وثيقة بيانات تقنية لمصباح LED من نوع 2820 SMD - أبعاد 2.8x2.0 مم - لون كهرماني - جهد تشغيل نموذجي 3.25 فولت - قدرة 0.975 واط

1. نظرة عامة على المنتج

تُعد سلسلة 2820-PA3001M-AM مصباح LED عالي الأداء من نوع جهاز مُركب على السطح (SMD)، مُصمم للتطبيقات المتطلبة، وأبرزها في قطاع إضاءة السيارات. يستخدم هذا المصباح تقنية التحويل بالفوسفور لإنتاج لون كهرماني مُميز. تشمل مزاياه الأساسية: بصمة حزمة مدمجة مقاس 2820، وبناء قوي مناسب لبيئات السيارات، والامتثال لمعايير الصناعة الصارمة مثل AEC-Q102، وRoHS، وREACH، ومتطلبات الخلو من الهالوجين. السوق المستهدف الرئيسي هو إضاءة السيارات الخارجية والداخلية، حيث تكون الموثوقية، وثبات اللون، والأداء تحت ظروف حرارية متغيرة عوامل حاسمة.

2. التعمق في المعلمات التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والكهربائية

يُحدد الأداء الرئيسي للمصباح تحت تيار اختبار قياسي قدره 300 مللي أمبير. عند تيار التشغيل هذا، يبلغ التدفق الضوئي النموذجي 75 لومن (lm)، بحد أدنى 60 لومن وحد أقصى 90 لومن. يتم تعريف الطول الموجي السائد بواسطة إحداثيات اللونية، حيث يبلغ CIE-x النموذجي 0.575 وCIE-y النموذجي 0.418، مما يضعه بقوة في المنطقة الكهرمانية من طيف الألوان. يبلغ جهد الأمام (Vf) النموذجي 3.25 فولت، ويتراوح من 2.75 فولت إلى 3.75 فولت عند 300 مللي أمبير. هذه المعلمة حاسمة لتصميم السائق وحسابات إدارة الحرارة. يوفر الجهاز زاوية رؤية واسعة تبلغ 120 درجة، مما يضمن توزيعًا ضوئيًا مكانيًا جيدًا.

2.2 القيم القصوى المطلقة والخصائص الحرارية

لضمان الموثوقية طويلة الأجل، يجب عدم تشغيل الجهاز بما يتجاوز قيمه القصوى المطلقة. أقصى تيار أمامي مستمر هو 350 مللي أمبير، مع قدرة تيار اندفاعي تبلغ 750 مللي أمبير للنبضات ≤10 ميكروثانية. أقصى تبديد للطاقة هو 1225 ملي واط. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الوصلة (Tj) 150 درجة مئوية، مع نطاق درجة حرارة تشغيل من -40 درجة مئوية إلى +125 درجة مئوية. تُعد إدارة الحرارة اعتبارًا تصميميًا رئيسيًا؛ يتم تحديد المقاومة الحرارية من الوصلة إلى نقطة اللحام بقيمتين: قياس كهربائي (Rth JS el) بقيمة 15 كلفن/واط وقياس حقيقي (Rth JS real) بقيمة 22 كلفن/واط. يجب استخدام القيمة الحقيقية الأعلى للنمذجة الحرارية الدقيقة في التطبيق.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات (Bins) لضمان الاتساق في المعلمات الرئيسية، وهو أمر حيوي للتطبيقات التي تتطلب مظهرًا وأداءً موحدين.

3.1 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تصنيف التدفق الضوئي إلى مجموعات F6، وF7، وF8، تمثل نطاقات التدفق من الأدنى إلى الأعلى 60-70 لومن، و70-80 لومن، و80-90 لومن على التوالي. يسمح ذلك للمصممين باختيار مصابيح LED بناءً على مستوى السطوع المطلوب لتطبيقهم المحدد.

