ورقة بيانات LED من نوع ALFS2H-C010001H-AM - عبوة سيراميك SMD - 900 لومن عند 1000 مللي أمبير - جهد أمامي 6.6 فولت نموذجي - زاوية رؤية 120 درجة - درجة سيارات

1. نظرة عامة على المنتج

مصباح ALFS2H-C010001H-AM هو مصباح LED عالي القدرة، مثبت على السطح، مصمم خصيصًا لتطبيقات الإضاءة الخارجية للسيارات المتطلبة. وهو مُحاط بغلاف سيراميكي قوي، يوفر إدارة حرارية ممتازة وموثوقية تحت الظروف البيئية القاسية. يقدم الجهاز تدفقًا ضوئيًا نموذجيًا يبلغ 900 لومن عند تشغيله بتيار أمامي قدره 1000 مللي أمبير، مما يجعله مناسبًا لوظائف الإضاءة عالية الكثافة.

تشمل مزاياه الأساسية الامتثال لمعيار التأهيل الصارم AEC-Q102 للأجهزة البصرية الإلكترونية المنفصلة للسيارات، مما يضمن الأداء والعمر الطويل في بيئات السيارات. كما يتميز بمقاومة الكبريت (الفئة A1)، مما يجعله مقاومًا للأجواء المسببة للتآكل، ويلبي اللوائح البيئية الرئيسية بما في ذلك RoHS وREACH ومتطلبات الخلو من الهالوجين.

السوق المستهدف الرئيسي هو صناعة السيارات، وتحديدًا لوحدات الإضاءة الخارجية حيث تكون السطوع العالي والموثوقية والشكل المضغوط عوامل حاسمة.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والكهربائية

يتم تعريف معايير التشغيل الرئيسية تحت حالة اختبار قياسية لتيار أمامي (I_F) قدره 1000 مللي أمبير. التدفق الضوئي النموذجي (Φ_v) هو 900 لومن، مع حد أدنى محدد يبلغ 800 لومن وحد أقصى 1000 لومن، مع تسامح قياس يبلغ ±8%. الجهد الأمامي النموذجي (V_F) هو 6.60 فولت، يتراوح من حد أدنى 5.80 فولت إلى حد أقصى 7.60 فولت، مع تسامح قياس يبلغ ±0.05 فولت. زاوية الرؤية واسعة وتصل إلى 120 درجة، مما يوفر نمط إشعاع واسعًا مناسبًا للبصريات الضوئية المختلفة.

2.2 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم. الحد الأقصى المطلق للتيار الأمامي هو 1500 مللي أمبير. الحد الأقصى لتبديد الطاقة هو 11.4 واط. يمكن للجهاز العمل والتخزين ضمن نطاق درجة حرارة يتراوح من -40 درجة مئوية إلى +125 درجة مئوية، مع درجة حرارة تقاطع قصوى (T_J) تبلغ 150 درجة مئوية. لم يتم تصميمه للعمل بجهد عكسي. حساسية التفريغ الكهروستاتيكي (نموذج جسم الإنسان) مصنفة حتى 8 كيلو فولت، ودرجة حرارة اللحام القصوى أثناء إعادة التدفق هي 260 درجة مئوية.

2.3 الخصائص الحرارية

الإدارة الحرارية الفعالة أمر بالغ الأهمية لأداء LED وعمره الافتراضي. المقاومة الحرارية من التقاطع إلى نقطة اللحام (R_{th JS}) محددة بطريقتين: المقاومة الحرارية الحقيقية لها قيمة نموذجية تبلغ 3.1 كلفن/واط (بحد أقصى 3.5 كلفن/واط)، بينما تعطي الطريقة الكهربائية قيمة نموذجية تبلغ 2.1 كلفن/واط (بحد أقصى 2.5 كلفن/واط). هذه المعلمة حاسمة لحساب درجة حرارة التقاطع أثناء التشغيل وتصميم مشتت حراري مناسب.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على معايير الأداء الرئيسية.

3.1 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تصنيف التدفق الضوئي ضمن المجموعة D. المجموعات المتاحة هي: D6 (800-850 لومن)، D7 (850-900 لومن)، D8 (900-950 لومن)، و D9 (950-1000 لومن). هذا يسمح للمصممين باختيار مصابيح LED بنطاق سطوع محدد لتطبيقهم.

