ورقة بيانات LED طراز ALFS2BD-C0PA07001L1-AM - عبوة سيراميك SMD - أبيض بارد 5850K / كهرماني PC - 260 لومن / 160 لومن عند 700 مللي أمبير - درجة سيارات

1. نظرة عامة على المنتج

مصباح ALFS2BD-C0PA07001L1-AM LED هو مصباح LED عالي الأداء مُصمم خصيصًا للتثبيت السطحي لتطبيقات الإضاءة الخارجية للسيارات المتطلبة. وهو جزء من سلسلة EL ALFS، ويتميز بعلبة سيراميك SMD قوية تضمن إدارة حرارية ممتازة وموثوقية طويلة الأمد في الظروف البيئية القاسية. يُقدم الجهاز بخيارين لونيين متميزين: نوع أبيض بارد بدرجة حرارة لونية نموذجية تبلغ 5850 كلفن، ونوع كهرماني PC (محول بالفوسفور). الأهداف التصميمية الأساسية له هي تقديم إخراج ضوئي عالي، وأداء لوني متسق، وموثوقية لا تتزعزع للوظائف السياراتية الحرجة المتعلقة بالسلامة.

تشمل المزايا الأساسية لهذا المصباح LED امتثاله لمعيار التأهيل الصارم AEC-Q102 لأشباه الموصلات البصرية المنفصلة في التطبيقات السياراتية. تُثبت عملية الشهادات هذه أداء المكون وطول عمره تحت درجات الحرارة والرطوبة والإجهاد الميكانيكي القصوى. علاوة على ذلك، يلتزم المنتج بلوائح RoHS وREACH والخالية من الهالوجين، مما يجعله مناسبًا للأسواق السياراتية العالمية ذات القيود البيئية والمادية الصارمة. تعتبر مقاومته للكبريت ميزة حاسمة للتطبيقات المعرضة للملوثات الجوية التي يمكن أن تسبب تآكل علب LED القياسية.

السوق المستهدف هو السيارات حصريًا، مع التركيز على وحدات الإضاءة الخارجية. تم تصميم خصائص أدائه لتلبية متطلبات السطوع العالي والموثوقية لأنظمة إضاءة المركبات الحديثة.

2. تحليل المعلمات التقنية المتعمق

2.1 الخصائص الضوئية واللونية

يتم توصيف أداء المصباح LED تحت تيار اختبار قياسي قدره 700 مللي أمبير. يقدم الإصدار الأبيض البارد تدفقًا ضوئيًا نموذجيًا قدره 260 لومن (lm)، مع حد أدنى 220 لومن وحد أقصى 300 لومن، مع مراعاة التسامحات الإنتاجية. يوفر إصدار PC Amber إخراجًا نموذجيًا قدره 160 لومن، يتراوح من 120 لومن إلى 200 لومن. زاوية الرؤية لكلا اللونين هي 120 درجة واسعة، مما يوفر نمط توزيع ضوء واسع وموحد مناسب لوظائف الإشارة.

يتم تعريف مقاييس اللون بدقة. يتراوح نطاق درجة حرارة اللون المرتبطة (CCT) للإصدار الأبيض البارد من 5180 كلفن إلى 6680 كلفن، ومركزه نموذجيًا عند 5850 كلفن. يتم تحديد لونية إصدار PC Amber بواسطة إحداثيات CIE 1931: نموذجيًا x = 0.57 و y = 0.42. وهذا يضعه بقوة في المنطقة الكهرمانية من فضاء الألوان، وهو أمر أساسي لتطبيقات إشارات الانعطاف والمصابيح الجانبية حيث تنطبق لوائح لونية محددة.

2.2 المعلمات الكهربائية والحرارية

جهد الأمام (Vf) لمصباح LED الأبيض البارد عند 700 مللي أمبير هو نموذجيًا 3.35 فولت، مع نطاق من 2.90 فولت إلى 3.80 فولت. جهد الأمام (Vf) لإصدار PC Amber مماثل. هذه المعلمات حاسمة لتصميم السائق وإدارة الطاقة. يتم تقديم قيمتين رئيسيتين للمقاومة الحرارية: المقاومة الحرارية الحقيقية (Rth JS real) من التقاطع شبه الموصل إلى نقطة اللحام هي نموذجيًا 4.6 كلفن/واط (بحد أقصى 9.0 كلفن/واط)، بينما المقاومة الحرارية المشتقة بالطريقة الكهربائية (Rth JS el) هي نموذجيًا 3.6 كلفن/واط (بحد أقصى 8.0 كلفن/واط). تشير القيمة الكهربائية الأقل غالبًا إلى أداء المسار الحراري تحت ظروف التشغيل، وهو أمر حيوي للتنبؤ بدرجة حرارة التقاطع وإدارة استمرارية اللومن.

