مُستند المواصفات الفني: مصباح LED أحمر طراز 3030 SMD بأبعاد 3.0×3.0×0.55 مم، 2.6 فولت، 2.184 واط، تقنية AlGaInP، مُعتمد للاستخدام السياراتي

1. نظرة عامة على المنتج

يُفصّل هذا المُستند مواصفات مصباح ثنائي باعث للضوء (LED) أحمر عالي الأداء من نوع جهاز مُركّب على السطح (SMD). الجهاز بحزمة (عبوة) بأبعاد 3.0 مم × 3.0 مم × 0.55 مم مُصمَّمة للتطبيقات الشديدة المُتطلبات، خصوصًا ضمن قطاع السيارات. تقنيته الأساسية قائمة على مادة شبه موصل من فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم (AlGaInP)، والمُشهورة بإنتاج ضوء أحمر وبرتقالي وأصفر بكفاءة عالية وثبات.

1.1 المزايا الأساسية وتحديد موقع المنتج

يُحدد موقع هذا المصباح LED كحل قوي للإضاءة ذات الدرجة السياراتية. تشمل مزاياه الأساسية: بصمة (حجم) صغيرة، وإخراج ضوئي مرتفع، والالتزام بمعايير موثوقية سياراتية صارمة. يُعزز استخدام عبوة مركبة إيبوكسية (EMC) الأداء الحراري والموثوقية طويلة المدى مقارنةً بالبلاستيك التقليدي. مع زاوية مشاهدة واسعة تبلغ 120 درجة، فهو مناسب للإضاءة الوظيفية والتزيينية على حد سواء حيثما يكون توزيع الضوء الموحد مطلوبًا.

1.2 السوق المستهدفة وسيناريوهات التطبيق

السوق المستهدفة الأساسية هي صناعة السيارات. التطبيقات المحددة تشمل، ولكنها لا تقتصر على:

• الإضاءة الخارجية:مصابيح المؤخرة المركبة (الأنوار الخلفية، أنوار الفرامل)، ضوء الفرامل المرتفع المركزي (CHMSL)، أضواء جانبية.
• الإضاءة الداخلية:الإضاءة الخلفية للوحة العدادات، إضاءة الأجواء المحيطة، إضاءة المفاتيح، أضواء القراءة، ومختلف أضواء المؤشرات داخل المقصورة.

خطة تأهيل المنتج قائمة على معيار AEC-Q102، وهو معيار التأهيل لاختبارات الإجهاد الصناعي للأشباه الموصلات الضوئية المنفصلة ذات الدرجة السياراتية، مما يؤكد ملاءمته للظروف البيئية القاسية للاستخدام في السيارات.

2. تحليل متعمق للمعايير الفنية

تقدم الأقسام التالية تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للمعايير الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية المحددة لهذا المصباح LED.

2.1 الخصائص الضوئية والقياسية

يتم قياس جميع المعايير البصرية في حالة اختبار قياسية لدرجة حرارة جسم 25°C (Ts) وتيار أمامي 700 مللي أمبير (IF)، والتي تُعتبر نقطة التشغيل النموذجية.

• التدفق الضوئي (Φ):يتراوح إجمالي الناتج الضوئي المرئي من 105 لومن كحد أدنى إلى 144 لومن كحد أقصى. هذا الناتج المرتفع يميز مصابيح LED عالية القدرة من نوع AlGaInP بهذا الحجم من العبوة.
• الطول الموجي السائد (λD):يقع اللون الأساسي للضوء المنبعث ضمن نطاق 612.5 نانومتر إلى 620 نانومتر. هذا يتوافق مع اللون الأحمر، تحديدًا في الجزء ذي الطول الموجي الأطول (الأكثر حمرةً برتقاليةً) من الطيف الأحمر.
• زاوية المشاهدة (2θ1/2):زاوية نصف الشدة النموذجية هي 120 درجة. يتم تحقيق هذا النمط الحزمي الواسع جدًا من خلال تصميم شريحة LED وبنية العبوة غير المقببة، مما يوفر إضاءة واسعة ومتساوية مناسبة للعديد من وظائف إضاءة السيارات.

