ورقة بيانات LED من نوع ALFS1H-C010001H-AM - عبوة سيراميك SMD - 450 لومن عند 1000 مللي أمبير - 3.3 فولت - زاوية رؤية 120 درجة - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات مصباح LED عالي الأداء من نوع التركيب السطحي (SMD)، مصمم خصيصًا لتطبيقات الإضاءة المتطلبة في السيارات. يتميز الجهاز بوجوده داخل عبوة سيراميكية قوية، مما يوفر إدارة حرارية فائقة وموثوقية عالية. يركز تصميمه الأساسي على أنظمة الإضاءة الخارجية للسيارات، حيث يكون الأداء المتسق، والعمر الطويل، والقدرة على تحمل الظروف البيئية القاسية أمرًا بالغ الأهمية.

1.1 المزايا الأساسية

يقدم مصباح LED هذا عدة مزايا رئيسية لمهندسي تصميم السيارات:

• الإخراج الضوئي العالي:يوفر تدفقًا ضوئيًا نموذجيًا يبلغ 450 لومن عند تيار تشغيل 1000 مللي أمبير، مما يتيح مصادر إضاءة ساطعة وفعالة.
• زاوية رؤية واسعة:يتميز بزاوية رؤية 120 درجة، مما يوفر توزيعًا ضوئيًا مكانيًا ممتازًا مناسبًا لوظائف الإضاءة المختلفة.
• موثوقية من الدرجة الصناعية للسيارات:مؤهل وفقًا لمعيار AEC-Q102، مما يضمن تلبية متطلبات الجودة والموثوقية الصارمة لمكونات السيارات الإلكترونية.
• المتانة البيئية:يظهر مقاومة عالية للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD حتى 8 كيلو فولت HBM) والتآكل الكبريتي (الفئة A1)، وهو أمر بالغ الأهمية للتشغيل طويل الأمد في بيئات السيارات.
• الامتثال:المنتج متوافق مع توجيهات RoHS و REACH والخالي من الهالوجين، مما يدعم اللوائح البيئية العالمية.

1.2 السوق المستهدف والتطبيقات

يستهدف هذا المصباح بشكل خاص سوق الإضاءة الخارجية للسيارات. تجعل خصائص أدائه مثاليًا للعديد من التطبيقات الرئيسية:

• المصابيح الأمامية:يمكن استخدامه في أنظمة الضوء العالي، أو الضوء المنخفض، أو الحزم التكيفية.
• مصابيح النهار (DRL):يوفر رؤية عالية وتمييزًا في التصميم.
• مصابيح الضباب:يقدم أداءً قويًا في الظروف الجوية السيئة.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يقدم هذا القسم تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للمعايير الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية المحددة في ورقة البيانات.

2.1 الخصائص الضوئية والكهربائية

يتم تعريف الأداء الأساسي تحت حالة اختبار IF=1000mA، مع تثبيت الوسادة الحرارية عند 25°C.

• التدفق الضوئي (Φv):القيمة النموذجية هي 450 لومن، مع حد أدنى 400 لومن وحد أقصى 500 لومن. ينطبق تسامح قياس ±8%. يعتمد هذا المعيار بشدة على درجة حرارة التقاطع.
• جهد التشغيل الأمامي (VF):نموذجيًا 3.30 فولت، يتراوح من 2.90 فولت إلى 3.80 فولت عند 1000 مللي أمبير. يعد تسامح القياس ±0.05 فولت مهمًا لتصميم مصدر طاقة دقيق واتساق التصنيف.
• تيار التشغيل الأمامي (IF):تم تصنيف الجهاز لتيار أمامي مستمر يصل إلى 1500 مللي أمبير كحد أقصى مطلق، مع نقطة تشغيل نموذجية 1000 مللي أمبير. لا يوصى بالتشغيل تحت 50 مللي أمبير.
• زاوية الرؤية (φ):الزاوية الاسمية 120 درجة لها تسامح ±5 درجة. هذا يحدد الانتشار الزاوي حيث تكون الشدة الضوئية على الأقل نصف قيمتها القصوى.
• درجة حرارة اللون المترابطة (CCT):يتم تحديد نطاق درجة حرارة اللون من 5391 كلفن إلى 6893 كلفن، مما يصنفه كمصباح LED أبيض بارد.

