PLCC-2 LED ya Kuona Kwa Upande 57-11-PA0301H-AM - Mwanga wa Manjano ya Fosforasi - Pembe ya Kuona ya 120° - 3.25V - 30mA - Waraka wa Kiufundi

1. Muhtasari wa Bidhaa

Waraka huu unaelezea kwa kina maelezo ya kijenzi cha LED cha hali ya juu, chenye kuonekana kwa upande (side-view) na kinachotumia teknolojia ya Mwanga wa Manjano ya Fosforasi (Phosphor Converted Amber - PCA). Kifaa hiki kimefungwa kwenye kifurushi kidogo cha PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier), na kukifanya kifae kwa matumizi yenye nafasi ndogo na yanayohitaji pembe pana ya kuona. Lengo kuu la ubunifu wake ni kuhakikisha uaminifu na utendaji katika mazingira magumu, hasa katika sekta ya magari.

Faida kuu za LED hii ni pamoja na nguvu yake ya kawaida ya mwangaza ya millicandelas 2800 (mcd) kwa mkondo wa kusukumia wa kawaida wa 30mA, pamoja na pembe ya kuona pana sana ya digrii 120. Mchanganyiko huu unahakikisha kuonekana bora kutoka kwa mitazamo mbalimbali. Zaidi ya hayo, kijenzi hiki kimeidhinishwa kulingana na kiwango cha juu cha AEC-Q102 kwa vifaa vya optoelektriniki katika matumizi ya magari, na kuhakikisha uimara dhidi ya joto kali, unyevunyevu, na misukumu mingine ya magari. Pia kina sifa ya kufuata maagizo ya kimazingira ikiwa ni pamoja na RoHS, REACH, na mahitaji ya kutokuwa na halojeni.

Soko lengwa ni hasa taa za ndani za magari, ambapo inaweza kutumika kwa taa za nyuma za vibadilishaji (switches), vikundi vya alama (instrument clusters), vidhibiti vya burudani (infotainment controls), na kazi zingine za kiashiria. Uainishaji wake wa uimara dhidi ya sulfuri (Daraja B1) unaongezea ufaafu wake zaidi kwa mazingira ambapo uchafuzi wa anga unaweza kuwepo.

2. Uchambuzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Tabia za Fotometri na Rangi

Kigezo kikuu cha fotometri ni Nguvu ya Mwangaza (Iv), ambayo ina thamani ya kawaida ya 2800 mcd kwa mkondo wa mbele (IF) wa 30mA. Maelezo yanafafanua kiwango cha chini cha 2240 mcd na cha juu cha 4500 mcd chini ya hali hiyo hiyo, na kuonyesha uenezi unaotarajiwa wa utendaji. Rangi kuu inafafanuliwa kuwa Mwanga wa Manjano/Yellow ya Fosforasi, na viwianishi vya kawaida vya rangi vya CIE 1931 vikiwa (0.57, 0.41). Toleo la ±0.005 linatumika kwa viwianishi hivi ili kuhakikisha uthabiti wa rangi. Pembe pana ya kuona ya digrii 120 (na toleo la ±5°) inafafanuliwa kama pembe ya nje ya mhimili (off-axis angle) ambapo nguvu ya mwangaza hushuka hadi nusu ya thamani yake ya juu ya mhimili (peak axial value).

2.2 Vigezo vya Umeme na Joto

Tabia za umeme zinazungumkia voltage ya mbele (VF). Kwa mkondo wa kawaida wa uendeshaji wa 30mA, VF ni 3.25V, na safu kutoka 2.75V (Chini) hadi 3.75V (Juu). Kigezo hiki ni muhimu sana kwa ubunifu wa kiendeshi (driver) na mahesabu ya mtawanyiko wa nguvu. Viwango vya juu kabisa (absolute maximum ratings) vinavyowezekana vinafafanua mipaka ya uendeshaji: mkondo wa juu unaoendelea wa mbele (IF) wa 50mA, mkondo wa mshtuko (IFM) wa 250mA kwa pigo la ≤10μs, na joto la juu la kiungo (TJ) la 125°C. Kifaa hakikusudiwa kufanya kazi kwa upande wa nyuma (reverse bias).

