ورقة بيانات LED الكهرماني A09K-PA1501H-AM بتغليف PLCC-6 - تقنية الفوسفور المحول - جهد تشغيل نموذجي 3.15 فولت - تيار 150 مللي أمبير - شدة إضاءة 7100 ميلكانديلا - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد A09K-PA1501H-AM مكون LED عالي الأداء مُصمم للتركيب السطحي، خصيصًا لتطبيقات إضاءة السيارات المتطلبة. يستخدم تقنية الفوسفور المحول للون الكهرماني (PCA) لإنتاج لون كهرماني متميز. يتم تغليف الجهاز في حزمة PLCC-6 (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي) المدمجة، وهي البصمة القياسية لمصابيح LED السطحية، مما يوفر إدارة حرارية جيدة وسهولة في التجميع على خطوط الإنتاج الآلية. يركز تصميمه الأساسي على الموثوقية والأداء تحت الظروف البيئية القاسية النموذجية للاستخدام في السيارات.

تشمل المزايا الأساسية لهذا المصباح شدة إضاءة نموذجية عالية تبلغ 7100 ميلكانديلا (mcd) عند تيار تشغيل قياسي 150 مللي أمبير، مما يضمن وضوحًا ممتازًا. يتميز بزاوية رؤية واسعة تبلغ 120 درجة، مما يوفر توزيعًا ضوئيًا واسعًا وموحدًا. علاوة على ذلك، فهو مؤهل وفق المعيار الصارم AEC-Q101 لمكونات أشباه الموصلات المنفصلة، مما يضمن تلبية متطلبات صناعة السيارات للجودة والموثوقية عبر درجات الحرارة والرطوبة والعمر التشغيلي.

السوق المستهدف حصريًا هو الإضاءة الخارجية للسيارات، مع تطبيق محدد في مصابيح إشارات الانعطاف. يؤكد الامتثال لتوجيهات RoHS وREACH على صداقته للبيئة، بينما تُعد مقاومته المحددة للكبريت ميزة حاسمة لطول العمر في البيئات التي قد تتواجد فيها غازات أكالة.

2. تحليل مفصل للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية واللونية

المعيار الضوئي الرئيسي هو شدة الإضاءة (I_V)، المحددة بحد أدنى 5600 mcd، وقيمة نموذجية 7100 mcd، وحد أقصى 11200 mcd عند التشغيل بتيار 150mA. القيمة النموذجية هي الأداء المتوقع تحت الظروف القياسية. النطاق الواسع بين الحد الأدنى والأقصى يسلط الضوء على التباين الطبيعي في تصنيع أشباه الموصلات، والذي تتم إدارته من خلال نظام التصنيف الموضح لاحقًا. التسامح في قياس التدفق الضوئي هو \u00b18%.

يتم تعريف اللون من خلال إحداثياته اللونية على مخطط CIE 1931: CIE x = 0.57 و CIE y = 0.42. هذا يضع الناتج بشكل قاطع في منطقة اللون الكهرماني. التسامح لهذه الإحداثيات ضيق جدًا عند \u00b10.005، مما يضمن مظهر لوني متسق من جهاز لآخر، وهو أمر بالغ الأهمية لإضاءة السيارات حيث غالبًا ما يكون مطابقة الألوان عبر مصابيح LED متعددة مطلوبة.

2.2 الخصائص الكهربائية

جهد الأمام (V_F) هو معيار حاسم لتصميم الدائرة. عند 150mA، القيمة النموذجية لـ V_Fهي 3.15V، مع نطاق من 2.50V (الحد الأدنى) إلى 3.75V (الحد الأقصى). يجب على المصممين التأكد من أن دائرة التشغيل يمكنها استيعاب هذا النطاق، خاصة القيمة القصوى، لتوفير هامش جهد كافٍ. تيار الأمام (I_F) له تصنيف أقصى مطلق 200mA، لكن تيار التشغيل المستمر الموصى به هو 150mA.

لم يتم تصميم الجهاز للعمل بتحيز عكسي. حساسيته للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD) مصنفة عند 8kV (نموذج جسم الإنسان)، وهو مستوى قوي، مما يقلل من خطر التلف أثناء التعامل والتجميع.

