ورقة بيانات تقنية لمصباح LED أصفر بقدرة 1 واط من سلسلة السيراميك 3535 - الأبعاد 3.5x3.5x؟ مم - الجهد 2.2 فولت - القدرة 1 واط

1. نظرة عامة على المنتج

تُعد سلسلة السيراميك 3535 مصباح LED عالي القدرة مُصمم للتطبيقات التي تتطلب أداءً قويًا وإدارة حرارية موثوقة. يوفر الركيزة السيراميكية تبديدًا ممتازًا للحرارة، مما يجعلها مناسبة للعمل بتيار عالي وفي البيئات المتطلبة. هذا الموديل المحدد، T1901PYA، هو مصباح LED أصفر بقدرة 1 واط، ويتميز بإخراج تدفق ضوئي عالي وأداء مستقر عبر نطاق واسع من درجات الحرارة.

تشمل المزايا الأساسية لهذه السلسلة موصلية حرارية فائقة مقارنة بالعبوات البلاستيكية القياسية، مما يؤدي إلى عمر أطول والحفاظ على الإخراج الضوئي. تشمل الأسواق المستهدفة إضاءة السيارات (الإضاءة الداخلية وإضاءة الإشارات)، والإضاءة الصناعية، وإضاءة الأماكن المرتفعة، والإضاءة المتخصصة حيث تكون اتساق اللون والموثوقية أمرًا بالغ الأهمية.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة (T_s=25°C)

تحدد المعلمات التالية الحدود التشغيلية التي إذا تجاوزتها قد يحدث تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروفًا للتشغيل المستمر.

• تيار الأمام (I_F):500 مللي أمبير (تيار مستمر)
• تيار النبضة الأمامي (I_FP):700 مللي أمبير (عرض النبضة ≤10 مللي ثانية، دورة العمل ≤1/10)
• تبديد القدرة (P_D):1300 ملي واط
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):-40°C إلى +100°C
• درجة حرارة التخزين (T_stg):-40°C إلى +100°C
• درجة حرارة التقاطع (T_j):125°C
• درجة حرارة اللحام (T_sld):لحام بإعادة التدفق عند 230°C أو 260°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهروضوئية (T_s=25°C، I_F=350mA)

هذه هي معلمات الأداء النموذجية تحت ظروف الاختبار القياسية.

• جهد الأمام (V_F):نموذجي 2.2 فولت، أقصى 2.6 فولت
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت
• الطول الموجي القمة (λ_d):625 نانومتر
• التيار العكسي (I_R):أقصى 50 ميكرو أمبير (عند V_R=5V)
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):120°

2.3 الخصائص الحرارية

توفر العبوة السيراميكية مسارًا ذا مقاومة حرارية منخفضة من شريحة LED (التقاطع) إلى وسادات اللحام ومن ثم إلى لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). تعتبر الإدارة الحرارية الفعالة على لوحة التطبيق أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على الأداء والعمر الطويل. التشغيل عند أو بالقرب من درجة حرارة التقاطع القصوى سيسرع من تدهور التدفق الضوئي ويمكن أن يؤدي إلى فشل مبكر. يجب على المصممين ضمان وجود مشتت حراري كافٍ، خاصة عند تشغيل LED عند تياره الأقصى المقنن.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED (تصنيفها) وفقًا للمعلمات الرئيسية. وهذا يسمح للمصممين باختيار القطع التي تلبي متطلبات التطبيق المحددة.

3.1 تصنيف التدفق الضوئي (عند 350mA)

يُقاس التدفق الضوئي باللومن (lm). تحدد التصنيفات القيم الدنيا والنموذجية.

• الرمز 1L:الحد الأدنى 30 لومن، نموذجي 35 لومن
• الرمز 1M:الحد الأدنى 35 لومن، نموذجي 40 لومن
• الرمز 1N:الحد الأدنى 40 لومن، نموذجي 45 لومن
• الرمز 1P:الحد الأدنى 45 لومن، نموذجي 50 لومن
• الرمز 1Q:الحد الأدنى 50 لومن، نموذجي 55 لومن

ملاحظة: تسامح التدفق الضوئي هو ±7%.