2.2 الخصائص الكهربائية

• الجهد الأمامي (VF):عند تيار 700 مللي أمبير، يتراوح الجهد الأمامي بين 2.0 فولت (الحد الأدنى) و 2.6 فولت (الحد الأقصى). هذا الجهد المنخفض نسبيًا يتمتع بكفاءة ويساعد في تقليل تبديد الطاقة. التسامح (التفاوت) في القياس لهذه المعلمة هو ±0.1 فولت.
• التيار العكسي (IR):مع تطبيق انحياز عكسي بقيمة 5 فولت، يقتصر تيار التسرب على حد أقصى 10 ميكرو أمبير، مما يشير إلى خصائص ثنائي جيدة.

2.3 الخصائص الحرارية والحدود القصوى

تعد الإدارة الحرارية السليمة أمرًا بالغ الأهمية لأداء المصباح LED وعمره الافتراضي. تشمل المعلمات الحرارية الرئيسية:

• المقاومة الحرارية (R_thJ-S):يتم تقديم قيمتين.
  • الحقيقية (المقاسة):نموذجيًا 8.3 درجة مئوية/واط (الحد الأقصى 13.3 درجة مئوية/واط). هذه هي المقاومة الحرارية من الوصلة شبه الموصلة إلى نقطة اللحام في ظل ظروف التشغيل الفعلية.
  • الكهربائية (المحسوبة):نموذجيًا 5 درجات مئوية/واط (الحد الأقصى 8 درجات مئوية/واط). غالبًا ما يتم استنباط هذه القيمة من تغير الجهد الأمامي مع درجة الحرارة وتوفر طريقة قياس بديلة.
  تشير هذه القيم إلى مدى فعالية انتقال الحرارة من شريحة LED إلى اللوحة المطبوعة (PCB). القيم الأقل هي الأفضل.
• درجة حرارة الوصلة القصوى (T_JJ):
• درجة الحرارة المطلقة القصوى المسموح بها عند الوصلة شبه الموصلة هي 150°C. التشغيل المستمر عند أو بالقرب من هذه الحرارة سيقلل بشكل كبير من العمر الافتراضي._Dتبديد الطاقة (PD_F):_Fالحد الأقصى المسموح به لتبديد الطاقة هو 2184 مللي واط. يتم حساب طاقة التشغيل الفعلية كالتيار الأمامي (I
• F) × الجهد الأمامي (V_FF_FP). على سبيل المثال، عند 700 مللي أمبير و 2.6 فولت، تكون الطاقة 1820 مللي واط، وهي ضمن الحد المسموح.

تصنيفات التيار الأمامي:

التيار الأمامي المستمر الأقصى (I

F

) هو 840 مللي أمبير. تيار الذروة الأمامي (I

• FP) للتشغيل النبضي (عرض النبضة 10 مللي ثانية، دورة عمل 1/10) هو 1000 مللي أمبير.
• 3. شرح نظام التصنيف (Binning)لضمان ثبات اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز (تصنيف) مصابيح LED بناءً على معايير رئيسية. يستخدم هذا المنتج نظام تصنيف ثنائي الأبعاد للجهد الأمامي والتدفق الضوئي عند 700 مللي أمبير.

3.1 تصنيف الجهد والتدفق الضوئي_Fينظم مصفوفة التصنيف (الجدول 1-3 في المصدر) الأجهزة على النحو التالي:

فئات تصنيف الجهد الأمامي (الأعمدة):

C0 (2.0-2.2 فولت)، D0 (2.2-2.4 فولت)، E0 (2.4-2.6 فولت).

