ورقة بيانات LED XI3030-PA3501H-AM - 3.0x3.0x?مم - 3.1V - 1.085W - لون كهرماني - وثائق تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

إن XI3030-PA3501H-AM هو LED عالي الأداء من نوع SMD مصمم بشكل أساسي لتطبيقات الإضاءة الخارجية للسيارات المتطلبة. يستخدم تقنية تحويل الفوسفور لإنتاج لون كهرماني مستقر. تم بناء الجهاز على منصة حزمة EMC (مركب تشكيل الإيبوكسي)، والتي توفر موثوقية محسنة وأداء حراري مقارنة بالحزم البلاستيكية القياسية. تشمل مزاياه الأساسية تدفقًا ضوئيًا نموذجيًا عاليًا يبلغ 83 لومن عند تيار قيادة قياسي 350 مللي أمبير، وزاوية رؤية واسعة 120 درجة لتوزيع ضوئي ممتاز، وبناءً قويًا مؤهلًا لمعيار AEC-Q102 الصارم لأجهزة الإلكترونيات الضوئية المنفصلة للسيارات. يركز السوق المستهدف بشكل مباشر على مصممي ومصنعي إضاءة السيارات، وتحديدًا للتطبيقات مثل إشارات الانعطاف ووظائف الإشارة الخارجية الأخرى حيث تكون الموثوقية وثبات اللون والسطوع أمرًا بالغ الأهمية.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والكهربائية

يتم تعريف المعايير التشغيلية الرئيسية تحت حالة اختبار قياسية للتيار الأمامي (I_F) بقيمة 350 مللي أمبير. التدفق الضوئي النموذجي (I_V) هو 83 لومن، مع حد أدنى محدد 70 لومن وحد أقصى 100 لومن، مع مراعاة تسامح قياس بنسبة 8%. يقيس الجهد الأمامي (V_F) نموذجيًا 3.1 فولت، ويتراوح من حد أدنى 2.5 فولت إلى حد أقصى 3.5 فولت عند هذا التيار. هذه المعلمة حاسمة لإدارة الحرارة وتصميم دائرة القيادة. إحداثيات اللونية المهيمنة هي CIE x = 0.575 و CIE y = 0.415، مما يضعها بقوة في المنطقة الكهرمانية من طيف الألوان مع تسامح ±0.005. زاوية الرؤية، المعرفة على أنها الزاوية التي تنخفض فيها الشدة الضوئية إلى نصف قيمتها القصوى، هي 120 درجة كاملة.

2.2 الحدود القصوى المطلقة وإدارة الحرارة

لضمان الموثوقية على المدى الطويل، يجب عدم تشغيل الجهاز خارج حدوده القصوى المطلقة. الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر هو 500 مللي أمبير. الحد الأقصى لتبديد الطاقة (P_d) مقدر بـ 1750 ملي واط. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة التقاطع (T_j) 150 درجة مئوية أبدًا. نطاق درجة حرارة البيئة التشغيلية محدد من -40 درجة مئوية إلى +125 درجة مئوية. إدارة الحرارة هي اعتبار تصميم حاسم. توفر ورقة البيانات قيمتين للمقاومة الحرارية: مقاومة حرارية حقيقية (R_{th JS real}) بقيمة 12.9 كلفن/واط ومقاومة حرارية كهربائية (R_{th JS el}) بقيمة 10.8 كلفن/واط، وكلاهما مقاس من التقاطع إلى نقطة اللحام. تُستخدم القيمة الكهربائية الأقل عادةً لحسابات التصميم لأنها مشتقة من طريقة المعلمة الكهربائية الحساسة لدرجة الحرارة (TSEP). يعتبر التبريد المناسب ضروريًا للحفاظ على درجة حرارة التقاطع ضمن حدود آمنة، خاصة عند تيارات القيادة الأعلى.

2.3 مواصفات الموثوقية والمتانة

تم تصميم LED للبيئات القاسية. يتميز بحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) تصل إلى 8 كيلو فولت (نموذج جسم الإنسان)، وهو أمر ضروري للمناولة أثناء التجميع. وهو متوافق مع توجيهات البيئة RoHS و REACH. علاوة على ذلك، يتمتع بمتانة ضد الكبريت، وهي ميزة حاسمة لتطبيقات السيارات حيث يمكن للغازات المحتوية على الكبريت من العادم ومصادر أخرى أن تسبب تآكل المكونات المطلية بالفضة. مستوى حساسية الرطوبة (MSL) مقدر بالمستوى 2، مما يشير إلى أنه يمكن تخزينه لمدة تصل إلى عام واحد عند ≤30 درجة مئوية/60% رطوبة نسبية قبل الحاجة إلى الخبز قبل لحام إعادة التدفق.