3.2 تصنيف جهد الأمام (عند 350mA)

يساعد تصنيف جهد الأمام في تصميم دوائر القيادة الحالية المتسقة، خاصة في مصفوفات LED المتعددة.

• الرمز C:1.8 فولت إلى 2.0 فولت
• الرمز D:2.0 فولت إلى 2.2 فولت
• الرمز E:2.2 فولت إلى 2.4 فولت
• الرمز F:2.4 فولت إلى 2.6 فولت

ملاحظة: تسامح جهد الأمام هو ±0.08 فولت.

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد

يحدد هذا درجة اللون الأصفر المنبعث، مما يضمن تجانس اللون.

• الرمز Y1:585 نانومتر إلى 588 نانومتر
• الرمز Y2:588 نانومتر إلى 591 نانومتر
• الرمز Y3:591 نانومتر إلى 594 نانومتر

4. تحليل منحنيات الأداء

توضح الرسوم البيانية التالية العلاقة بين المعلمات الرئيسية، وهو أمر بالغ الأهمية لتصميم الدوائر والإدارة الحرارية.

4.1 تيار الأمام مقابل جهد الأمام (منحنى I-V)

يُظهر هذا المنحنى العلاقة الأسية بين التيار والجهد. يزداد جهد الأمام مع التيار ويعتمد أيضًا على درجة الحرارة. يستخدم المصممون هذا لاختيار مقاومات تحديد التيار المناسبة أو إعدادات قائد التيار الثابت. التشغيل عند 350mA النموذجي يعطي V_Fحوالي 2.2 فولت.

4.2 تيار الأمام مقابل التدفق الضوئي النسبي

يوضح هذا الرسم البياني أن إخراج الضوء يزداد مع التيار ولكن ليس بشكل خطي. عند التيارات الأعلى، تنخفض الكفاءة بسبب زيادة توليد الحرارة (تأثير الهبوط). تم اختيار نقطة التشغيل 350mA كتوازن بين الإخراج العالي والكفاءة الجيدة. يتطلب القيادة بعد هذه النقطة تصميمًا حراريًا دقيقًا.

4.3 درجة حرارة التقاطع مقابل القدرة الطيفية النسبية

مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع، يمكن أن يتحول الإخراج الطيفي لـ LED قليلاً. بالنسبة لمصابيح LED الصفراء، قد يظهر هذا كتغير طفيف في الطول الموجي السائد أو نقاء اللون. الحفاظ على درجة حرارة تقاطع منخفضة هو مفتاح أداء لوني مستقر طوال عمر المنتج.

4.4 توزيع القدرة الطيفية

يُظهر منحنى خاصية طاقة النطاق طيف الانبعاث لمصباح LED الأصفر، المتمركز حول 625 نانومتر. له عرض طيفي ضيق نسبيًا، نموذجي لمصابيح LED أحادية اللون، وهو مثالي للتطبيقات التي تتطلب لونًا مشبعًا.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 الأبعاد الخارجية

تتبع العبوة البصمة القياسية 3535: أبعاد القاعدة تقريبًا 3.5 مم × 3.5 مم. الارتفاع الدقيق غير محدد في المقتطف المقدم. تتضمن ورقة البيانات الكاملة رسومات ميكانيكية مفصلة مع التسامحات (مثل .X: ±0.10 مم، .XX: ±0.05 مم) لتخطيط PCB.

5.2 تخطيط الوسادة الموصى به وتصميم الإستنسل

توفر ورقة البيانات نمط الأرضية المقترح (البصمة) وتصاميم إستنسل اللحام لضمان لحام موثوق. يعد تصميم الوسادة أمرًا بالغ الأهمية لكل من الاتصال الكهربائي ونقل الحرارة. يجب لحام الوسادة الحرارية أسفل المكون بشكل صحيح إلى وسادة نحاسية مقابلة على PCB لتسهيل تبديد الحرارة. يتحكم تصميم فتحة الإستنسل في حجم معجون اللحام المودع.