3.2 تصنيف جهد الأمام

يتم تصنيف جهد الأمام للمساعدة في تصميم الدائرة الكهربائية ولتجميع مصابيح LED ذات خصائص كهربائية متشابهة. تشمل المجموعات 2730 (2.75V-3.00V)، و3032 (3.00V-3.25V)، و3235 (3.25V-3.50V)، و3537 (3.50V-3.75V). يمكن أن يساعد مطابقة مجموعات Vf في تحقيق توزيع تيار أكثر انتظامًا في مصفوفات LED المتعددة.

3.3 تصنيف اللون

يتم التحكم بدقة في اللون الكهرماني داخل مناطق لونية محددة على مخطط CIE 1931. يتم تعريف مجموعتين رئيسيتين، YA وYB، بحدود إحداثيات دقيقة. تغطي المجموعة YA لونًا كهرمانيًا أكثر اصفرارًا، بينما تغطي المجموعة YB لونًا كهرمانيًا أكثر احمرارًا. تسمح المخططات وجداول الإحداثيات المقدمة للمصممين بتحديد نقطة اللون الدقيقة المطلوبة لتطبيقهم، مما يضمن الاتساق البصري عبر وحدات أو منتجات متعددة.

4. تحليل منحنيات الأداء

4.1 منحنى التيار-الجهد والتدفق الضوئي مقابل التيار

يُظهر الرسم البياني للتيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي علاقة أسية مميزة. فهم هذا المنحنى ضروري لتصميم دائرة تحديد التيار. يُظهر الرسم البياني للتدفق الضوئي النسبي مقابل التيار الأمامي أن الناتج الضوئي يزداد مع التيار ولكنه يبدأ في إظهار علامات التشبع وانخفاض الكفاءة عند التيارات الأعلى، مما يؤكد على أهمية التشغيل ضمن الظروف الموصى بها.

4.2 الاعتماد على درجة الحرارة

يتأثر أداء مصباح LED بشكل كبير بدرجة الحرارة. يُظهر الرسم البياني للتدفق الضوئي النسبي مقابل درجة حرارة الوصلة انخفاضًا واضحًا في الناتج الضوئي مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. على سبيل المثال، عند 125 درجة مئوية، قد يكون التدفق 70-80٪ فقط من قيمته عند 25 درجة مئوية. يُظهر الرسم البياني للجهد الأمامي مقابل درجة حرارة الوصلة معامل درجة حرارة سالب، حيث ينخفض Vf خطيًا مع زيادة درجة الحرارة. تُستخدم هذه الخاصية أحيانًا لاستشعار درجة الحرارة. تشير رسوم بيانية لانزياح اللونية مقابل درجة حرارة الوصلة إلى كيفية انزياح نقطة اللون الكهرماني قليلاً مع درجة الحرارة، وهو اعتبار للتطبيقات الحساسة للون.

4.3 التوزيع الطيفي ونمط الإشعاع

يؤكد الرسم البياني للتوزيع الطيفي النسبي على اللون الكهرماني، حيث يُظهر ذروة عريضة في المنطقة الصفراء-البرتقالية مع انبعاث ضئيل في الطيف الأزرق، كما هو متوقع من مصباح LED محول بالفوسفور. يُوضح الرسم التخطيطي النموذجي لخصائص الإشعاع توزيع الشدة المكانية، مؤكدًا زاوية الرؤية البالغة 120 درجة حيث تنخفض الشدة إلى نصف قيمتها القصوى عند ±60 درجة من الخط المركزي.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات الحزمة

5.1 أبعاد الحزمة

يُوضع مصباح LED في حزمة مقاس 2820، والتي تبلغ أبعادها 2.8 مم طولاً و2.0 مم عرضاً. يوفر الرسم الميكانيكي التفصيلي جميع الأبعاد الحرجة، بما في ذلك ارتفاع العدسة، وأحجام الوسادات، والتفاوتات المسموح بها (عادة ±0.1 مم). هذه المعلومات ضرورية لتصميم بصمة اللوحة المطبوعة (PCB) وضمان المساحة الصحيحة في التجميع النهائي.

