دیتاشیت LED مدل ALFS2H-C010001H-AM - بسته‌بندی سرامیکی SMD - 900 لومن در 1000 میلی‌آمپر - ولتاژ پیش‌روی 6.6 ولت - زاویه دید 120 درجه - درجه کیفی خودرویی

1. مرور کلی محصول

ال ای دی ALFS2H-C010001H-AM یک LED پرتوان و نصب‌سطحی است که به‌طور خاص برای کاربردهای سخت روشنایی بیرونی خودرو طراحی شده است. این قطعه در یک بسته‌بندی سرامیکی مستحکم قرار دارد که مدیریت حرارتی عالی و قابلیت اطمینان بالا در شرایط محیطی خشن را ارائه می‌دهد. این دستگاه در جریان پیش‌روی 1000 میلی‌آمپر، شار نوری معمول 900 لومن را تولید می‌کند که آن را برای عملکردهای روشنایی با شدت بالا مناسب می‌سازد.

مزایای اصلی آن شامل مطابقت با استاندارد سختگیرانه تاییدیه AEC-Q102 برای قطعات اپتوالکترونیک گسسته خودرویی است که عملکرد و طول عمر در محیط‌های خودرویی را تضمین می‌کند. همچنین دارای مقاومت در برابر گوگرد (کلاس A1) است که آن را در برابر جوهای خورنده مقاوم می‌سازد و با مقررات کلیدی محیط‌زیستی از جمله RoHS، REACH و الزامات عاری از هالوژن مطابقت دارد.

بازار هدف اصلی، صنعت خودروسازی است، به‌ویژه برای ماژول‌های روشنایی بیرونی که درخشندگی بالا، قابلیت اطمینان و فرم‌فاکتور فشرده در آن‌ها حیاتی است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 مشخصات نورسنجی و الکتریکی

پارامترهای کلیدی عملکرد تحت شرایط آزمایش استاندارد جریان پیش‌روی (I_F) معادل 1000 میلی‌آمپر تعریف شده‌اند. شار نوری معمول (Φ_v) 900 لومن است، با حداقل مشخص‌شده 800 لومن و حداکثر 1000 لومن، مشروط به تلرانس اندازه‌گیری ±8%. ولتاژ پیش‌روی معمول (V_F) 6.60 ولت است که از حداقل 5.80 ولت تا حداکثر 7.60 ولت متغیر بوده و تلرانس اندازه‌گیری آن ±0.05 ولت است. زاویه دید گسترده 120 درجه است که یک الگوی تابش وسیع مناسب برای اپتیک‌های روشنایی مختلف را فراهم می‌کند.

2.2 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر محدودیت‌های تنش را تعریف می‌کنند که فراتر از آن ممکن است آسیب دائمی رخ دهد. حداکثر جریان پیش‌روی مطلق 1500 میلی‌آمپر است. حداکثر اتلاف توان 11.4 وات است. دستگاه می‌تواند در محدوده دمایی 40- درجه سلسیوس تا 125+ درجه سلسیوس کار کرده و ذخیره شود، با حداکثر دمای اتصال (T_J) معادل 150 درجه سلسیوس. این قطعه برای کار با ولتاژ معکوس طراحی نشده است. حساسیت ESD (مدل بدن انسان) تا 8 کیلوولت درجه‌بندی شده و حداکثر دمای لحیم‌کاری در هنگام ری‌فلو 260 درجه سلسیوس است.

2.3 مشخصات حرارتی

مدیریت حرارتی موثر برای عملکرد و طول عمر LED حیاتی است. مقاومت حرارتی از اتصال تا نقطه لحیم (R_{th JS}) به دو روش مشخص شده است: مقاومت حرارتی واقعی مقدار معمول 3.1 کلوین بر وات (حداکثر 3.5 کلوین بر وات) دارد، در حالی که روش الکتریکی مقدار معمول 2.1 کلوین بر وات (حداکثر 2.5 کلوین بر وات) را نتیجه می‌دهد. این پارامتر برای محاسبه دمای اتصال در حین کار و طراحی هیت‌سینک مناسب بسیار مهم است.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی در تولید، LEDها بر اساس پارامترهای کلیدی عملکرد در دسته‌های مختلف (بین) مرتب می‌شوند.

3.1 دسته‌بندی شار نوری

شار نوری در گروه D دسته‌بندی می‌شود. دسته‌های موجود عبارتند از: D6 (800-850 لومن)، D7 (850-900 لومن)، D8 (900-950 لومن) و D9 (950-1000 لومن). این امر به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با محدوده روشنایی خاص برای کاربرد خود انتخاب کنند.