3. تحليل منحنيات الأداء

3.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى IV)

يظهر منحنى IV العلاقة بين التيار الأمامي والجهد الأمامي. إنه غير خطي، وهو نموذجي للثنائيات. عند 350 مللي أمبير، يتركز الجهد حول 3.1 فولت. يستخدم المصممون هذا المنحنى لاختيار دائرة تحديد التيار المناسبة ولتقدير استهلاك الطاقة (V_F* I_F).

3.2 التدفق الضوئي النسبي مقابل التيار الأمامي

يوضح هذا الرسم البياني كيف يتغير الناتج الضوئي مع تيار القيادة. بينما يزداد الناتج مع التيار، إلا أنه ليس خطيًا تمامًا، وتنخفض الكفاءة عادةً عند التيارات الأعلى بسبب زيادة التأثيرات الحرارية والانخفاض (droop). يساعد المنحنى المصممين على تحقيق التوازن بين السطوع المطلوب مقابل الكفاءة والحمل الحراري.

3.3 التدفق الضوئي النسبي مقابل درجة حرارة التقاطع

هذا أحد أهم الرسوم البيانية لتصميم التطبيق. يظهر انخفاض الناتج الضوئي مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع. كفاءة LED مرتبطة عكسيًا بدرجة الحرارة. بالنسبة لـ XI3030، ينخفض الناتج الضوئي مع زيادة T_jأعلى من 25 درجة مئوية. يعد التصميم الحراري الفعال أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على سطوع ثابت على نطاق درجة حرارة التشغيل، خاصة في بيئات السيارات الساخنة.

3.4 انزياح اللونية مقابل التيار ودرجة الحرارة

يُظهر رسمان بيانيان انزياح إحداثيات اللون (ΔCIE x, ΔCIE y). يظهر أحدهما الانزياح مقابل التيار الأمامي عند درجة حرارة ثابتة، ويظهر الآخر الانزياح مقابل درجة حرارة التقاطع عند تيار ثابت (350 مللي أمبير). هذه الانزياحات صغيرة بشكل عام ولكن يجب أخذها في الاعتبار في التطبيقات التي تتطلب ثباتًا صارمًا للون. نقطة اللون الكهرماني مستقرة نسبيًا، ولكن يجب على المصممين التحقق من أن الانزياحات تظل ضمن الحدود المقبولة لتطبيقهم المحدد.

3.5 منحنى تخفيض التيار الأمامي

يحدد هذا المنحنى أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به بناءً على درجة الحرارة المقاسة عند لوحة اللحام. مع زيادة درجة حرارة اللوحة، ينخفض الحد الأقصى للتيار الآمن. على سبيل المثال، عند أقصى درجة حرارة مسموح بها للوحة اللحام وهي 125 درجة مئوية، يكون الحد الأقصى للتيار المستمر المسموح به هو 500 مللي أمبير. لا يُنصح بالتشغيل أقل من 50 مللي أمبير. هذا الرسم البياني ضروري لتحديد ظروف التشغيل الآمنة في التطبيق النهائي.

3.6 قدرة التعامل مع النبضات المسموح بها

يحدد هذا الرسم البياني قدرة LED على التعامل مع نبضات التيار قصيرة المدى التي تتجاوز الحد الأقصى للتصنيف DC. يرسم تيار النبضة (I_F) مقابل وقت النبضة (t_p) لدورات عمل مختلفة (D). للنبضات القصيرة جدًا (على سبيل المثال، ميكروثانية) عند دورات عمل منخفضة، يمكن لـ LED تحمل تيارات أعلى بكثير من 500 مللي أمبير. هذا ذو صلة بمخططات التشغيل النبضي المستخدمة أحيانًا في الإشارات.

3.7 توزيع الطيف

يظهر رسم توزيع القدرة الطيفية النسبي شدة الضوء المنبعث عبر الأطوال الموجية. باعتباره LED كهرماني محول بالفوسفور، سيكون للطيف عادةً ذروة أولية من LED المضخة الزرقاء أو القريبة من الأشعة فوق البنفسجية وذروة ثانوية أوسع في المنطقة الصفراء/الكهرمانية من الفوسفور. يحدد الشكل الدقيق اللون الملحوظ ومؤشر تجسيد اللون (CRI)، على الرغم من أن CRI أقل أهمية لإضاءة الإشارات.