2.3 التقييمات القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات الحدود التشغيلية التي بعدها قد يحدث تلف دائم. تشمل الحدود الرئيسية أقصى تيار أمامي (IF) قدره 1500 مللي أمبير، وأقصى تبديد للطاقة (Pd) قدره 5700 ملي واط، وأقصى درجة حرارة تقاطع (Tj) قدرها 150 درجة مئوية. تم تصنيف الجهاز لنطاق درجة حرارة تشغيل (Topr) من -40 درجة مئوية إلى +125 درجة مئوية، مما يؤكد ملاءمته للبيئات السياراتية. يمكنه تحمل مستوى تفريغ كهروستاتيكي (ESD) يصل إلى 8 كيلو فولت (نموذج جسم الإنسان)، مما يعزز متانة التعامل معه. أقصى درجة حرارة لحام بإعادة التدفق هي 260 درجة مئوية، متوافقة مع عمليات تجميع لوحات الدوائر المطبوعة القياسية.

3. تحليل منحنيات الأداء

3.1 التوزيع الطيفي

تُظهر الرسوم البيانية المقدمة التوزيع الطيفي للقوة النسبي لكل من مصابيح LED البيضاء الباردة والكهرمانية PC عند 700 مللي أمبير و 25 درجة مئوية. يُظهر الطيف الأبيض البارد ذروة انبعاث واسعة في المنطقة الزرقاء من شريحة LED، مجتمعة مع انبعاث فوسفور أصفر أوسع، مما يخلق ضوءًا أبيض. يهيمن على طيف PC Amber ذروة واحدة واسعة في المنطقة الصفراء الكهرمانية، ناتجة عن تحويل الفوسفور، مع تسرب ضئيل للضوء الأزرق، وهو مثالي لمتطلبات اللون الكهرماني النقي.

3.2 علاقات التيار مقابل الأداء

يُظهر الرسم البياني للتيار الأمامي مقابل جهد الأمام علاقة شبه خطية، نموذجية لمصابيح LED. تُظهر الرسوم البيانية للتدفق الضوئي النسبي مقابل التيار الأمامي أن إخراج الضوء يزداد مع التيار ولكنه يبدأ في إظهار علامات التشبع عند التيارات الأعلى (مثلًا، فوق 1000 مللي أمبير)، على الأرجح بسبب زيادة التأثيرات الحرارية وانخفاض الكفاءة. تشير الرسوم البيانية لانزياح إحداثيات اللون مقابل التيار الأمامي إلى تغيير طفيف في إحداثيات اللون (ΔCIE x، ΔCIE y) عبر نطاق التيار من 300 مللي أمبير إلى 1500 مللي أمبير، وهو أمر بالغ الأهمية للحفاظ على إخراج لوني متسق تحت ظروف قيادة مختلفة، مثل التعتيم.

3.3 الاعتماد على درجة الحرارة

يُظهر الرسم البياني لجهد الأمام النسبي مقابل درجة حرارة التقاطع معامل درجة حرارة سالب؛ ينخفض جهد الأمام خطيًا مع زيادة درجة حرارة التقاطع، وهي خاصية قياسية للدايودات شبه الموصلة. الرسوم البيانية للتدفق الضوئي النسبي مقابل درجة حرارة التقاطع حاسمة للتصميم الحراري. تُظهر أن الإخراج الضوئي ينخفض مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع. بالنسبة لمصباح LED الأبيض البارد، يكون الإخراج عند 125 درجة مئوية حوالي 85-90٪ من إخراجه عند 25 درجة مئوية. يُظهر إصدار PC Amber سلوك إخماد حراري مختلف قليلاً. لذلك، فإن غرفة التبريد الفعالة ضرورية للحفاظ على السطوع. تُظهر الرسوم البيانية لانزياح إحداثيات اللون مقابل درجة حرارة التقاطع تحولات طفيفة جدًا، مما يشير إلى استقرار لوني جيد على نطاق درجة حرارة التشغيل.

