ورقة بيانات LED أبيض 3 واط سيراميك 3535 - أبعاد 3.5x3.5x? مم - جهد 3.2 فولت - قدرة 3 واط - وثيقة تقنية

1. نظرة عامة على المنتج

تقدم هذه الوثيقة المواصفات التفصيلية لـ LED أبيض عالي القدرة من سلسلة سيراميك 3535 بقدرة 3 واط. تم تصميم هذا المكون للتطبيقات التي تتطلب تدفقاً ضوئياً عالياً وأداءً موثوقاً في بيئات حرارية متطلبة. يوفر الركيزة السيراميكية موصلية حرارية ممتازة، مما يجعله مناسباً للتشغيل بتيار عالي والاستخدام الممتد.

1.1 تحديد موقع المنتج والمزايا الأساسية

تكمن الميزة الأساسية لهذه السلسلة من مصابيح LED في تغليفها السيراميكي. مقارنةً بالعبوات البلاستيكية التقليدية، يوفر السيراميك تبديداً حرارياً فائقاً، مما يترجم مباشرةً إلى موثوقية أعلى على المدى الطويل، وإخراج لوني مستقر، وعمر تشغيلي أطول، خاصةً عند تشغيله بتيارات عالية مثل 700 مللي أمبير النموذجية المحددة. البصمة 3535 هي معيار صناعي شائع، مما يسهل التصميم والاستبدال.

1.2 السوق المستهدف والتطبيقات

يستهدف هذا الـ LED تطبيقات الإضاءة الاحترافية حيث يكون الأداء والعمر الطويل أمراً بالغ الأهمية. تشمل حالات الاستخدام النموذجية:

• الإضاءة الصناعية العالية (High-bay)
• الأنوار السفلية التجارية والكشافات
• إضاءة المناطق الخارجية
• إضاءة البستنة المتخصصة
• أي تطبيق يتطلب مصادر ضوء بيضاء قوية وعالية الإخراج.

2. تحليل متعمق للمعاملات التقنية

يتم تحديد جميع المعلمات عند درجة حرارة نقطة اللحام (Ts) تبلغ 25 درجة مئوية ما لم يُذكر خلاف ذلك.

2.1 التقييمات القصوى المطلقة

تمثل هذه القيم الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• التيار الأمامي (IF):1000 مللي أمبير (تيار مستمر)
• تيار النبضة الأمامي (IFP):1400 مللي أمبير (عرض النبضة ≤10 مللي ثانية، دورة العمل ≤1/10)
• تبديد القدرة (PD):3400 ملي واط
• درجة حرارة التشغيل (Topr):-40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية
• درجة حرارة التخزين (Tstg):-40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية
• درجة حرارة الوصلة (Tj):125 درجة مئوية
• درجة حرارة اللحام (Tsld):لحام إعادة التدفق عند 230 درجة مئوية أو 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ كحد أقصى.

2.2 الخصائص الكهروضوئية (النموذجية/القصوى)

• الجهد الأمامي (VF):3.2 فولت / 3.6 فولت (عند IF=700 مللي أمبير)
• الجهد العكسي (VR):5 فولت
• التيار العكسي (IR):50 ميكرو أمبير (الحد الأقصى)
• زاوية الرؤية (2θ1/2):120 درجة (نموذجي)

3. شرح نظام التصنيف

يتم تصنيف الـ LED وفقاً لنظام تصنيف متعدد المعلمات لضمان اتساق اللون والأداء.

3.1 تصنيف درجة حرارة اللون المترابطة (CCT)

يتوفر المنتج بدرجات حرارة لونية قياسية تتراوح من 2700 كلفن (أبيض دافئ) إلى 8000 كلفن (أبيض بارد). يتم تعريف كل CCT بواسطة منطقة لونية محددة على مخطط CIE (على سبيل المثال، 2700 كلفن تتوافق مع المناطق 8A، 8B، 8C، 8D). وهذا يضمن أن الضوء الأبيض المنبعث يقع ضمن مساحة لونية دقيقة.

3.2 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تصنيف التدفق الضوئي حسب الحد الأدنى للإخراج عند 700 مللي أمبير. يتم تعريف التصنيفات بواسطة رمز (على سبيل المثال، 2H، 2J، 2K) مع قيم التدفق الضوئي الدنيا والنموذجية المرتبطة بها بوحدة اللومن. على سبيل المثال، LED أبيض محايد (3700-5000 كلفن) بمؤشر تجسيد ألوان 70 في التصنيف 2L له تدفق ضوئي أدنى يبلغ 172 لومن وتدفق نموذجي يبلغ 182 لومن. ملاحظة: تضمن الشحنات الحد الأدنى للتدفق الضوئي ومنطقة اللونية CCT؛ قد يكون التدفق الفعلي أعلى.