4. شرح نظام التصنيف (Binning)

تحدد ورقة البيانات هيكل التصنيف لتصنيف مصابيح LED بناءً على أدائها الضوئي واللوني، مما يضمن الاتساق داخل دفعة الإنتاج.

4.1 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تصنيف التدفق الضوئي باستخدام رموز أبجدية رقمية (مثل E1، F2، J5، K3). يحدد كل تصنيف نطاقًا أدنى وأقصى للتدفق الضوئي باللومن. على سبيل المثال، يغطي التصنيف F6 من 60 إلى 70 لومن، بينما يغطي التصنيف K1 من 225 إلى 250 لومن. سيندرج XI3030-PA3501H-AM، بتدفقه النموذجي البالغ 83 لومن، ضمن تصنيف تدفق ضوئي محدد (على الأرجح حول نطاق F7 إلى F8 أو J1، على الرغم من أن التصنيف الدقيق لرقم هذا الجزء غير محدد في المقتطف المقدم). هذا يسمح للمصممين باختيار أجزاء بسطوع أدنى مضمون.

4.2 تصنيف اللون

يتم تصنيف اللون وفقًا لهيكل تصنيف الفوسفور الأصفر ECE (اللجنة الاقتصادية لأوروبا). يظهر المخطط المقدم تصنيفين أساسيين: YA و YB، محددين بمنطقة رباعية على مخطط اللونية CIE 1931. تقع الإحداثيات المستهدفة لهذا LED (x=0.575، y=0.415) داخل أو بالقرب من التصنيف YB. يضمن التصنيف أن جميع مصابيح LED في الدفعة تنبعث منها ضوء ضمن منطقة لونية مضبوطة بدقة، وهو أمر حيوي لتطبيقات السيارات حيث يتم استخدام عدة مصابيح LED معًا ويجب أن تتطابق تمامًا.

5. معلومات الميكانيكية والتركيب والتغليف

5.1 الأبعاد الميكانيكية والقطبية

يستخدم LED بصمة قياسية 3030 (حوالي 3.0 مم × 3.0 مم). سيتم العثور على الارتفاع الدقيق والرسم التفصيلي للأبعاد مع التسامحات في قسم "الأبعاد الميكانيكية". سيكون للمكون علامة قطبية، عادةً مؤشر الكاثود (على سبيل المثال، شق، نقطة، أو علامة خضراء) على العلبة. التوجيه الصحيح أثناء التركيب ضروري للتشغيل.

5.2 تخطيط لوحة اللحام الموصى به

يتم توفير نمط أرضي موصى به (بصمة) لتصميم PCB. يتضمن هذا حجم وشكل لوحة التبريد ولوحات التلامس الكهربائية. يضمن اتباع هذه التوصية تكوين وصلة لحام مناسبة، ونقل حراري جيد إلى PCB، ويمنع عيوب التجميع مثل "اللوح القبري" (tombstoning) أو غيرها.

5.3 ملف تعريف لحام إعادة التدفق (Reflow)

تم تصنيف الجهاز للحام إعادة التدفق بدرجة حرارة ذروية 260 درجة مئوية لمدة تصل إلى 30 ثانية. يُوصى بملف تعريف إعادة تدفق محدد (الوقت مقابل درجة الحرارة)، يتبع عادةً إرشادات IPC/JEDEC J-STD-020 للمكونات ذات MSL2. يتضمن هذا الملف مراحل التسخين المسبق، والنقع، وإعادة التدفق (مع الوقت فوق السائل، TAL، ودرجة الحرارة القصوى)، والتبريد. يمنع الالتزام بهذا الملف الضرر الحراري لحزمة LED والرقاقة الداخلية.

5.4 معلومات التغليف

يتم توريد مصابيح LED على شريط وبكرة للتجميع الآلي (pick-and-place). تتضمن تفاصيل التغليف أبعاد البكرة، وعرض الشريط، وتباعد الجيوب، وتوجيه المكونات على الشريط. هذه المعلومات ضرورية لتكوين معدات التجميع.

6. إرشادات التطبيق واعتبارات التصميم

6.1 التطبيق الأساسي: الإضاءة الخارجية للسيارات

التطبيق الأساسي والمصرح به صراحةً هو الإضاءة الخارجية للسيارات، مع إشارات الانعطاف كمثال محدد. تجعله مؤهلات AEC-Q102، ونطاق درجة الحرارة الواسع، ومتانة الكبريت، والسطوع العالي مناسبًا لوظائف خارجية أخرى مثل أضواء النهار (DRLs)، وأضواء الموضع، وأضواء العلامات الجانبية، حيث يكون اللون الكهرماني مطلوبًا.

