دليل ورقة البيانات الفنية لمصباح LED أزرق PLCC-2 2.8x3.5x0.65mm 3.4V 0.3W لنمو النباتات

1. نظرة عامة على المنتج

يستخدم هذا المنتج حزمة PLCC-2 بأبعاد خارجية مضغوطة 2.8 × 3.5 × 0.65 مم. وهو عبارة عن LED أزرق مصمم لتطبيقات نمو النباتات، ويتميز بطول موجة ذروة 450 نانومتر وزاوية رؤية واسعة 120°. تم تحسين LED لإنتاج تدفق إشعاعي عالي عند تيار أمامي 100 مللي أمبير، مما يجعله مناسبًا لإضاءة البستنة وزراعة الأنسجة وأنظمة المصانع النباتية. تشمل الميزات الرئيسية التوافق مع جميع عمليات التجميع واللحام SMT، والتوفر في تغليف الشريط والبكرة، ومستوى حساسية الرطوبة 3، والامتثال لـ RoHS. يوازن تصميم الجهاز بين الكفاءة والموثوقية، مما يتيح التشغيل المطول في البيئات الزراعية الصعبة.

1.1 الميزات

• حزمة PLCC-2 لتصميم مضغوط.
• زاوية رؤية واسعة 120° لتوزيع موحد للضوء.
• متوافق مع عمليات التجميع SMT القياسية.
• متوفر في تغليف شريط وبكرة (4000 قطعة/بكرة).
• مستوى حساسية الرطوبة 3 (MSL 3).
• متوافق مع RoHS للسلامة البيئية.

1.2 التطبيقات

• إضاءة إنتاج الزهور.
• زراعة الأنسجة والإكثار الدقيق.
• الزراعة العمودية ومصانع النباتات.
• الإضاءة التكميلية للصوبات الزراعية.
• إضاءة البستنة العامة.

2. المعلمات التقنية والتحليل المتعمق

2.1 الخصائص الكهربائية والبصرية (عند Ts=25°C، IF=100mA)

يلخص الجدول أدناه المعلمات الكهربائية والبصرية الرئيسية المقاسة عند درجة حرارة لحام 25°C وتيار أمامي 100 مللي أمبير (ما لم يُذكر خلاف ذلك).

• الجهد الأمامي (VF):نموذجي 3.4 فولت، الحد الأدنى 2.8 فولت، الحد الأقصى 3.6 فولت. تفاوت القياس ±0.1 فولت.
• التيار العكسي (IR):عند VR=5 فولت، التيار العكسي منخفض جدًا (لا يُذكر عادةً)، الحد الأقصى 10 ميكروأمبير.
• التدفق الإشعاعي الكلي (Φe):الحد الأدنى 140 ملي واط، النموذجي 180 ملي واط، الحد الأقصى 224 ملي واط. التفاوت ±10%.
• طول الموجة الذروة (λp):الحد الأدنى 440 نانومتر، النموذجي 450 نانومتر، الحد الأقصى 455 نانومتر. التفاوت ±2 نانومتر.
• زاوية الرؤية (2θ½):120° نموذجية، توفر توزيعًا واسعًا للضوء.
• المقاومة الحرارية (RthJ-S):15 °C/واط نموذجية، تشير إلى نقل حرارة جيد من الوصلة إلى نقطة اللحام.

2.2 التصنيفات القصوى المطلقة

يجب عدم تجاوز هذه القيم لتجنب التلف الدائم:

• تبديد الطاقة (PD):0.3 واط
• التيار الأمامي (IF):100 مللي أمبير (تيار مستمر)؛ تيار الذروة الأمامي (IFP) 150 مللي أمبير عند دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية.
• الجهد العكسي (VR):5 فولت
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD, HBM):2000 فولت (عائد >90%)
• درجة حرارة التشغيل (TOPR):-40°C إلى +85°C
• درجة حرارة التخزين (TSTG):-40°C إلى +100°C
• درجة حرارة الوصلة (TJ):115°C كحد أقصى

يجب الحرص على ألا تتجاوز درجة حرارة الوصلة القيمة المقدرة. يجب تحديد الحد الأقصى للتيار بعد قياس درجة حرارة الحزمة في ظروف التشغيل الفعلية.

