دیتاشیت LED مدل ALFS3BD-C010001L1-AM - بسته‌بندی سرامیکی SMD - 960 لومن در 1000 میلی‌آمپر - 5850 کلوین سفید سرد - زاویه دید 120 درجه - سند فنی فارسی

ال‌ای‌دی ALFS3BD-C010001L1-AM یک LED سطح‌نصب با عملکرد بالا است که به‌طور خاص برای کاربردهای چالش‌برانگیز روشنایی خودرو طراحی شده است. این قطعه از یک بسته‌بندی سرامیکی برای مدیریت حرارتی برتر و قابلیت اطمینان بالا بهره می‌برد. این دستگاه برای برآورده کردن الزامات سختگیرانه صنعت خودروسازی، از جمله تأییدیه AEC-Q102، مهندسی شده و برای استفاده در شرایط محیطی سخت مناسب است. کاربردهای اصلی آن شامل سیستم‌های روشنایی خارجی مانند چراغ‌های جلو، چراغ‌های روشنایی روز (DRL) و چراغ‌های مه‌شکن می‌شود.

1. مرور کلی محصول

1.1 مزایای اصلی

• خروجی نوری بالا:شار نوری معمول 960 لومن را در جریان راه‌اندازی 1000 میلی‌آمپر ارائه می‌دهد و راه‌حل‌های روشنایی درخشان و کارآمدی را ممکن می‌سازد.
• عملکرد حرارتی قوی:بستر سرامیکی اتلاف حرارت عالی ارائه می‌دهد، با مقاومت حرارتی معمول (پیوند به لحیم) 2.3 کلوین بر وات، که به پایداری بلندمدت و حفظ لومن کمک می‌کند.
• قابلیت اطمینان درجه خودرو:مطابق با استانداردهای AEC-Q102 تأیید شده است و عملکرد در محدوده دمایی خودرو (40- درجه تا 125+ درجه سانتی‌گراد) و شرایط لرزش را تضمین می‌کند.
• مطابقت محیط زیستی:محصول با الزامات RoHS، REACH و عاری از هالوژن (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm) مطابقت دارد.
• زاویه دید گسترده:زاویه دید 120 درجه، توزیع نور گسترده و یکنواختی فراهم می‌کند.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

این بخش یک تحلیل دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی الکتریکی، نوری و حرارتی مشخص شده در دیتاشیت ارائه می‌دهد.

2.1 مشخصات فوتومتریک و الکتریکی

عملکرد LED تحت شرایط آزمایش خاص، معمولاً در دمای پد لحیم (Ts) برابر 25 درجه سانتی‌گراد و جریان مستقیم (IF) برابر 1000 میلی‌آمپر مشخص می‌شود.

• شار نوری (Φv):مقدار معمول 960 لومن است، با حداقل 800 لومن و حداکثر 1100 لومن. تلرانس اندازه‌گیری ±8% است. توجه به این نکته حیاتی است که این شار در Ts=25°C اندازه‌گیری شده است؛ شار واقعی در دمای عملیاتی بالاتر کمتر خواهد بود.
• ولتاژ مستقیم (VF):از حداقل 8.7 ولت تا حداکثر 11.25 ولت متغیر است، با مقدار معمول 10 ولت در 1000 میلی‌آمپر. ساختار باینینگ ولتاژ مستقیم (گروه‌های 3A، 3B، 3C) به طراحان کمک می‌کند تا LEDهایی با مشخصات الکتریکی یکنواخت برای آرایه‌های چند LED انتخاب کنند.
• جریان مستقیم (IF):مقدار حداکثر مطلق 1500 میلی‌آمپر است. جریان عملیاتی توصیه شده تا 1000 میلی‌آمپر است، اما این مقدار باید بر اساس دمای پد لحیم، همان‌طور که در منحنی کاهش جریان نشان داده شده است، کاهش یابد.
• دمای رنگ (K):دمای رنگ مرتبط معمول (CCT) 5850 کلوین است که به عنوان سفید سرد طبقه‌بندی می‌شود. ساختار باینینگ محدوده‌ای از تقریباً 5180K تا 6680K را نشان می‌دهد که امکان انتخاب بر اساس نیازهای رنگی خاص هر کاربرد را فراهم می‌کند.
• زاویه دید (ψ):به عنوان 120 درجه تعریف شده است، که زاویه کامل در شدت نور نصف مقدار پیک است (ψ = 2φ، که φ زاویه نیمه است).