6.2 تصميم دائرة القيادة (Driver)

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. تعتبر دائرة قيادة تيار ثابت إلزامية لضمان ناتج ضوئي مستقر ومنع الانحراف الحراري (thermal runaway). يجب تصميم دائرة القيادة لتوفير التيار المطلوب (على سبيل المثال، 350 مللي أمبير للمواصفات النموذجية) مع احترام الحدود القصوى المطلقة ومنحنى تخفيض التيار بناءً على البيئة الحرارية للتطبيق. يجب أخذ تباين الجهد الأمامي (2.5 فولت إلى 3.5 فولت) في الاعتبار في جهد الامتثال (compliance voltage) لدائرة القيادة.

6.3 تصميم إدارة الحرارة

لا يمكن المبالغة في أهمية هذا. يجب تصميم PCB ليعمل كمشتت حراري. يتضمن ذلك استخدام لوحة بها ثقوب حرارية كافية تحت لوحة التبريد الخاصة بـ LED، متصلة بمستويات أرضية داخلية أو صبات نحاسية مخصصة. في تطبيقات الطاقة العالية أو درجة حرارة البيئة العالية، قد يكون مبرد حراري خارجي مطلوبًا. الهدف هو تقليل ارتفاع درجة الحرارة من لوحة اللحام (T_s) إلى التقاطع (T_j) باستخدام الصيغة: T_j= T_s+ (R_{th JS}* الطاقة). يتم حساب الطاقة على أنها V_F* I_F.

6.4 التصميم البصري

زاوية الرؤية 120 درجة هي نمط انبعاث لامبرتي أو شبه لامبرتي. تُستخدم البصريات الثانوية (العدسات، العواكس) دائمًا تقريبًا في إضاءة السيارات لتشكيل الحزمة وفقًا للمعايير التنظيمية (مثل ECE، SAE). يجب أن يأخذ المصمم البصري في الاعتبار توزيع الشدة المكانية لـ LED، والحجم، وانتظام اللون.

6.5 احتياطات الاستخدام

تشمل الاحتياطات العامة: تجنب الإجهاد الميكانيكي على العدسة، ومنع تلوث سطح العدسة، واستخدام إجراءات مناولة آمنة من ESD، وضمان ألا تتجاوز عملية اللحام الملف المحدد. يجب أن يكون التخزين في بيئة جافة وخاضعة للرقابة وفقًا لتصنيف MSL2.

7. معلومات الطلب وفك تشفير رقم القطعة

من المحتمل أن يتبع رقم القطعة XI3030-PA3501H-AM نظام ترميز خاص بالشركة. يمكن أن يكون الانهيار النموذجي كما يلي:XI(السلسلة/المنصة)،3030(حجم العلبة)،PA(كهرماني محول بالفوسفور)،3501(قد يتعلق بتصنيف التدفق/اللون أو تيار القيادة)،H(قد يشير إلى سطوع عالي أو ميزة خاصة)،AM(على الأرجح كهرماني). ستفصل قسم "معلومات الطلب" أي خيارات متاحة (على سبيل المثال، تصنيفات تدفق ضوئي مختلفة، تصنيفات ألوان، مواصفات الشريط والبكرة) وكيفية تحديدها في رمز الطلب.

8. المقارنة التقنية والتمييز

بينما تتطلب المقارنة المباشرة بيانات المنافسين، يمكن استنتاج المميزات الرئيسية لهذا LED من مواصفاته:حزمة EMC:تقدم أداءً حراريًا أفضل وموثوقية طويلة المدى (مقاومة الاصفرار، الرطوبة) مقارنة بالبلاستيك القياسي PPA (بولي فثالاميد) أو PCT، خاصة في بيئات السيارات عالية الحرارة.مؤهل AEC-Q102:هذا شرط إلزامي لمصابيح LED من فئة السيارات، ويتضمن اختبارات إجهاد صارمة لدورات درجة الحرارة، والرطوبة، والتشغيل في درجة حرارة عالية، ومقاومة حرارة اللحام. ليس كل مصابيح LED 3030 لديها هذا المؤهل.مقاومة الكبريت:مميز حاسم لتطبيقات السيارات والصناعية المعرضة للأجواء المسببة للتآكل.كثافة التدفق الضوئي العالية:83 لومن من حزمة 3030 تمثل حلاً عالي الكفاءة، مما يسمح ببصريات أصغر أو استهلاك طاقة أقل لناتج ضوئي معين.

