وثيقة مواصفات سلسلة LED طراز 2820-C02001M-AM - حزمة SMD - لون أبيض - 80 لومن عند 200 مللي أمبير - 3.0 فولت - زاوية رؤية 120 درجة - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تُعد سلسلة 2820-C02001M-AM مصباح LED عالي الأداء من نوع الجهاز السطحي (SMD)، مُصمم بشكل أساسي لتطبيقات إضاءة السيارات المتطلبة. تم بناؤه ليلبي معايير الموثوقية الصارمة من الدرجة الصناعية للسيارات، بما في ذلك التأهيل وفق معيار AEC-Q102. يُصدر المصباح ضوءًا أبيض باردًا ويُقدم ضمن بصمة حزمة مضغوطة 2820، مما يجعله مناسبًا للتصاميم ذات المساحات المحدودة التي تتطلب إضاءة ساطعة ومتسقة.

تشمل المزايا الرئيسية لهذه السلسلة بنيتها القوية للبيئات عالية الموثوقية، وكفاءتها الضوئية الممتازة، وزاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة والتي تضمن توزيعًا ضوئيًا واسعًا وموحدًا. كما أن امتثالها لتوجيهات RoHS وREACH والخالي من الهالوجين يؤكد على ملاءمتها للتجميعات الإلكترونية الحديثة الواعية بالبيئة.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الخصائص الضوئية والكهربائية

يُحدد الأداء الأساسي تحت ظروف التشغيل النموذجية بتيار أمامي (IF) قدره 200 مللي أمبير. عند هذا التيار، يُنتج المصباح تدفقًا ضوئيًا (IV) نموذجيًا قدره 80 لومن (lm)، بحد أدنى 70 لومن وحد أقصى 100 لومن. الجهد الأمامي (VF) عند 200 مللي أمبير هو نموذجيًا 3.00 فولت، ويتراوح من 2.75 فولت إلى 3.5 فولت. هذه المعلمة حاسمة لتصميم دائرة القيادة وحسابات إدارة الحرارة.

يتم تحديد الإحداثيات اللونية المهيمنة عند CIE x=0.3227 و CIE y=0.3351، مما يُحدد نقطة اللون الأبيض البارد. التسامح لهذه الإحداثيات هو ±0.005، مما يضمن اتساق اللون داخل الدفعة الواحدة. يوفر الجهاز زاوية رؤية واسعة (φ) تبلغ 120 درجة، وهي الزاوية التي ينخفض عندها شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها المحورية القصوى.

2.2 القيم القصوى المطلقة وإدارة الحرارة

لضمان الموثوقية طويلة الأمد، يجب عدم تشغيل الجهاز بما يتجاوز قيمه القصوى المطلقة. الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر (IF) هو 350 مللي أمبير. يمكن للجهاز تحمل تيار اندفاعي (IFM) قدره 750 مللي أمبير لنبضات ≤ 10 ميكروثانية مع دورة عمل منخفضة. الحد الأقصى لدرجة حرارة الوصلة (TJ) هو 150 درجة مئوية.

إدارة الحرارة أمر بالغ الأهمية. للمقاومة الحرارية من الوصلة إلى نقطة اللحام (Rth JS) قيمتان محددتان: قياس حقيقي يتراوح بين 20-22 كلفن/واط وقياس كهربائي بحد أقصى 16 كلفن/واط. يُظهر منحنى تخفيض التيار الأمامي بوضوح أنه يجب تقليل التيار المستمر المسموح به مع ارتفاع درجة حرارة وسادة اللحام (Ts) فوق 25 درجة مئوية. على سبيل المثال، عند درجة حرارة Ts تبلغ 125 درجة مئوية، الحد الأقصى المسموح به لـ IF هو 350 مللي أمبير، ويقل خطيًا من هناك.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات (Bins) لضمان اتساق الأداء للمستخدم النهائي. يتم تصنيف ثلاث معايير رئيسية: التدفق الضوئي، والجهد الأمامي، والإحداثيات اللونية.

3.1 تصنيفات التدفق الضوئي

يُشار إلى مجموعات التدفق الضوئي برموز مثل F7 وF8 وF9. على سبيل المثال، تغطي المجموعة F7 مصابيح LED ذات تدفق ضوئي يتراوح بين 70 لومن (الحد الأدنى) و80 لومن (الحد الأقصى) عند القياس بـ IF=200 مللي أمبير. هذا يسمح للمصممين باختيار درجة السطوع المناسبة لتطبيقهم.