3.3 تصنيف الجهد الأمامي

يتم أيضاً تصنيف الجهد الأمامي للمساعدة في تصميم الدائرة لتنظيم التيار.

• الرمز 2:VF = 2.8 فولت إلى 3.0 فولت
• الرمز 3:VF = 3.0 فولت إلى 3.2 فولت
• الرمز 4:VF = 3.2 فولت إلى 3.4 فولت

3.4 قاعدة ترقيم الموديل

يتبع موديل المنتج رمزاً منظماً: T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□. تشير الأرقام بالترتيب إلى: سلسلة المنتج، رمز العبوة (مثل '19' لسيراميك 3535)، رمز عدد الرقائق (مثل 'P' لرقاقة عالية القدرة مفردة)، رمز العدسة/البصريات، رمز لون الإضاءة (مثل 'L' للأبيض الدافئ، 'C' للأبيض المحايد، 'W' للأبيض البارد)، رمز داخلي، رمز تصنيف التدفق الضوئي، ورمز تصنيف الجهد الأمامي.

4. المعلومات الميكانيكية والتغليفية

4.1 رسم المخطط والأبعاد

يستخدم الـ LED عبوة سيراميكية قياسية مقاس 3.5 مم × 3.5 مم. تُظهر الرسومات الأبعاد التفصيلية المنظر العلوي والجانبي والقياسات الحرجة. يتم تحديد التسامحات بـ ±0.10 مم للأبعاد .X و ±0.05 مم للأبعاد .XX.

4.2 نمط اللوح الموصى به وتصميم الاستنسل

يتم توفير تصميم نمط اللوح لتخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، مما يضمن اللحام المناسب والتوصيل الحراري. كما يُوصى بتصميم استنسل مطابق للتحكم في حجم معجون اللحام أثناء تجميع إعادة التدفق، وهو أمر بالغ الأهمية لتحقيق وصلة لحام موثوقة ومسار حراري مثالي إلى لوحة الدوائر المطبوعة.

5. تحليل منحنيات الأداء

5.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

منحنى I-V ضروري لتصميم السائق. يظهر العلاقة غير الخطية بين التيار والجهد، حيث يكون الجهد الأمامي النموذجي 3.2 فولت عند 700 مللي أمبير. يجب على المصممين استخدام سائق تيار ثابت لضمان التشغيل المستقر ومنع الانحراف الحراري.

5.2 التيار الأمامي مقابل التدفق الضوئي النسبي

يوضح هذا المنحنى كيف يزداد إخراج الضوء مع التيار. يُظهر عادةً علاقة شبه خطية عند التيارات الأعلى بسبب انخفاض الكفاءة وزيادة درجة حرارة الوصلة. التشغيل عند 700 مللي أمبير الموصى به يوفر توازناً بين الإخراج والفعالية.

3.3 توزيع القدرة الطيفية وتأثيرات درجة حرارة الوصلة

يظهر منحنى توزيع القدرة الطيفية النسبي شدة الضوء عبر الأطوال الموجية لـ LED أبيض، وهو مزيج من انبعاث الرقاقة الزرقاء وتحويل الفوسفور. يُظهر منحنى منفصل كيف قد يتحول الطيف مع زيادة درجة حرارة الوصلة، مما يمكن أن يؤثر على نقطة اللون (اللونية) ويتطلب إدارة حرارية مناسبة في التصميم النهائي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 معلمات لحام إعادة التدفق

يتوافق الـ LED مع ملفات إعادة التدفق الخالية من الرصاص القياسية. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الجسم القصوى أثناء اللحام 230 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ أو 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ. من الأهمية بمكان اتباع ملف درجة الحرارة الموصى به لتجنب إتلاف الرقاقة الداخلية، أو روابط الأسلاك، أو الفوسفور.

6.2 احتياطات التعامل والتخزين

مصابيح LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). تعامل معها باستخدام احتياطات ESD المناسبة. قم بتخزينها في بيئة جافة ومتحكم بها ضمن نطاق درجة الحرارة المحدد (-40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية) لمنع امتصاص الرطوبة، مما قد يتسبب في ظاهرة \"الفشار\" أثناء إعادة التدفق.

