ورقة بيانات تقنية لسلسلة 3020 LED الأبيض 0.2 واط - أبعاد 3.0x2.0 مم - جهد 3.2 فولت - قدرة 0.2 واط

1. نظرة عامة على المنتج

تُعد سلسلة 3020 جهاز LED صغير الحجم عالي الأداء مصممًا للتثبيت السطحي (SMD)، ومخصصًا لتطبيقات الإضاءة العامة التي تتطلب مصادر ضوء أبيض موثوقة وموفرة للطاقة. يقدم هذا المصباح LED الأبيض أحادي الشريحة بقدرة 0.2 واط توازنًا بين الكفاءة الضوئية، والأداء الحراري، والفعالية من حيث التكلفة، مما يجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من منتجات الإضاءة التجارية والصناعية.

تشمل مزاياها الأساسية مساحة صغيرة تبلغ 3.0 مم × 2.0 مم، وزاوية رؤية واسعة تبلغ 110 درجة، وبناءً قويًا مناسبًا لعمليات اللحام بإعادة التدفق القياسية. يشمل السوق المستهدف وحدات الإضاءة الخلفية، والإضاءة الزخرفية، ومصابيح المؤشر، والتكامل في مختلف الإلكترونيات الاستهلاكية ولافتات الإعلان.

2. المعلمات والمواصفات التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة (T_s=25°C)

تحدد المعلمات التالية الحدود التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للمصباح LED. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• التيار الأمامي (I_F):80 مللي أمبير (مستمر)
• تيار النبضة الأمامي (I_FP):120 مللي أمبير (عرض النبضة ≤10 مللي ثانية، دورة العمل ≤1/10)
• تبديد الطاقة (P_D):280 ملي واط
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):-40°C إلى +80°C
• درجة حرارة التخزين (T_stg):-40°C إلى +80°C
• درجة حرارة الوصلة (T_j):125°C
• درجة حرارة اللحام (T_sld):230°C أو 260°C لمدة 10 ثوانٍ (إعادة التدفق)

2.2 الخصائص الكهروضوئية (T_s=25°C، I_F=60mA)

هذه هي معلمات الأداء النموذجية تحت ظروف الاختبار القياسية.

• الجهد الأمامي (V_F):نموذجي 3.2 فولت، أقصى 3.5 فولت
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت
• التيار العكسي (I_R):أقصى 10 ميكرو أمبير
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):110°

3. شرح نظام التصنيف

يتم تصنيف المنتج إلى مجموعات لضمان اتساق اللون والسطوع داخل التطبيق. يحدد رمز الطلب هذه المجموعات.

3.1 قاعدة ترقيم الموديل

هيكل رقم الجزء هو: T [رمز الشكل] [عدد الشرائح] [رمز العدسة] [رمز داخلي] - [رمز التدفق الضوئي] [رمز درجة حرارة اللون المترابطة]. على سبيل المثال، T3400SLA يتوافق مع شكل 3020 (34)، شريحة واحدة صغيرة القدرة (S)، بدون عدسة (00)، رمز داخلي A، مع مجموعات تدفق ضوئي ودرجة حرارة لون مترابطة محددة بواسطة اللاحقة النهائية.

3.2 تصنيف درجة حرارة اللون المترابطة (CCT)

يتم تصنيف مصابيح LED إلى قطع ناقصية لونية محددة على مخطط CIE لضمان تجانس اللون. مجموعات الطلب القياسية هي:

• 2725K ±145K (المجموعة 27M5)
• 3045K ±175K (المجموعة 30M5)
• 3985K ±275K (المجموعة 40M5)
• 5028K ±283K (المجموعة 50M5)
• 5665K ±355K (المجموعة 57M7)
• 6530K ±510K (المجموعة 65M7)

يتم تعريف كل مجموعة بنقطة مركز القطع الناقص (x, y)، وأنصاف أقطار المحور الرئيسي/الثانوي، وزاوية الدوران، متوافقة مع معايير قطع ماك آدم الناقصية بخطوات 5 أو 7 للتحكم الدقيق في اللون.