3.2 تصنيفات الجهد الأمامي

تضمن مجموعات الجهد الأمامي التوافق الكهربائي. تتضمن الأمثلة المجموعة 2730 (VF: 2.75 فولت - 3.00 فولت) والمجموعة 3032 (VF: 3.00 فولت - 3.25 فولت). يمكن أن يساعد مطابقة مصابيح LED من نفس مجموعة الجهد في تحقيق توزيع تيار موحد في التكوينات المتوازية.

3.3 تصنيفات اللون (الإحداثيات اللونية)

يُظهر مخطط الإحداثيات اللونية المقدم هيكل مجموعات اللون الأبيض البارد، مثل 56M و58M و61M و63M. يتم تعريف كل مجموعة بمنطقة رباعية على مخطط الإحداثيات اللونية CIE 1931، محددة بأربع مجموعات من إحداثيات (x, y). يضمن هذا التصنيف الدقيق تحكمًا دقيقًا في اللون، وهو أمر حيوي في إضاءة السيارات حيث غالبًا ما يكون مطابقة الألوان عبر مصابيح LED متعددة مطلوبًا.

4. تحليل منحنيات الأداء

4.1 منحنى التيار-الجهد والتدفق الضوئي مقابل التيار

يُظهر الرسم البياني للتيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي علاقة أسية نموذجية للدايود. عند 200 مللي أمبير، يتركز VF حول 3.0 فولت. يشير الرسم البياني للتدفق الضوئي النسبي مقابل التيار الأمامي إلى أن ناتج الضوء يزداد بشكل شبه خطي مع التيار. بينما يؤدي زيادة التيار إلى تعزيز الناتج، فإنه يزيد أيضًا من تبديد الطاقة ودرجة حرارة الوصلة، مما قد يؤثر على العمر الافتراضي واستقرار اللون.

4.2 الاعتماد على درجة الحرارة

الرسم البياني للتدفق الضوئي النسبي مقابل درجة حرارة الوصلة حاسم للتصميم الحراري. ينخفض ناتج الإضاءة مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. عند 100 درجة مئوية، يكون التدفق النسبي حوالي 85% من قيمته عند 25 درجة مئوية. وهذا يؤكد على أهمية وجود وسيلة تبريد فعالة.

يُظهر الرسم البياني لانزياح الإحداثيات اللونية مقابل درجة حرارة الوصلة انزياحًا ضئيلًا (Δx, Δy ضمن ±0.01) عبر نطاق -50 درجة مئوية إلى +125 درجة مئوية، مما يشير إلى استقرار لوني جيد مع درجة الحرارة. الجهد الأمامي له معامل درجة حرارة سالب، حيث ينخفض بحوالي 2 مللي فولت/درجة مئوية.

4.3 توزيع الطيف

يُظهر الرسم البياني للتوزيع الطيفي النسبي ذروة في منطقة الطول الموجي الأزرق (حوالي 450-455 نانومتر) النموذجية لمصباح LED الأبيض المحول بالفوسفور، مع ذروة ثانوية واسعة في المنطقة الصفراء من الفوسفور، تتحد لإنتاج الضوء الأبيض.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات الحزمة

يستخدم المصباح حزمة SMD قياسية 2820. يحدد الرسم الميكانيكي الأبعاد الفيزيائية بالمليمترات. تشمل الميزات الرئيسية مواقع وسادة الأنود والكاثود والارتفاع الكلي للحزمة. يتم توفير تخطيط وسادة اللحام الموصى به لضمان التثبيت الميكانيكي السليم، والتوصيل الكهربائي، والنقل الحراري الأمثل من الوسادة الحرارية للمصباح إلى لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). الالتزام بهذا النمط الأساسي ضروري للموثوقية، خاصة في ظل ظروف الدورات الحرارية التي تواجهها في بيئات السيارات.

6. إرشادات اللحام والتركيب

تم تصنيف الجهاز للحام بإعادة التدفق بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 30 ثانية، وفقًا لمنحنى IPC/JEDEC J-STD-020. مستوى حساسية الرطوبة (MSL) هو 2، مما يعني أنه يجب تجفيف المكونات إذا تعرضت للظروف البيئية لأكثر من عام قبل الاستخدام. اتباع منحنى إعادة التدفق الموصى به واحتياطات التعامل إلزامي لمنع تشقق الحزمة أو عيوب وصلة اللحام.