5.3 تحديد القطبية

يحتوي LED على أنود وكاثود. عادةً ما يتم تمييز القطبية على الجهاز نفسه (مثل شق، نقطة، أو زاوية مقطوعة) ويجب توجيهها بشكل صحيح على PCB وفقًا لمخطط البصمة. ستمنع التوصيلة العكسية LED من الإضاءة، وتطبيق جهد عكسي يتجاوز 5 فولت المقنن يمكن أن يتلفه.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

يتوافق LED مع عمليات لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء أو الحمل الحراري القياسية. يتم تحديد ملفين تعريف:

1. درجة حرارة ذروة 230°C.

2. درجة حرارة ذروة 260°C.

في كلتا الحالتين، يجب التحكم في الوقت فوق السائل (عادةً ~217°C لسبائك SAC)، ويجب ألا يتجاوز الوقت عند درجة حرارة الذروة 10 ثوانٍ لمنع التلف الحراري لشريحة LED والعبوة.

6.2 احتياطات التعامل والتخزين

• حساسية التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):على الرغم من عدم تصنيفه صراحةً كجهاز حساس، يُوصى باحتياطات ESD القياسية أثناء التعامل.

• حساسية الرطوبة:العبوة السيراميكية عمومًا أقل عرضة لامتصاص الرطوبة من العبوات البلاستيكية، ولكن يُنصح بالتخزين في بيئة جافة.

• التنظيف:إذا كان التنظيف مطلوبًا بعد اللحام، استخدم مذيبات متوافقة لا تضر بعدسة LED أو مادة التغليف.

6.3 ظروف التخزين

قم بالتخزين في كيس الحاجز الرطوبي الأصلي عند درجات حرارة بين -40°C و +100°C، في بيئة منخفضة الرطوبة. تجنب التعرض لأشعة الشمس المباشرة أو الغازات المسببة للتآكل.

7. التغليف ومعلومات الطلب

7.1 مواصفات الشريط الحامل

يتم توريد مصابيح LED على شريط حامل بارز لتجميع الالتقاط والوضع الآلي. تم تصميم عرض الشريط وأبعاد الجيب والمسافة لتكون متوافقة مع معدات SMT القياسية. يوضح الرسم المقدم الأبعاد التفصيلية للشريط الحامل لسلسلة السيراميك 3535.

7.2 التغليف على بكرات

يتم لف الشريط الحامل على بكرات قياسية. عادةً ما تحدد الشركة المصنعة الكمية على البكرة (مثل 1000 قطعة، 4000 قطعة). يتم وضع علامة على البكرة برقم القطعة والكمية ورقم الدفعة ورموز التصنيف.

7.3 نظام ترقيم القطع

يتبع رقم الموديل T1901PYA نظام ترميز منظم:

• T:بادئة سلسلة الشركة المصنعة.

• 19:رمز العبوة للسيراميك 3535.

• P:رمز عدد الشرائح لشريحة عالية القدرة واحدة.

• Y:رمز اللون للأصفر.

• A:رمز داخلي أو متغير محدد.

قد تشير اللواحق الإضافية إلى تصنيف التدفق (مثل 1M)، وتصنيف الجهد (مثل D)، وتصنيف الطول الموجي (مثل Y2).

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• إضاءة السيارات:أضواء التشغيل النهاري (DRLs)، إشارات الانعطاف، الإضاءة الداخلية المحيطة.
• الإضاءة الصناعية والتجارية:أضواء الأماكن المرتفعة، إضاءة المهام، إضاءة رؤية الآلة.
• اللافتات والديكور:الحروف المجوفة، إضاءة الزخرفة المعمارية، شرائط الإضاءة الزخرفية.
• الإضاءة المتخصصة:الأجهزة الطبية، الإضاءة الزراعية (أطياف محددة).