3.3 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تصنيف التدفق الضوئي حسب القيمة الدنيا عند 60 مللي أمبير. تحدد الجداول نطاقات التدفق الضوئي الدنيا والنموذجية للون الأبيض الدافئ (2700-3700K)، والأبيض المحايد (3700-5000K)، والأبيض البارد (5000-7000K)، كل منها متوفر بإصدارات قياسية (CRI≥70) وعالية تجسيد الألوان (CRI≥80). تتراوح الرموز من D1 (مثلاً، 18-19 لومن كحد أدنى) إلى D8 (مثلاً، 25-26 لومن كحد أدنى).

3.4 تصنيف الجهد الأمامي

لمساعدة في مطابقة التيار في تصميمات مصابيح LED المتعددة، يتم تصنيف V_Fبخطوات 0.1 فولت. المجموعات هي: B (2.8-2.9V)، C (2.9-3.0V)، D (3.0-3.1V)، E (3.1-3.2V)، F (3.2-3.3V)، G (3.3-3.4V)، H (3.5-3.6V).

3.5 هوامش القياس

• التدفق الضوئي: ±7%
• الجهد الأمامي: ±0.08 فولت
• مؤشر تجسيد اللون (CRI): ±2
• إحداثيات اللونية: ±0.005

4. تحليل منحنيات الأداء

4.1 منحنى خاصية التيار-الجهد (I-V)

يظهر الرسم البياني العلاقة بين الجهد الأمامي والتيار الأمامي. المنحنى نموذجي لمصباح LED قائم على GaN، ويظهر ارتفاعًا أسيًا بعد جهد التشغيل (~2.7V). التشغيل عند التيار الموصى به 60 مللي أمبير يضمن الكفاءة المثلى والعمر الطويل، مع تجنب منطقة التيار العالي حيث تنخفض الكفاءة ويزداد توليد الحرارة بشكل كبير.

4.2 التدفق الضوئي النسبي مقابل التيار الأمامي

يوضح هذا المنحنى اعتماد خرج الضوء على تيار القيادة. بينما يزداد التدفق الضوئي مع التيار، يصبح دون خطي عند التيارات الأعلى بسبب انخفاض الكفاءة وزيادة درجة حرارة الوصلة. تم اختيار نقطة التشغيل 60 مللي أمبير لتحقيق التوازن بين الخرج والكفاءة. القيادة فوق الحد الأقصى المطلق (80 مللي أمبير مستمر) تقلل بشكل كبير من العمر الافتراضي والموثوقية.

4.3 توزيع القدرة الطيفية (SPD)

يظهر منحنى الطاقة الطيفية النسبي طيف الانبعاث لنطاقات CCT المختلفة (2600-3700K، 3700-5000K، 5000-10000K). تحتوي مصابيح LED البيضاء الباردة على ذروة زرقاء أقوى من الشريحة وضوء أصفر/أحمر أقل محول من الفوسفور، بينما تظهر مصابيح LED البيضاء الدافئة انبعاث فوسفور واسعًا أكثر وضوحًا، مما يؤدي إلى محتوى طيفي أحمر أعلى ودرجة حرارة لون مترابطة أقل.

4.4 درجة حرارة الوصلة مقابل الطاقة الطيفية النسبية

يوضح هذا الرسم البياني تأثير درجة حرارة الوصلة (T_j) على طيف LED. مع زيادة T_j، ينخفض إخراج الطيف الكلي عادةً (انخفاض الكفاءة)، وقد يتحول الطول الموجي للذروة قليلاً. الإدارة الحرارية الفعالة ضرورية للحفاظ على نقطة لون وخرج ضوء ثابتين طوال عمر المنتج.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 الأبعاد الخارجية

يحتوي غلاف LED على أبعاد 3.0 مم (الطول) × 2.0 مم (العرض). يحدد الرسم البعدي جميع القياسات الحرجة، بما في ذلك ارتفاع العدسة ومواقع الوسادات. يتم تعريف الهوامش على أنها ±0.10 مم للأبعاد .X و ±0.05 مم للأبعاد .XX.