• فئات تصنيف التدفق الضوئي (الصفوف):_FSA، SB (يتم تضمين نطاقات اللومن المحددة ضمنيًا ولكنها غير مذكورة صراحةً في المقتطف المقدم، وتمثل عادةً مستويات إخراج مختلفة، على سبيل المثال، SA للتشعيع الضوئي الأعلى).يجب على المصممين تحديد المجموعة المطلوبة من فئة V
• F/فئة التدفق الضوئي عند الطلب لضمان التوحيد الكهربائي والسطوع المطلوب لتطبيقهم، خاصةً في مصفوفات LED المتعددة.
• 4. تحليل منحنيات الأداءبينما تمت الإشارة إلى البيانات الرسومية المحددة ولكن لم يتم تفصيلها في النص المقدم، فإن منحنيات الخصائص البصرية النموذجية لمثل هذا المصباح LED تشمل:
• الشدة الضوئية النسبية مقابل التيار الأمامي (IF

):

يوضح كيف يزداد الناتج الضوئي مع التيار، وعادةً ما تكون العلاقة شبه خطية عند التيارات العالية بسبب التأثيرات الحرارية.

الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي (منحنى I-V):

يوضح خاصية التشغيل للثنائي وجهد التشغيل عند التيارات المختلفة.

التدفق الضوئي مقابل درجة حرارة الوصلة:

يوضح انخفاض الناتج الضوئي مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة في المصباح LED، مما يسلط الضوء على أهمية الإدارة الحرارية.

توزيع القدرة الطيفية:

رسم بياني يوضح شدة الضوء المنبعث عند كل طول موجي، مؤكدًا الطول الموجي السائد وعرض الطيف (عادةً ما يكون ضيقًا لمصباح LED أحادي اللون مثل هذا).

هذه المنحنيات أساسية لتصميم دائرة القيادة والنظام الحراري لتحقيق أداء مثالي ومستقر خلال العمر الافتراضي للمنتج.

• 5. معلومات الميكانيكا والحزمة5.1 الأبعاد والرسومات
• يحتوي المصباح LED على قاعدة مربعة مقاس 3.0 مم × 3.0 مم بارتفاع 0.55 مم. تشمل الأبعاد الرئيسية حجم عدسة يبلغ حوالي 2.60 مم × 2.60 مم. جميع تسامحات الأبعاد هي ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.5.2 تصميم الوسادة (Pad) وتحديد القطبية

يتم توفير نمط الوسادة اللحامي الموصى به لضمان اللحام الموثوق والتصريف الحراري المناسب. للمصباح LED أنود وكاثود. يتم تحديد القطبية بوضوح على الجهاز نفسه (عادةً بشق أو حافة مائلة أو علامة على جانب الكاثود). القطبية الصحيحة أمر بالغ الأهمية أثناء التجميع، حيث أن تطبيق الجهد العكسي يمكن أن يتلف المصباح LED.

• 6. إرشادات اللحام والتجميع6.1 تعليمات لحام إعادة التدفق (Reflow) SMT
• الجهاز مناسب لجميع عمليات تجميع تقنية التركيب السطحي (SMT) القياسية. يجب تطوير ملفات إعادة التدفق المحددة وفقًا لتوصيات مُصنع عجينة اللحام. الاعتبارات الرئيسية تشمل:ذروة الحرارة:
• يجب ألا تتجاوز الحد الأقصى لدرجة حرارة العبوة (مُستنتجة من درجة حرارة التخزين، عادةً 125°C للجسم، ولكن ذروة إعادة التدفق عادةً ما تكون أعلى لفترة قصيرة). ملفات الرصاص الخالية القياسية (SAC) قابلة للتطبيق عمومًا.الوقت فوق السائل (TAL):

يجب التحكم فيه لتقليل الإجهاد الحراري على المكون.

6.2 احتياطات التعامل والتخزين

مستوى حساسية الرطوبة (MSL):

• تم تقييم هذا المكون بمستوى MSL 2. وهذا يعني أنه يمكن تعريضه للظروف البيئية للمصنع (≤ 30°C / 60% رطوبة نسبية) لمدة تصل إلى عام واحد. إذا تم فتح كيس التغليف الجاف الأصلي أو تجاوز هذا الوقت، يجب تجفيف الأجهزة قبل لحام إعادة التدفق وفقًا لمعايير IPC/JEDEC لمنع التشقق (Popcorn) أثناء إعادة التدفق.التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):
• يتمتع الجهاز بجهد تحمل ESD يبلغ 2000 فولت (نموذج جسم الإنسان). يجب اتباع احتياطات ESD القياسية أثناء التعامل والتجميع.ظروف التخزين:
• -40°C إلى +125°C في بيئة جافة.7. معلومات التغليف والطلب

7.1 مواصفات التغليف

يتم توريد مصابيح LED على شريط وبكرة للتجميع الآلي.