2.3 التصنيفات الحرارية والمطلقة القصوى

الإدارة الحرارية حيوية لأداء LED وعمره الافتراضي. المقاومة الحرارية من الوصلة إلى نقطة اللحام محددة بطريقتين: المقاومة الحرارية الحقيقية (R_{thJS real}) هي \u2264 60 K/W، والطريقة الكهربائية (R_{thJS el}) هي \u2264 45 K/W. تشير هذه المعلمة إلى مدى فعالية توصيل الحرارة بعيدًا عن شريحة LED؛ القيمة الأقل أفضل. أقصى درجة حرارة مسموح بها للوصلة (T_J) هي 125\u00b0C.

تحدد التصنيفات القصوى المطلقة الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم. تشمل التصنيفات الرئيسية: تبديد الطاقة (P_d) بقدرة 750 mW، ودرجة حرارة التشغيل (T_opr) من -40\u00b0C إلى +110\u00b0C، وقدرة تيار الذروة (I_FM) بقيمة 750mA للنبضات \u2264 10\u03bcs. يسمح تصنيف درجة حرارة اللحام باللحام بإعادة التدفق عند 260\u00b0C لمدة تصل إلى 30 ثانية، وهو متوافق مع ملفات اللحام الخالي من الرصاص القياسية.

3. شرح نظام التصنيف

لإدارة التباينات المتأصلة في التصنيع، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات أداء. تقدم ورقة البيانات هذه ثلاثة فئات رئيسية للتصنيف.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف شدة الإضاءة باستخدام نظام ترميز أبجدي رقمي (مثل L1، L2، M1... حتى GA). يغطي كل فئة نطاقًا محددًا من الحد الأدنى والأقصى لشدة الإضاءة بالميلكانديلا (mcd). بالنسبة لـ A09K-PA1501H-AM، فإن فئات المخرجات المحتملة المميزة هي DB (5600-7100 mcd)، و EA (7100-9000 mcd)، و EB (9000-11200 mcd). هذا يسمح للعملاء باختيار الأجزاء التي تلبي متطلبات السطوع المحددة لديهم.

3.2 تصنيف اللون (اللونية)

يتم تصنيف اللون الكهرماني وفقًا لإحداثيات CIE x و y. توفر ورقة البيانات مخطط هيكل الفئات وجدولًا بحدود إحداثيات محددة للفئات المسماة YA و YB. على سبيل المثال، الفئة YA لها إحداثيات مستهدفة (0.5680، 0.4315) مع حدود محددة. هذا يضمن تحكمًا دقيقًا في اللون داخل الطيف الكهرماني.

3.3 تصنيف جهد الأمام

يتم أيضًا تصنيف جهد الأمام، على الرغم من عدم تفصيل رموز الفئات والنطاقات المحددة بالكامل في المقتطف المقدم. عادةً، تقوم فئات الجهد (مثل V1، V2، V3) بتجميع مصابيح LED ذات خصائص V_Fمماثلة، مما يساعد في تصميم دوائر تشغيل أكثر اتساقًا، خاصة عند توصيل مصابيح LED متعددة على التوالي.

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات عدة رسوم بيانية توضح كيفية تغير أداء LED مع ظروف التشغيل.

4.1 التوزيع الطيفي ونمط الإشعاع

يُظهر رسمالتوزيع الطيفي النسبيالناتج الضوئي كدالة للطول الموجي. بالنسبة لمصباح LED كهرماني محول بالفوسفور، يكون لهذا المنحنى عادةً ذروة واسعة في المنطقة الصفراء الكهرمانية، يتم توليدها بواسطة الفوسفور المستثار بواسطة شريحة LED زرقاء أو قريبة من الأشعة فوق البنفسجية. يُظهرمخطط خصائص الإشعاع النموذجيتوزيع الشدة المكاني، مؤكدًا زاوية الرؤية 120 درجة حيث تنخفض الشدة إلى نصف قيمتها القصوى.