7. معلومات التغليف والطلب

يتم توريد مصابيح LED على شريط وبكرة للتجميع الآلي. تفصل معلومات التغليف أبعاد البكرة، وعرض الشريط، وتباعد الجيوب، واتجاه المكونات على الشريط. يرمز هيكل رقم القطعة (مثل 2820-C02001M-AM) إلى السمات الرئيسية مثل حجم الحزمة (2820)، واللون/نوع الشريحة (C02001M)، وتسمية السلسلة (AM). يتضمن الطلب تحديد المجموعات المطلوبة للتدفق الضوئي، والجهد الأمامي، والإحداثيات اللونية.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

التطبيق الأساسي هو إضاءة السيارات. وهذا يشمل الإضاءة الداخلية (أضواء القبة، أضواء القراءة، الإضاءة المحيطة)، والإشارات الخارجية (ضوء الفرامل المركزي المرتفع - CHMSL)، وبعض وظائف الإضاءة المساعدة المحتملة. تأهيله لمعيار AEC-Q102 ومقاومته للكبريت (الفئة A1) يجعله مناسبًا للبيئة القاسية تحت غطاء المحرك أو خارج السيارة.

8.2 اعتبارات التصميم

دائرة القيادة:سائق التيار الثابت ضروري للحفاظ على ناتج ضوئي مستقر ومنع الانفلات الحراري. يجب تصميم السائق لاستيعاب نطاق مجموعة الجهد الأمامي وتوفير تحديد تيار كافٍ يصل إلى 350 مللي أمبير.

التصميم الحراري:إدارة الحرارة الفعالة ليست قابلة للتفاوض. يجب أن تستخدم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) ثقوبًا حرارية تحت الوسادة الحرارية للمصباح موصولة بمستوى نحاسي كبير أو مبرد حراري خارجي لتقليل ارتفاع درجة الحرارة عند نقطة اللحام (Ts). راجع دائمًا منحنى تخفيض التيار الأمامي.

التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية 120 درجة تغطية واسعة. للتطبيقات المركزة، ستكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (عدسات، عواكس). يوفر الرسم الميكانيكي الأبعاد اللازمة لتصميم مثل هذه البصريات.

حماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):على الرغم من أن المصباح لديه تصنيف ESD قوي يبلغ 8 كيلو فولت (HBM)، لا يزال يُوصى باتباع احتياطات التعامل القياسية للتفريغ الكهروستاتيكي أثناء التجميع.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED التجارية العامة، فإن المميزات الرئيسية لهذه السلسلة هي شهادات موثوقيتها من الدرجة الصناعية للسيارات (AEC-Q102)، واختبارات مقاومة غاز الكبريت الصريحة (الفئة A1)، ونطاق درجة حرارة التشغيل الموسع (-40 درجة مئوية إلى +125 درجة مئوية). يوفر هيكل التصنيف التفصيلي للون والتدفق مستوى من الاتساق المطلوب للتطبيقات السياراتية حيث تُستخدم مصابيح LED متعددة في تجميع واحد. يجمع المصباح بين الكفاءة الضوئية الجيدة (80 لومن عند 200 مللي أمبير تعادل ~133 لومن/واط مع الأخذ في الاعتبار مدخلات ~0.6 واط) وزاوية رؤية واسعة في حزمة مضغوطة، مما يقدم حلاً متوازنًا للتصاميم الحساسة للمساحة والأداء.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

10.1 ما معنى تصنيف MSL 2؟

يشير MSL 2 (مستوى حساسية الرطوبة 2) إلى أن مصباح LED المعبأ يمكن تعريضه للظروف البيئية لأرضية المصنع (

10.2 كيف أفسر قيمتي المقاومة الحرارية (Rth JS) المختلفتين؟

تدرج ورقة البيانات قيمة Rth JS "حقيقية" تتراوح بين 20-22 كلفن/واط وقيمة Rth JS "كهربائية" بحد أقصى 16 كلفن/واط. عادةً ما تُقاس القيمة "الحقيقية" باستخدام مستشعر درجة حرارة فيزيائي وتُعتبر أكثر دقة للنمذجة الحرارية. تستخدم الطريقة "الكهربائية" الجهد الأمامي الحساس لدرجة الحرارة كبديل لدرجة حرارة الوصلة. للتصميم الحراري المحافظ، يُوصى باستخدام القيمة "الحقيقية" الأعلى (22 كلفن/واط) لضمان هامش أمان كافٍ.

10.3 هل يمكن استخدام مصابيح LED هذه على التوازي دون موازنة التيار؟

بشكل عام، لا يُوصى بالاتصال المتوازي المباشر دون إجراءات إضافية. بسبب الاختلافات الطبيعية في الجهد الأمامي (حتى داخل المجموعة الواحدة)، لن تتشارك مصابيح LED المتوازية التيار بالتساوي. سيسحب المصباح ذو الـ VF الأقل قليلاً تيارًا أكثر، مما قد يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة وتسريع التدهور. يُعد استخدام مقاومة محددة للتيار لكل مصباح LED أو سائقات تيار ثابت متعددة القنوات مخصصة هي الطريقة المفضلة لقيادة مصابيح LED متعددة.