5.2 تخطيط وسادة اللحام الموصى به

يُظهر رسم مخصص تصميم نمط الأرضية الأمثل للوحة المطبوعة (وسادة اللحام). يعد اتباع هذه التوصية أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق وصلات لحام موثوقة، ونقل حراري سليم من الوسادة الحرارية لمصباح LED إلى اللوحة المطبوعة، ومنع ظاهرة "اللوح القبري" أو سوء المحاذاة أثناء لحام إعادة التدفق. يتضمن التصميم عادة وسادة حرارية مركزية لتبديد الحرارة ووسادتين أصغر للأنود/الكاثود.

5.3 تحديد القطبية

تشير ورقة البيانات إلى علامات القطبية على الجهاز نفسه. الاتجاه الصحيح أثناء التركيب ضروري لعمل مصباح LED. عادةً ما يتم تمييز الكاثود، غالبًا بشق، أو علامة خضراء، أو حجم/شكل وسادة مختلف.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

تم تصنيف الجهاز للعمل بلحام إعادة التدفق بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 30 ثانية. عادةً ما يتم توفير رسم بياني تفصيلي لملف تعريف إعادة التدفق، يُظهر المراحل الموصى بها: التسخين المسبق، والنقع، وإعادة التدفق، والتبريد. الالتزام بهذا الملف الشخصي يمنع التلف الحراري لحزمة LED، ووصلات اللحام، والرقاقة الداخلية.

6.2 احتياطات الاستخدام

تشمل احتياطات التعامل العامة تجنب الإجهاد الميكانيكي على العدسة، وحماية الجهاز من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD مصنف بـ 8 كيلو فولت HBM)، والتخزين في بيئة جافة (MSL 2). لم يتم تصميم الجهاز للعمل بجهد عكسي. منحنى تخفيض تصنيف التيار الأمامي حاسم: مع زيادة درجة حرارة وسادة اللحام، يجب تقليل أقصى تيار مستمر مسموح به. على سبيل المثال، عند درجة حرارة وسادة 125 درجة مئوية، أقصى تيار هو 350 مللي أمبير.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم توريد مصابيح LED على شريط وبكرة للتجميع الآلي. توفر معلومات التعبئة أبعاد البكرة، وعرض الشريط، وتباعد الجيوب، واتجاه المكونات على الشريط. هذه البيانات ضرورية لبرمجة آلات الاختيار والوضع.

7.2 رقم القطعة ورمز الطلب

يتبع رقم القطعة 2820-PA3001M-AM هيكلًا محددًا يشفر السمات الرئيسية مثل حجم الحزمة (2820)، واللون (PA للكهرماني بالفوسفور)، والتيار الاسمي (300 مللي أمبير)، ورموز داخلية أخرى. توضح معلومات الطلب كيفية تحديد المجموعات المطلوبة للتدفق الضوئي (كود F)، وجهد الأمام (كود V)، واللون (كود C) للحصول على الأداء الدقيق المطلوب.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

التطبيق الرئيسي هو إضاءة السيارات. يشمل ذلك أضواء النهار الجارية (DRLs)، وإشارات الانعطاف، وأضواء العلامات الجانبية، والإضاءة المحيطة الداخلية، وأضواء الفرامل المركزية المرتفعة (CHMSL). لونه الكهرماني وموثوقيته العالية يجعله مثاليًا لوظائف الإشارة الحرجة للسلامة.

8.2 اعتبارات التصميم

تشمل عوامل التصميم الرئيسية:

• إدارة الحرارة:استخدم لوحة مطبوعة (PCB) بها ثقوب حرارية كافية تحت الوسادة الحرارية، وربما متصلة بسكب نحاسي أو مشتت حراري، للحفاظ على درجة حرارة الوصلة منخفضة والحفاظ على الناتج الضوئي والعمر الافتراضي.
• دائرة القيادة:نفذ سائق تيار ثابت مناسب لنطاق Vf لمصباح LED وقادر على توفير ما يصل إلى 350 مللي أمبير. ضع في اعتبارك حماية تيار الاندفاع.
• التصميم البصري:قد تتطلب زاوية الرؤية البالغة 120 درجة بصريات ثانوية (عدسات، عواكس) لتشكيل الحزمة الضوئية لتطبيقات محددة مثل إشارات الانعطاف.
• الحماية البيئية:للتطبيقات الخارجية، تأكد من حماية مصباح LED بشكل كافٍ من الرطوبة والملوثات، غالبًا عبر طلاء مطابق أو تغليف داخل مجموعة مصباح محكم.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED الكهرمانية القياسية غير المؤهلة للسيارات، تقدم سلسلة 2820-PA3001M-AM مزايا متميزة:

• التأهيل للسيارات (AEC-Q102):تخضع لاختبارات صارمة لدورات الحرارة، والرطوبة، وعمر التشغيل في درجات الحرارة العالية (HTOL)، وضغوط أخرى، مما يضمن الموثوقية في بيئة السيارات القاسية.
• مقاومة الكبريت (الفئة A1):تم اختبارها واعتمادها لتحمل الأجواء المحتوية على الكبريت، وهو نمط فشل شائع في بعض المناطق الجغرافية أو البيئات الصناعية.
• خالٍ من الهالوجين:متوافق مع اللوائح البيئية التي تقيد محتوى البروم والكلور.
• تصنيف (Binning) متسق:يضمن التصنيف الدقيق للتدفق، والجهد، واللون أداءً يمكن التنبؤ به ومظهرًا موحدًا في تطبيقات LED المتعددة، وهو أمر أقل ضمانًا مع الأجزاء ذات الدرجة التجارية.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: ما هو استهلاك الطاقة الفعلي لهذا المصباح LED؟

ج: عند نقطة التشغيل النموذجية 300 مللي أمبير و3.25 فولت، تبلغ الطاقة الكهربائية 0.975 واط. ومع ذلك، فإن تصنيف أقصى تبديد للطاقة البالغ 1.225 واط يأخذ في الاعتبار الطاقة الكلية، بما في ذلك الجزء غير المشع (الحرارة).

س: كيف أفسر قيمتي المقاومة الحرارية المختلفتين (15 كلفن/واط و22 كلفن/واط)؟

ج: استخدم القيمة الأعلى (22 كلفن/واط، Rth JS real) للتصميم الحراري. القيمة الأقل (15 كلفن/واط) مشتقة من طريقة قياس كهربائية وقد لا تمثل المسار الحراري بالكامل في تطبيق ملحوم حقيقي.

س: هل يمكنني تشغيل هذا المصباح LED بمصدر جهد ثابت؟

ج: هذا غير موصى به بشدة. مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. يمكن أن يتسبب تغيير صغير في جهد الأمام (بسبب درجة الحرارة أو اختلاف التصنيف) في تغيير كبير في التيار مع مصدر جهد ثابت، مما قد يؤدي إلى الهروب الحراري وفشل الجهاز. استخدم دائمًا سائق تيار ثابت.

س: تظهر ورقة البيانات تصنيف تيار اندفاعي. هل يمكنني استخدام هذا للتشغيل النبضي؟

ج: نعم، للنبضات القصيرة. يُظهر الرسم البياني لقدرة معالجة النبض المسموح بها ذروة التيار المسموح بها (IFP) لعروض نبضية مختلفة (tp) ودورات عمل (D). على سبيل المثال، عند دورة عمل 1٪، يُسمح بتيارات ذروة أعلى بكثير من 350 مللي أمبير للنبضات القصيرة جدًا.

11. دراسة حالة تصميمية عملية

السيناريو: تصميم مجموعة إشارة انعطاف خلفية للسيارة باستخدام 6 مصابيح LED.

1. المواصفات المستهدفة:تلبية المتطلبات الضوئية التنظيمية (الشدة، اللون).

2. اختيار مصباح LED:اختر مجموعة F7 للتدفق (70-80 لومن) ومجموعة YB للون كهرماني محدد. اختر مجموعة Vf 3032 لتصميم سائق يمكن التنبؤ به.

