ورقة بيانات LED من نوع ALFS1G-C0 - حزمة سيراميك SMD - 400 لومن عند 1000 مللي أمبير - 3.3 فولت - زاوية رؤية 120 درجة - درجة سيارات

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة ALFS1G-C0 مكون LED عالي الأداء للتركيب السطحي، مُصممة خصيصًا لتطبيقات الإضاءة الصارمة في السيارات. يتميز هذا المكون بتغليف سيراميكي قوي، يوفر إدارة حرارية فائقة وموثوقية عالية، وهي أمور أساسية لبيئات التشغيل القاسية الموجودة في المركبات. يركز تصميمه الأساسي على توفير إخراج ضوئي عالٍ مع أداء ثابت عبر نطاق واسع من درجات الحرارة، مما يجعله خيارًا مناسبًا لوظائف الإضاءة الخارجية الحرجة للسلامة.

تشمل المزايا الأساسية لهذا الـ LED تدفقه الضوئي النموذجي العالي البالغ 400 لومن عند تيار تشغيل 1000 مللي أمبير، وزاوية رؤية واسعة تبلغ 120 درجة لتوزيع ضوئي ممتاز، والامتثال لمعايير صناعة السيارات الصارمة. يستهدف بشكل خاص سوق الإضاءة الخارجية للسيارات، بما في ذلك التطبيقات التي تكون فيها المتانة والعمر الطويل واستقرار الأداء أمورًا غير قابلة للتفاوض.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والكهربائية

تحدد المعايير التشغيلية الرئيسية نطاق أداء الـ LED. تيار التشغيل الأمامي (I_F) له نقطة تشغيل نموذجية تبلغ 1000 مللي أمبير، مع حد أدنى 50 مللي أمبير وحد أقصى مطلق 1500 مللي أمبير. لا يُنصح بالتشغيل تحت 50 مللي أمبير. يتم تحديد التدفق الضوئي (Φ_v) بـ 360 لومن (الحد الأدنى)، 400 لومن (النموذجي)، و 500 لومن (الحد الأقصى) عند التشغيل بتيار 1000 مللي أمبير، ويتم القياس عند درجة حرارة وسادة حرارية تبلغ 25 درجة مئوية مع تسامح قياس ±8%.

يتراوح جهد التشغيل الأمامي (V_F) من 2.90 فولت إلى 3.80 فولت، بقيمة نموذجية تبلغ 3.30 فولت عند 1000 مللي أمبير (تسامح ±0.05 فولت). هذه المعلمة حاسمة لتصميم السائق وحسابات تبديد الطاقة. يتراوح درجة حرارة اللون المترابطة (CCT) للنسخة البيضاء الباردة من 5180 كلفن إلى 6893 كلفن تحت الظروف النموذجية.

2.2 التصنيفات الحرارية والحدود القصوى المطلقة

تعد الإدارة الحرارية أمرًا بالغ الأهمية لعمر الـ LED الطويل. يتم تحديد المقاومة الحرارية من الوصلة إلى نقطة اللحام (R_thJS) بقيمتين: 4.0 كلفن/واط (نموذجي) / 4.4 كلفن/واط (أقصى) للحالة الحقيقية، و 3.0 كلفن/واط (نموذجي) / 3.4 كلفن/واط (أقصى) لحالة القياس الكهربائي. الحد الأقصى المسموح به لدرجة حرارة الوصلة (T_J) هو 150 درجة مئوية.

تحدد الحدود القصوى المطلقة الحدود التي قد يتجاوزها حدوث تلف دائم. وتشمل هذه الحدود أقصى تبديد للطاقة (P_d) بقدر 5700 ملي واط، ونطاق درجة حرارة التشغيل (T_opr) من -40 درجة مئوية إلى +125 درجة مئوية، ونطاق درجة حرارة التخزين (T_stg) من -40 درجة مئوية إلى +125 درجة مئوية. يمكن للجهاز تحمل تفريغ كهربائي ساكن (HBM) يصل إلى 8 كيلو فولت ودرجة حرارة لحام بالريفلو تبلغ 260 درجة مئوية.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على المعايير الرئيسية.

3.1 تصنيف التدفق الضوئي

للنسخة البيضاء الباردة، يتم تعريف مجموعات التدفق الضوئي من المجموعة C4 إلى C9. تغطي كل مجموعة نطاق تدفق محدد، على سبيل المثال، المجموعة C5 تغطي 380-400 لومن، والمجموعة C6 تغطي 400-425 لومن، ويتم قياسها جميعًا عند تيار التشغيل الأمامي النموذجي بنبضة 25 مللي ثانية. وهذا يسمح للمصممين باختيار مصابيح LED ذات إخراج السطوع المطلوب لتطبيقهم.