4.2 الاعتماد على التيار

يُظهر منحنىتيار الأمام مقابل جهد الأمامالعلاقة غير الخطية بين I_Fو V_F. مع زيادة التيار، يزداد الجهد، لكن معدل الزيادة يتباطأ. يُظهر رسمشدة الإضاءة النسبية مقابل تيار الأمامأن الناتج الضوئي يزداد مع التيار ولكن قد لا يكون خطيًا تمامًا، خاصة عند التيارات الأعلى بسبب تأثيرات التسخين. يُشير رسمانزياح الإحداثيات اللونية مقابل تيار الأمامإلى كيفية تغير نقطة اللون (CIE x، y) قليلاً مع تيار التشغيل، وهو أمر مهم لاستقرار اللون في التشغيل بالتعتيم أو النبضي.

4.3 الاعتماد على درجة الحرارة

يُظهر منحنىجهد الأمام النسبي مقابل درجة حرارة الوصلةأن V_Fينخفض خطيًا مع زيادة درجة الحرارة (معامل درجة حرارة سالب)، وهي خاصية مميزة لوصلات أشباه الموصلات. يمكن استخدام هذه الخاصية أحيانًا لاستشعار درجة الحرارة. رسمشدة الإضاءة النسبية مقابل درجة حرارة الوصلةحرج؛ فهو يظهر أن الناتج الضوئي ينخفض مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. لذلك، فإن غرفة التبريد الفعالة ضرورية للحفاظ على السطوع. يُظهر رسمانزياح الإحداثيات اللونية مقابل درجة حرارة الوصلةالتغير الطفيف في اللون مع درجة الحرارة.

4.4 تخفيض التصنيف والتشغيل النبضي

يحددمنحنى تخفيض تيار الأمامأقصى تيار أمامي مستمر مسموح به كدالة لدرجة حرارة وسادة اللحام. مع زيادة درجة حرارة الوسادة، ينخفض أقصى تيار آمن. على سبيل المثال، عند درجة حرارة وسادة 110\u00b0C، يكون الحد الأقصى للتيار 67mA فقط. يُعرّف رسمالقدرة المسموح بها للتعامل مع النبضتيار النبض القصوي (I_F(A)) الذي يمكن تطبيقه لعرض نبض معين (t_p) ودورة عمل (D)، وهو مفيد لتطبيقات التعتيم بـ PWM.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف والتجميع

5.1 الأبعاد الميكانيكية

يأتي LED في حزمة PLCC-6 القياسية. سيوفر الرسم الميكانيكي (المشار إليه بعنوان قسم 'البعد الميكانيكي') الطول والعرض والارتفاع وتباعد الأطراف والتسامحات بدقة. هذه المعلومات ضرورية لتصميم بصمة PCB وضمان الملاءمة المناسبة داخل التجميع.

5.2 وسادة اللحام الموصى بها والقطبية

يوفر قسم 'وسادة اللحام الموصى بها' نمط أرضية PCB الأمثل (هندسة الوسادة) لضمان لحام موثوق، وتوصيل حراري جيد، ومحاذاة صحيحة. تحتوي حزمة PLCC-6 على مفتاح قطبية مدمج (عادة زاوية مشطوفة أو نقطة) للإشارة إلى الكاثود، مما يمنع التثبيت غير الصحيح.

5.3 ملف إعادة تدفق اللحام

يتم توفير ملف إعادة تدفق لحام موصى به، يحدد علاقة الوقت-درجة الحرارة التي يجب أن يخضع لها تجميع PCB. يتضمن هذا عادةً مراحل التسخين المسبق، والنقع، وإعادة التدفق (درجة حرارة قصوى 260\u00b0C كحد أقصى لمدة 30 ثانية وفقًا للتصنيف)، والتبريد. الالتزام بهذا الملف أمر بالغ الأهمية لتجنب التلف الحراري لـ LED أو نقاط لحام رديئة.

5.4 معلومات التغليف

يُفصل هذا كيفية توريد مصابيح LED (على سبيل المثال، على شريط وبكرة)، بما في ذلك أبعاد البكرة، وتباعد الجيوب، والاتجاه. هذه المعلومات ضرورية لتكوين آلات الاختيار والوضع الآلية.