9. الأسئلة الشائعة (FAQ) بناءً على المعايير التقنية

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 500 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج: يمكنك ذلك، ولكن فقط إذا كنت تستطيع ضمان بقاء درجة حرارة لوحة اللحام عند أو أقل من 25 درجة مئوية (انظر منحنى التخفيض). في تطبيق حقيقي بدرجات حرارة مرتفعة، يجب عليك تخفيض التيار. عند درجة حرارة لوحة أكثر شيوعًا وهي 85 درجة مئوية، يكون الحد الأقصى للتيار المسموح به أقل بكثير. صمم دائمًا باستخدام منحنى التخفيض.

س: ما الفرق بين المقاومة الحرارية الحقيقية والكهربائية؟

ج: المقاومة الحرارية الحقيقية (12.9 كلفن/واط) تقاس باستخدام مستشعر درجة حرارة فيزيائي. المقاومة الحرارية الكهربائية (10.8 كلفن/واط) تحسب من تغير الجهد الأمامي مع درجة الحرارة، وهي طريقة يمكن أن تكون أكثر دقة ولكنها حساسة لظروف القياس. للتصميم المحافظ، استخدم القيمة الأعلى (12.9 كلفن/واط).

س: ما مدى استقرار اللون الكهرماني مع درجة الحرارة والتيار؟

ج: تُظهر الرسوم البيانية المقدمة الانزياح. قيم ΔCIE x و y صغيرة نسبيًا على نطاق التشغيل. بالنسبة لمعظم تطبيقات إشارات السيارات، يكون هذا الانزياح مقبولاً وداخل حدود اللون التنظيمية. للتطبيقات شديدة الحساسية للون، يجب توصيف النظام في ظروف تشغيله القصوى.

س: هل العدسة أو غطاء السيليكون مطلوب فوق LED؟

ج: بينما يحتوي LED على عدسة أولية، تتطلب معظم التطبيقات الخارجية للسيارات بصريات ثانوية لتشكيل الحزمة ولتلبية اللوائح الضوئية. علاوة على ذلك، غالبًا ما تُستخدم عدسة سيليكون ثانوية أو مركب حشو للحماية البيئية الإضافية (ضد الماء، الغبار، المواد الكيميائية) ولتعزيز استخراج الضوء.

10. مبادئ التشغيل واتجاهات التكنولوجيا

10.1 مبدأ التشغيل الأساسي

هذا هو LED كهرماني محول بالفوسفور. في قلبه توجد رقاقة أشباه موصلات (عادةً تعتمد على InGaN) تنبعث منها ضوء في الطيف الأزرق أو القريب من الأشعة فوق البنفسجية عند انحياز أمامي. لا ينبعث هذا الضوء الأساسي مباشرة. بدلاً من ذلك، يصطدم بطبقة من مادة الفوسفور المودعة داخل العلبة. يمتص الفوسفور فوتونات الأشعة فوق البنفسجية/الزرقاء عالية الطاقة ويعيد إصدار الضوء بأطوال موجية أطول وأقل طاقة، بشكل أساسي في المنطقة الصفراء/الكهرمانية. يؤدي الجمع بين أي ضوء أزرق غير محول وانبعاث الفوسفور الأصفر الواسع إلى اللون الكهرماني الملحوظ. يحدد تركيب الفوسفور الدقيق إحداثيات اللون الدقيقة (x=0.575، y=0.415).

10.2 اتجاهات الصناعة

تتجه سوق إضاءة LED للسيارات نحو:كفاءة أعلى (لومن/واط):تقليل الحمل الكهربائي على السيارة.زيادة كثافة الطاقة:مزيد من الضوء من حزم أصغر، مما يتيح تصميمات مصابيح أكثر أناقة.موثوقية محسنة:عمر أطول تحت ظروف أكثر قسوة، مدفوعًا بحزم مثل EMC.الإضاءة الذكية:التكامل مع أجهزة الاستشعار والتحكم للحزم القيادة التكيفية (ADB) والاتصالات (Li-Fi، وإن لم يكن لهذا المنتج).ضبط اللون:بينما هذا LED بلون ثابت، توجد اتجاهات لمصابيح LED متعددة الألوان أو بيضاء قابلة للضبط للإضاءة الداخلية والخارجية التكيفية. يتماشى XI3030-PA3501H-AM مع اتجاهات الموثوقية العالية والكفاءة والأداء في حزمة قوية مناسبة لمشهد السيارات المتطور.