3.2 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يتم تصنيف جهد التشغيل الأمامي إلى ثلاث مجموعات: 1A (2.90 فولت - 3.20 فولت)، 1B (3.20 فولت - 3.50 فولت)، و 1C (3.50 فولت - 3.80 فولت). يساعد التصنيف حسب الجهد في تصميم دوائر سائق أكثر اتساقًا وإدارة الأحمال الحرارية عبر مصابيح LED متعددة في مصفوفة.

3.3 تصنيف إحداثيات اللون (اللون الأبيض البارد)

يتم تعريف خصائص اللون باستخدام إحداثيات اللون CIE 1931 (x, y). توفر ورقة البيانات مخططًا وجدولًا تفصيليًا لهيكل المجموعات لمصابيح LED البيضاء الباردة. يتم تعيين المجموعات برموز مثل 64A، 64B، 60A، إلخ، يمثل كل منها منطقة رباعية محددة على مخطط CIE. على سبيل المثال، تغطي المجموعة 64A الإحداثيات داخل الحدود المحددة بـ (0.3109، 0.3382)، (0.3161، 0.3432)، (0.3169، 0.3353)، و (0.3120، 0.3306)، والتي تتوافق مع نطاق مرجعي لدرجة حرارة اللون المترابطة. يضمن هذا التصنيف الدقيق اتساقًا صارمًا في اللون، وهو أمر حيوي لإضاءة السيارات حيث يكون مطابقة الألوان بين مصادر ضوء متعددة أمرًا مهمًا.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر الرسوم البيانية المقدمة نظرة عميقة على سلوك الـ LED تحت ظروف مختلفة.

4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى IV)

يظهر الرسم البياني علاقة غير خطية، نموذجية لمصابيح LED. يزداد جهد التشغيل الأمامي مع التيار، بدءًا من حوالي 2.7 فولت عند تيارات منخفضة جدًا ويصل إلى حوالي 3.5 فولت عند الحد الأقصى للتيار المقنن البالغ 1500 مللي أمبير. هذا المنحنى ضروري لاختيار طوبولوجيا السائق المناسبة للحد من التيار.

4.2 التدفق الضوئي النسبي مقابل التيار الأمامي

يزداد الإخراج الضوئي بشكل شبه خطي مع التيار. بينما يرتفع الإخراج بشكل كبير من 50 مللي أمبير إلى 1000 مللي أمبير، فإن الزيادة النسبية تقل مع اقتراب التيار من الحد الأقصى للتصنيف، مما يشير إلى انخفاض الكفاءة عند التيارات الأعلى بسبب زيادة الحمل الحراري.

4.3 رسومات الأداء الحراري

يوضح رسمالتدفق الضوئي النسبي مقابل درجة حرارة الوصلةالخنق الحراري. مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة من -40 درجة مئوية إلى 150 درجة مئوية، ينخفض التدفق الضوئي النسبي. عند 100 درجة مئوية، يكون الإخراج حوالي 85-90٪ من قيمته عند 25 درجة مئوية، مما يسلط الضوء على الحاجة الحرجة لوجود بالوعة حرارة فعالة في تطبيقات الطاقة العالية.

يوضح رسمالجهد الأمامي النسبي مقابل درجة حرارة الوصلةأن V_Fينخفض خطيًا مع زيادة درجة الحرارة (معامل درجة حرارة سلبي)، وهي خاصية لتغيرات فجوة النطاق في أشباه الموصلات. يمكن استخدام هذه الخاصية أحيانًا لمراقبة درجة الحرارة بشكل غير مباشر.

تظهر رسوماتانحراف اللونأن كلًا من تيار التشغيل الأمامي ودرجة حرارة الوصلة يسببان تحولات صغيرة ولكن يمكن قياسها في إحداثيات CIE x و y. يجب مراعاة هذه التحولات في التطبيقات الحرجة للون.

4.4 تخفيض التيار الأمامي والتعامل مع النبضات

منحنىتخفيض التيار الأماميحيوي لتصميم الموثوقية. يحدد الحد الأقصى المسموح به لتيار التشغيل الأمامي المستمر كدالة لدرجة حرارة وسادة اللحام (T_S). على سبيل المثال، عند درجة حرارة T_Sتبلغ 110 درجة مئوية، الحد الأقصى لـ I_Fهو 1500 مللي أمبير. عند الحد الأقصى المسموح به لـ T_Sالذي يبلغ 125 درجة مئوية، يتم تخفيض الحد الأقصى لـ I_Fإلى 1200 مللي أمبير. التشغيل ضمن هذا المنحنى إلزامي لمنع ارتفاع درجة الحرارة والفشل المبكر.