شريط الناقل (Carrier Tape):

شريط قياسي متوافق مع EIA-481 بجيوب مصممة لحزمة 3030.

• أبعاد البكرة (Reel):يتم استخدام أحجام بكرة قياسية (مثل قطر 7 بوصات أو 13 بوصة)، مع تحديد الكميات لكل بكرة.
• وضع العلامات:تتضمن كل بكرة ملصقًا برقم الجزء والكمية ورقم الدُفعة ومعلومات كود التصنيف (Bin).
  • 7.2 التغليف العازل للرطوبة
  • لمكونات مستوى MSL 2، يتم تعبئة البكرات في أكياس حاجزة للرطوبة مع مجفف وبطاقات مؤشر الرطوبة لحمايتها أثناء الشحن والتخزين.
  • 8. توصيات تصميم التطبيق
• 8.1 اعتبارات التصميم الرئيسيةقيادة التيار:

استخدم سائق تيار ثابت، وليس مصدر جهد ثابت، لناتج ضوئي ثابت ومتسق. يجب أن يعمل التصميم عند 700 مللي أمبير أو أقل بشكل مستمر للحصول على عمر افتراضي مثالي، مع مراعاة البيئة الحرارية للتطبيق.

1. الإدارة الحرارية:
   هذا هو الجانب الأكثر أهمية لمصابيح LED عالية القدرة. يجب أن تتمتع اللوحة المطبوعة (PCB) بتصميم حراري كافٍ:
2. استخدم لوحة PCB موصلة حرارياً (مثل PCB ذات لب معدني (MCPCB) أو FR4 مع ثقوب حرارية (thermal vias)).
   تأكد من استخدام نمط الوسادة اللحامي الموصى به لتعظيم نقل الحرارة.
3. صمم لتدفق هواء كافٍ أو تصريف حراري للحفاظ على درجة حرارة وصلة LED أقل بكثير من الحد الأقصى 150°C، ومن الناحية المثالية أقل من 85-105°C لعمر افتراضي طويل._Fالتصميم البصري:
   قد تتطلب زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 120 درجة بصرية ثانوية (عدسات) أو لا تتطلب، اعتمادًا على التطبيق. لوظائف الإشارة، قد تكون هناك حاجة إلى بصرية لتلبية متطلبات قياسية ضوئية محددة (أنماط توزيع الشدة)._F9. الأسئلة الشائعة بناءً على المعايير الفنية_Fس: هل يمكنني تشغيل هذا المصباح LED عند 840 مللي أمبير بشكل مستمر؟
4. ج: تصنيف 840 مللي أمبير هو حد أقصى مطلق. التشغيل المستمر عند هذا التيار ممكن فقط مع إدارة حرارية استثنائية تحافظ على درجة حرارة الوصلة ضمن الحدود. من أجل الموثوقية والعمر الافتراضي، يوصى بشدة بالتشغيل عند أو أقل من تيار الاختبار النموذجي البالغ 700 مللي أمبير.
   س: لماذا هناك قيمتان مختلفتان للمقاومة الحرارية؟

ج: تنتج القيمتان من منهجيتي قياس مختلفتين (حقيقي مقابل كهربائي). القيمة "الحقيقية" الأعلى (8.3 درجة مئوية/واط عادةً) أكثر تحفظًا ويجب استخدامها في حسابات التصميم الحراري لأسوأ الحالات لضمان هامش أمان.

س: كيف أختار فئة V

F

الصحيحة لتصميمي؟

ج: إذا كان تصميمك يستخدم عدة مصابيح LED على التوالي، فاختر نفس فئة V