2.3 نظام التصنيف (Binning)

يتم فرز المنتجات إلى مجموعات بناءً على الجهد الأمامي (VF) والتدفق الإشعاعي الكلي (Φe) وطول الموجة الذروة (WLP). تحدد التسمية الموجودة على كل بكرة رمز المجموعة، مما يسمح للعملاء باختيار مصابيح LED ذات خصائص متطابقة للحصول على أداء متسق في المصفوفات. نطاقات التصنيف النموذجية لـ VF هي 2.8–3.6 فولت؛ للتدفق الإشعاعي 140–224 ملي واط؛ ولطول الموجة 440–455 نانومتر. يضمن هذا التصنيف التوحيد في اللون والمخرجات لأنظمة الإضاءة عالية الجودة.

3. تحليل منحنيات الأداء

3.1 الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي

يوضح الشكل 1 العلاقة بين الجهد الأمامي والتيار الأمامي في درجة حرارة الغرفة. مع زيادة التيار من 0 إلى 150 مللي أمبير، يرتفع الجهد الأمامي تقريبًا من 2.9 فولت إلى 3.4 فولت. هذا المنحنى ضروري لتصميم مشغلات منظمة بالتيار للحفاظ على خرج ضوئي مستقر.

3.2 الشدة النسبية مقابل التيار الأمامي

يوضح الشكل 2 القدرة الإشعاعية النسبية كدالة للتيار الأمامي. يزداد الخرج خطيًا مع التيار حتى حوالي 80 مللي أمبير، ثم يتشبع تدريجيًا عند التيارات الأعلى بسبب التأثيرات الحرارية. يوفر التشغيل بالقرب من 100 مللي أمبير توازنًا جيدًا بين الكفاءة والتدفق.

3.3 الاعتماد على درجة الحرارة

يوضح الشكل 3 خرج القدرة النسبية مقابل درجة حرارة اللحام (Ts). عند درجات الحرارة المرتفعة، تنخفض الشدة النسبية؛ على سبيل المثال، عند 85°C ينخفض الخرج إلى حوالي 80% من قيمته عند 25°C. يجب أخذ هذا الانخفاض الحراري في الاعتبار في الإدارة الحرارية للنظام.

يوضح الشكل 4 الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي كدالة لـ Ts. لمنع ارتفاع درجة الحرارة، يجب تقليل التيار مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة. عند Ts=85°C، يتم تقليل الحد الأقصى للتيار إلى حوالي 80 مللي أمبير.

3.4 توزيع الطيف

يقدم الشكل 5 منحنى الانبعاث الطيفي. يتركز طول الموجة الذروة عند 450 نانومتر بعرض كامل عند نصف الحد الأقصى (FWHM) يبلغ حوالي 20 نانومتر. هذه الحزمة الزرقاء الضيقة مثالية لتحفيز مستقبلات ضوئية محددة في النباتات مثل الكريبتوكرومات والفوتوتروبينات، مما يعزز عملية التمثيل الضوئي والتشكل الضوئي.

3.5 نمط الإشعاع

يوضح الشكل 6 نمط الإشعاع في المجال البعيد. عند ±60° بالنسبة للمحور البصري، تنخفض الشدة إلى 50% من الذروة، مما يؤكد زاوية الرؤية 120°. هذا التوزيع الواسع مفيد للإضاءة الموحدة في مظلات النباتات.

4. المعلومات الميكانيكية والتعبئة

4.1 أبعاد الحزمة

يتم تغليف LED في حزمة PLCC-2 بأبعاد 2.8 مم (طول) × 3.5 مم (عرض) × 0.65 مم (ارتفاع). جميع التفاوتات هي ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يظهر المنظر العلوي قطر العدسة 2.48 مم. يظهر المنظر السفلي تخطيط وسادة مستطيل مع قطبين: الأنود (الوسادة الأطول) والكاثود (الوسادة الأقصر). يتم تمييز القطبية برمز "+" على الحزمة.

4.2 أنماط اللحام

يتم توفير أبعاد وسادة اللحام الموصى بها في الرسم الميكانيكي (الشكل 1-5). تبلغ مساحة الوسادة الإجمالية حوالي 2.1 مم × 2.1 مم لكل قطب، مع خطوة 3.5 مم. تضمن بصمة اللحام المناسبة اتصالاً ميكانيكيًا وحرارياً موثوقًا.