2.2 مقادیر حداکثر مطلق و مشخصات حرارتی

عملکرد فراتر از این محدودیت‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی به دستگاه شود.

• دمای پیوند (Tj):حداکثر دمای پیوند مجاز 150 درجه سانتی‌گراد است. حفظ Tj به میزان قابل توجهی پایین‌تر از این حد برای قابلیت اطمینان و طول عمر حیاتی است.
• اتلاف توان (Pd):در 16900 میلی‌وات رتبه‌بندی شده است. این یک حداکثر نظری بر اساس محدودیت‌های حرارتی است؛ توان قابل استفاده واقعی توسط منحنی کاهش جریان تعیین می‌شود.
• مقاومت حرارتی (RthJS):دو مقدار ارائه شده است: RthJS_real (معمولاً 2.3 K/W) و RthJS_el (معمولاً 1.6 K/W). مقدار "real" تحت شرایط عملیاتی واقعی (1000mA) اندازه‌گیری می‌شود، در حالی که مقدار "el" با یک جریان حس‌گری کم اندازه‌گیری می‌شود. برای طراحی حرارتی، باید از مقدار RthJS_real برای تخمین دقیق دمای پیوند استفاده شود.
• حساسیت ESD:دستگاه می‌تواند تا 8 کیلوولت تخلیه الکترواستاتیک (مدل بدن انسان، R=1.5kΩ، C=100pF) را تحمل کند، که نشان‌دهنده محافظت ذاتی خوب است اما همچنان نیاز به رعایت رویه‌های دست‌زنی دقیق دارد.

3. توضیح سیستم باینینگ

برای اطمینان از یکنواختی در خروجی نور و رنگ، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی در دسته‌های مختلف (باین) مرتب می‌شوند.

3.1 باینینگ شار نوری

برای گروه سفید سرد، شار نوری در پنج دسته (E1 تا E5) باین می‌شود که هر کدام محدوده 60 لومنی را پوشش می‌دهند (مثلاً E3: 920-980 لومن). محصول معمولی (960 لومن) در باین E3 یا E4 قرار می‌گیرد. دیتاشیت باین‌های خاص موجود برای این شماره قطعه را مشخص می‌کند.

3.2 باینینگ ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم در سه باین گروه‌بندی می‌شود: 3A (8.7V - 9.55V)، 3B (9.55V - 10.40V) و 3C (10.40V - 11.25V). انتخاب LEDها از یک باین ولتاژ یکسان برای بالانس جریان در پیکربندی‌های موازی مهم است.

3.3 باینینگ رنگ (کروماتیسیتی)

ساختار باین رنگ بر روی نمودار کروماتیسیتی CIE 1931 تعریف شده است. نمودار ارائه شده ساختار باین ECE (کمیسیون اقتصادی اروپا) را برای LEDهای سفید نشان می‌دهد، که نقطه هدف 5850K درون یک منطقه چهارضلعی خاص (احتمالاً درون باین‌های سری 56 یا 60) قرار دارد. کد باین دقیق این قطعه توسط مختصات CIE x و y آن نسبت به این ساختار تعریف می‌شود.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

نمودارهای موجود در دیتاشیت بینش‌های حیاتی در مورد رفتار LED تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهند.

4.1 منحنی جریان-ولتاژ و شار نوری نسبی

منحنیجریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیمیک رابطه غیرخطی را نشان می‌دهد. ولتاژ با افزایش جریان افزایش می‌یابد و طراحان باید هنگام طراحی مدار درایور این موضوع را در نظر بگیرند. منحنیشار نوری نسبی در مقابل جریان مستقیمزیرخطی است؛ افزایش جریان بازده کاهش‌یافته‌ای در خروجی نور دارد در حالی که گرمای بسیار بیشتری تولید می‌کند. عملکرد در 1000 میلی‌آمپر به نظر می‌رسد یک سازش خوب بین خروجی و بازده باشد.

4.2 وابستگی به دما

نمودارشار نوری نسبی در مقابل دمای پیوندحیاتی است. شار نوری با افزایش دمای پیوند کاهش می‌یابد. در دمای 100 درجه سانتی‌گراد، شار نسبی تنها حدود 85% مقدار آن در 25 درجه سانتی‌گراد است. این موضوع اهمیت یک سیستم مدیریت حرارتی مؤثر در کاربرد نهایی را تأکید می‌کند. منحنیولتاژ مستقیم نسبی در مقابل دمای پیوندضریب دمایی منفی را نشان می‌دهد، به طوری که VF به طور خطی با افزایش دما کاهش می‌یابد. این ویژگی گاهی می‌تواند برای حس‌گری دما استفاده شود.