11. دراسة حالة تصميمية عملية

السيناريو:تصميم وحدة ضوء فرامل مركزي مرتفع (CHMSL) للسيارة باستخدام 10 قطع من مصباح LED طراز 2820-C02001M-AM.

خطوات التصميم:

1. التصميم الكهربائي:تيار التشغيل المستهدف لكل مصباح LED: 200 مللي أمبير للحصول على أفضل كفاءة وعمر افتراضي. إجمالي التيار: 2.0 أمبير. اختر دائرة متكاملة (IC) لسائق LED بتيار ثابت قادرة على توفير 2.0 أمبير، مع نطاق جهد دخل يغطي نظام بطارية السيارة (9-16 فولت اسميًا، مع تقلبات تفريغ الحمل). اختر مصابيح LED من نفس مجموعة الجهد الأمامي (مثل 3032) لتقليل عدم التوازن في التيار إذا تم استخدام سائق أحادي القناة مع جميع مصابيح LED على التوالي.
2. التصميم الحراري:تقدير إجمالي تبديد الطاقة: 10 مصابيح LED * (3.0 فولت * 0.2 أمبير) = 6.0 واط. باستخدام القيمة المحافظة لـ Rth JS وهي 22 كلفن/واط وافتراض درجة حرارة وصلة قصوى مستهدفة (Tj) تبلغ 110 درجة مئوية (أقل من الحد الأقصى 150 درجة مئوية)، احسب درجة حرارة نقطة اللحام القصوى المطلوبة: Ts_max = Tj_max - (الطاقة_لكل_LED * Rth JS) = 110 - (0.6 * 22) = 96.8 درجة مئوية. يجب تصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) بوسادة حرارية ومساحة نحاسية كافية/ثقوب حرارية للحفاظ على Ts أقل من هذه القيمة في البيئة المحيطة المتوقعة (مثل داخل صندوق سيارة ساخن).
3. التصميم البصري/الميكانيكي:قد تكون زاوية الرؤية 120 درجة كافية لضوء الفرامل المركزي المرتفع (CHMSL)، ولكن يمكن إضافة عاكس أو عدسة لتلبية متطلبات شدة ضوئية محددة (مثل معايير SAE). يوفر الرسم الميكانيكي البصمة لتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة والأبعاد لتصميم حامل أو مشبك عدسة.
4. اختيار المكونات:اطلب جميع مصابيح LED العشرة من نفس مجموعة التدفق الضوئي (مثل F8) ونفس مجموعة الإحداثيات اللونية (مثل 58M) لضمان سطوع ولون موحدين عبر شريط الإضاءة.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

هذا المصباح LED هو مصباح LED أبيض محول بالفوسفور. في قلبه توجد شريحة أشباه موصلات، عادةً ما تكون مصنوعة من نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN)، تُصدر ضوءًا أزرقًا عند انحيازها أماميًا (يتدفق تيار كهربائي عبرها). يمتص طبقة من الفوسفور المطلي بالسيريوم-يتريوم ألومنيوم غارنت (YAG:Ce) المترسبة على الشريحة أو بالقرب منها جزءًا من هذا الضوء الأزرق. يمتص الفوسفور بعض فوتونات الضوء الأزرق ويعيد إصدار الضوء عبر طيف واسع يتركز في المنطقة الصفراء. يدرك العين البشرية مزيج الضوء الأزرق المتبقي غير الممتص والضوء الأصفر المنبعث على أنه ضوء أبيض. يتم تحديد الدرجة الدقيقة للون الأبيض (بارد، محايد، دافئ) بنسبة الضوء الأزرق إلى الأصفر، والتي يتم التحكم فيها من خلال تركيب الفوسفور وسمكه.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر اتجاه إضاءة LED للسيارات نحو كفاءة ضوئية أعلى (المزيد من اللومن لكل واط)، مما يتيح أضواء أكثر سطوعًا أو استهلاكًا أقل للطاقة وحملًا حراريًا. هناك أيضًا دافع قوي لتحسين مؤشر تجسيد اللون (CRI) واتساق اللون، خاصةً للإضاءة المحيطة الداخلية حيث تكون تجربة المستخدم أساسية. يستمر التصغير، مع تصغير أحجام الحزم مع الحفاظ على ناتج الضوء أو زيادته. علاوة على ذلك، يعد التكامل اتجاهًا متزايدًا، حيث تدمج حزم LED دوائر متكاملة للسائق، أو مستشعرات، أو واجهات اتصال لأنظمة الإضاءة الذكية. يظل التركيز على الموثوقية والتأهيل للبيئات القاسية (درجة حرارة عالية، رطوبة، اهتزاز، تعرض كيميائي) أمرًا بالغ الأهمية في قطاع السيارات.