3.2 دسته‌بندی ولتاژ پیش‌روی

ولتاژ پیش‌روی دسته‌بندی می‌شود تا در طراحی درایور و تطبیق جریان در آرایه‌های چند LEDی کمک کند. دسته‌ها عبارتند از: 2A (5.80V - 6.40V)، 2B (6.40V - 7.00V) و 2C (7.00V - 7.60V).

3.3 دسته‌بندی رنگ (کروماتیسیتی)

این LED در دمای رنگ سفید سرد ارائه می‌شود. دیتاشیت یک نمودار کروماتیسیتی با مختصات دسته‌ای خاص تعریف‌شده توسط مقادیر CIE x و y ارائه می‌دهد. نمونه دسته‌ها شامل 63M، 61M، 58M، 56M، 65L، 65H، 61L و 61H است که هر کدام یک ناحیه کوچک و تعریف‌شده در فضای رنگ CIE 1931 را پوشش می‌دهند تا یکنواختی رنگ را تضمین کنند. تلرانس اندازه‌گیری برای مختصات رنگ ±0.005 است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل چندین نمودار است که رفتار دستگاه را تحت شرایط کاری مختلف نشان می‌دهد.

4.1 مشخصات طول موج

نمودار توزیع طیفی نسبی، طیف انتشار LED را نشان می‌دهد که در ناحیه آبی به اوج می‌رسد و از یک فسفر برای تولید نور سفید استفاده می‌کند. شکل این منحنی، شاخص بازتاب رنگ (CRI) و دمای رنگ مرتبط (CCT) را تعیین می‌کند.

4.2 جریان پیش‌روی در مقابل ولتاژ پیش‌روی (منحنی IV)

این نمودار رابطه نمایی بین جریان پیش‌روی و ولتاژ پیش‌روی را نشان می‌دهد. این نمودار برای انتخاب توپولوژی درایور مناسب (جریان ثابت در مقابل ولتاژ ثابت) و درک مقاومت دینامیکی LED ضروری است.

4.3 شار نوری نسبی در مقابل جریان پیش‌روی

این منحنی نشان می‌دهد که خروجی نور با افزایش جریان افزایش می‌یابد اما به صورت خطی نیست. این منحنی در تعیین جریان درایو بهینه برای تعادل بین بازده و خروجی نور کمک می‌کند.

4.4 نمودارهای وابستگی به دما

چندین نمودار تاثیر دما بر عملکرد را نشان می‌دهند:

• ولتاژ پیش‌روی نسبی در مقابل دمای اتصال:ولتاژ پیش‌روی معمولاً با افزایش دما کاهش می‌یابد که می‌توان از آن برای نظارت غیرمستقیم دما استفاده کرد.
• شار نوری نسبی در مقابل دمای اتصال:خروجی نور با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد که اهمیت مدیریت حرارتی را برجسته می‌سازد.
• جابجایی کروماتیسیتی در مقابل دمای اتصال:مختصات رنگ (CIE x, y) با دما جابجا می‌شوند که برای کاربردهای نیازمند خروجی رنگ پایدار حیاتی است.
• جابجایی کروماتیسیتی در مقابل جریان پیش‌روی:رنگ همچنین می‌تواند با جریان درایو به‌طور جزئی جابجا شود.

4.5 منحنی کاهش جریان پیش‌روی (دری‌ریتینگ)

این یکی از مهم‌ترین نمودارها برای طراحی قابل اطمینان است. این نمودار حداکثر جریان پیش‌روی مجاز را به عنوان تابعی از دمای پد لحیم (T_S) نشان می‌دهد. به عنوان مثال، در دمای پد 110 درجه سلسیوس، حداکثر جریان 1500 میلی‌آمپر است، اما در 125 درجه سلسیوس، به 1200 میلی‌آمپر کاهش می‌یابد. دستگاه نباید زیر 50 میلی‌آمپر کار کند. این منحنی برای اطمینان از عدم تجاوز دمای اتصال از حداکثر درجه‌بندی آن تحت تمام شرایط کاری حیاتی است.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

این LED از یک بسته‌بندی سرامیکی نصب‌سطحی (SMD) استفاده می‌کند. اگرچه ابعاد دقیق در این بخش ارائه نشده است، اما دیتاشیت شامل یک بخش اختصاصی "ابعاد مکانیکی" (بخش 7) است که یک نقشه دقیق با طول، عرض، ارتفاع و موقعیت‌های پایه/پد را در بر خواهد داشت. بسته‌بندی‌های سرامیکی در مقایسه با پلاستیک، هدایت حرارتی برتری ارائه می‌دهند که به دفع حرارت از تراشه LED کمک می‌کند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پد لحیم‌کاری توصیه‌شده

بخش 8 یک الگوی لند (فوت‌پرینت) توصیه‌شده برای طراحی PCB ارائه می‌دهد. پیروی از این توصیه، تشکیل صحیح اتصال لحیم، اتصال حرارتی خوب به PCB برای هیت‌سینکینگ را تضمین کرده و از بروز عیوبی مانند تامب‌ستونینگ یا سایر عیوب مونتاژ جلوگیری می‌کند.