4. معلومات التصنيف (Binning)

تتضمن ورقة البيانات قسمًا مخصصًا لمعلومات التصنيف (القسم 4 في المحتويات)، على الرغم من أن معايير التصنيف المحددة (مثل، مجموعات التدفق، مجموعات اللونية، مجموعات Vf) غير مفصلة في المقتطف المقدم. بالنسبة لمصابيح LED من الدرجة السياراتية، يكون التصنيف عادةً صارمًا للغاية. يتم فرز المكونات إلى مجموعات ضيقة بناءً على التدفق الضوئي، وجهد الأمام، وإحداثيات اللونية (CIE x، y أو CCT و Duv للأبيض) لضمان الاتساق والتوحيد اللوني داخل مجموعة الإضاءة. يجب على المصممين الرجوع إلى جدول التصنيف الكامل لاختيار لاحقة رقم الجزء المناسبة التي تلبي متطلبات التوحيد المحددة لتطبيقهم.

5. الميكانيكية، التجميع، والتعبئة

5.1 الأبعاد الميكانيكية وتخطيط الوسادة (Pad)

يحدد الرسم الميكانيكي (القسم 7) البصمة المادية الدقيقة لعلبة السيراميك SMD، بما في ذلك الطول والعرض والارتفاع وموقع الوسادة الحرارية والاتصالات الكهربائية. يتم تقديم تخطيط وسادة اللحام الموصى به (القسم 8) لتوجيه تصميم لوحة الدوائر المطبوعة. هذا التخطيط حاسم لضمان تكوين وصلة لحام سليمة، واتصال كهربائي، والأهم من ذلك، نقل حراري أمثل من الوسادة الحرارية للمصباح LED إلى المستوى النحاسي للوحة الدوائر المطبوعة. يمكن أن يحد تصميم الوسادة غير الصحيح من تبديد الحرارة بشدة، مما يؤدي إلى فشل مبكر أو تقليل إخراج الضوء.

5.2 لحام إعادة التدفق والتعامل

يتم تحديد منحنى لحام إعادة التدفق (القسم 9)، بذروة درجة حرارة 260 درجة مئوية. الالتزام بهذا المنحنى ضروري لتجنب الصدمة الحرارية لعلبة السيراميك ومواد ربط الشريحة الداخلية. من المحتمل أن يحتوي قسم "تحذيرات الاستخدام" (القسم 11) على تعليمات تعامل حيوية، مثل مستوى الحساسية للرطوبة (MSL 2 كما هو مذكور في الميزات)، وظروف التخزين، وتوصيات التنظيف. يجب دائمًا اتباع احتياطات ESD المناسبة أثناء التعامل والتجميع.

5.3 التعبئة والطلب

تفصل معلومات التعبئة (القسم 10) كيفية توريد مصابيح LED (على سبيل المثال، على شريط وبكرة)، بما في ذلك أبعاد البكرة وتوجيه المكون. تشرح معلومات الطلب وهيكل رقم الجزء (القسمان 5 و 6) كيفية فك تشفير رقم الجزء (ALFS2BD-C0PA07001L1-AM) لاختيار مجموعة التدفق الصحيحة واللون والخصائص الاختيارية الأخرى للشراء.

6. إرشادات التطبيق واعتبارات التصميم

6.1 التطبيقات المستهدفة

التطبيقات الأساسية المدرجة هي الإضاءة الخارجية للسيارات، وتحديدًا مصابيح التشغيل النهاري (DRL) ومصابيح الانعطاف. بالنسبة لمصابيح DRL، يوفر التدفق الضوئي العالي واللون الأبيض البارد رؤية عالية. بالنسبة لمصابيح الانعطاف، يلبي اللون الكهرماني PC المتطلبات التنظيمية للون إشارة الانعطاف. تجعل متانة الجهازه أيضًا مناسبًا لوظائف خارجية أخرى مثل المصابيح الجانبية أو المصابيح الخلفية المركبة.