3.2 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تصنيف الجهد الأمامي للمساعدة في تصميم السائق ومطابقة التيار في مصفوفات LED المتعددة. المجموعات هي: 2A (5.80V - 6.40V)، 2B (6.40V - 7.00V)، و 2C (7.00V - 7.60V).

3.3 تصنيف اللون (اللونية)

يتم تقديم LED بدرجات حرارة اللون الأبيض البارد. توفر ورقة البيانات مخططًا لونيًا بإحداثيات مجموعة محددة يتم تعريفها بقيم CIE x و y. تشمل أمثلة المجموعات 63M، 61M، 58M، 56M، 65L، 65H، 61L، و 61H، حيث تغطي كل منها مساحة صغيرة محددة في فضاء الألوان CIE 1931 لضمان اتساق اللون. تسامح القياس لإحداثيات اللون هو ±0.005.

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات عدة رسوم بيانية توضح سلوك الجهاز تحت ظروف تشغيل مختلفة.

4.1 خصائص الطول الموجي

يظهر رسم توزيع الطيف النسبي طيف انبعاث LED، حيث يبلغ ذروته في المنطقة الزرقاء ويستخدم الفوسفور لإنتاج الضوء الأبيض. شكل هذا المنحنى يحدد مؤشر تجسيد اللون (CRI) ودرجة حرارة اللون المترابطة (CCT).

4.2 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى IV)

يظهر هذا الرسم البياني العلاقة الأسية بين التيار الأمامي والجهد الأمامي. وهو ضروري لاختيار طوبولوجيا السائق المناسبة (تيار ثابت مقابل جهد ثابت) وفهم المقاومة الديناميكية لـ LED.

4.3 التدفق الضوئي النسبي مقابل التيار الأمامي

يوضح هذا المنحنى أن ناتج الضوء يزداد مع التيار ولكن ليس بشكل خطي. فهو يساعد في تحديد تيار القيادة الأمثل لتحقيق التوازن بين الكفاءة وناتج الضوء.

4.4 رسوم بيانية للاعتماد على درجة الحرارة

تظهر عدة رسوم بيانية تأثير درجة الحرارة على الأداء:

• الجهد الأمامي النسبي مقابل درجة حرارة التقاطع:ينخفض الجهد الأمامي عادةً مع زيادة درجة الحرارة، ويمكن استخدام ذلك للمراقبة غير المباشرة لدرجة الحرارة.
• التدفق الضوئي النسبي مقابل درجة حرارة التقاطع:ينخفض ناتج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع، مما يسلط الضوء على أهمية الإدارة الحرارية.
• انزياح اللونية مقابل درجة حرارة التقاطع:تتغير إحداثيات اللون (CIE x, y) مع درجة الحرارة، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب ناتج لوني مستقر.
• انزياح اللونية مقابل التيار الأمامي:يمكن أن يتحول اللون قليلاً أيضًا مع تيار القيادة.

4.5 منحنى تخفيض التيار الأمامي

هذا أحد أهم الرسوم البيانية للتصميم الموثوق. يظهر الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي كدالة لدرجة حرارة وسادة اللحام (T_S). على سبيل المثال، عند درجة حرارة وسادة 110 درجة مئوية، الحد الأقصى للتيار هو 1500 مللي أمبير، ولكن عند 125 درجة مئوية، ينخفض إلى 1200 مللي أمبير. لا ينبغي تشغيل الجهاز بأقل من 50 مللي أمبير. هذا المنحنى حيوي لضمان ألا تتجاوز درجة حرارة التقاطع الحد الأقصى المسموح به تحت جميع ظروف التشغيل.

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

يستخدم LED عبوة سيراميك من نوع جهاز مثبت على السطح (SMD). بينما لا يتم تقديم الأبعاد الدقيقة في المقتطف، تتضمن ورقة البيانات قسمًا مخصصًا "الأبعاد الميكانيكية" (القسم 7) والذي يحتوي على رسم تفصيلي مع الطول والعرض والارتفاع ومواضع الأطراف/الوسائد. توفر عبوات السيراميك موصلية حرارية فائقة مقارنة بالبلاستيك، مما يساعد في تبديد الحرارة من شريحة LED.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 وسادة اللحام الموصى بها

يوفر القسم 8 نمطًا أرضيًا موصى به (البصمة) لتصميم لوحة الدوائر المطبوعة. يضمن اتباع هذه التوصية تكوين وصلة لحام مناسبة، واتصال حراري جيد بلوحة الدوائر المطبوعة لتبديد الحرارة، ويمنع ظاهرة "اللوح التذكاري" أو عيوب التجميع الأخرى.