يوضح رسمقدرة التعامل مع النبضاتأن الـ LED يمكنه تحمل تيارات أعلى بكثير من الحد الأقصى للتصنيف المستمر لفترات نبض قصيرة جدًا (على سبيل المثال، ميكروثانية إلى مللي ثانية) عند دورات عمل مختلفة. هذا ذو صلة بمخططات التشغيل النبضي المستخدمة أحيانًا في الاستشعار أو الاتصالات.

5. المعلومات الميكانيكية والتعبئة والتغليف والتركيب

5.1 الأبعاد الميكانيكية وتصميم الوسادة (Pad)

يستخدم الـ LED حزمة سيراميك للتركيب السطحي. بينما لم يتم تقديم الأبعاد الدقيقة في المقتطف، تتضمن ورقة البيانات أقسامًا مخصصة لرسوماتالأبعاد الميكانيكيةوتخطيطوسادة اللحام الموصى بها. الالتزام بهندسة الوسادة الموصى بها أمر بالغ الأهمية لتحقيق وصلات لحام موثوقة، ونقل حراري مناسب إلى لوحة الدوائر المطبوعة، وضمان الاستقرار الميكانيكي.

5.2 ملف لحام الريفلو والاحتياطات

يتم توفيرملف لحام الريفلومحدد، بحد أقصى لدرجة الحرارة يبلغ 260 درجة مئوية. اتباع هذا الملف ضروري لتجنب التلف الحراري لحزمة الـ LED أو مواد التثبيت الداخلية للرقاقة. من المحتمل أن يحتوي قسمالاحتياطات للاستخدامعلى إرشادات مهمة للتعامل والتخزين والتركيب لمنع تلف التفريغ الكهربائي الساكن، وامتصاص الرطوبة (MSL 2)، والإجهاد الميكانيكي.

5.3 معلومات التعبئة والتغليف

يقدم قسممعلومات التعبئة والتغليفتفاصيل حول كيفية توريد مصابيح LED (على سبيل المثال، مواصفات الشريط والبكرة)، وهو أمر ضروري لعمليات التجميع الآلي.

6. إرشادات التطبيق واعتبارات التصميم

6.1 التطبيقات المستهدفة

التطبيقات الأساسية المدرجة هي جميعها إضاءة خارجية للسيارات: المصابيح الأمامية (الضوء العالي، الضوء المنخفض)، أضواء النهار النهارية (DRL)، ومصابيح الضباب. تتطلب هذه التطبيقات موثوقية عالية، وتحملًا واسعًا لدرجة حرارة التشغيل، وأداءً قويًا ضد العوامل البيئية مثل الاهتزاز والرطوبة.

6.2 اعتبارات التصميم الحرجة

• التصميم الحراري:المقاومة الحرارية المنخفضة R_thJSلحزمة السيراميك مفيدة، ولكن المسار الحراري عالي الأداء من وسادات اللحام إلى بالوعة حرارة النظام (مثل لوحة دوائر مطبوعة ذات قلب معدني أو تبريد نشط) إلزامي للحفاظ على درجة حرارة الوصلة منخفضة، خاصة عند التشغيل بتيارات عالية. استخدم منحنى التخفيض كحد للتصميم.
• دوائر القيادة:مطلوب سائق تيار ثابت لضمان إخراج ضوئي مستقر ومنع الانفجار الحراري. يجب تصميم السائق لاستيعاب نطاق تصنيف جهد التشغيل الأمامي وتوفير التيار اللازم حتى 1500 مللي أمبير.
• التصميم البصري:زاوية الرؤية البالغة 120 درجة مناسبة لإنشاء أنماط إضاءة واسعة ومتساوية. ستكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (عدسات، عواكس) لتشكيل الحزمة الضوئية لتطبيقات محددة مثل حدود المصباح الأمامي أو توقيعات أضواء النهار النهارية.
• المتانة البيئية:تشير ملاحظات المنتج إلى الامتثال لمتانة الكبريت (الفئة A1)، وخالية من الهالوجين، ومعايير RoHS/REACH، وهي ضرورية لصناعة السيارات والصناعات الأخرى المنظمة. يجب على المصممين التأكد من أن التجميع بأكمله (لوحة الدوائر المطبوعة، اللحام، الطلاء المطابق) يلبي المعايير التكميلية.