6. إرشادات التطبيق واعتبارات التصميم

6.1 تطبيق نموذجي: إشارة انعطاف السيارة

تم تصميم هذا LED صراحةً للإضاءة الخارجية للسيارات، وخاصة إشارات الانعطاف. في هذا التطبيق، تضمن شدة الإضاءة العالية وزاوية الرؤية الواسعة رؤية الإشارة من مجموعة واسعة من الزوايا للسائقين الآخرين. اللون الكهرماني هو متطلب تنظيمي لإشارات الانعطاف في معظم المناطق. تؤهل AEC-Q101 ومقاومة الكبريت مباشرة احتياجات الموثوقية لوحدات الإضاءة المثبتة تحت الغطاء أو خارجيًا والتي تتعرض لدرجات حرارة قصوى، واهتزاز، ورطوبة، وتعرض لمواد كيميائية من الطريق.

6.2 اعتبارات تصميم الدائرة

• تشغيل التيار:استخدم مشغل تيار ثابت، وليس مصدر جهد ثابت، لضمان ناتج ضوئي مستقر ومنع الانحراف الحراري. يجب ضبط المشغل على تيار التشغيل المطلوب (مثل 150mA) ويجب أن يستوعب أقصى V_Fبقيمة 3.75V بالإضافة إلى بعض هامش الأمان.
• الإدارة الحرارية:يجب أن تعمل لوحة PCB كغرفة تبريد. استخدم لوحة بمساحة نحاسية كافية (وسادة حرارية) متصلة بالمسار الحراري لـ LED، كما هو محدد في تخطيط وسادة اللحام الموصى به. بالنسبة للتطبيقات عالية الطاقة أو ذات درجة الحرارة المحيطة العالية، قد تكون هناك حاجة إلى فتحات حرارية إضافية أو غرفة تبريد خارجية للحفاظ على درجة حرارة الوصلة أقل من 125\u00b0C والحفاظ على الناتج الضوئي.
• حماية ESD:على الرغم من تصنيفه بـ 8kV HBM، لا يزال يجب اتباع احتياطات ESD القياسية أثناء التعامل والتجميع.
• البصريات:لتطبيق إشارة الانعطاف، سيتم استخدام عدسة أو عاكس لتشكيل الحزمة وفقًا للأنماط الضوئية التنظيمية (مثل معايير SAE/ECE). زاوية الرؤية الواسعة 120 درجة لـ LED مفيدة لتحقيق هذه الأنماط.

6.3 احتياطات الاستخدام

يتضمن قسم 'احتياطات الاستخدام' (غير مفصل بالكامل في المقتطف) عادةً تحذيرات حول: تجنب الإجهاد الميكانيكي على العدسة، عدم لمس العدسة بالأيدي العارية لمنع التلوث، التخزين في ظروف مناسبة (درجة حرارة ورطوبة مضبوطة)، وضمان نظافة وسادات اللحام لتجنب عيوب اللحام.

7. معلومات الطلب

يتبع رقم الجزء A09K-PA1501H-AM نظام ترميز محدد. على الرغم من عدم تقديم التفصيل الدقيق، فإنه عادةً ما يشفر نوع الحزمة (PLCC-6)، واللون (PA للكهرماني المحول بالفوسفور)، وفئة الأداء للشدة واللون والجهد (المشار إليها بـ 1501H)، وربما ميزات خاصة أو مراجعات. سيوضح قسم 'معلومات الطلب' هذا ويذكر أي متغيرات متاحة.

8. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنةً بمصباح LED كهرماني قياسي غير مخصص للسيارات، فإن المميزات الرئيسية لـ A09K-PA1501H-AM هي:

• تأهيل AEC-Q101:يتضمن هذا مجموعة من اختبارات الإجهاد (حياة التشغيل في درجة حرارة عالية، دورات الحرارة، مقاومة الرطوبة، إلخ.) لا تخضع لها مصابيح LED العامة، مما يضمن الموثوقية للاستخدام في السيارات.
• مقاومة الكبريت:مواد وبناء متخصصان لمقاومة التآكل من الغازات المحتوية على الكبريت الموجودة في بعض بيئات السيارات (مثل المطاط أو بعض الحشوات).
• تحكم دقيق في المعايير والتصنيف:ضمان التسامحات الأضيق والتصنيف الشامل أداءً متسقًا ضروريًا لأنظمة إضاءة السيارات، حيث يجب أن تتطابق مصابيح LED متعددة في السطوع واللون.
• نطاق درجة حرارة موسع:مصنف للتشغيل من -40\u00b0C إلى +110\u00b0C، وهو يتجاوز بكثير نطاق درجة الحرارة التجاري (عادةً من 0\u00b0C إلى +70\u00b0C).