6.2 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

يحدد القسم 9 ملف درجة حرارة لحام إعادة التدفق الموصى به. الالتزام بهذا الملف، مع عدم تجاوز درجة الحرارة القصوى 260 درجة مئوية وفقًا للحدود القصوى المطلقة، أمر بالغ الأهمية لمنع تلف عبوة LED أو القالب الداخلي أو وصلات الأسلاك. يتضمن الملف عادةً مراحل التسخين المسبق والنقع وإعادة التدفق والتبريد مع قيود زمنية ودرجة حرارة محددة.

7. معلومات التعبئة والطلب

يحدد القسم 10 (معلومات التعبئة) كيفية توريد مصابيح LED، على الأرجح بتنسيق الشريط والبكرة المناسب لآلات التجميع الآلي. يشرح القسم 6 (معلومات الطلب) والقسم 5 (رقم القطعة) هيكل رقم القطعة، والذي من المحتمل أن يشفر معلومات مثل مجموعة التدفق الضوئي ومجموعة الجهد ومجموعة اللون، مما يسمح بالاختيار الدقيق لخصائص الجهاز.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

كما هو مذكور، تم تصميم هذا LED لـالإضاءة الخارجية للسيارات، بما في ذلك:

• مصباح الرأس:يمكن استخدامه في أنظمة الشعاع المنخفض أو الشعاع العالي أو الشعاع القيادي التكيفي، غالبًا في مصفوفات.
• ضوء النهار (DRL):يتطلب رؤية عالية وموثوقية.
• مصباح الضباب:يتطلب أداءً قويًا في الظروف الرطبة والمسببة للتآكل.

8.2 اعتبارات التصميم

• التصميم الحراري:يتطلب تبديد الطاقة العالي مسارًا حراريًا فعالًا من وسائد اللحام إلى مشتت حراري. يجب تصميم مادة لوحة الدوائر المطبوعة (مثل لوحة الدوائر المطبوعة ذات القلب المعدني) ومساحة النحاس ومشتتات الحرارة الخارجية المحتملة بعناية بناءً على المقاومة الحرارية (R_{th JS}) ومنحنى التخفيض.
• التصميم الكهربائي:سائق تيار ثابت إلزامي للتشغيل المستقر. يجب أن يكون السائق قادرًا على توفير ما يصل إلى 1500 مللي أمبير وتحمل نطاق الجهد الأمامي للمجموعة المختارة. ضع في اعتبارك حماية تيار الاندفاع.
• التصميم البصري:تتطلب زاوية الرؤية 120 درجة بصريات ثانوية (عدسات، عواكس) لتشكيل الحزمة لتطبيقات محددة مثل مصابيح الرأس أو أضواء النهار.
• المتانة البيئية:بينما يكون LED نفسه مقاومًا للكبريت ومؤهلًا لـ AEC-Q102، يجب تصميم الوحدة بأكملها (لوحة الدوائر المطبوعة، الموصلات، الأختام) لتحمل إجهادات البيئة في السيارات (الدورات الحرارية، الرطوبة، الاهتزاز).

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED التجارية القياسية، فإن المميزات الرئيسية لـ ALFS2H-C010001H-AM هيتأهيل درجة السيارات (AEC-Q102)ومقاومة الكبريت (الفئة A1). هذه عادةً غير مطلوبة للإلكترونيات الاستهلاكية ولكنها ضرورية لبيئة السيارات القاسية تحت الغطاء وخارجه. توفر العبوة السيراميكية أيضًا موثوقية أفضل على المدى الطويل ودرجة حرارة تقاطع قصوى أعلى مقارنة بالعديد من عبوات SMD البلاستيكية المستخدمة في مصابيح LED عالية القدرة غير المخصصة للسيارات.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: ما هو الحد الأدنى لتيار القيادة لهذا LED؟

ج: تحدد ورقة البيانات الحد الأدنى للتيار الأمامي بـ 50 مللي أمبير. لا يوصى بالتشغيل تحت هذا التيار (كما هو مذكور في منحنى التخفيض).

