ورقة بيانات LED السيراميك سلسلة 9292 بقوة 10 واط - أبيض - الحجم 9.2x9.2x1.6 مم - الجهد 28 فولت - القوة 10 واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة 9292 السيراميك حلاً متطوراً لمصابيح LED عالية القدرة والمركبة على السطح، مُصممة خصيصاً للتطبيقات الإضاءة المتطلبة التي تحتاج إلى إدارة حرارية قوية وأداء بصري ثابت. توفر الركيزة السيراميكية تبديداً ممتازاً للحرارة، مما يسمح لـ LED بالعمل عند تيارات تشغيل أعلى والحفاظ على استقرار الخرج الضوئي واللوني طوال عمره التشغيلي. هذه السلسلة مناسبة بشكل خاص للتطبيقات التي تكون فيها الموثوقية، والتدفق الضوئي العالي، والتحكم الدقيق في اللون عوامل حاسمة.

1.1 المزايا الأساسية

• أداء حراري فائق:يقدم الغلاف السيراميكي مقاومة حرارية منخفضة، مما ينقل الحرارة بفعالية من وصلة LED إلى لوحة الدوائر المطبوعة والمشتت الحراري، مما يعزز طول العمر التشغيلي ويمنع التدهور المبكر في التدفق الضوئي.
• معالجة قدرة عالية:قادرة على العمل حتى تيار أمامي مستمر يصل إلى 500 مللي أمبير، لتقديم خرج ضوئي عالٍ من بصمة مدمجة مقاس 9.2 مم × 9.2 مم.
• استقرار وتناسق لوني:يتم استخدام نظام تصنيف صارم لكل من درجة حرارة اللون المترابطة (CCT) والتدفق الضوئي لضمان أقل قدر من التباين في اللون والسطوع داخل الدفعة الإنتاجية الواحدة.
• زاوية مشاهدة واسعة:توفر زاوية نصف شدة نموذجية مقدارها 120 درجة إضاءة واسعة وموحدة، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات الإضاءة العامة وإضاءة النقاط.

1.2 التطبيقات المستهدفة

تم تصميم هذا الـ LED لأسواق الإضاءة الاحترافية والصناعية، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر: إضاءة الأماكن العالية (High-Bay)، وإضاءة الشوارع، وإضاءة الواجهات المعمارية، ومصابيح النقاط عالية الخرج، وتركيبات الإضاءة الزراعية المتخصصة التي تتطلب تحكماً طيفياً دقيقاً وكفاءة عالية.

2. تحليل معمق للمعايير التقنية

يقدم هذا القسم تفسيراً مفصلاً وموضوعياً للمعايير الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية المحددة في ورقة البيانات.

2.1 القيم القصوى المطلقة

تمثل هذه القيم حدود الإجهاد التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بالعمل عند هذه الحدود أو بالقرب منها لضمان أداء طويل الأمد موثوق.

• التيار الأمامي (IF):500 مللي أمبير (مستمر). يتسبب تجاوز هذا التيار في زيادة درجة حرارة الوصلة بشكل كبير، مما يزيد من خطر الفشل الكارثي.
• تيار النبضة الأمامي (IFP):700 مللي أمبير (عرض النبضة ≤10 مللي ثانية، دورة العمل ≤1/10). يسمح هذا التصنيف بسيناريوهات التشغيل الزائد لفترات قصيرة، كما في الاختبارات أو دوائر التشغيل النبضي، ولكن يجب الالتزام الصارم بشروط النبضة.
• تبديد القدرة (PD):15000 ملي واط (15 واط). هذه هي أقصى قدرة مسموح للغلاف بتبديدها، وتحسب كـ VF * IF. يعد استخدام مشتت حراري مناسب إلزامياً للبقاء ضمن هذا الحد عند تيارات التشغيل العالية.
• درجة حرارة الوصلة (Tj):125 درجة مئوية. أقصى درجة حرارة مسموح بها عند الوصلة شبه الموصلة. يجب أن يضمن التصميم الحراري للتطبيق بقاء Tj أقل من هذه القيمة تحت جميع ظروف التشغيل للحفاظ على الأداء المحدد وعمر التشغيل.
• درجة حرارة اللحام (Tsld):لحام بإعادة التدفق عند 230°م أو 260°م لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. هذا يحدد نافذة العملية لتجميع لوحة الدوائر المطبوعة.