9. الأسئلة الشائعة بناءً على المعايير التقنية

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بتيار 200mA بشكل مستمر؟

ج: لا. التصنيف الأقصى المطلق لتيار الأمام هو 200mA، ولكن هذا حد إجهاد، وليس حالة تشغيل موصى بها. تيار التشغيل المستمر الموصى به هو 150mA (نموذجي) وفقًا لجدول الخصائص. التشغيل المستمر عند 200mA سيتجاوز تصنيف تبديد الطاقة ومن المحتمل أن يسبب تدهورًا سريعًا أو فشلاً.

س: فئة شدة الإضاءة هي DB (5600-7100 mcd). ما الشدة التي سأحصل عليها فعليًا؟

ج: سوف تتلقى مصابيح LED تندرج شدة إضاءتها المختبرة ضمن نطاق الفئة DB. ستكون القيمة المحددة لكل LED بين 5600 و 7100 mcd عند القياس تحت ظروف الاختبار القياسية (I_F=150mA، T_s=25\u00b0C). للتصميم، يجب عليك استخدام القيمة الدنيا (5600 mcd) لضمان أداء النظام.

س: كيف أحدد غرفة التبريد المطلوبة؟

ج: استخدم المقاومة الحرارية (R_thJS\u2264 60 K/W) وتبديد الطاقة. عند 150mA و V_Fنموذجي 3.15V، الطاقة P = 0.4725W. ارتفاع درجة الحرارة من الوصلة إلى وسادة اللحام هو \u0394T = P * R_thJS= 0.4725W * 60 K/W = ~28.4K. إذا كانت درجة الحرارة المحيطة القصوى لديك 85\u00b0C وتريد T_J <110\u00b0C، فيجب الحفاظ على درجة حرارة وسادة اللحام أقل من (110 - 28.4) = 81.6\u00b0C. يجب أن يضمن التصميم الحراري لـ PCB بقاء الوسادة أقل من هذه الدرجة.

س: هل يمكنني استخدام PWM للتعتيم؟

ج: نعم، تعد تعديل عرض النبض طريقة شائعة وفعالة لتعتيم مصابيح LED. راجع رسم 'القدرة المسموح بها للتعامل مع النبض' للتأكد من أن تيار الذروة المختار وعرض النبض ودورة العمل ضمن منطقة التشغيل الآمنة. عادةً، بالنسبة لـ PWM، يتم الحفاظ على تيار الذروة عند التصنيف DC أو أقل منه، ويحدد متوسط التيار مع مرور الوقت السطوع الملحوظ.

10. مبدأ التشغيل والتكنولوجيا

إن A09K-PA1501H-AM هومصباح LED كهرماني محول بالفوسفور (PCA). يتضمن مبدأ تشغيله مرحلتين لتحويل الضوء. الأساس هو شريحة أشباه موصلات (عادةً تعتمد على InGaN) تشع ضوءًا في الطيف الأزرق أو القريب من الأشعة فوق البنفسجية عند تحيزها للأمام (الإنارة الكهربائية). هذا الضوء الأساسي ليس كهرمانيًا. يتم تطبيق طلاء فوسفور مُصاغ بعناية مباشرة فوق هذه الشريحة. عندما تضرب الفوتونات عالية الطاقة الزرقاء/فوق البنفسجية من الشريحة جزيئات الفوسفور، يتم امتصاصها. ثم يعيد الفوسفور إصدار الضوء عند طول موجي أطول وطاقة أقل من خلال عملية تسمى الإنارة الضوئية. تم تصميم التركيب المحدد للفوسفور لإنتاج طيف واسع من الضوء يتركز في المنطقة الكهرمانية. يؤدي الجمع بين أي ضوء أزرق غير محول وانبعاث الفوسفور الكهرماني إلى اللون الكهرماني النهائي الملحوظ، المحدد بإحداثيات CIE (0.57، 0.42). تسمح هذه التكنولوجيا بإنشاء ألوان مشبعة مثل الكهرماني يصعب إنتاجها مباشرة من مادة أشباه الموصلات.