5.2 تخطيط الوسادات وتصميم الاستنسل

يتم توفير رسومات منفصلة لنمط أرضية اللوحة الموصى به (تخطيط الوسادات) وتصميم استنسل معجون اللحام. يضمن نمط الأرضية تكوين وصلة لحام مناسبة واستقرار ميكانيكي. يتحكم تصميم الاستنسل في حجم معجون اللحام المودع، وهو أمر بالغ الأهمية لتحقيق وصلات لحام موثوقة بدون جسور أو لحام غير كافٍ. اتباع هذه الإرشادات ضروري للتجميع عالي الإنتاجية.

5.3 تحديد القطبية

يتم عادةً تمييز الكاثود على غلاف LED. يوضح رسم تخطيط الوسادات أيضًا توصيلات الأنود والكاثود. يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع لمنع الانحياز العكسي، والذي يمكن أن يتلف LED عند تجاوز الفولتية لجهد الانحياز العكسي (5V).

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 الحساسية للرطوبة والتجفيف

غلاف LED 3020 حساس للرطوبة (مصنف MSL وفقًا لـ IPC/JEDEC J-STD-020C). يمكن أن يؤدي التعرض للرطوبة المحيطة بعد فتح كيس الحاجز الرطوبي إلى حدوث تشققات أو انفصال خلال لحام إعادة التدفق بسبب التمدد السريع للبخار.

• التخزين:يجب تخزين الأكياس غير المفتوحة تحت 30°C/85% RH. بعد الفتح، قم بالتخزين عند 5-30°C مع رطوبة منخفضة قدر الإمكان (<20% RH موصى به).
• عمر الأرضية:يجب التحكم في الوقت بين فتح الكيس وإعادة التدفق. تحقق من بطاقة مؤشر الرطوبة داخل الكيس فور الفتح.
• ظروف التجفيف:إذا تعرضت مصابيح LED للرطوبة بما يتجاوز المواصفات، فيجب تجفيفها قبل إعادة التدفق. التجفيف الموصى به: 60°C لمدة 24 ساعة على البكرة الأصلية. لا تتجاوز 60°C. استخدم خلال ساعة واحدة بعد التجفيف أو قم بالتخزين في خزانة جافة (<20% RH).

6.2 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

يمكن لـ LED تحمل درجة حرارة ذروة إعادة تدفق تبلغ 230°C أو 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. ينطبق ملف تعريف إعادة التدفق الخالي من الرصاص القياسي (SAC305). تأكد من التحكم في معدل ارتفاع درجة الحرارة لتقليل الصدمة الحرارية. يجب عدم تجاوز درجة حرارة اللحام القصوى المقدمة لتجنب تلف عدسة الإيبوكسي، أو الفوسفور، أو وصلات الأسلاك.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد مصابيح LED عادةً على شريط وبكرة للتجميع الآلي بالالتقاط والوضع. يجب تأكيد حجم البكرة وكمية التعبئة المحددة مع المورد. يتم الطلب باستخدام رقم الموديل الكامل، الذي يحدد جميع المعلمات المصنفة: الشكل، عدد الشرائح، العدسة، CCT، والتدفق الضوئي. قد تكون مجموعات التصنيف المخصصة خارج العرض القياسي متاحة عند الطلب.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإضاءة الخلفية:لوحات مضاءة من الحافة أو مباشرة لشاشات LCD، ولافتات الإعلان، والعروض.
• الإضاءة الزخرفية:الإضاءة التمييزية، والإضاءة الكنتورية، وإضاءة المزاج.
• الإضاءة العامة:مدمجة في المصابيح، والأنابيب، واللوحات كصفيف.
• مصابيح المؤشر:مؤشرات الحالة على الأجهزة والإلكترونيات.