6.2 اعتبارات التصميم الحرجة

• الإدارة الحرارية:هذا هو العامل الأكثر أهمية على الإطلاق. المقاومة الحرارية الحقيقية النموذجية البالغة 4.6 كلفن/واط تعني أنه لكل واط مُبدد، سيكون التقاطع أكثر سخونة بمقدار 4.6 درجة مئوية من نقطة اللحام. عند 700 مللي أمبير وجهد أمامي نموذجي 3.35 فولت، يكون تبديد الطاقة حوالي 2.35 واط. وهذا يخلق ارتفاعًا في درجة الحرارة يبلغ حوالي 10.8 درجة مئوية من اللوحة إلى التقاطع، بافتراض وجود غرفة تبريد مثالية. يجب أن تحتوي لوحة الدوائر المطبوعة على مسار حراري مُصمم بشكل كافٍ (باستخدام الثقاب الممررة، طبقات النحاس السميكة) للحفاظ على درجة حرارة نقطة اللحام منخفضة، مما يضمن بقاء التقاطع أقل بكثير من الحد الأقصى له البالغ 150 درجة مئوية، ويفضل أن يكون أقل من 110-120 درجة مئوية لعمر طويل.
• تيار القيادة:بينما يمكن تشغيل المصباح LED بنبضات تصل إلى 1500 مللي أمبير، فإن نقطة التشغيل الموصى بها للحصول على أفضل كفاءة وعمر افتراضي هي على الأرجح حوالي 700 مللي أمبير، كما هو مستخدم للمواصفات النموذجية. يؤدي التشغيل عند تيارات أعلى إلى زيادة توليد الحرارة بشكل كبير ويسرع من استهلاك اللومن.
• التصميم البصري:تتطلب زاوية الرؤية البالغة 120 درجة بصريات ثانوية (عدسات، عواكس) لتشكيل الحزمة الضوئية لتطبيقات محددة مثل مصابيح DRL أو إشارات الانعطاف. يجب أن يأخذ النظام البصري في الاعتبار نمط الإشعاع المكاني للمصباح LED.
• التصميم الكهربائي:سائق LED ثابت التيار إلزامي لضمان إخراج ضوئي مستقر ومنع الانحراف الحراري. يجب تصميم السائق للعمل ضمن نطاق الجهد السياراتي الكامل (مثلًا، 9-16 فولت مع حماية من تفريغ الحمل).

7. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED التجارية القياسية أو حتى من الدرجة الصناعية، فإن المميزات الرئيسية لهذا الجهاز هي تأهيله السياراتي (AEC-Q102) ومتانة مواده (مقاومة الكبريت، خالي من الهالوجين). مقارنة بمصابيح LED سياراتية أخرى، فإن الجمع بين علبة السيراميك (أداء حراري وموثوقية فائقان مقارنة بالعلب البلاستيكية) وإخراج التدفق العالي في كل من الأبيض والكهرماني من منصة علبة واحدة يمثل ميزة كبيرة. فهو يبسط قائمة المواد لوحدات الإضاءة التي تتطلب كلا اللونين.

8. الأسئلة الشائعة (بناءً على البيانات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا المصباح LED عند 1000 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج: بينما التقييم الأقصى المطلق هو 1500 مللي أمبير، يتم إعطاء المواصفات النموذجية عند 700 مللي أمبير. التشغيل المستمر عند 1000 مللي أمبير سيولد حرارة أكثر بكثير (~3.35 واط مقابل ~2.35 واط). هذا ممكن فقط مع إدارة حرارية استثنائية للحفاظ على درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود الآمنة، وقد يقلل من عمر المصباح LED. راجع منحنيات تخفيض التصنيف.

س: كيف أفسر قيمتي المقاومة الحرارية المختلفتين (الحقيقية مقابل الكهربائية)؟

ج: غالبًا ما يتم قياس المقاومة الحرارية "الحقيقية" (4.6 كلفن/واط) تحت حالة اختبار حرارية محددة. تستخدم الطريقة "الكهربائية" (3.6 كلفن/واط) جهد الأمام للمصباح LED نفسه كمستشعر درجة حرارة تحت ظروف التشغيل وقد تمثل قيمة عملية أكثر في الموقع. للتصميم المتحفظ، يوصى باستخدام القيمة "الحقيقية" الأعلى لحساب أسوأ حالة ارتفاع في درجة الحرارة.

س: هل العدسة مطلوبة لتطبيق إشارة الانعطاف؟

ج: نعم. للمصباح LED نفسه نمط انبعاث يشبه لامبرت بزاوية 120 درجة. تتطلب إشارة الانعطاف نمط حزمة ضوئية محددًا ووضوحًا زاويًا محددًا بواسطة اللوائح (مثل ECE أو SAE). البصريات الثانوية (العدسة) ضرورية لتجميع وتشكيل الضوء لتلبية هذه المتطلبات الضوئية القانونية.

