2 المميزات

• العبوة:على هيئة PLCC-2.
• زاوية الرؤية:زاوية رؤية واسعة للغاية، نموذجياً 120 درجة.
• توافقية التجميع:مصمم لجميع عمليات تجميع وتلحيم تقنية التركيب السطحي القياسية (SMT).
• التغليف:متوفر على شريط وبكرة للتثبيت الآلي.
• الحساسية للرطوبة:مصنف بمستوى حساسية الرطوبة (MSL) 2.
• الامتثال البيئي:متوافق مع لوائح تقييد المواد الخطرة (RoHS) وتسجيل وتقييم وترخيص وتقييد المواد الكيميائية (REACH).
• المؤهلات:اختبار التأهيل للمنتج قائم على معيار AEC-Q101 الخاص باختبار الإجهاد التأهيلي لأشباه الموصلات المنفصلة من درجة السيارات.

1.3 التطبيق

التطبيق الرئيسي لهذا الليد هو فيإضاءة السيارات الداخلية. وهذا يشمل تطبيقات مثل الإضاءة الخلفية للوحة العدادات، وإضاءة المفاتيح، والإضاءة المحيطة، ومصابيح المؤشر داخل مقصورة السيارة.

2. المعلمات الفنية المتعمقة

2.1 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم تحديد جميع المعلمات عند درجة حرارة نقطة اللحام (Ts) تساوي 25 درجة مئوية. وهذا نقطة مرجعية حرجة لحسابات التصميم.

• الجهد الأمامي (V_F):انخفاض الجهد النموذجي عبر الليد عند تيار أمامي (I_F) بقيمة 20 مللي أمبير هو 3.0 فولت. الحد الأدنى والأقصى للإنتاج هو 2.7 فولت و 3.3 فولت على التوالي. تحمل القياس هو ±0.1 فولت.
• التيار العكسي (I_R):أقصى تيار تسرب عند تطبيق جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت هو 10 ميكرو أمبير.
• شدة الإضاءة (I_V):الناتج الضوئي النموذجي عند I_F=20 مللي أمبير هو 1200 ملي كانديلا (م.كد)، مع نطاق من 800 م.كد (الحد الأدنى) إلى 1500 م.كد (الحد الأقصى). تحمل القياس هو ±10٪.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):مُعرّفة كزاوية كاملة تكون فيها شدة الإضاءة نصف شدة الذروة. القيمة النموذجية هي 120 درجة، مما يوفر نمط إضاءة واسع جداً ومتساوي.
• المقاومة الحرارية (R_θJ-S):المقاومة الحرارية من وصلة الليد إلى نقطة اللحام هي بحد أقصى 300 درجة مئوية / واط. هذه المعلمة حاسمة لتصميم إدارة الحرارة لمنع ارتفاع درجة الحرارة.

2.2 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه الحدود القصوى التي قد يتسبب تجاوزها في تلف دائم للجهاز. لا ينصح بالتشغيل في ظل هذه الظروف.

• تبديد القدرة (P_D):99 ملي واط كحد أقصى.
• التيار الأمامي المستمر (I_F):30 مللي أمبير كحد أقصى.
• تيار الذروة الأمامي (I_FP):100 مللي أمبير كحد أقصى، محدد تحت دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 10 مللي ثانية.
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت كحد أقصى.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):تصنيف نموذج جسم الإنسان (HBM) 8000 فولت.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين (T_OPR, T_STG):من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية.
• أقصى درجة حرارة للوصلة (T_J):120 درجة مئوية. هذه هي أعلى درجة حرارة مسموح بها عند وصلة أشباه الموصلات نفسها.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز ثنائيات الليد في مجموعات بناءً على المعلمات الكهربائية والبصرية الرئيسية المقاسة عند I_F= 20 مللي أمبير.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي (V_F)

يتم تجميع الليدات في مجموعات مُخصصة F2، G1، G2، H1، H2، و I1، تتوافق مع نطاقات جهد محددة من 2.7-2.8 فولت حتى 3.2-3.3 فولت. وهذا يسمح للمصممين باختيار قطع ذات تحمّل جهد أكثر ضيقاً لمتطلبات دائراتهم المحددة.

3.2 تصنيف شدة الإضاءة (I_V)

يتم تصنيف الناتج الضوئي إلى ثلاث فئات: L1 (800-1000 م.كد)، و L2 (1000-1200 م.كد)، و M1 (1200-1500 م.كد). يضمن هذا التصنيف انتظام السطوع داخل المجموعة المكونة.