2.2 الخصائص الكهرو-بصرية النموذجية

تم القياس عند ظروف اختبار قياسية لدرجة حرارة الركيزة T_s= 25°م.

• الجهد الأمامي (V_F):نموذجي 28 فولت، أقصى 30 فولت عند I_F=350 مللي أمبير. يشير الجهد المرتفع نسبياً إلى أن هذا الـ LED على الأرجح يحتوي على تكوين متسلسل لرقائق متعددة داخل الغلاف. يجب على المصممين التأكد من أن السائق يمكنه توفير هامش جهد كافٍ.
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. حساسية مصابيح LED للانحياز العكسي عالية جداً. يعد حماية الدائرة (مثل استخدام ثنائيات على التوازي) أمراً أساسياً إذا كان هناك أي خطر من تطبيق جهد عكسي.
• زاوية المشاهدة (2θ_1/2):120° (نموذجي)، 140° (أقصى). زاوية الشعاع الواسعة هذه مثالية للإضاءة العامة، مما يقلل الحاجة إلى بصريات ثانوية في العديد من التطبيقات.

3. شرح نظام التصنيف

يعد نظام التصنيف الدقيق أمراً بالغ الأهمية لضمان تناسق اللون والسطوع في مشاريع الإضاءة. يستخدم هذا الـ LED نهج تصنيف متعدد الأبعاد.

3.1 تصنيف درجة حرارة اللون المترابطة (CCT)

يُقدم المنتج بدرجات CCT قياسية شائعة في صناعة الإضاءة: 2700 كلفن (أبيض دافئ)، 3000 كلفن، 3500 كلفن، 4000 كلفن، 4500 كلفن، 5000 كلفن (أبيض محايد)، 5700 كلفن، و 6500 كلفن (أبيض بارد). يتم تقسيم كل درجة CCT إلى مناطق لونية محددة على مخطط CIE 1931 (مثلاً: 8A، 8B، 8C، 8D لـ 2700 كلفن). يضمن هذا الرمز المكون من حرفين أن يقع الضوء الأبيض المنبعث ضمن مساحة لونية ضيقة جداً، مما يقلل الفروق الملحوظة بين مصابيح LED الفردية.

3.2 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تصنيف التدفق الضوئي بناءً على القيم الدنيا عند تيار تشغيل 350 مللي أمبير. على سبيل المثال، يضمن LED أبيض محايد (3700-5000 كلفن) برمز تدفق 3K خرجاً أدنى يبلغ 800 لومن، بقيمة نموذجية 900 لومن. بينما يضمن رمز 3L 900 لومن كحد أدنى. من المهم ملاحظة أن الشركة المصنعة تحدد الحدود الدنيا، وقد تتجاوز الأجزاء الفعلية المشحونة هذه القيم مع الالتزام بدرجة CCT المطلوبة.

3.3 فك تشفير رقم الموديل

يتبع رقم الموديل T12019L(C، W)A تنسيقاً منظماً يشفر الميزات الرئيسية:
T [رمز السلسلة] [رمز التدفق] [رمز CCT] [رمز داخلي] - [رموز أخرى].
على سبيل المثال، يشير '12' إلى غلاف السيراميك 9292. بينما تشير 'L'، أو 'C'، أو 'W' إلى الأبيض الدافئ، أو الأبيض المحايد، أو الأبيض البارد على التوالي. فهم هذه التسمية ضروري للطلب الدقيق.

4. تحليل منحنيات الأداء

تقدم الرسوم البيانية المقدمة رؤى حاسمة حول سلوك الـ LED تحت ظروف مختلفة.

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

هذا المنحنى غير خطي. يتمتع الجهد الأمامي بمعامل درجة حرارة سالب؛ فهو ينخفض مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. يجب أخذ هذا في الاعتبار في تصميم سائق التيار الثابت لتجنب الانحراف الحراري في التصاميم ذات الإدارة الحرارية الضعيفة.