Usimamizi wa joto ni muhimu sana kwa uhai na utendaji wa LED. Waraka wa maelezo (datasheet) unatoa thamani mbili za Upinzani wa Joto (Thermal Resistance): Upinzani wa Joto halisi wa kiungo hadi kuuza (Real Rth JS real - junction to solder) wenye upeo wa 180 K/W, na Upinzani wa Joto wa umeme wa kiungo hadi kuuza (Electrical Rth JS el) wenye upeo wa 100 K/W. Mviringo wa kupunguza mkondo wa mbele (forward current derating curve) unaonyesha kwa picha jinsi mkondo unaoruhusiwa unaoendelea lazima upunguzwe kadiri joto la pad ya kuuza (Ts) linavyoongezeka, na kushuka hadi 23mA kwenye joto la juu la Ts la 110°C.

3. Maelezo ya Mfumo wa Kugawa Makundi (Binning)

Bidhaa hii inatumia mfumo wa kugawa makundi (binning) ili kuainisha vitengo kulingana na nguvu ya mwangaza (luminous intensity) na viwianishi vya rangi (chromaticity coordinates), na kumruhusu mbuni kuchagua sehemu zinazokidhi mahitaji maalum ya matumizi.

3.1 Kugawa Makundi Kulingana na Nguvu ya Mwangaza (Luminous Intensity Binning)

Muundo kamili wa kugawa makundi umefafanuliwa kwa kutumia msimbo wa herufi mbili (mfano: AA, AB, BA, BB, CA). Kila kikundi (bin) kinashughulikia safu maalum ya nguvu ya mwangaza inayopimwa kwa millicandelas (mcd). Kwa bidhaa hii maalum, makundi yanayowezekana yanazunguka safu za BA (1800-2240 mcd), BB (2240-2800 mcd), na CA (2800-3550 mcd), zikiendana na maelezo ya kawaida ya 2800 mcd. Hii inaruhusu uteuzi wa viwango vya mwangaza vilivyo juu kidogo au chini kidogo.

3.2 Kugawa Makundi Kulingana na Rangi kwa Mwanga wa Manjano ya Fosforasi (Chromaticity Binning)

Kugawa makundi kulingana na rangi kunafafanuliwa ndani ya eneo la rangi ya manjano kwenye mchoro wa CIE 1931. Makundi makuu manne yameainishwa: 8588, 8891, 9194, na 9496. Kila kikundi (bin) kinafafanuliwa na eneo la pembe nne kwenye ndege ya viwianishi (x, y). Viwianishi vya kawaida (0.57, 0.41) viko ndani ya kikundi cha 8891, kilichopakana na pointi (0.5450, 0.4250), (0.5636, 0.4362), (0.5810, 0.4184), na (0.5646, 0.4119). Uainishaji huu mkali (tight binning) unahakikisha tofauti ndogo sana ya rangi kati ya vikundi tofauti vya uzalishaji.

4. Uchambuzi wa Mviringo wa Utendaji

Waraka wa maelezo (datasheet) unajumuisha grafu kadhaa zinazoonyesha tabia ya kifaa chini ya hali mbalimbali.

4.1 Mviringo wa IV na Nguvu ya Mwangaza ya Jamaa

Grafu ya Mkondo wa Mbele dhidi ya Voltage ya Mbele (Forward Current vs. Forward Voltage) inaonyesha uhusiano wa kielelezo (exponential) unaoonekana kwa LED. Mviringo wa Nguvu ya Mwangaza ya Jamaa dhidi ya Mkondo wa Mbele (Relative Luminous Intensity vs. Forward Current) unaonyesha kuwa pato la mwanga huongezeka kwa kuongezeka kwa mkondo lakini huanza kuonyesha dalili za kujaa (saturation) kwenye mikondo ya juu zaidi, na kusisitiza umuhimu wa kufanya kazi ndani ya mipaka inayopendekezwa kwa ufanisi na maisha ya kifaa.

4.2 Utegemezi wa Joto

Grafu ya Nguvu ya Mwangaza ya Jamaa dhidi ya Joto la Kiungo (Relative Luminous Intensity vs. Junction Temperature) inaonyesha mgawo hasi wa joto; pato la mwanga hupungua kadiri joto la kiungo linavyopanda. Grafu ya Voltage ya Mbele ya Jamaa dhidi ya Joto la Kiungo (Relative Forward Voltage vs. Junction Temperature) inaonyesha kuwa VF hupungua kwa mstari kadiri joto linavyopanda, sifa ambayo wakati mwingine inaweza kutumika kwa kuhisi joto. Grafu ya Mabadiliko ya Viwianishi vya Rangi dhidi ya Joto la Kiungo (Chromaticity Coordinates Shift vs. Junction Temperature) inaonyesha mabadiliko madogo lakini yanayoweza kupimika katika nukta ya rangi kwa joto, jambo ambalo ni muhimu kwa matumizi yanayozingatia usahihi wa rangi.