3.3 تصنيف إحداثيات اللونية

يتم تحديد نقطة اللون الأبيض ضمن مناطق محددة على مخطط اللونية CIE 1931. يحدد كتيب المواصفات ثلاث مجموعات (TC1، TC2، TC3)، كل منها مساحة رباعية تحدد النطاق المقبول لإحداثيات اللون x و y. تحمل هذه الإحداثيات هو ±0.005. وهذا يتحكم في درجة اللون وتشبعه للضوء الأبيض، مما يضمن مظهراً أبيض متناسقاً عبر عدة وحدات LED.

4. تحليل منحنيات الأداء

4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى IV)

يظهر المنحنى المميز علاقة غير خطية. يزداد الجهد الأمامي مع التيار، بدءاً من حوالي 2.5 فولت عند التيارات المنخفضة جداً وصولاً إلى حوالي 3.2 فولت عند أقصى تيار مستمر 30 مللي أمبير. هذا المنحنى ضروري لتصميم السائق، خاصة سائقات التيار الثابت، لفهم جهد الامتثال المطلوب.

4.2 التيار الأمامي مقابل شدة الإضاءة النسبية

يوضح هذا المنحنى أن الناتج الضوئي يتناسب تقريباً مع التيار في نطاق التشغيل. ومع ذلك، فهو ليس خطياً تماماً، وتقل الكفاءة (الناتج الضوئي لكل وحدة قدرة كهربائية) عادةً عند التيارات العالية جداً بسبب زيادة توليد الحرارة. يؤكد المنحنى أن 20 مللي أمبير هي نقطة تشغيل قياسية توفر كفاءة ومخرجات جيدة.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة

لعبوة PLCC-2 حجم جسم يبلغ 2.20 مم (طول) × 1.40 مم (عرض) × 1.30 مم (ارتفاع). جميع تحمّلات الأبعاد هي ±0.20 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك على الرسم. تتضمن العبوة عدسة مصبوبة تُشكل زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة.

5.2 تحديد القطبية ونمط اللحام

يُحدد القطب السالب بواسطة علامة مميزة على العبوة، عادةً نقطة خضراء، أو شق، أو زاوية مشطوفة كما هو موضح في الرسم البياني. يتم توفير نموذج رقعة لحام موصى به (بصمة) لتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة. تم تصميم هذا النمط لضمان وصلات لحام موثوقة ومحاذاة صحيحة أثناء لحام إعادة التدفق.

6. إرشادات لحام إعادة التدفق السطحي والمعالجة

6.1 بروفيل لحام إعادة التدفق

كمكون من مستوى MSL 2، يجب لحام هذا الليد خلال 168 ساعة (أسبوع واحد) من فتح الكيس الحساس للرطوبة في ظروف أرضية المصنع (<30 درجة مئوية / 60٪ رطوبة نسبية). بروفيل إعادة التدفق الخالي من الرصاص القياسي (SAC305) مناسب. تشمل المعلمات الرئيسية مرحلة تسخين مسبق، ومنطقة نقع لتنشيط المادة المساعدة للّحام، وذروة درجة حرارة لا تتجاوز عادةً 260 درجة مئوية، ومرحلة تبريد مضبوطة. يجب التحكم في الوقت المحدد فوق السائل (مثل 217 درجة مئوية) لتقليل الإجهاد الحراري على المكون.

6.2 احتياطات المعالجة والتخزين

• الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):على الرغم من أن الجهاز يتحمل جهداً عالياً للتفريغ الكهروستاتيكي (8000 فولت HBM)، يجب اتباع احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي القياسية (أساور المعصم، وسائد موصلة، ومؤينات) أثناء المعالجة لمنع التلف الكامن.
• إدارة الحرارة أثناء التشغيل:يجب تحديد أقصى تيار تشغيل بعد قياس درجة حرارة العبوة الفعلية في التطبيق. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الوصلة (T_J) الحد الأقصى المطلق لتصنيفها البالغ 120 درجة مئوية. يجب على المصممين مراعاة المقاومة الحرارية وضمان تصريف حراري كافٍ عبر وسادات وآثار لوحة الدوائر المطبوعة.
• التنظيف:إذا كان التنظيف مطلوباً بعد اللحام، فاستخدم الطرق والمذيبات المتوافقة مع مادة العبوة البلاستيكية لتجنب تلف العدسة أو تغير لونها.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المكونات على شريط حامل بارز ملفوف على بكرات. يوفر كتيب المواصفات أبعاداً دقيقة لجيب الشريط الحامل وعرض الشريط والمسافة بين المكونات وقطر البكرة. هذه المعلومات حيوية لبرمجة آلات التثبيت الآلي.