4.2 التدفق الضوئي النسبي مقابل التيار الأمامي

يزداد الخرج الضوئي بشكل شبه خطي مع التيار. بينما يؤدي التشغيل بتيارات أعلى (مثلاً 500 مللي أمبير) إلى إنتاج ضوء أكثر، فإن الفعالية (لومن لكل واط) تنخفض عادةً، وترتفع درجة حرارة الوصلة بشكل ملحوظ. يوازن تيار التشغيل الأمثل بين الخرج، والكفاءة، وعمر التشغيل.

4.3 توزيع القدرة الطيفية وتأثيرات درجة حرارة الوصلة

يظهر منحنى الطاقة الطيفية النسبي توزيع الضوء عبر الأطوال الموجية لـ LED أبيض، والذي يتكون من رقاقة زرقاء مدمجة مع مادة فسفورية. يوضح الرسم البياني لدرجة حرارة الوصلة مقابل الطاقة الطيفية النسبية الانزياح اللوني. مع زيادة Tj، قد تتغير كفاءة تحويل المادة الفسفورية، مما يؤدي غالباً إلى تغير في CCT وانخفاض محتمل في مؤشر تجسيد اللون (CRI). يعد الحفاظ على درجة حرارة وصلة منخفضة مفتاحاً لاستقرار اللون.

5. المعلومات الميكانيكية والمتعلقة بالغلاف

5.1 الأبعاد ورسم المخطط التفصيلي

يتمتع الـ LED ببصمة مربعة مقاس 9.2 مم × 9.2 مم بارتفاع نموذجي يبلغ حوالي 1.6 مم. يوفر الجسم السيراميكي سطحاً قوياً ومستوياً للتجميع الموثوق بواسطة آلة اللقط والوضع، وللاتصال الحراري الفعال.

5.2 تخطيط الوسادة الموصى به وتصميم الاستنسل

توفر ورقة البيانات رسومات مفصلة لنمط اللحام واستنسل اللحام. يعد تصميم الوسادة حاسماً لكل من الاتصال الكهربائي وكمسار حراري أساسي. يضمن فتحة الاستنسل الموصى بها ترسيب الحجم الصحيح من عجينة اللحام للحصول على وصلة لحام موثوقة دون التسبب في قصر الدائرة. يتم تحديد تسامح ±0.10 مم لهذه الرسومات الميكانيكية.

5.3 تحديد القطبية

يتضمن الغلاف علامات أو ميزة فيزيائية (مثل زاوية مشطوفة) للإشارة إلى الطرف السالب (-). يعد التوجيه الصحيح أمراً حيوياً أثناء تجميع لوحة الدوائر المطبوعة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

يتوافق الـ LED مع عمليات إعادة التدفق القياسية الخالية من الرصاص (SAC). يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى 260°م، ويجب ألا تزيد المدة فوق 230°م عن 10 ثوانٍ. يُوصى بمعدل تصاعدي وتبريدي مضبوط لمنع الصدمة الحرارية للغلاف السيراميكي.

6.2 احتياطات التعامل والتخزين

مصابيح LED حساسة للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). تعامل معها في بيئة محمية من ESD باستخدام معدات مؤرضة. قم بتخزينها في أكياس الحاجز الرطوبة الأصلية ضمن نطاق درجة حرارة التخزين المحدد (-40°م إلى +100°م) وفي رطوبة منخفضة. إذا تعرض الغلاف للهواء المحيط لفترات طويلة، فقد تكون هناك حاجة إلى تجفيفه قبل إعادة التدفق لمنع ظاهرة \"الفشار\" (تشقق الغلاف بسبب ضغط البخار).

7. اعتبارات تصميم التطبيق

7.1 الإدارة الحرارية

هذا هو الجانب الأكثر أهمية على الإطلاق عند التصميم باستخدام مصابيح LED عالية القدرة. استخدم لوحة دوائر مطبوعة بطبقة نحاسية سميكة (مثلاً 2 أونصة أو أكثر) وفتحات حرارية تحت وسادة الـ LED لنقل الحرارة إلى مشتت حراري ثانوي. يجب حساب حجم وتصميم المشتت الحراري الخارجي بناءً على أقصى درجة حرارة محيطة، وتيار التشغيل، ودرجة حرارة الوصلة المطلوبة (يُوصى بأن تكون أقل من 100°م للحصول على أفضل عمر تشغيلي). يمكن لمواد الواجهة الحرارية (TIMs) مثل المرهم الحراري أو الوسادات تحسين نقل الحرارة.