7. معلومات التغليف والطلب

7.1 تغليف الشريط والبكرة

يتم توريد المنتج على شريط حامل بارز ملفوف على بكرات، مناسب لآلات التجميع الآلي (pick-and-place). يتم توفير الأبعاد التفصيلية لجيوب الشريط الحامل ومواصفات البكرة لضمان التوافق مع معدات التصنيع.

7.2 مواصفات التعبئة

تشمل المواصفات الكمية لكل بكرة، والبكرات لكل صندوق داخلي، والصناديق لكل كرتونة شحن. تضمن التعبئة المناسبة حماية المكونات أثناء النقل والتخزين.

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 الإدارة الحرارية

هذا هو الجانب الأكثر أهمية في التصميم باستخدام مصابيح LED عالية القدرة. تحتوي العبوة السيراميكية على مقاومة حرارية منخفضة، ولكن هذه الميزة تضيع بدون مسار حراري مناسب. يجب أن تحتوي لوحة الدوائر المطبوعة على تصميم موصل حراري، غالباً باستخدام لوحات دوائر مطبوعة ذات قلب معدني (MCPCBs) أو ركائز معدنية معزولة (IMS)، مع تبريد حراري كافٍ للحفاظ على درجة حرارة الوصلة أقل بكثير من الحد الأقصى المسموح به وهو 125 درجة مئوية للحصول على عمر طويل وأداء مستقر.

8.2 القيادة الكهربائية

استخدم دائماً سائق LED بتيار ثابت. يجب مراعاة تصنيف الجهد (الرمز 2، 3، أو 4) عند تصميم جهد الامتثال للسائق. تأكد من أن تيار السائق يتطابق مع نقطة التشغيل المقصودة (على سبيل المثال، 700 مللي أمبير) وأنه يحتوي على حماية مناسبة ضد التيار الزائد، والجهد الزائد، والدوائر المفتوحة/القصيرة.

8.3 التصميم البصري

يتمتع الـ LED بزاوية رؤية واسعة تبلغ 120 درجة. للإضاءة الاتجاهية، هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (عدسات أو عواكس). توفر الرسومات الميكانيكية الأبعاد اللازمة لتصميم أو اختيار بصريات متوافقة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

المميز الرئيسي لهذا الـ LED السيراميكي 3535 مقارنةً بالعبوات البلاستيكية 3535 القياسية هو أداؤه الحراري. توفر المادة السيراميكية عادةً مقاومة حرارية أقل من الوصلة إلى نقطة اللحام، مما يسمح لها بمعالجة تيارات قيادة أعلى أو التشغيل عند درجة حرارة وصلة أقل لنفس التيار، مما يحسن مباشرة العمر الافتراضي (مقاييس L70، L90) ويقلل من تحول اللون بمرور الوقت. وهذا يجعله مفضلاً للتطبيقات عالية الموثوقية أو عالية الإجهاد.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

10.1 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED عند 1000 مللي أمبير بشكل مستمر؟

على الرغم من أن التقييم الأقصى المطلق هو 1000 مللي أمبير، إلا أن حالة التشغيل النموذجية هي 700 مللي أمبير. التشغيل المستمر عند 1000 مللي أمبير سيولد حرارة أكبر بكثير، مما يدفع درجة حرارة الوصلة نحو حدها ويقلل بشكل كبير من العمر الافتراضي وقد يتسبب في تحول اللون. لا يُوصى به بدون إدارة حرارية استثنائية وفهم للموثوقية المخفضة.

10.2 ما معنى تصنيف التدفق الضوئي \"الحد الأدنى\"؟

يتم ضمان القيمة الدنيا؛ أي LED يتم شحنه في هذا التصنيف سيلبي أو يتجاوز ذلك الإخراج الضوئي تحت ظروف الاختبار القياسية. القيمة النموذجية هي متوسط الإخراج الذي يمكنك توقعه. تلاحظ ورقة البيانات أن المنتج المشحون قد يتجاوز القيمة الدنيا للتصنيف ولكنه سيلتزم دائمًا بمنطقة اللونية CCT المحددة.

10.3 كيف يمكنني تفسير تصنيف CCT برموز مثل 5A، 5B، 5C، 5D؟

هذه مناطق رباعية محددة (أو مناطق) على مخطط اللونية CIE 1931. سيكون للـ LED ذو CCT اسمي 4000 كلفن إحداثيات لونية تقع ضمن إحدى هذه المناطق الأربع المحددة مسبقاً (5A، 5B، 5C، أو 5D). يضمن هذا النظام اتساقاً لونياً دقيقاً داخل الدفعة الواحدة وبين الدفعات المطلوبة بنفس المواصفات.