6.2 پروفیل لحیم‌کاری ری‌فلو

بخش 9 پروفیل دمایی توصیه‌شده برای لحیم‌کاری ری‌فلو را به تفصیل شرح می‌دهد. رعایت این پروفیل، با حداکثر دمای مجاز 260 درجه سلسیوس مطابق با مقادیر حداکثر مطلق، برای جلوگیری از آسیب به بسته‌بندی LED، دی داخلی یا اتصالات سیمی بسیار مهم است. این پروفیل معمولاً شامل مراحل پیش‌گرم، خیساندن، ری‌فلو و خنک‌سازی با محدودیت‌های زمانی و دمایی خاص است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

بخش 10 (اطلاعات بسته‌بندی) جزئیات نحوه عرضه LEDها را شرح می‌دهد که احتمالاً به صورت نوار و قرقره مناسب برای ماشین‌های مونتاژ اتوماتیک پیک و پلیس است. بخش 6 (اطلاعات سفارش) و بخش 5 (شماره قطعه) ساختار شماره قطعه را توضیح می‌دهند که احتمالاً اطلاعاتی مانند دسته شار نوری، دسته ولتاژ و دسته رنگ را کدگذاری می‌کند و امکان انتخاب دقیق مشخصات دستگاه را فراهم می‌سازد.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

همانطور که ذکر شد، این LED برایروشنایی بیرونی خودروطراحی شده است، از جمله:

• چراغ جلو:می‌تواند در سیستم‌های نور پایین، نور بالا یا پرتوهای تطبیقی رانندگی، اغلب در آرایه‌ها، مورد استفاده قرار گیرد.
• چراغ روشنایی روز (DRL):نیازمند قابلیت دید بالا و اطمینان‌پذیری است.
• چراغ مه:نیازمند عملکرد مستحکم در شرایط مرطوب و خورنده است.

8.2 ملاحظات طراحی

• طراحی حرارتی:اتلاف توان بالا مستلزم یک مسیر حرارتی موثر از پدهای لحیم به یک هیت‌سینک است. جنس PCB (مانند PCB با هسته فلزی)، مساحت مس و هیت‌سینک‌های خارجی احتمالی باید بر اساس مقاومت حرارتی (R_{th JS}) و منحنی کاهش جریان به دقت طراحی شوند.
• طراحی الکتریکی:یک درایور جریان ثابت برای عملکرد پایدار الزامی است. درایور باید قادر به تامین تا 1500 میلی‌آمپر و تحمل محدوده ولتاژ پیش‌روی دسته انتخاب‌شده باشد. حفاظت در برابر جریان هجومی را در نظر بگیرید.
• طراحی نوری:زاویه دید 120 درجه نیازمند اپتیک ثانویه (عدسی‌ها، رفلکتورها) برای شکل‌دهی به پرتو برای کاربردهای خاص مانند چراغ‌های جلو یا DRL است.
• استحکام محیطی:اگرچه خود LED در برابر گوگرد مقاوم و دارای تاییدیه AEC-Q102 است، اما کل ماژول (PCB، کانکتورها، درزگیرها) باید برای تنش‌های محیطی خودرو (چرخه حرارتی، رطوبت، ارتعاش) طراحی شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای درجه تجاری استاندارد، تمایزدهنده‌های کلیدی ALFS2H-C010001H-AMتاییدیه درجه خودرویی (AEC-Q102)ومقاومت در برابر گوگرد (کلاس A1)آن است. این موارد معمولاً برای الکترونیک مصرفی مورد نیاز نیستند اما برای محیط خشن زیر کاپوت و بیرونی خودرو ضروری هستند. بسته‌بندی سرامیکی همچنین در مقایسه با بسیاری از بسته‌بندی‌های SMD پلاستیکی مورد استفاده در LEDهای پرتوان غیرخودرویی، قابلیت اطمینان بلندمدت بهتر و حداکثر دمای اتصال بالاتری ارائه می‌دهد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: حداقل جریان درایو برای این LED چقدر است؟

ج: دیتاشیت حداقل جریان پیش‌روی 50 میلی‌آمپر را مشخص کرده است. کارکرد زیر این جریان توصیه نمی‌شود (همانطور که در منحنی کاهش جریان ذکر شده است).

س: چگونه دمای اتصال را در کاربرد خود تعیین کنم؟

ج: دمای اتصال (T_J) را می‌توان با استفاده از فرمول زیر تخمین زد: T_J= T_S+ (R_{th JS}× P_D)، که در آن T_Sدمای اندازه‌گیری‌شده پد لحیم، R_{th JS}مقاومت حرارتی و P_Dاتلاف توان (V_F× I_F) است.