2.2 الخصائص الحرارية

تعد الإدارة الحرارية الفعالة أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على الأداء والعمر الطويل.

• المقاومة الحرارية (Rth JS):يتم إعطاء قيمتين: مقاومة حرارية "حقيقية" (من التقاطع إلى نقطة اللحام) بحد أقصى 4.4 كلفن/واط، ومقاومة "كهربائية" مكافئة بحد أقصى 3.4 كلفن/واط. تُستخدم القيمة الكهربائية الأقل عادةً لتقدير درجة حرارة التقاطع في محاكاة الدوائر. يتم تمكين هذه المقاومة المنخفضة بواسطة العبوة السيراميكية.
• درجة حرارة التقاطع (TJ):الحد الأقصى المسموح به لدرجة حرارة التقاطع هو 150°C.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:يمكن للجهاز العمل والتخزين ضمن نطاق درجة حرارة واسع من -40°C إلى +125°C.

2.3 الحدود القصوى المطلقة

قد تؤدي الضغوط التي تتجاوز هذه الحدود إلى تلف دائم.

• تبديد الطاقة (Pd):5700 ملي واط كحد أقصى.
• الجهد العكسي (VR):لم يتم تصميم الجهاز للعمل بالتحيز العكسي.
• حساسية التفريغ الكهروستاتيكي (HBM):يتحمل حتى 8 كيلو فولت، وهو قوي لتطبيقات السيارات.
• درجة حرارة لحام إعادة الانسياب:يمكنه تحمل درجة حرارة ذروة تبلغ 260°C أثناء التجميع.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يتم فرز مصباح LED إلى مجموعات بناءً على معايير الأداء الرئيسية لضمان الاتساق داخل دفعة الإنتاج.

3.1 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تجميع التدفق الضوئي تحت "المجموعة C" بأربع مجموعات (6، 7، 8، 9). على سبيل المثال، تغطي المجموعة 7 نطاق تدفق من 425 لومن إلى 450 لومن. هذا يسمح للمصممين باختيار مصابيح LED بناءً على مستوى السطوع المطلوب.

3.2 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يتم تصنيف جهد التشغيل الأمامي إلى ثلاثة رموز: 1A (2.90V-3.20V)، و1B (3.20V-3.50V)، و1C (3.50V-3.80V). يساعد مطابقة مجموعات VF في مصفوفة عند توصيل مصابيح LED على التوازي في تحقيق توزيع تيار موحد.

3.3 تصنيف إحداثيات اللون

يتم تصنيف مصابيح LED البيضاء الباردة على مخطط لونية CIE 1931. يتم تعريف مجموعات متعددة (مثل 63M، 61M، 58M، 56M، 65L، 65H، 61L، 61H)، يمثل كل منها منطقة رباعية صغيرة في فضاء اللون x,y. يضمن تسامح ضيق ±0.005 حدًا أدنى من التباين اللوني داخل المجموعة. يظهر مخطط هيكل المجموعة الحدود الإحداثية المحددة لكل مجموعة.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر الرسوم البيانية نظرة ثاقبة حاسمة لسلوك مصباح LED تحت ظروف تشغيل مختلفة.

4.1 التوزيع الطيفي ونمط الإشعاع

يظهرالرسم البياني للتوزيع الطيفي النسبيذروة في منطقة الطول الموجي الأزرق، وهو نموذجي لمصباح LED أبيض محول بالفوسفور. بينما يوضحمخطط خصائص الإشعاع النموذجيتوزيع الشدة المكانية، مؤكدًا زاوية الرؤية 120 درجة حيث تنخفض الشدة إلى 50% من الذروة.

4.2 التيار مقابل الجهد (I-V) والفعالية

يظهرمنحنى التيار الأمامي مقابل الجهد الأماميعلاقة غير خطية، تُظهر العلاقة الأسية النموذجية للدايود. بينما يُظهرمنحنى التدفق الضوئي النسبي مقابل التيار الأماميأن ناتج الضوء يزداد مع التيار ولكن قد يُظهر تشبعًا أو انخفاضًا في الكفاءة عند تيارات عالية جدًا (أكثر من 1000 مللي أمبير).