4.3 توزیع طیفی و تغییر کروماتیسیتی

نمودارتوزیع طیفی نسبییک پیک در ناحیه طول موج آبی (حدود 450 نانومتر) با انتشار زرد گسترده تبدیل شده توسط فسفر نشان می‌دهد که برای یک LED سفید با استفاده از چیپ آبی معمول است. نمودارهایمختصات کروماتیسیتی در مقابل جریان مستقیمودر مقابل دمای پیوندتغییر حداقلی را نشان می‌دهند (Δx, Δy < 0.02)، که نشان‌دهنده پایداری رنگ خوب در شرایط عملیاتی است و برای روشنایی خودرو که در آن یکنواختی رنگ الزامی است، حیاتی می‌باشد.

4.4 منحنی کاهش جریان مستقیم

این نمودار بدون شک مهم‌ترین نمودار برای طراحی سیستم است. حداکثر جریان مستقیم مجاز را به عنوان تابعی از دمای پد لحیم (Ts) تعریف می‌کند. به عنوان مثال:

• در Ts = 25°C، IF می‌تواند 1500 میلی‌آمپر باشد (حداکثر مطلق).
• در Ts = 103°C، IF باید به 1500 میلی‌آمپر کاهش یابد (نقطه اول منحنی).
• در Ts = 125°C (حداکثر دمای عملیاتی)، IF باید تقریباً به 823 میلی‌آمپر کاهش یابد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

LED از یک بسته‌بندی سرامیکی سطح‌نصب (SMD) استفاده می‌کند. ابعاد مکانیکی خاص، شامل طول، عرض، ارتفاع و موقعیت پدها، در نقشه "ابعاد مکانیکی" به تفصیل شرح داده شده است (اینجا به طور کامل استخراج نشده اما ارجاع داده شده). بسته‌بندی برای سازگاری با فرآیندهای اتوماتیک برداشت و قرارگیری و لحیم‌کاری ریفلو طراحی شده است. طرح "پد لحیم‌کاری توصیه شده" ارائه شده است تا تشکیل اتصال لحیم مناسب و انتقال حرارتی بهینه از پد حرارتی LED به PCB را تضمین کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل ریفلو لحیم‌کاری

دیتاشیت یک پروفیل لحیم‌کاری ریفلو با دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد را مشخص می‌کند. این یک الزام استاندارد ریفلو بدون سرب است. پروفیل شامل مناطق پیش‌گرم، خیس‌اندن، ریفلو و خنک‌سازی با محدودیت‌های زمانی و دمایی خاص برای جلوگیری از شوک حرارتی و اطمینان از اتصالات لحیم قابل اطمینان بدون آسیب به بسته LED یا مواد داخلی (که دارای سطح حساسیت رطوبت، MSL، برابر 2 هستند) خواهد بود.

6.2 ملاحظات استفاده

• محافظت در برابر ESD:اگرچه برای 8KV HBM رتبه‌بندی شده است، اما باید در طول دست‌زنی و مونتاژ از ملاحظات استاندارد ESD پیروی کرد.
• کنترل جریان:LED باید توسط یک منبع جریان ثابت، نه یک منبع ولتاژ ثابت، راه‌اندازی شود تا از فرار حرارتی جلوگیری شود.
• مدیریت حرارتی:یک مسیر حرارتی مناسب طراحی شده از پدهای لحیم LED به هیت‌سینک سیستم برای حفظ دمای پیوند در محدوده ایمن و دستیابی به عملکرد و طول عمر رتبه‌بندی شده اجباری است.
• مقاومت در برابر گوگرد:دیتاشیت به مقاومت در برابر گوگرد اشاره می‌کند که نشان‌دهنده مقداری مقاومت در محیط‌های حاوی گوگرد است، اما ممکن است در جوهای بسیار خورنده نیاز به پوشش محافظ اضافی باشد.

7. پیشنهادات کاربردی

7.1 سناریوهای کاربردی متداول

• چراغ جلو (نور پایین/بالا):نیازمند کنترل نوری دقیق است. شار نوری بالا و اندازه منبع کوچک این LED آن را برای سیستم‌های چراغ جلو مبتنی بر پروژکتور یا رفلکتور مناسب می‌سازد.
• چراغ روشنایی روز (DRL):نیازمند بازده و قابلیت اطمینان بالا است. خروجی LED و زاویه دید گسترده آن برای ایجاد امضاهای متمایز DRL مفید است.
• چراغ مه‌شکن:نیازمند یک الگوی پرتو پهن و تخت است. زاویه دید 120 درجه نقطه شروع خوبی برای اپتیک‌های طراحی شده برای برش زیر مه فراهم می‌کند.