4.3 Usambazaji wa Wimbi na Ushughulikiaji wa Pigo (Pulse)

Grafu ya Tabia ya Wimbi (Wavelength Characteristics) inaonyesha usambazaji wa nguvu ya wimbi (spectral power distribution), na kuonyesha kilele cha pana cha utoaji katika eneo la manjano/yellow, sifa ya LED iliyobadilishwa na fosforasi. Chati ya Uwezo wa Kukubalika wa Ushughulikiaji wa Pigo (Permissible Pulse Handling Capability) inafafanua mkondo wa juu unaoruhusiwa wa mbele (IFA) kwa upana fulani wa pigo (tp) na mzunguko wa kazi (duty cycle - D), jambo ambalo ni muhimu sana kwa miradi ya uendeshaji wa pigo (pulsed operation).

5. Taarifa za Mitambo na Ufungaji (Package)

LED hii imefungwa kwenye kifurushi cha PLCC-2 cha kushikamana na uso (surface-mount). Mchoro wa mitambo (unaoelekezwa na kifungu) ungepa vipimo muhimu ikiwa ni pamoja na urefu wa jumla, upana, urefu, umbali wa waya (lead spacing), na ukubwa/nafasi ya lenzi ya macho (optical lens). Mwelekeo wa kuona kwa upande (side-view) unamaanisha kuwa utoaji mkuu wa mwanga ni sawa na ndege ya bodi ya mzunguko (circuit board), jambo ambalo ni bora kwa matumizi ya taa ya ukingo (edge-lighting).

5.1 Mpango Unaopendekezwa wa Pad za Kuuza (Soldering Pad Layout)

Muundo unaopendekezwa wa ardhi (land pattern - muundo wa pad ya kuuza) umetolewa ili kuhakikisha uundaji wa kiungo cha kuuza (solder joint) kinachoweza kutegemewa wakati wa kuuza kwa reflow. Muundo huu kwa kawaida ni mkubwa kidogo kuliko waya za kijenzi ili kuwezesha unyevu mzuri wa kuuza (solder wetting) na uundaji wa fillet huku ukizuia daraja la kuuza (solder bridging).

5.2 Utambulisho wa Ubaguzi wa Umeme (Polarity)

Kwa kifaa chenye waya mbili kama PLCC-2, ubaguzi wa umeme (polarity) ni muhimu. Anodi na katodi zinatambuliwa kwenye kifurushi, kwa kawaida kwa alama kama notch, nukta, au kona iliyokatwa upande wa katodi. Mwelekeo sahihi lazima uzingatiwe wakati wa usanikishaji.

6. Mwongozo wa Kuuza na Usanikishaji

6.1 Profaili ya Kuuza kwa Reflow

Kijenzi hiki kimeidhinishwa kwa kuuza kwa reflow na joto la kilele la 260°C kwa upeo wa sekunde 30. Profaili ya kawaida ya reflow yenye maeneo yaliyodhibitiwa ya joto la awali (preheat), kusisimua (soak), reflow, na kupoa (cooling) inapaswa kufuatwa. Joto la juu la kuuza ni kiwango kamili ambacho hakipaswi kuzidi ili kuzuia uharibifu wa kifurushi cha plastiki na kiungo cha ndani cha die attach.

6.2 Tahadhari za Matumizi na Uhifadhi

Tahadhari za jumla ni pamoja na kuepuka msongo wa mitambo kwenye lenzi, kulinda kifaa kutokana na utokaji umeme tuli (ESD) wakati wa kushughulikia (kimeidhinishwa 8kV HBM), na kuhifadhi katika hali zinazofaa (kati ya -40°C na +110°C) katika ufungaji unaolingana na kiwango cha 3 cha unyevunyevu (moisture-sensitive level - MSL 3) mara tu mfuko wa kuzuia unyevu (moisture barrier bag) unapofunguliwa.