4.3 الاعتماد على درجة الحرارة

توضح الرسوم البيانية بوضوح التأثير الكبير لدرجة الحرارة:

• الجهد الأمامي النسبي مقابل درجة حرارة التقاطع:ينخفض الجهد الأمامي خطيًا مع زيادة درجة الحرارة (معامل درجة حرارة سلبي)، والذي يمكن استخدامه لمراقبة درجة حرارة التقاطع.
• التدفق الضوئي النسبي مقابل درجة حرارة التقاطع:ينخفض ناتج الضوء مع ارتفاع درجة الحرارة. يعد الحفاظ على درجة حرارة تقاطع منخفضة أمرًا ضروريًا لناتج ضوئي مستقر.
• انزياح اللون مقابل درجة حرارة التقاطع:تتغير إحداثيات اللون (CIE x, y) مع درجة الحرارة، وهو أمر مهم للتطبيقات التي تتطلب نقاط لون مستقرة.
• انزياح اللون مقابل التيار الأمامي:يتغير اللون أيضًا قليلاً مع تيار التشغيل، مما يؤكد الحاجة إلى مشغلات تيار ثابت.

4.4 منحنى تخفيض التيار الأمامي

هذا رسم بياني حاسم للتصميم الحراري. يرسم الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي مقابل درجة حرارة وسادة اللحام (Ts). مع زيادة Ts، يجب تقليل الحد الأقصى المسموح به للتيار لمنع تجاوز حد درجة حرارة التقاطع 150°C. على سبيل المثال، عند Ts=125°C، الحد الأقصى للتيار هو 1200 مللي أمبير؛ وعند Ts=110°C، هو 1500 مللي أمبير.

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

توفر عبوة SMD السيراميكية استقرارًا ميكانيكيًا وتوصيلًا حراريًا ممتازًا.

5.1 الأبعاد الميكانيكية

تتضمن ورقة البيانات رسمًا ميكانيكيًا تفصيليًا (القسم 7) يحدد طول العبوة وعرضها وارتفاعها وتباعد الأطراف والتسامحات. هذه المعلومات حيوية لتصميم بصمة PCB وفحص المسافات أثناء التجميع.

5.2 تخطيط اللحام الموصى به على اللوحة

يوفر القسم 8 النمط الأرضي الموصى به للوحة PCB (هندسة وأبعاد الوسادة) لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة أثناء اللحام بإعادة الانسياب ولتحسين نقل الحرارة من الوسادة الحرارية لمصباح LED إلى اللوحة PCB.

5.3 تحديد قطبية الأطراف

يشير الرسم الميكانيكي إلى أطراف الأنود والكاثود. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع لمنع التلف.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 منحنى درجة حرارة اللحام بإعادة الانسياب (Reflow)

يحدد القسم 9 منحنى درجة حرارة اللحام بإعادة الانسياب الموصى به. يتضمن المنحنى مراحل التسخين المسبق، والنقع، وإعادة الانسياب، والتبريد، بدرجة حرارة ذروة لا تتجاوز 260°C. الالتزام بهذا المنحنى يمنع الصدمة الحرارية ويضمن اتصالات لحام موثوقة.

6.2 احتياطات الاستخدام

يتم توفير ملاحظات عامة للتعامل والتطبيق (القسم 11)، تغطي مواضيع مثل تجنب الإجهاد الميكانيكي على العدسة، ومنع التلوث، وضمان احتياطات ESD المناسبة أثناء التعامل.

6.3 ظروف التخزين

يجب تخزين الجهاز ضمن نطاق درجة الحرارة المحدد (-40°C إلى +125°C) وفي بيئة خاضعة للتحكم في الرطوبة. تم تصنيف مستوى حساسية الرطوبة (MSL) عند المستوى 2.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 معلومات التعبئة

توجد تفاصيل حول كيفية توريد مصابيح LED في القسم 10. يتضمن هذا عادةً نوع البكرة، وعرض الشريط، وأبعاد الجيوب، واتجاه المكونات على البكرة لآلات اللقط والوضع الآلية.

7.2 رقم القطعة ومعلومات الطلب

تفصل الأقسام 5 و 6 هيكل رقم القطعة ورموز الطلب. يشفر رقم القطعة الكامل "ALFS1H-C010001H-AM" معلومات محددة مثل سلسلة المنتج، ومجموعة التدفق، ومجموعة الجهد، ومجموعة اللون. فهم هذه التسمية ضروري لشراء الجهاز الدقيق ذي خصائص الأداء المطلوبة.