9. دراسة حالة تصميم عملية

السيناريو:تصميم وحدة مصابيح تشغيل نهاري (DRL) باستخدام الإصدار الأبيض البارد من هذا المصباح LED.

الخطوة 1 - المتطلبات البصرية:تحديد شدة الإضاءة المطلوبة (كانديلا) عند زوايا مختلفة وفقًا للوائح السيارات (مثل ECE R87).

الخطوة 2 - عدد مصابيح LED والقيادة:بناءً على إخراج المصباح LED النموذجي البالغ 260 لومن وكفاءة نظام البصريات المختار، احسب عدد مصابيح LED المطلوبة لتحقيق الشدة المستهدفة. قرر تيار القيادة (مثل 700 مللي أمبير).

الخطوة 3 - التصميم الحراري:احسب إجمالي تبديد الطاقة (عدد مصابيح LED * Vf * التيار). صمم لوحة الدوائر المطبوعة ذات القلب المعدني أو لوحة الدوائر المطبوعة القياسية مع ثقاب ممررة حرارية لتحقيق درجة حرارة نقطة لحام مستهدفة (مثل 85 درجة مئوية) في أسوأ حالة درجة حرارة محيطة (مثل 80 درجة مئوية في حجرة المحرك). استخدم المقاومة الحرارية (Rth JS) لضمان بقاء درجة حرارة التقاطع أقل من 110 درجة مئوية.

الخطوة 4 - التصميم الكهربائي:اختر سائق LED ثابت التيار مؤهلًا بـ AEC-Q100 يمكنه توفير إجمالي التيار المطلوب، والتعامل مع نطاق جهد الإدخال السياراتي، وتضمين تعتيم PWM إذا لزم الأمر للوظيفة (مثل التعتيم عند تشغيل المصابيح الأمامية).

الخطوة 5 - التحقق:قم ببناء نموذج أولي وقم بقياس الإخراج الضوئي واللون والأداء الحراري (درجة حرارة التقاطع عبر طريقة Vf) تحت ظروف التشغيل عالية الحرارة للتحقق من صحة التصميم.

10. مبدأ التشغيل واتجاهات التكنولوجيا

10.1 مبدأ التشغيل الأساسي

هذا المصباح LED هو مصدر ضوء ذو حالة صلبة يعتمد على فيزياء أشباه الموصلات. عند تطبيق جهد أمامي عبر الجهاز، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من شريحة أشباه الموصلات (عادةً ما تعتمد على InGaN للانبعاث الأزرق)، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). بالنسبة للإصدار الأبيض البارد، يتم امتصاص جزء من الضوء الأزرق بواسطة طلاء فوسفور (شائع YAG:Ce)، والذي يعيد إصداره كضوء أصفر واسع الطيف. يُنظر إلى خليط الضوء الأزرق المتبقي والأصفر المحول على أنه أبيض. بالنسبة لإصدار PC Amber، يتم استخدام تركيبة فوسفور مختلفة لامتصاص جميع الضوء الأزرق تقريبًا وإعادة إصداره في نطاق الطول الموجي الكهرماني.

10.2 اتجاهات الصناعة

تتطور صناعة إضاءة السيارات باستمرار. تشمل الاتجاهات الرئيسية المؤثرة على أجهزة مثل هذا المصباح LED ما يلي:

زيادة اللمعان والكفاءة:الطلب على مصادر ضوء أصغر حجمًا وأكثر سطوعًا لتمكين تصاميم إضاءة أنيقة ومصممة.

الوظائف المتقدمة:تكامل الحزم القيادية التكيفية (ADB) والإضاءة المُجزأة، مما قد يدفع الإصدارات المستقبلية نحو مسافات بكسل أصغر أو قدرات سائق متكاملة.

ضبط اللون:الاهتمام بالضوء الأبيض القابل للضبط للإضاءة الداخلية المحيطة، على الرغم من أن الأضواء الخارجية تظل منظمة بشدة فيما يتعلق باللون.

تعزيز الموثوقية والمتانة:مع تحول مصابيح LED إلى مصدر الضوء الوحيد للوظائف الحرجة، تستمر متطلبات طول العمر والأداء تحت الظروف القصوى (الاهتزاز، الدورات الحرارية، التعرض الكيميائي) في التشدد، مما يعزز الحاجة إلى مكونات مؤهلة مثل هذا المكون.