س: آیا می‌توانم این LED را با یک منبع ولتاژ ثابت راه‌اندازی کنم؟

ج: خیر. LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. یک منبع ولتاژ ثابت به دلیل مشخصه نمایی IV و ضریب دمایی منفی V_Fمنجر به جریان کنترل‌نشده شده و احتمالاً LED را از بین می‌برد. همیشه از یک درایور جریان ثابت استفاده کنید.

س: "مقاومت در برابر گوگرد کلاس A1" به چه معناست؟

ج: این نشان‌دهنده مقاومت LED در برابر جوهای حاوی گوگرد است. کلاس A1 یک سطح عملکرد خاص تعریف‌شده در آزمایش‌های صنعتی (مانند ASTM B809) است که در آن دستگاه پس از قرارگیری در معرض گوگرد، تخریب قابل توجهی نشان نمی‌دهد و آن را برای محیط‌های با آلودگی گوگردی بالا مناسب می‌سازد.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی یک ماژول DRL

یک طراح در حال ایجاد یک ماژول چراغ روشنایی روز است. او ALFS2H-C010001H-AM را به دلیل روشنایی بالا و اصالت خودرویی آن انتخاب می‌کند. او LEDهایی از دسته شار نوری D8 (900-950 لومن) و دسته ولتاژ 2B (6.4-7.0 ولت) را انتخاب می‌کند تا روشنایی یکنواخت را تضمین کرده و طراحی درایور را ساده کند. او یک PCB با هسته فلزی با مساحت مس بزرگ که به عنوان هیت‌سینک عمل می‌کند طراحی می‌کند. با استفاده از منحنی کاهش جریان، محاسبه می‌کند که با طراحی حرارتی او، دمای پد لحیم در گرم‌ترین شرایط محیطی در 85 درجه سلسیوس تثبیت می‌شود. در این دمای پد، منحنی کاهش جریان اجازه استفاده از جریان درایو کامل 1000 میلی‌آمپر را می‌دهد. او یک درایور جریان ثابت با درجه‌بندی خروجی 1000 میلی‌آمپر و یک محدوده ولتاژ تطبیق که حداکثر V_Fدسته انتخاب‌شده به علاوه حاشیه اطمینان را پوشش می‌دهد انتخاب می‌کند. اپتیک ثانویه برای برآورده کردن الگوی پرتو خاص و الزامات نورسنجی DRLها طراحی می‌شوند.

12. مقدمه‌ای بر اصل عملکرد

این LED یک منبع نور حالت جامد مبتنی بر یک تراشه نیمه‌هادی است که معمولاً از نیترید گالیم ایندیم (InGaN) برای ناحیه تابش آبی ساخته شده است. هنگامی که یک ولتاژ پیش‌روی فراتر از گاف انرژی دیود اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها درون ناحیه فعال بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند - فرآیندی که الکترولومینسانس نامیده می‌شود. انتشار اولیه در طیف آبی است. برای ایجاد نور سفید، بخشی از این نور آبی توسط یک پوشش فسفر (مانند YAG:Ce) جذب می‌شود که نور را در یک طیف وسیع‌تر، عمدتاً در محدوده زرد، مجدداً منتشر می‌کند. ترکیب نور آبی باقی‌مانده و نور زرد تبدیل‌شده توسط فسفر، توسط چشم انسان به عنوان نور سفید درک می‌شود. نسبت دقیق آبی به زرد، دمای رنگ مرتبط (CCT) را تعیین می‌کند.

13. روندهای فناوری

روند در روشنایی LED خودرویی به سمت بازده نوری بالاتر (لومن بیشتر در هر وات) است که امکان نورهای درخشان‌تر یا مصرف توان و بار حرارتی کمتر را فراهم می‌کند. همچنین تلاش برای اندازه بسته‌بندی کوچک‌تر با چگالی توان بالاتر وجود دارد که نیازمند راه‌حل‌های مدیریت حرارتی هرچه بهتر است. عملکردهای پیشرفته‌ای مانند پرتوهای تطبیقی رانندگی (ADB) و چراغ‌های جلو پیکسلی، ادغام چندین تراشه LED قابل آدرس‌دهی جداگانه در یک بسته واحد را پیش می‌برند. علاوه بر این، LEDهای قابل تنظیم رنگ و لیزرها برای کاربردهای سیگنالینگ و استایلینگ تخصصی در حال بررسی هستند. فناوری زیربنایی همچنان از نظر بازده تراشه، پایداری فسفر در دماهای بالا و قابلیت اطمینان بسته‌بندی در حال بهبود است.