7.2 السائق الكهربائي

سائق تيار ثابت إلزامي للتشغيل المستقر. يجب أن يكون السائق مصنفاً للجهد الأمامي الإجمالي لسلسلة الـ LED (V_F* عدد مصابيح LED على التوالي) وتيار التشغيل المختار. قم بتضمين حماية ضد الجهد الزائد، والقطبية العكسية، والدوائر المفتوحة/القصيرة. ضع في اعتبارك إمكانيات التعتيم (PWM أو تناظري) إذا تطلبها التطبيق.

7.3 التكامل البصري

قد تكون زاوية المشاهدة الواسعة 120 درجة كافية للعديد من التطبيقات. للحصول على أنماط شعاع أكثر تحكماً، يمكن استخدام بصريات ثانوية (عواكس أو عدسات) مصممة لبصمة 9292. تأكد من أن أي مادة بصرية يمكنها تحمل درجة حرارة التشغيل والتعرض للأشعة فوق البنفسجية من الـ LED.

8. المقارنة مع التقنيات البديلة

مقارنةً بمصابيح LED المركبة على السطح ذات الغلاف البلاستيكي (مثل 5050)، تقدم سلسلة 9292 السيراميك كثافة قدرة أعلى بكثير وأداءً حرارياً متفوقاً، مما يتيح عمراً أطول وموثوقية أعلى عند تيارات التشغيل العالية. مقارنةً بمصابيح LED من نوع COB (رقاقة على اللوحة)، فإن 9292 هو مكون منفصل يوفر مرونة أكبر في تصميم المصفوفات، واستبدالاً أسهل، وغالباً ما يتميز بخصائص مصدر نقطي أفضل للتحكم البصري.

9. الأسئلة الشائعة (FAQs)

9.1 ما هو العمر التشغيلي النموذجي (L70/B50) لهذا الـ LED؟

لا تحدد ورقة البيانات منحنى العمر التشغيلي (L70، الوقت للوصول إلى 70% من الصيانة الضوئية). يعتمد هذا بشكل كبير على الإدارة الحرارية للتطبيق وتيار التشغيل. عند التشغيل عند التيار الموصى به أو أقل منه مع مشتت حراري مناسب، يمكن توقع أعمار تشغيلية تتجاوز 50,000 ساعة. استشر الشركة المصنعة للحصول على بيانات موثوقية محددة.

9.2 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED عند 500 مللي أمبير بشكل مستمر؟

نعم، 500 مللي أمبير هو الحد الأقصى لتصنيف التيار الأمامي المستمر. ومع ذلك، سيؤدي ذلك إلى توليد أقصى قدر من الحرارة. يجب أن يتمتع التطبيق بإدارة حرارية استثنائية للحفاظ على درجة حرارة الوصلة ضمن الحدود الآمنة (<<125°م) لتحقيق الأداء المصنف وعمر التشغيل الطويل. غالباً ما يوفر التشغيل بتيار أقل (مثلاً 350 مللي أمبير) توازناً أفضل بين الكفاءة، وعمر التشغيل، والحمل الحراري.

9.3 كيف أفسر رمز تصنيف التدفق (مثل 3K، 3L)؟

يحدد رمز التدفق الحد الأدنى المضمون للخرج الضوئي عند تيار الاختبار (350 مللي أمبير). يضمن التصنيف \"3K\" حداً أدنى يبلغ 800 لومن، بينما يضمن التصنيف \"3L\" حداً أدنى يبلغ 900 لومن. يجب عليك اختيار التصنيف بناءً على الحد الأدنى للسطوع المطلوب لتصميمك. ستكون الأجزاء الفعلية عند هذه القيمة الدنيا أو أعلى منها.