7.2 اختبار الموثوقية

يخضع المنتج لمجموعة من اختبارات الموثوقية بناءً على إرشادات AEC-Q101. قد تشمل هذه الاختبارات (على سبيل المثال لا الحصر) اختبار الحياة التشغيلية في درجة حرارة عالية (HTOL)، ودورة درجة الحرارة (TC)، واختبار الانحياز العكسي في درجة حرارة ورطوبة عاليتين (H3TRB)، واختبارات إجهاد أخرى للتحقق من الأداء في ظروف السيارات.

8. اقتراحات تصميم التطبيق

8.1 تطبيق نموذجي: إضاءة السيارات الداخلية

لإضاءة لوحة العدادات، تكون زاوية الرؤية الواسعة مفيدة لضمان توزيع الضوء بشكل متساوٍ عبر اللوحات الكبيرة أو الرموز. يوصى بشدة باستخدام سائق تيار ثابت بدلاً من مزيج جهد ثابت/مقاوم لضمان ناتج ضوئي مستقر بغض النظر عن الاختلافات الطفيفة في الجهد الأمامي أو درجة الحرارة. يجب تصميم السائق للحد من التيار إلى مستوى آمن، عادةً 20-30 مللي أمبير، بناءً على الاعتبارات الحرارية.

8.2 اعتبارات التصميم

• الحد من التيار:استخدم دائماً مقاومة توالي أو، يُفضل، سائق تيار ثابت نشط.
• المسار الحراري:قم بتكبير مساحة النحاس المتصلة بالوسادة الحرارية لليد (نقاط اللحام) على لوحة الدوائر المطبوعة لتعمل كمشتت حراري.
• التصميم البصري:ضع في الاعتبار نمط الانبعاث 120 درجة عند تصميم موجات الضوء أو المشتتات أو العدسات لتحقيق تأثير الإضاءة المطلوب.

9. المقارنة الفنية والمزايا

مقارنةً بليدات غير مصنفة للسيارات، يقدم هذا المكون مميزات رئيسية:

• التأهيل للسيارات (AEC-Q101):هذه ميزة أساسية، تشير إلى أن الجهاز تم اختباره ليتحمل الظروف البيئية القاسية (التطرف في درجات الحرارة والاهتزاز والرطوبة) الموجودة في تطبيقات السيارات.
• التصنيف المضبوط:يقدم تصنيف مفصل للجهد الأمامي وشدة الإضاءة أداءً يمكن التنبؤ به، وهو أمر حاسم للتطبيقات التي تتطلب اتساقاً بصرياً.
• زاوية رؤية واسعة:زاوية الـ 120 درجة مفيدة للتطبيقات التي تتطلب إضاءة عريضة ومتساوية دون بصريات ثانوية.
• عبوة قوية:تقدم عبوة PLCC-2 استقراراً ميكانيكياً جيداً وبصمة لحام موثوقة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

10.1 ما الجهد المطلوب لسائق هذا الليد؟

يجب أن يزود السائق بجهد أعلى من أقصى جهد أمامي لسلسلة الليد في أسوأ الظروف. لليد واحد، يُوصى بمصدر طاقة لا يقل عن 3.5 فولت لحساب أقصى V_Fالبالغ 3.3 فولت مع بعض الهامش.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا الليد بمصدر 5 فولت ومقاومة؟

نعم، لكنه يتطلب حساباً دقيقاً. على سبيل المثال، عند هدف 20 مللي أمبير مع V_Fنموذجي 3.0 فولت من مصدر 5 فولت: R = (5V - 3.0V) / 0.020A = 100 أوم. تصنيف قدرة المقاومة سيكون P = I^2 * R = (0.02^2)*100 = 0.04 واط، لذا فإن مقاومة 1/8 واط أو 1/10 واط كافية. ومع ذلك، الكفاءة منخفضة (~60٪)، وسيختلف الناتج الضوئي مع مجموعة V_Fوتقلبات جهد الإمداد.