7. Taarifa za Ufungaji na Kuagiza

Nambari ya sehemu 57-11-PA0301H-AM inafuata mpango wa kuweka msimbo wa ndani ambao unaweza kuonyesha aina ya kifurushi (57-11), rangi (PA kwa Phosphor Amber), kikundi cha utendaji (bin), na lahaja zingine. Taarifa za kuagiza zingebainisha muundo wa ufungaji, kama vile vipimo vya mkanda na reel (mfano: upana wa mkanda wa 8mm au 12mm, kipenyo cha reel) na idadi kwa kila reel (mfano: vipande 3000).

8. Mapendekezo ya Matumizi

8.1 Mazingira ya Kawaida ya Matumizi

Matumizi makuu niTaa za Ndani za Magari, hasa kwa taa za nyuma zavibadilishaji (switches)(vidhibiti vya dirisha, vichocheaji joto vya kiti, udhibiti wa hali ya hewa), viashiria vya dashibodi, na alama za kituo cha udhibiti (center console). Utokezaji wake wa upande (side-view emission) na pembe pana hufanya iwe bora kwa kuwasha paneli nyembamba au viongozi vya mwanga (light guides) kutoka ukingoni.

8.2 Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu

• Kuendeshea Mkondo:Tumia kiendeshi cha mkondo thabiti (constant current driver) kilichowekwa kwa 30mA au chini zaidi kwa maisha bora na pato thabiti. Zingatia mviringo wa kupunguza mkondo (derating curve) ikiwa joto la mazingira la uendeshaji ni la juu.
• Usimamizi wa Joto:Hakikisha kumwagika kwa kutosha kwa shaba ya PCB au njia za joto (thermal vias) ili kutawanya joto kutoka kwa pad za kuuza, hasa ikiwa kinaendeshwa kwa au karibu na mkondo wa juu.
• Ubunifu wa Macho:Pembe ya kuona ya 120° hutoa chanjo pana. Kwa mwanga sawa juu ya eneo, kiongozi cha mwanga (light guide) au kifaa cha kutawanya mwanga (diffuser) kinaweza kuwa lazima.
• Ulinzi wa ESD:Tekeleza taratibu za kawaida za kushughulikia ESD wakati wa usanikishaji. Ulinzi wa ESD ndani ya mzunguko (in-circuit ESD protection) unaweza kupendekezwa kulingana na mazingira ya matumizi.

9. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

Ikilinganishwa na LED za kawaida za manjano zisizo na uthibitisho wa AEC-Q102, kifaa hiki kinatoa uaminifu uliothibitishwa kwa matumizi ya magari. Teknolojia yake ya Mwanga wa Manjano ya Fosforasi kwa kawaida hutoa ufanisi wa juu zaidi na uthabiti bora wa rangi kuliko LED za zamani za manjano za epoksi zenye rangi. Mchanganyiko wa mwangaza wa juu (2800mcd kwa kawaida) na pembe ya kuona pana sana (120°) katika kifurushi cha kuona kwa upande ni tofauti kuu kwa kazi za taa za nyuma zenye nafasi ndogo ambapo mwanga unahitaji kuingizwa kwenye kiongozi.

10. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (FAQs)

Sw: Kuna tofauti gani kati ya "Kawaida" na "Upeo" wa nguvu ya mwangaza?

J: "Kawaida" inawakilisha thamani ya wastani au inayotarajiwa kutoka kwa uzalishaji. "Upeo" ni kikomo cha juu cha safu ya maelezo; vitengo vya mtu binafsi vitakuwa kwenye au chini ya thamani hii. Ubunifu unapaswa kuzingatia thamani ya chini au ya kawaida kwa uthabiti.

Sw: Je, naweza kuendesha LED hii kwa usambazaji wa 3.3V moja kwa moja?

J> Si kwa uhakika. Voltage ya kawaida ya mbele ni 3.25V kwa 30mA, karibu sana na 3.3V. Tofauti katika VF (hadi 3.75V) na uvumilivu wa voltage ya usambazaji zingesababisha mkondo usio thabiti au usiotosha. Kiendeshi cha mkondo thabiti (constant current driver) au kipingamizi cha mfululizo (series resistor) na usambazaji wa voltage ya juu zaidi (mfano: 5V) inahitajika.

Sw: "Uimara wa Sulfuri Daraja B1" inamaanisha nini?