8.2 اعتبارات التصميم

• قيادة التيار:استخدم سائق تيار ثابت، وليس مصدر جهد ثابت، للحصول على خرج ضوء مستقر ومتسق. تيار التشغيل الموصى به هو 60 مللي أمبير.
• الإدارة الحرارية:على الرغم من قدرته المنخفضة، فإن التبريد الحراري الفعال أمر حيوي للحفاظ على التدفق الضوئي، واستقرار اللون، والعمر الطويل. تأكد من أن اللوحة PCB تحتوي على ثقوب حرارية كافية ومنطقة نحاسية متصلة بوسادة الحرارة الخاصة بـ LED (إن وجدت) أو وسادات الكاثود.
• التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية 110 درجة إضاءة واسعة منتشرة. للحزم المركزة، تكون البصريات الثانوية (العدسات، العواكس) مطلوبة.
• التخطيط الكهربائي:احتفظ بمسارات القيادة قصيرة وعريضة لتقليل انخفاض الجهد. في الصفائف، فكر في توصيل مصابيح LED على التوالي حيثما أمكن لضمان تيار متطابق، أو استخدم سلاسل متوازية مع مقاومات تحديد تيار فردية، مع اختيار مصابيح LED من نفس مجموعة V_Fلتحقيق توازن تيار أفضل.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنةً بالعبوات القديمة مثل 3528، تقدم 3020 مساحة أصغر، وكثافة تصميم أعلى محتملة. يوفر تصميمها أحادي الشريحة بقدرة 0.2 واط توازنًا جيدًا للتطبيقات التي تحتاج إلى ضوء أكثر من مصباح LED نموذجي بقدرة 0.1 واط ولكن حيث يكون التحدي الحراري لمصباح LED بقدرة 0.5 واط أو 1 واط غير مقبول. زاوية الشعاع الواسعة 110 درجة هي ميزة تمييزية رئيسية عن مصابيح LED ذات الزوايا الضيقة، مما يلغي الحاجة إلى موزعات الضوء في العديد من التطبيقات ويوفر إضاءة أكثر تجانسًا.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

10.1 ما الفرق بين الجهد الأمامي النموذجي والحد الأقصى؟

الجهد الأمامي النموذجي V_F(3.2V) هو القيمة المتوقعة لمعظم الوحدات تحت ظروف الاختبار. الحد الأقصى للجهد الأمامي V_F(3.5V) هو الحد الأعلى المضمون بواسطة المواصفات. يجب تصميم دائرة السائق الخاصة بك لتزويد التيار المطلوب حتى لو كان V_Fلـ LED عند القيمة القصوى، خاصةً عند توصيل مصابيح LED على التوالي.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 80 مللي أمبير بشكل مستمر؟

بينما 80 مللي أمبير هو الحد الأقصى المطلق للتيار المستمر، فإن التشغيل عند هذا الحد سيولد المزيد من الحرارة، ويقلل من الكفاءة الضوئية (لومن/واط)، ويسرع من استهلاك اللومن، وقد يقصر عمر LED. للحصول على أداء وموثوقية مثاليين، يجب استخدام تيار التشغيل الموصى به وهو 60 مللي أمبير.

10.3 لماذا التجفيف ضروري، وكيف أعرف ما إذا كانت مصابيح LED الخاصة بي تحتاجه؟

يزيل التجفيف الرطوبة الممتصة من الغلاف البلاستيكي لمنع التلف أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة. تحقق من بطاقة مؤشر الرطوبة داخل كيس الحاجز الرطوبي المغلق فور الفتح. إذا أظهرت البطاقة أن حد التعرض للرطوبة قد تم تجاوزه (مثلاً، النقطة الوردية أغمق من المرجع)، أو إذا كان الكيس مفتوحًا في بيئة رطبة تتجاوز عمر الأرضية المسموح به، فإن التجفيف مطلوب.

10.4 كيف أفسر رمز مجموعة التدفق الضوئي (مثلاً، D5)؟

يتوافق رمز التدفق الضوئي (D5) مع قيمة تدفق ضوئي دنيا عند 60 مللي أمبير لمجموعة CCT و CRI معينة. على سبيل المثال، مصباح LED أبيض بارد (5000-7000K)، CRI≥70 برمز D5 له تدفق ضوئي أدنى يبلغ 22 لومن ونموذجي أقصى يبلغ 23 لومن. يجب عليك تصميم نظامك بناءً على القيمة الدنيا لضمان تحقيق أهداف الأداء حتى مع الوحدات ذات التصنيف الأدنى.