5. إرشادات اللحام والتجميع

5.1 ملف لحام إعادة التدفق

يوصى باستخدام ملف إعادة تدفق قياسي خالٍ من الرصاص. المعلمات الرئيسية: التسخين المسبق من 150°C إلى 200°C لمدة 60-120 ثانية؛ الوقت فوق درجة حرارة السائل (217°C) حتى 60 ثانية؛ درجة حرارة الذروة 260°C لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ؛ معدل التبريد أقل من 6°C/ثانية. يجب ألا يتجاوز الوقت الإجمالي من 25°C إلى الذروة 8 دقائق. لا تقم بإعادة التدفق أكثر من مرتين. إذا مر أكثر من 24 ساعة بين عمليات إعادة التدفق، فقد تتلف مصابيح LED.

5.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، حافظ على درجة حرارة المكواة أقل من 300°C ووقت التلامس أقل من 3 ثوانٍ. يُسمح بمحاولة لحام واحدة فقط. بعد اللحام، تجنب الإجهاد الميكانيكي أو التبريد السريع.

5.3 الإصلاح

لا يُوصى بالإصلاح عمومًا. إذا كان لا مفر منه، استخدم مكواة لحام مزدوجة الرأس لتسخين الوسادتين في وقت واحد، وتحقق من وظيفة LED بعد ذلك.

5.4 تحذيرات

مادة التغليف هي السيليكون، وهي ناعمة. تجنب الضغط على سطح العدسة. استخدم فوهات التقاط مناسبة بقوة مضبوطة. لا تقم بتركيب مصابيح LED على لوحات دوائر مطبوعة معوجة وتجنب ثني اللوحة بعد اللحام.

6. معلومات التعبئة والطلب

6.1 مواصفات التعبئة

تحتوي كل بكرة على 4000 قطعة. يبلغ خطوة شريط الحامل 4 مم وعرضه 12 مم، مع علامات قطبية للتوجيه. قطر البكرة 178 مم، قطر المحور 60 مم، وعرض الشريط 12 مم. توفر التسمية الموجودة على البكرة رقم الجزء ورقم المواصفات ورقم الدفعة ورمز مجموعة التدفق الإشعاعي ونطاق الجهد الأمامي ورمز مجموعة الطول الموجي والكمية والتاريخ.

6.2 كيس حاجز الرطوبة

يتم إغلاق البكرات في كيس حاجز للرطوبة مع مادة مجففة وبطاقة مؤشر الرطوبة. شروط التخزين قبل الفتح: درجة الحرارة ≤30°C، الرطوبة ≤75% RH، مدة الصلاحية تصل إلى سنة واحدة. بعد الفتح، يجب استخدام مصابيح LED خلال 24 ساعة عند ≤30°C/≤60% RH. إذا تم تجاوز ذلك، قم بالخبز عند 60°C لمدة 24 ساعة قبل الاستخدام.

7. توصيات التطبيق

تم تصميم مصباح LED الأزرق هذا خصيصًا لإضاءة نمو النباتات. يتطابق ذروة 450 نانومتر مع قمم امتصاص الكلوروفيل أ والكلوروفيل ب والكاروتينات، مما يعزز كفاءة التمثيل الضوئي. للحصول على أداء مثالي، استخدم مشغل تيار ثابت مع تموج أقل من 5%. يجب تقليل الحد الأقصى لتيار التشغيل بناءً على درجة الحرارة المحيطة والمقاومة الحرارية. تأكد من تبديد الحرارة الجيد عن طريق تثبيت LED على لوحة دوائر مطبوعة ذات قلب معدني أو استخدام فتحات حرارية قريبة. تجنب التعرض للمركبات المحتوية على الكبريت والمركبات العضوية المتطايرة (VOCs) التي قد تسبب تغير اللون أو فقدان التدفق الضوئي. حافظ على بيئة نظيفة أثناء التجميع لمنع جذب الغبار على عدسة السيليكون.

8. المقارنة التقنية

بالمقارنة مع مصابيح SMD 2835 القياسية، توفر حزمة PLCC-2 بصمة أصغر (2.8x3.5 مم مقابل 2.8x3.5 مم لـ 2835، ولكن لاحظ أن PLCC-2 مشابه في الحجم) ولكن مع تدفق إشعاعي أعلى لكل حزمة (180 ملي واط نموذجي عند 100 مللي أمبير) مقارنة بمصابيح LED زرقاء 2835 النموذجية (~100 ملي واط). توفر زاوية الرؤية الواسعة 120° أيضًا تجانسًا مكانيًا أفضل. تسهل المقاومة الحرارية المنخفضة (15°C/واط) تبديد الحرارة، مما يجعل هذا LED مناسبًا للمصفوفات عالية الكثافة في مصانع النباتات. قدرة تحمل ESD البالغة 2000 فولت (HBM) قابلة للمقارنة مع معايير الصناعة.