J> Inaonyesha ukinzani wa LED dhidi ya kutu katika anga zenye sulfuri. Daraja B1 ni kiwango maalum cha utendaji kinachofafanuliwa katika majaribio ya sekta, na kuonyesha kuwa kifaa kimepitisha majaribio ya matumizi katika mazingira yenye viwango vya wastani vya uchafuzi wa sulfuri.

Sw: Ninawezaje kufasiri misimbo ya makundi ya nguvu ya mwangaza kama "BB"?

J> Msimbo "BB" unalingana na safu ya nguvu ya mwangaza ya 2240 hadi 2800 mcd. Ungelichagua kikundi hiki ikiwa ubunifu wako unahitaji mwangaza katika safu hiyo maalum ili kuhakikisha malengo ya utendaji yanafikiwa.

11. Kisa cha Ubunifu na Matumizi

Hali: Kuwasha Taa za Nyuma za Panel ya Kibadilishaji cha Dirisha la Gari.Mbuni anahitaji kuwasha alama nne za kibadilishaji kwenye paneli nyembamba na nyeusi. Kwa kutumia LED ya kuona kwa upande, wanaweza kuweka vijenzi kwenye ukingo wa PCB, na kuelekeza mwanga ndani ya kiongozi cha mwanga cha acrylic kilichotengenezwa (molded acrylic light guide) kinachokwenda nyuma ya paneli. Pembe ya kuona ya 120° inahakikisha muunganisho bora wa mwanga ndani ya kiongozi. Mbuni anaweka mkondo wa kuendesha kwa 25mA (chini ya 30mA ya kawaida) ili kupanua maisha ya kifaa na kupunguza joto, akitegemea mwangaza wa juu wa kawaida bado kufikia mwanga wa kutosha kupitia kiongozi na alama. Uthibitisho wa AEC-Q102 na uimara wa sulfuri huipa ujasiri wa uaminifu wa muda mrefu wa mfumo wa taa za nyuma katika mazingira ya ndani ya gari.

12. Utangulizi wa Kanuni ya Teknolojia

LED hii inategemea ubunifu wa Kubadilishwa na Fosforasi (Phosphor Converted - PC). Kwa uwezekano inatumia die ya semikondukta ya bluu au karibu na UV. Mwanga huu wa msingi hautolewi moja kwa moja. Badala yake, huchochea safu ya nyenzo za fosforasi zilizowekwa kwenye au karibu na die. Fosforasi hizi hunyonya fotoni za nishati ya juu kutoka kwa die na kutolea tena mwanga kwenye urefu wa mawimbi mrefu zaidi, katika kesi hii, na kutoa mwanga wa manjano/yellow. Mchanganyiko maalum wa fosforasi na mkusanyiko wake ndio unaamua viwianishi halisi vya rangi (x=0.57, y=0.41). Njia hii inaruhusu ufanisi wa juu na uonyeshaji bora wa rangi au kujaa (saturation) ikilinganishwa na kutumia nyenzo ya semikondukta inayotoa mwanga wa manjano asilia, ambayo kwa kawaida huwa na ufanisi mdogo.

13. Mienendo na Maendeleo ya Sekta

Mwelekeo katika taa za ndani za magari unaelekea kwenye ushirikishaji wa juu zaidi, udhibiti mzuri zaidi (taa zinazobadilika, taa za hisia), na matumizi yanayoongezeka ya LED kwa kazi zote. Vijenzi kama LED hii ya kuona kwa upande vinabadilika ili kutoa ufanisi wa juu zaidi (mwanga zaidi kwa kila watt), na kuruhusu matumizi ya nguvu ya chini na mzigo wa joto uliopunguzwa. Pia kuna juhudi za kugawa makundi ya rangi kwa ukali zaidi ili kuhakikisha mechi kamili ya rangi katika viashiria vyote ndani ya gari. Zaidi ya hayo, juhudi za kuwa na ndani za magari zinazojitegemea kabisa zinaongoza kwa mahitaji yanayoongezeka ya vijenzi vya mwanga vinavyoweza kutegemewa, vyenye maisha marefu na ambavyo vinaweza kudumu maisha yote ya gari bila matengenezo. Ushirikishaji wa vipengele vya utambuzi (diagnostic features) moja kwa moja kwenye vifurushi vya LED ni mwelekeo mwingine unaoibuka.