8.2 اعتبارات التصميم

• اختيار القائد (السائق):استخدم قائد تيار ثابت لإخراج ضوئي مستقر وعمر طويل. يجب ضبط تيار القيادة بناءً على السطوع المطلوب وهامش التصميم الحراري.

• الإدارة الحرارية:هذا هو الجانب الأكثر أهمية. استخدم PCB بسمك نحاس كافٍ (مثل 2 أونصة) للوسادة الحرارية. فكر في استخدام الفتحات الحرارية لنقل الحرارة إلى الطبقات الداخلية أو مشتت حراري في الخلف. يجب عدم تجاوز درجة حرارة التقاطع القصوى (125°C).

• البصريات:توفر زاوية الرؤية 120° إضاءة واسعة. للحزم المركزة، يمكن استخدام بصريات ثانوية (عدسات أو عواكس) مصممة لبصمة 3535.

• مصفوفات التوالي/التوازي:عند توصيل عدة مصابيح LED، قم بمطابقتها حسب تصنيف جهد الأمام لضمان توزيع التيار بالتساوي، خاصة في سلاسل التوازي. تُفضل قوادة التيار الثابت لسلاسل التوالي.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED البلاستيكية القياسية 3535، تقدم النسخة السيراميكية:

• أداء حراري فائق:تمتلك الركائز السيراميكية موصلية حرارية أعلى بكثير من البلاستيك، مما يؤدي إلى درجة حرارة تقاطع أقل عند نفس تيار القيادة، مما يترجم إلى إخراج ضوئي أعلى، واستقرار لوني أفضل، وعمر أطول.

• موثوقية أعلى:السيراميك مقاوم للاصفرار تحت التعرض للأشعة فوق البنفسجية وأكثر متانة في بيئات الحرارة والرطوبة العالية.

• تيار قيادة أقصى أعلى:يسمح تبديد الحرارة المحسن بالعمل عند التيار المستمر الكامل 500mA، مما يتيح عبوات لومن أعلى.

المقايضة هي عادةً تكلفة وحدة أعلى قليلاً مقارنة بالعبوات البلاستيكية.

10. الأسئلة الشائعة (FAQs)

س1: ما الفرق بين قيمتي "النموذجي" و"الحد الأدنى" للتدفق الضوئي في جدول التصنيف؟

ج1: قيمة "النموذجي" (Typical) هي متوسط الإخراج لمصابيح LED في ذلك التصنيف. قيمة "الحد الأدنى" (Minimum) هي الحد الأدنى المضمون. يجب على المصممين استخدام قيمة "الحد الأدنى" لحسابات السطوع في أسوأ الحالات في تطبيقهم.

س2: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 500mA بشكل مستمر؟

ج2: نعم، 500mA هو الحد الأقصى المطلق للتيار المستمر. ومع ذلك، يتطلب التشغيل المستمر عند هذا المستوى إدارة حرارية ممتازة للحفاظ على درجة حرارة التقاطع أقل من 125°C. للحصول على عمر أمثل وكفاءة، يُوصى بالتشغيل عند 350mA أو أقل.

س3: كيف أفسر رموز تصنيف الجهد عند تصميم قائدي (السائق)؟

ج3: صمم قائد التيار الثابت الخاص بك لاستيعاب أقصى V_Fفي التصنيف المحدد (على سبيل المثال، للتصنيف 'E'، صمم لما يصل إلى 2.4 فولت لكل LED). إذا كنت تستخدم مصدر جهد مع مقاوم، احسب قيمة المقاوم باستخدام أقصى V_Fلضمان عدم تجاوز التيار للحد في أسوأ الظروف.

س4: هل العدسة مرفقة مع هذا LED؟

ج4: يشير رقم القطعة T1901PYA والرمز '00' في اصطلاح التسمية لـ "بدون عدسة" إلى أن هذا هو LED بصريات أولية (على مستوى الشريحة) بدون عدسة ثانوية مدمجة. زاوية الرؤية 120° متأصلة في تصميم الشريحة والعبوة.