8. اقتراحات تصميم التطبيق

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

يتطلب هذا المصباح مشغل تيار ثابت لتشغيل مستقر. يجب تصميم المشغل لتوفير التيار المطلوب (مثل 1000 مللي أمبير) مع استيعاب نطاق جهد التشغيل الأمامي للمجموعة المختارة. الإدارة الحرارية حرجة؛ يجب أن تحتوي اللوحة PCB على مساحة نحاسية كافية أو مجموعة من الثقوب الحرارية تحت الوسادة الحرارية للمصباح لتبديد الحرارة بشكل فعال، والحفاظ على درجة حرارة التقاطع منخفضة قدر الإمكان.

8.2 اعتبارات التصميم

• التصميم الحراري:استخدم منحنى التخفيض والمقاومة الحرارية لحساب التبريد اللازم. المقاومة الحرارية المنخفضة Rth JS هي ميزة ولكنها لا تلغي الحاجة إلى مسار حراري جيد إلى البيئة المحيطة.
• التصميم البصري:قد تتطلب زاوية الرؤية 120 درجة بصريات ثانوية (عدسات، عواكس) لتشكيل الحزمة الضوئية لتطبيقات محددة مثل المصابيح الأمامية.
• التصميم الكهربائي:ضع في اعتبارك تصنيف جهد التشغيل الأمامي عند التصميم لسلاسل متوازية لضمان توازن التيار. نفذ حماية ضد القطبية العكسية على اللوحة.
• الموثوقية:تعد مؤهلات AEC-Q102 ومقاومة الكبريت أساسية للاستخدام في السيارات، ولكن يجب التحقق من الاختبارات البيئية المحددة للتطبيق (الاهتزاز، الدورات الحرارية) أيضًا.

9. المقارنة التقنية والتمييز

على الرغم من عدم تقديم مقارنة مباشرة مع المنافسين في ورقة البيانات، إلا أنه يمكن استنتاج عوامل التمييز الرئيسية لهذا المنتج:

• عبوة سيراميك مقابل بلاستيك:توفر العبوة السيراميكية توصيلًا حراريًا فائقًا وموثوقية طويلة الأمد مقارنة بعبوات SMD البلاستيكية القياسية، خاصة في ظل ظروف الطاقة العالية ودرجات الحرارة المرتفعة.
• التركيز على السيارات:التأهيل الكامل لـ AEC-Q102 ومقاومة الكبريت (الفئة A1) ليسا دائمًا موجودين في مصابيح LED عالية القدرة للأغراض العامة، مما يجعل هذا الجهاز مناسبًا خصيصًا للبيئة القاسية للسيارات.
• توازن الأداء:يجمع بين التدفق العالي (450 لومن)، وزاوية الرؤية الواسعة نسبيًا (120 درجة)، والبناء القوي، مما يقدم حلاً متوازنًا للإضاءة الخارجية.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

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

ج: فقط إذا تم الحفاظ على درجة حرارة وسادة اللحام (Ts) عند 110°C أو أقل، وفقًا لمنحنى التخفيض. في درجات الحرارة المحيطة الأعلى، يجب تقليل التيار (مثل إلى 1200 مللي أمبير عند Ts=125°C) لتجنب تجاوز الحد الأقصى لدرجة حرارة التقاطع.

س: ما الفرق بين Rth JS الحقيقي و Rth JS الكهربائي؟

ج: Rth JS الحقيقي هو المقاومة الحرارية المقاسة من التقاطع إلى نقطة اللحام. Rth JS الكهربائي هو قيمة مكافئة مشتقة كهربائيًا، غالبًا ما تكون أقل، وتستخدم عادةً في نماذج SPICE لمحاكاة درجة الحرارة. للتصميم الحراري العملي، يجب استخدام القيمة "الحقيقية" (4.4 كلفن/واط كحد أقصى) للحسابات المحافظة.