3. التصميم الحراري:صمم لوحة مطبوعة (PCB) بطبقة نحاسية 2 أونصة ومجموعة من الثقوب الحرارية مباشرة تحت الوسادة الحرارية لكل مصباح LED، متصلة بمستوى نحاسي خلفي كبير يعمل كمشتت حراري. استخدم منحنى تخفيض التصنيف لضمان بقاء درجة حرارة الوسادة أقل من 100 درجة مئوية عند درجة حرارة محيطة 85 درجة مئوية للسماح بتشغيل كامل بـ 300 مللي أمبير.

4. التصميم الكهربائي:استخدم سائق تيار ثابت واحد قادر على 1.8 أمبير (6 * 300 مللي أمبير). قم بتوصيل مصابيح LED الستة على التوالي لضمان مرور نفس التيار عبر كل منها، مما يتطلب جهد خرج للسائق > 6 * 3.75 فولت (أقصى Vf) = 22.5 فولت.

5. البصري/الميكانيكي:صمم غلافًا بعدسة موزعة لدمج الضوء من المصادر المنفصلة الستة في منطقة إضاءة موحدة، متوافقة مع زوايا الرؤية المطلوبة لإشارات الانعطاف.

12. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

هذا المصباح LED هو جهازكهرماني محول بالفوسفور (PCA). من المحتمل أنه يستخدم رقاقة شبه موصلة زرقاء أو قريبة من الأشعة فوق البنفسجية. هذا الضوء الأساسي من الرقاقة لا ينبعث مباشرة. بدلاً من ذلك، فإنه يحفز طبقة من مادة الفوسفور المترسبة على الرقاقة أو حولها. يمتص هذا الفوسفور فوتونات الزرقاء/فوق البنفسجية ذات الطاقة الأعلى ويعيد انبعاث فوتونات ذات طاقة أقل عبر طيف أوسع، في الغالب في المناطق الصفراء والبرتقالية والحمراء. يؤدي الجمع بين الضوء الأزرق المتبقي غير المحول وانبعاث الفوسفور الأصفر-الأحمر إلى اللون الكهرماني المدرك. تسمح هذه الطريقة بالضبط الدقيق لإحداثيات اللون عن طريق ضبط تركيب الفوسفور وسمكه، مما يوفر مزايا في ثبات اللون واستقراره مقارنة بمصابيح LED شبه الموصلة الكهرمانية المباشرة.

13. اتجاهات وتطورات الصناعة

يستمر سوق إضاءة LED للسيارات في التطور مع عدة اتجاهات واضحة تؤثر على أجهزة مثل سلسلة 2820:

• زيادة الكفاءة (لومن/واط):تستمر التحسينات المستمرة في الطبقة الناشئة شبه الموصلة، وكفاءة الفوسفور، وتصميم الحزمة في دفع كفاءة إضاءة أعلى، مما يسمح بأضواء أكثر سطوعًا أو استهلاك طاقة أقل.
• التصغير:بينما تُعد حزمة 2820 حزمة قياسية، هناك دفعة نحو حزم أصغر ذات كثافة طاقة عالية (مثل 2016، 1515) لتمكين تصميمات مصابيح أكثر أناقة وإحكاما.
• تعزيز الموثوقية والمتانة:أصبحت معايير مثل AEC-Q102 هي الأساس. يركز التطوير الإضافي على تحسين المقاومة لضغوط محددة مثل التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)، والتحيز العكسي، والبيئات الكيميائية القاسية.
• الإضاءة الذكية والتكيفية:أصبحت مصابيح LED جزءًا لا يتجزأ من الأنظمة المتقدمة مثل الحزم القيادية التكيفية (ADB) والمصابيح الأمامية المُجزأة. هذا يدفع الطلب على مصابيح LED ذات قدرات تبديل أسرع وتحكم بصري أكثر دقة، على الرغم من أن مصباح 2820 أكثر ملاءمة لوظائف الإشارة التقليدية.
• ضبط اللون وتوسيع نطاق الألوان:للإضاءة المحيطة الداخلية، هناك اهتمام متزايد بمصابيح LED متعددة الألوان أو ذات اللون الأبيض القابل للضبط، متجاوزة مصابيح LED ذات اللون الثابت مثل هذا الجهاز الكهرماني.