9. الأسئلة الشائعة

س1: ما هو الحد الأقصى للتيار الأمامي الذي يمكنني تطبيقه؟ج: التصنيف الأقصى المطلق هو 100 مللي أمبير تيار مستمر، ولكن ضع في الاعتبار تقليل التيار عند درجات الحرارة المحيطة المرتفعة. للتشغيل الموثوق، يوصى باستخدام 80-90 مللي أمبير لتحقيق التوازن بين العمر الافتراضي والإخراج.

س2: كيف يجب التعامل مع LED لتجنب تلف ESD؟ج: استخدم معدات الحماية من ESD المناسبة (سوار معصم مؤرض، طاولات موصلة، مؤينات) أثناء التعامل. يمكن لـ LED تحمل ما يصل إلى 2000 فولت HBM، ولكن لا يزال الحذر مطلوبًا.

س3: هل يمكنني استخدام هذا LED للإضاءة العامة؟ج: نعم، ولكنه يصدر ضوءًا أزرق فقط. للحصول على ضوء أبيض، قم بدمجه مع الفوسفور أو مصابيح LED ملونة أخرى.

س4: ما هي ظروف التخزين الموصى بها للبكرات غير المفتوحة؟ج: درجة الحرارة ≤30°C، الرطوبة ≤75% RH. مدة الصلاحية سنة واحدة من تاريخ التعبئة.

10. دراسات حالة عملية

في إعداد الزراعة العمودية، تم استخدام لوحة من 200 مصباح LED أزرق لتوفير إضاءة تكميلية لزراعة الخس. عند تيار تشغيل 80 مللي أمبير، وصل التدفق الإشعاعي الكلي إلى 36 واط (200*0.18 واط). تم وضع لوحة LED على ارتفاع 20 سم فوق المظلة، محققة كثافة تدفق فوتوني ضوئي (PPFD) تبلغ حوالي 150 ميكرومول/م²/ثانية عند مستوى المظلة. زادت الكتلة الحيوية للخس الناتجة بنسبة 30% مقارنة بالضوء المحيط وحده. عملت مصابيح LED عند درجة حرارة وصلة 45°C، ضمن الحد الآمن.

حالة أخرى: في مختبر زراعة الأنسجة، تم استخدام مصفوفات من مصابيح LED هذه للإكثار الدقيق لبساتين الفاكهة. قلل الطيف الأزرق النقي من الاستطالة وعزز نمو الجذور. سمحت زاوية الرؤية 120° بإضاءة موحدة عبر أرفف الزراعة دون بقع ساخنة.

11. مبدأ التشغيل

هذا LED هو ثنائي باعث للضوء أزرق يعتمد على نيتريد الغاليوم (GaN). عند تطبيق انحياز أمامي عبر الوصلة p-n، تتحد الإلكترونات من الطبقة من النوع n مع الثقوب في الطبقة من النوع p داخل المنطقة النشطة. يطلق هذا الإتحاد طاقة على شكل فوتونات. يتم تصميم فجوة النطاق لهيكل البئر الكمومي InGaN لإنتاج ضوء عند حوالي 450 نانومتر (أزرق). تغلف حزمة PLCC-2 الشريحة وتوفر جهات اتصال كهربائية ومسارات حرارية. تحمي عدسة السيليكون الشريحة وتستخرج الضوء بكفاءة.

12. اتجاهات التطوير

يتطور سوق LED البستنة بسرعة. تشمل الاتجاهات المستقبلية كفاءة أعلى (>3 ميكرومول/جول)، أطياف قابلة للضبط تجمع بين أطوال موجية متعددة، والتكامل مع عناصر التحكم الذكية. من المتوقع أن تتقلص حزم PLCC-2 أكثر مع زيادة كثافة الطاقة. يحقق الجيل الحالي من مصابيح LED الزرقاء بالفعل تدفقات إشعاعية أعلى من 200 ملي واط لكل حزمة عند 100 مللي أمبير. يعد البحث في مواد InGaN وتصميمات الشرائح بأداء أفضل. بالإضافة إلى ذلك، فإن الجهود المبذولة لخفض التكاليف وتحسين الموثوقية ستدفع إلى التبني في مصانع النباتات واسعة النطاق.