7. المقارنة التقنية والتمييز

بينما لا توجد مقارنة مباشرة مع منتجات أخرى في ورقة البيانات، يمكن استنتاج عوامل التمييز الرئيسية لهذا الـ LED. الجمع بينحزمة سيراميك(أداء حراري وموثوقية فائقة مقارنة بالحزم البلاستيكية)،تأهيل AEC-Q102(اختبار موثوقية من درجة السيارات)،تدفق ضوئي عالٍعند تيار تشغيل قياسي 1000 مللي أمبير، وتصنيف تفصيليلكل من التدفق واللون يضع هذا المكون في قطاع الموثوقية العالية لإضاءة السيارات. تعزز تصنيفاته لمقاومة التفريغ الكهربائي الساكن 8 كيلو فولت ومقاومة الكبريت من ملاءمته للبيئات القاسية.

8. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED عند 1500 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج: فقط إذا كنت تستطيع ضمان أن درجة حرارة وسادة اللحام (T_S) عند 110 درجة مئوية أو أقل، وفقًا لمنحنى التخفيض. عند درجات حرارة أعلى للوسادة، يجب تقليل التيار. للتشغيل طويل الأمد الموثوق، يُنصح بالتصميم لتيار نموذجي يبلغ 1000 مللي أمبير أو أقل.

س: ما معنى MSL 2؟

ج: مستوى الحساسية للرطوبة 2. هذا يعني أنه يمكن تخزين الـ LED المعبأ في بيئة جافة (<60٪ رطوبة نسبية) لمدة تصل إلى عام واحد. قبل لحام الريفلو، إذا تعرضت الحزمة لظروف بيئية تتجاوز عمرها الافتراضي، يجب خبزها لإزالة الرطوبة لمنع تلف "الانفجار" أثناء الريفلو.

س: كيف أفسر مجموعات الألوان مثل 64A أو 60B؟

ج: هذه رموز لمناطق محددة على مخطط لونية CIE. يجب عليك الرجوع إلى رمز المجموعة مع الجدول والمخطط المقدمين للعثور على الرباعي الدقيق لإحداثيات CIE x,y التي سيكون لون الـ LED ضمنها. وهذا يضمن اتساق اللون عند استخدام مصابيح LED متعددة.

س: لماذا يوجد حد أدنى للتيار يبلغ 50 مللي أمبير؟

ج: قد يؤدي التشغيل عند تيارات منخفضة للغاية إلى انبعاث ضوئي غير مستقر أو غير موحد. يضمن الحد الأدنى المحدد تشغيل الـ LED في منطقة مستقرة من خصائص أدائه.

9. مبادئ التشغيل والاتجاهات

9.1 مبدأ التشغيل الأساسي

هذا هو ثنائي باعث للضوء ذو الحالة الصلبة. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد فجوة النطاق الخاصة به، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة شبه الموصلة النشطة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). تحدد المواد والهيكل المحدد للطبقات شبه الموصلة الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. تعمل حزمة السيراميك بشكل أساسي كغلاف ميكانيكي قوي، وبشكل حاسم، كقناة حرارية فعالة لنقل الحرارة المتولدة عند الوصلة شبه الموصلة (بسبب إعادة التركيب غير المشع والمقاومة الكهربائية) بعيدًا إلى لوحة الدوائر المطبوعة وبالوعة الحرارة.

9.2 اتجاهات الصناعة

يعكس تطوير مصابيح LED مثل ALFS1G-C0 اتجاهات رئيسية في إضاءة السيارات: التحول من مصادر الهالوجين التقليدية ومصابيح التفريغ عالي الكثافة إلى إضاءة LED ذات الحالة الصلبة بالكامل لتحقيق كفاءة أعلى وعمر أطول ومرونة في التصميم. هناك دفع مستمر لتحقيق فعالية ضوئية أعلى (المزيد من اللومن لكل واط)، وتحسين حزم الإدارة الحرارية (مثل السيراميك المتقدم)، وتصنيف أكثر دقة للون والتدفق لتحقيق تجانس أفضل، وتعزيز معايير الموثوقية (AEC-Q102، مقاومة الكبريت) لتلبية توقعات عمر أنظمة السيارات البالغة 10-15 عامًا. علاوة على ذلك، فإن دمج وظائف متعددة (مثل شعاع القيادة التكيفي) في وحدات LED مدمجة هو اتجاه متزايد.