10. دراسة حالة تصميمية: مصباح الأماكن العالية (High-Bay)

السيناريو:تصميم مصباح أماكن عالية بقوة 150 واط لمستودع صناعي بهدف إضاءة 200 لوكس على مستوى الأرض.
عملية التصميم:
1. المتطلبات الضوئية:حساب إجمالي اللومن المطلوب بناءً على المساحة واللوكس المستهدف. تحديد عدد مصابيح LED المطلوبة، مع الأخذ في الاعتبار كفاءة النظام البصري وتدهور اللومن مع مرور الوقت.
2. التصميم الكهربائي:ترتيب مصابيح LED في تكوين متسلسل-متوازي يتوافق مع جهد وخرج تيار السائق الثابت. على سبيل المثال، 10 مصابيح LED على التوالي (~280 فولت إجمالي V_F) يتم تشغيلها عند 350 مللي أمبير لكل سلسلة، مع سلاسل متعددة على التوازي.
3. التصميم الحراري:استخدام لوحة دوائر مطبوعة ذات قلب معدني (MCPCB) بطبقة عازلة عالية الأداء. تثبيت MCPCB على مشتت حراري كبير من الألومنيوم ذي زعانف. إجراء محاكاة أو حساب حراري للتحقق من أن Tj<100°م عند درجة حرارة محيطة 45°م.
4. التصميم البصري:اختيار عاكس أو عدسة ثانوية لتحقيق نمط الشعاع المطلوب (مثلاً: توزيع من النوع V لتغطية واسعة وموحدة).
تسلط هذه الحالة الضوء على تكامل التصميم الكهربائي، والحراري، والبصري حول المواصفات الأساسية لـ LED.

11. مقدمة عن المبدأ التقني

يعمل الـ LED الأبيض مثل سلسلة 9292 على مبدأ التحويل الفسفوري. جوهر الجهاز هو رقاقة شبه موصلة (عادةً ما تعتمد على InGaN) تشع ضوءاً أزرق عند انحيازها أمامياً (الإنارة الكهربائية). يمتص جزء من هذا الضوء الأزرق بواسطة طبقة من المادة الفسفورية الصفراء (وغالباً الحمراء) المترسبة على الرقاقة أو حولها. تعيد المادة الفسفورية إشعاع الضوء بأطوال موجية أطول. يدرك العين البشرية مزيج الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر/الأحمر واسع الطيف من الفسفور على أنه ضوء أبيض. تحدد نسبة الضوء الأزرق إلى الضوء المحول بواسطة الفسفور درجة حرارة اللون المترابطة (CCT) للخرج الأبيض. يعمل الغلاف السيراميكي بشكل أساسي كمنصة ميكانيكية قوية وموصلة حرارياً لتركيب الرقاقة والفسفور، مما يسهل استخراج الحرارة بكفاءة وهو أمر بالغ الأهمية للحفاظ على كفاءة الفسفور وأداء الرقاقة.

12. اتجاهات وتطورات الصناعة

يستمر سوق مصابيح LED عالية القدرة في التطور نحو فعالية أعلى (لومن لكل واط)، وجودة لونية محسنة (قيم CRI و R9 أعلى)، وموثوقية أكبر. تشمل الاتجاهات ذات الصلة بمصابيح LED ذات الغلاف السيراميكي مثل 9292 ما يلي:
زيادة كثافة القدرة:دفع المزيد من الخرج الضوئي من أحجام غلاف نفسها أو أصغر، مما يتطلب مواد حرارية أفضل من أي وقت مضى.
ضبط اللون:نمو أنظمة الضوء الأبيض القابلة للضبط، والتي يمكن معالجتها بواسطة أغلفة سيراميكية متعددة القنوات أو تصنيف CCT فردي دقيق للخلط.
الإضاءة الزراعية:زيادة الطلب على مصابيح LED ذات مخرجات طيفية محددة مُحسنة لنمو النباتات، مما يدفع الحاجة إلى أغلفة قوية يمكنها التعامل مع خلطات فسفورية مخصصة.
المواد الحرارية المتقدمة:تطوير مركبات سيراميكية ورقائق معدنية ملتصقة مباشرة بمقاومة حرارية أقل.
التوحيد القياسي:استمرار جهود الصناعة لتوحيد البصمات، واختبار القياس الضوئي، وإعداد تقارير العمر التشغيلي لتبسيط التصميم والمقارنة للمهندسين.