11. دراسة حالة تطبيقية عملية

السيناريو: تصميم شريط إضاءة LED خطي.يقوم مصمم بإنشاء شريط إضاءة 24 فولت، 0.6 متر باستخدام LED 3020. استهداف إضاءة محددة، يحسبون حاجتهم إلى 60 LED. للتشغيل من 24 فولت، يقررون استخدام 7 مصابيح LED على التوالي (7 * 3.2V_typ= 22.4V)، تاركين هامشًا لمنظم التيار. سيقومون بإنشاء 8 سلاسل متوازية من 7 مصابيح LED على التوالي (56 LED إجمالاً). لضمان سطوع متساوٍ، يحددون جميع مصابيح LED من نفس مجموعة CCT (مثلاً، أبيض محايد 4000K، المجموعة 40M5) ومجموعة تدفق ضوئي ضيقة (مثلاً، D5). كما يحددون نفس مجموعة V_F(مثلاً، المجموعة F: 3.2-3.3V) لتحسين توازن التيار بين السلاسل المتوازية الثمانية. تم تصميم اللوحة PCB بطبقة نحاس 2 أونصة وثقوب حرارية تحت وسادات LED متصلة بركيزة ألومنيوم لتبديد الحرارة. تفرض تعليمات التجميع تجفيف البكرات إذا كانت رطوبة أرضية المصنع عالية، تليها عملية إعادة تدفق خاضعة للرقابة باستخدام الملف الشخصي الموصى به.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

مصباح LED الأبيض هو في الأساس ثنائي شبه موصل. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز طاقة فجوة النطاق الخاصة به، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة (الشريحة)، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. هذا الانبعاث الأساسي يكون عادةً في الطيف الأزرق أو فوق البنفسجي للشرائح القائمة على GaN. لإنتاج ضوء أبيض، يتم امتصاص جزء من هذا الضوء الأساسي بواسطة طلاء فوسفور (شائع هو الإيتريوم ألومنيوم غارنت المطعم بالسيريوم - YAG:Ce) يتم ترسيبه على الشريحة أو حولها. يحول الفوسفور فوتونات الأزرق/فوق البنفسجي عالية الطاقة إلى طيف واسع من الضوء الأصفر منخفض الطاقة. يبدو مزيج الضوء الأزرق المتبقي من الشريحة والضوء الأصفر المحول من الفوسفور أبيضًا للعين البشرية. من خلال ضبط تركيب الفوسفور وسمكه، يمكن تحقيق درجات حرارة لون مترابطة (CCTs) مختلفة من الأبيض الدافئ إلى الأبيض البارد.

13. اتجاهات وتطورات التكنولوجيا

الاتجاه العام في مصابيح LED السطحية مثل 3020 هو نحو كفاءة ضوئية أعلى (المزيد من اللومن لكل واط)، وتحسين تجسيد الألوان (قيم CRI و R9 أعلى لتجسيد الأحمر)، واتساق لوني أكبر (تصنيف أضيق). هناك أيضًا تركيز على تعزيز الموثوقية والعمر الطويل تحت درجات حرارة تشغيل أعلى، مدفوعًا بمتطلبات تركيبات إضاءة أكثر إحكاما. علاوة على ذلك، تواصل الصناعة تطوير مواد تغليف أكثر متانة ومقاومة للرطوبة لتبسيط عمليات التعامل والتجميع. يؤدي الدفع نحو "الإضاءة المتمحورة حول الإنسان" إلى مصابيح LED ذات CCT قابلة للضبط وتحسين طيفي لدعم الإيقاعات اليومية. بينما تصف ورقة البيانات هذه مصباح LED أبيض قياسي، فإن تكنولوجيا التغليف الأساسية هي منصة يمكن تكييفها لهذه الخصائص الأدائية المتقدمة.