11. دراسة حالة تصميمية

السيناريو:تصميم تركيبة إضاءة صناعية عالية الارتفاع تتطلب 5000 لومن من الضوء الأصفر لتطبيق تحذير/إشارة محدد.

عملية التصميم:

1. الهدف الضوئي:5000 لومن مطلوبة.

2. اختيار LED:اختر تصنيف التدفق 1Q (الحد الأدنى 50 لومن/LED عند 350mA).

3. حساب الكمية:عدد مصابيح LED = 5000 لومن / 50 لومن/LED = 100 LED. أضف هامش 10%، استهدف 110 LED.

4. التصميم الكهربائي:خطط لقيادة مصابيح LED في سلاسل توالي مع قائد تيار ثابت. اختر تصنيف الجهد 'D' (2.0-2.2 فولت) لتوزيع أضيق. لـ 10 مصابيح LED على التوالي، أقصى جهد للسلسلة هو 10 * 2.2 فولت = 22 فولت. اختر قائد تيار ثابت بنطاق جهد خرج يغطي حتى ~25 فولت وخرج 350mA.

5. التصميم الحراري:رتب 110 LED على لوحة دوائر مطبوعة ذات قلب معدني (MCPCB). احسب تبديد الحرارة الإجمالي: ~110 LED * (2.2 فولت * 0.35 أمبير) ≈ 84.7 واط من الطاقة الكهربائية، معظمها يتحول إلى حرارة. يجب تثبيت MCPCB على مشتت حراري ألومنيوم كبير للحفاظ على مقاومة حرارية منخفضة من التقاطع إلى البيئة المحيطة.

6. البصريات:نظرًا لأن الحزمة الواسعة 120° مقبولة للإضاءة المساحية، لا حاجة إلى بصريات ثانوية.

12. مبدأ التشغيل

الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LEDs) هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء عندما يمر تيار كهربائي عبرها. تُسمى هذه الظاهرة بالكهرباء الضوئية. في LED أصفر مثل هذا، يتم هندسة مادة أشباه الموصلات (عادةً على أساس فوسفيد الألومنيوم جاليوم إنديوم - AlGaInP) بفجوة نطاق محددة. عندما تتحد الإلكترونات مع فجوات الإلكترون داخل الجهاز، يتم إطلاق الطاقة على شكل فوتونات (جسيمات ضوء). يتم تحديد الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث من خلال فجوة النطاق الطاقي لمادة أشباه الموصلات. تعمل العبوة السيراميكية كدعم ميكانيكي، وتوفر اتصالات كهربائية، والأهم من ذلك، تعمل كمشتت حراري فعال لسحب الطاقة الحرارية بعيدًا عن تقاطع أشباه الموصلات، والحفاظ على الأداء والموثوقية.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر سوق LED عالي القدرة في التطور نحو كفاءة أعلى (المزيد من اللومن لكل واط)، وتحسين تجسيد الألوان، وموثوقية أكبر. تمثل العبوات السيراميكية اتجاهًا مهمًا في هذا المجال، خاصة لتطبيقات الطاقة المتوسطة إلى العالية، بسبب أدائها الحراري الذي لا مثيل له. قد تشمل التطورات المستقبلية:

• حلول متكاملة:المزيد من مصابيح LED مع قوادة مدمجة أو دوائر تحكم (مثل IC-on-board).

• تكنولوجيا الفوسفور المحسنة:لمصابيح LED البيضاء، ولكنها تؤثر أيضًا على استقرار وكفاءة مصابيح LED المحولة للألوان.

• التصغير مع إخراج عالي:دفع مستمر نحو عبوات أصغر (مثل 3030، 2929) قادرة على التعامل مع كثافات طاقة مماثلة أو أعلى، مما يؤكد الحاجة إلى ركائز حرارية متقدمة مثل السيراميك.

• الإضاءة الذكية:التكامل مع أجهزة الاستشعار وبروتوكولات الاتصال لأنظمة الإضاءة الممكنة بـ IoT، حيث يمكن للعبوة السيراميكية القوية حماية الإلكترونيات الحساسة.