س: كيف أحدد درجة حرارة التقاطع في تطبيقي؟

ج: يمكن تقدير درجة حرارة التقاطع (T_J) باستخدام الصيغة: T_J= T_S+ (R_{th JS}× P_D)، حيث T_Sهي درجة حرارة وسادة اللحام المقاسة، R_{th JS}هي المقاومة الحرارية، و P_Dهي تبديد الطاقة (V_F× I_F).

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر جهد ثابت؟

ج: لا. مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. سيؤدي مصدر الجهد الثابت إلى تيار غير منضبط بسبب الخاصية الأسية IV والمعامل الحراري السلبي لـ V_F، مما قد يؤدي إلى تدمير LED. استخدم دائمًا سائق تيار ثابت.

س: ماذا يعني "مقاومة الكبريت الفئة A1"؟

ج: يشير إلى مقاومة LED للأجواء المحتوية على الكبريت. الفئة A1 هي مستوى أداء محدد يتم تعريفه في الاختبارات الصناعية (مثل ASTM B809) حيث لا يظهر الجهاز تدهورًا كبيرًا بعد التعرض، مما يجعله مناسبًا للبيئات ذات التلوث العالي بالكبريت.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

الحالة: تصميم وحدة ضوء النهار (DRL)

يقوم مصمم بإنشاء وحدة ضوء النهار. يختار ALFS2H-C010001H-AM لسطوعه العالي ومواصفاته الخاصة بالسيارات. يختار مصابيح LED من مجموعة التدفق الضوئي D8 (900-950 لومن) ومجموعة الجهد 2B (6.4-7.0 فولت) لضمان سطوع متسق وتبسيط تصميم السائق. يصمم لوحة دوائر مطبوعة ذات قلب معدني مع مساحة نحاس كبيرة تعمل كمشتت حراري. باستخدام منحنى التخفيض، يحسب أنه مع تصميمه الحراري، سوف تستقر وسادة اللحام عند 85 درجة مئوية في أشد الظروف المحيطة حرارة. عند درجة حرارة الوسادة هذه، يسمح منحنى التخفيض بتشغيل تيار القيادة الكامل 1000 مللي أمبير. يختار سائق تيار ثابت مصنفًا لناتج 1000 مللي أمبير ونطاق امتثال للجهد يغطي الحد الأقصى لـ V_Fلمجموعته المختارة بالإضافة إلى هامش أمان. يتم تصميم البصريات الثانوية لتلبية نمط الحزمة المحدد والمتطلبات الضوئية لأضواء النهار.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

هذا LED هو مصدر ضوء صلب يعتمد على شريحة أشباه الموصلات، عادةً ما تكون مصنوعة من نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN) للمنطقة الزرقاء المضيئة. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز فجوة النطاق للديود، تتحد الإلكترونات والثقوب داخل المنطقة النشطة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء) - وهي عملية تسمى الإضاءة الكهربائية. الانبعاث الأساسي يكون في الطيف الأزرق. لإنشاء ضوء أبيض، يتم امتصاص جزء من هذا الضوء الأزرق بواسطة طلاء الفوسفور (مثل YAG:Ce) الذي يعيد إصدار الضوء عبر طيف أوسع، في الغالب في النطاق الأصفر. يدرك العين البشرية خليط الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر المحول بالفوسفور على أنه ضوء أبيض. تحدد النسبة الدقيقة للأزرق إلى الأصفر درجة حرارة اللون المترابطة (CCT).

13. اتجاهات التكنولوجيا

يتجه تطور إضاءة LED للسيارات نحو كفاءة ضوئية أعلى (المزيد من اللومن لكل واط)، مما يتيح أضواء أكثر سطوعًا أو استهلاكًا أقل للطاقة وحملًا حراريًا أقل. هناك أيضًا دفع نحو أحجام عبوات أصغر بكثافة طاقة أعلى، مما يتطلب حلول إدارة حرارية أفضل باستمرار. تقود الوظائف المتقدمة مثل الحزم القيادية التكيفية (ADB) ومصابيح الرأس المجزأة دمج رقائق LED متعددة قابلة للعنونة بشكل فردي داخل عبوة واحدة. علاوة على ذلك، يتم استكشاف مصابيح LED القابلة لضبط اللون وأشعة الليزر لتطبيقات الإشارات والتشكيل المتخصصة. تستمر التكنولوجيا الأساسية في التحسن من حيث كفاءة الشريحة، واستقرار الفوسفور في درجات الحرارة العالية، وموثوقية العبوة.