س: ما مدى أهمية اختيار المجموعة (Bin) لتطبيقي؟

ج: حرج للاتساق. للتطبيقات ذات مصابيح LED متعددة (مثل شريط DRL)، يضمن تحديد نفس مجموعة التدفق، والجهد، واللون سطوعًا ولونًا وسلوكًا كهربائيًا موحدًا عبر جميع الوحدات.

س: هل مبرد حراري مطلوب؟

ج: نعم، بالتأكيد. على الرغم من المقاومة الحرارية المنخفضة للعبوة، فإن تبديد الطاقة الكلي (حتى ~3.3 واط عند 1000 مللي أمبير) يستلزم نظام إدارة حرارية فعال، عادةً ما يتضمن لوحة PCB معززة حرارياً وربما مبردًا حراريًا خارجيًا، للحفاظ على الأداء والعمر الطويل.

11. دراسة حالة تصميم عملية

السيناريو: تصميم وحدة مصابيح النهار (DRL).

يختار المصمم هذا المصباح لسطوعه وموثوقيته من الدرجة الصناعية للسيارات. يختار المجموعة 7 للتدفق (425-450 لومن) والمجموعة 1B للجهد (3.20-3.50 فولت) لضمان عائد جيد. تستخدم الوحدة 6 مصابيح LED على التوالي. تم تحديد المشغل لتيار ثابت 1000 مللي أمبير مع نطاق جهد خرج يغطي 6 * VF_max (حوالي 21 فولت). اللوحة PCB هي لوحة نحاسية 2 أونصة مع مساحة وسادة مكشوفة كبيرة متصلة بمستوى أرضي داخلي لنشر الحرارة. تنقل الثقوب الحرارية تحت وسادة المصباح الحرارة إلى الجانب الخلفي من اللوحة PCB، والذي يتم توصيله بالهيكل المعدني للسيارة. باستخدام منحنى التخفيض وتقدير المقاومة الحرارية للنظام، يؤكد المصمم أن درجة حرارة التقاطع ستبقى أقل من 110°C في أسوأ حالة لدرجة الحرارة المحيطة، مما يسمح بتشغيل مصابيح LED بالكامل عند 1000 مللي أمبير.

12. مبدأ التشغيل

هذا مصباح LED أبيض محول بالفوسفور. الأساس هو شريحة أشباه موصلات (عادةً ما تعتمد على InGaN) تشع ضوءًا أزرق عند التحيز الأمامي (الإنارة الكهربائية). يضرب هذا الضوء الأزرق طبقة الفوسفور المترسبة على أو حول الشريحة. يمتص الفوسفور جزءًا من الضوء الأزرق ويعيد إشعاعه كطيف أوسع بأطوال موجية أطول (أصفر، أحمر). يدرك العين البشرية خليط الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر/الأحمر المحول بالفوسفور على أنه ضوء أبيض. يحدد المزيج المحدد للفوسفورات درجة حرارة اللون المترابطة (CCT)، والتي لهذا الجهاز تكون في نطاق الأبيض البارد (5391K-6893K).

13. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر سوق إضاءة LED للسيارات في التطور مع اتجاهات واضحة:

• زيادة الكفاءة (لومن/واط):تؤدي التحسينات المستمرة في تكنولوجيا الشرائح وكفاءة الفوسفور إلى فعالية ضوئية أعلى، مما يسمح بأضواء أكثر سطوعًا أو استهلاك طاقة أقل.
• كثافة طاقة أعلى:يتم تطوير أجهزة لتقديم المزيد من الضوء من عبوات أصغر، مما يتيح تصميمات مصابيح أكثر إحكاما وأسلوبية.
• وظائف متقدمة:تكامل الإلكترونيات التحكمية (مثل لأنماط الحزم التكيفية) مباشرة مع عبوات LED هو مجال تطوير.
• ضبط اللون وجودته:هناك تركيز على تحسين مؤشر تجسيد اللون (CRI) وتمكين ضبط درجة حرارة اللون الديناميكي، خاصة للإضاءة الداخلية.
• التوحيد القياسي والموثوقية:يصبح الالتزام بمعايير مثل AEC-Q102 أكثر أهمية مع اختراق مصابيح LED للتطبيقات الحرجة للسلامة مثل المصابيح الأمامية. قد تظهر اختبارات لعوامل إجهاد جديدة (مثل ضوء الليزر من أنظمة LIDAR).