7.2 ملاحظات طراحی

• طراحی نوری:اپتیک ثانویه (لنزها، رفلکتورها) تقریباً همیشه برای شکل‌دهی به انتشار خام LED به یک الگوی پرتو تنظیم شده مطابق با استانداردهای روشنایی خودرو (SAE، ECE) مورد نیاز است.
• طراحی الکتریکی:از یک درایور LED جریان ثابت استفاده کنید که قادر به تأمین تا 1000 میلی‌آمپر (یا جریان کاهش یافته بر اساس تحلیل حرارتی) باشد و دارای ولتاژ تطبیق بالاتر از حداکثر VF رشته LED باشد. عملکرد کاهش نور (PWM) را برای کاربردهای DRL/چراغ موقعیت در نظر بگیرید.
• طراحی حرارتی:این موضوع از اهمیت بالایی برخوردار است. از یک PCB با هسته فلزی (MCPCB) یا یک PCB استاندارد FR4 با وایاهای حرارتی زیر پد حرارتی LED که به یک صفحه مسی بزرگ یا یک هیت‌سینک خارجی متصل شده است، استفاده کنید. شبیه‌سازی‌های حرارتی را برای پیش‌بینی دمای پد لحیم (Ts) در بدترین شرایط محیطی انجام دهید.
• انتخاب باین:برای کاربردهایی که نیاز به ظاهر یکنواخت دارند (مثلاً چندین LED در یک نوار DRL)، باین‌های تنگ برای شار نوری و مختصات کروماتیسیتی را مشخص کنید.

8. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

8.1 چرا LED من در نمونه اولیه 960 لومن تولید نمی‌کند؟

رتبه‌بندی 960 لومن در Ts=25°C و IF=1000mA است. در یک کاربرد واقعی، دمای پد لحیم احتمالاً بسیار بالاتر است که شار مؤثر را کاهش می‌دهد. دمای واقعی Ts خود را اندازه‌گیری یا تخمین بزنید و به نمودار "شار نوری نسبی در مقابل دمای پیوند" مراجعه کنید تا خروجی مورد انتظار را بیابید. همچنین، اطمینان حاصل کنید که درایور شما جریان صحیح را تأمین می‌کند.

8.2 آیا می‌توانم این LED را با 1500 میلی‌آمپر برای حداکثر روشنایی راه‌اندازی کنم؟

فقط در صورتی می‌توانید آن را با 1500 میلی‌آمپر راه‌اندازی کنید که بتوانید تضمین کنید دمای پد لحیم (Ts) در 25 درجه سانتی‌گراد یا پایین‌تر است، که در یک محفظه بسته عملاً غیرممکن است. شما باید از منحنی کاهش جریان استفاده کنید. در یک دمای واقع‌بینانه‌تر Ts برابر 80 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان مجاز به میزان قابل توجهی کمتر است (تقریباً 1150-1200 میلی‌آمپر بر اساس درون‌یابی منحنی).

8.3 چگونه دو مقدار مختلف مقاومت حرارتی را تفسیر کنم؟

ازRthJS_real (معمولاً 2.3 K/W)برای محاسبات حرارتی خود استفاده کنید. این مقدار تحت توان عملیاتی واقعی (1000mA) اندازه‌گیری شده و هرگونه تغییر وابسته به دما در خواص مواد را در نظر می‌گیرد. RthJS_el با یک سیگنال کوچک اندازه‌گیری می‌شود و نمایانگر یک سناریوی بهترین حالت با توان کم است که نماینده استفاده واقعی نیست.

8.4 آیا هیت‌سینک همیشه ضروری است؟

برای این سطح توان (تقریباً 10 وات ورودی الکتریکی در 1000 میلی‌آمپر)، هیت‌سینک تقریباً همیشه در محیط خودرو ضروری است. مسیر حرارتی اولیه از طریق پدهای لحیم به داخل PCB است. خود PCB باید به عنوان بخشی از هیت‌سینک طراحی شود، که اغلب نیاز به یک هسته فلزی یا یک هیت‌سینک آلومینیومی متصل دارد.