11. دراسة حالة تصميمية عملية

السيناريو:تصميم ضوء علوي (high-bay) بقدرة 50 واط باستخدام مصابيح LED متعددة.
خطوات التصميم:
1. الإخراج المستهدف:تحديد إجمالي اللومن المطلوب.
2. اختيار الـ LED:اختر تصنيف تدفق ضوئي (على سبيل المثال، 2M لـ ~190 لومن نموذجي عند 700 مللي أمبير). احسب عدد مصابيح LED: 50,000 لومن مستهدف / 190 لومن لكل LED ≈ 263 LED. عملياً، يجب أخذ الخسائر البصرية والحرارية في الاعتبار.
3. التصميم الحراري:لـ 263 LED عند 3.2 فولت، 0.7 أمبير لكل منها، إجمالي الطاقة الكهربائية ~589 واط. بافتراض كفاءة مقبس الحائط 40%، فإن ~353 واط هي حرارة. هناك حاجة إلى مبرد حراري ضخم مبرد نشط أو توزيع عبر وحدات متعددة.
4. التصميم الكهربائي:استخدم عدة سائقات تيار ثابت، كل منها يغذي سلسلة من مصابيح LED على التوالي والتوازي، مع ضمان أن إجمالي الجهد الأمامي لكل سلسلة يقع ضمن نطاق امتثال السائق، مع مراعاة تصنيف VF.
5. التصميم البصري:استخدم عدسات ثانوية فردية أو عاكس كبير واحد لتحقيق نمط الحزمة المطلوب وتوزيع الضوء.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعمل الـ LED الأبيض على مبدأ الإضاءة الكهربائية في أشباه الموصلات وتحويل الفوسفور. تبعث رقاقة أشباه الموصلات ذات فجوة النطاق المباشر (عادةً نيتريد الغاليوم الإنديوم - InGaN) ضوءاً أزرقاً عندما تتحد الإلكترونات مع الفجوات عبر فجوة النطاق تحت انحياز أمامي. يصطدم هذا الضوء الأزرق بعد ذلك بطبقة من مادة الفوسفور (عادةً إيتريوم ألومنيوم غارنت - YAG:Ce) المترسبة على الرقاقة أو بالقرب منها. يمتص الفوسفور جزءاً من الفوتونات الزرقاء ويعيد إصدار الضوء عبر طيف أوسع في المنطقة الصفراء. يُدرك العين البشرية مزيج الضوء الأزرق المتبقي والانبعاث الأصفر الواسع على أنه ضوء أبيض. تحدد النسبة الدقيقة للأزرق إلى الأصفر، والتكوين المحدد للفوسفور، درجة حرارة اللون المترابطة (CCT) ومؤشر تجسيد الألوان (CRI) للضوء الأبيض.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر سوق الـ LED عالي القدرة في التطور نحو كفاءة أعلى (المزيد من اللومن لكل واط)، وموثوقية محسنة، وجودة لونية أفضل. تشمل الاتجاهات ذات الصلة بهذه العبوة السيراميكية 3535:
زيادة الفعالية:تحسينات مستمرة في الكفاءة الكمية الداخلية للرقاقة الزرقاء وكفاءة تحويل الفوسفور.
جودة اللون:تطوير أنظمة الفوسفور ذات مؤشر تجسيد ألوان أعلى (Ra >90) وقيم R9 (الأحمر المشبع) محسنة لتجسيد ألوان أفضل، خاصة في إضاءة التجزئة والمتاحف.
الإدارة الحرارية:مواصلة تحسين السيراميك ومواد العبوات الأخرى عالية التوصيل الحراري (مثل القائمة على السيليكون، والمركبة) لخفض المقاومة الحرارية بشكل أكبر، مما يتيح كثافات طاقة أعلى.
التصغير والتكامل:على الرغم من أن البصمة 3535 تظل شائعة، إلا أن هناك اتجاهًا نحو عبوات على مستوى الرقاقة (CSP) ووحدات متكاملة تجمع بين رقائق LED متعددة، وسائقات، وأحياناً أجهزة استشعار في وحدة واحدة أسهل في التجميع، على الرغم من أن هذه غالباً ما تضحي ببعض الأداء الحراري للعبوة السيراميكية المخصصة مثل هذه.