10.3 كم عدد الليدات التي يمكنني توصيلها على التوالي؟

يعتمد العدد على جهد الامتثال لسائقك. لسائق 12 فولت، مع حساب بعض الهامش: N = (12V - الهامش) / أقصى V_F. باستخدام هامش 2 فولت وحد أقصى 3.3 فولت: (12-2)/3.3 ≈ 3 ليدات على التوالي. تحقق دائماً من كتيب مواصفات السائق.

11. دراسة حالة تصميمية عملية

11.1 تصميم إضاءة خلفية لتحكم HVAC في السيارة

السيناريو:إضاءة أربعة رموز أزرار على لوحة التحكم في المناخ. يعد انتظام السطوع واللون أمراً بالغ الأهمية.

خطوات التصميم:

1. اختر الليدات من نفس مجموعة شدة الإضاءة (مثل L2: 1000-1200 م.كد) ومجموعة اللونية (مثل TC2) لضمان الاتساق. 2. صمم دائرة سائق تيار ثابت بسيطة باستخدام دائرة متكاملة (IC) مخصصة لسائق الليد قادرة على إخراج إجمالي 80 مللي أمبير (4 ليدات × 20 مللي أمبير). 3. ضع الليدات على لوحة الدوائر المطبوعة مع محاذاة مراكزها تحت المناطق المشتتة لرموز الأزرار. 4. استخدم قناع لحام أبيض على لوحة الدوائر المطبوعة حول الليدات لعكس الضوء لأعلى وتحسين الكفاءة. 5. تأكد من أن لوحة الدوائر المطبوعة تحتوي على صب نحاسي حراري كافٍ متصل بوسادات الليد، حيث قد يحد المساحة المغلقة من تدفق الهواء. وهذا النهج يضمن إضاءة موثوقة ومتساوية وطويلة الأمد.

. Design a simple constant-current driver circuit using a dedicated LED driver IC capable of 80mA total output (4 LEDs \u00d7 20mA).

. Place the LEDs on the PCB with their centers aligned under the diffused areas of the button symbols.

. Use a white solder mask on the PCB around the LEDs to reflect light upward and improve efficiency.

. Ensure the PCB has sufficient thermal copper pours connected to the LED pads, as the enclosed space might limit airflow.

This approach ensures reliable, uniform, and long-lasting illumination.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

هذا هو ثنائي باعث للضوء الأبيض محول بالفسفور. المصدر الضوئي الأساسي هو شريحة أشباه الموصلات من نيترايد الغاليوم الإنديوم (InGaN) التي تصدر ضوءاً أزرقاً عند انحيازها أمامياً. يضرب هذا الضوء الأزرق طبقة من الفسفور المشبع بالسيريوم من الألومنيوم الإيتريوم الغارنيت (YAG:Ce) المترسب على أو بالقرب من الشريحة. يمتص الفسفور جزءاً من الفوتونات الزرقاء ويعيد إصدارها كضوء أصفر. يُدرك العين البشرية مزيج الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر المحوّل كضوء أبيض. يتم تحديد الظل الدقيق للون الأبيض (بارد، محايد، دافئ) من خلال نسبة الضوء الأزرق إلى الأصفر، والتي يتم التحكم فيها عن طريق تركيب الفسفور وسمكه.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يتمثل الاتجاه في مثل هذه الليدات SMD للإضاءة العامة والمركبات نحو:

كفاءة أعلى (لومن/واط):تحسين الناتج الضوئي لكل واط كهربائي، مما يقلل استهلاك الطاقة والحمل الحراري.

تحسين تجسيد الألوان (CRI):استخدام خلطات فسفورية متعددة لإنتاج ضوء يجسد الألوان بشكل أكثر دقة، وهو أمر مهم للإضاءة المحيطة الداخلية.

اتساق لوني أكثر ضيقاً:تقدم في تطبيق الفسفور وعمليات التصنيف ينتج عنه وحدات LED ذات اختلافات صغيرة جداً في إحداثيات اللونية.

زيادة كثافة القدرة:تطوير عبوات يمكنها التعامل مع تيارات تشغيل أعلى في نفس البصمة أو أصغر، مما يتيحه مواد وتصاميم أفضل لإدارة الحرارة.

التكامل:دمج شرائح LED متعددة أو مكونات السائق في وحدة عبوة واحدة.