ورقة بيانات LED ELAT07-KB4050J5J7293910-F1S - عبوة 7.0x?x?مم - جهد 2.95-3.95 فولت - قدرة 3.85 واط - أبيض بارد 4000-5000 كلفن - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

مصباح ELAT07-KB4050J5J7293910-F1S هو مصباح LED عالي الأداء مُركب على السطح، مُصمم للتطبيقات التي تتطلب إخراجًا ضوئيًا عاليًا في عامل شكل مضغوط. يستخدم هذا الجهاز تقنية شريحة InGaN لإنتاج ضوء أبيض بارد بدرجة حرارة لون مترابطة (CCT) تتراوح من 4000 كلفن إلى 5000 كلفن. فلسفة التصميم الأساسية له ترتكز على تحقيق كفاءة ضوئية عالية داخل عبوة صغيرة، مما يجعله مناسبًا لحلول الإضاءة المحدودة المساحة ولكن المتطلبة.

تشمل المزايا الأساسية لهذا المصباح تدفقًا ضوئيًا نموذجيًا يبلغ 220 لومن عند تيار تشغيل أمامي قدره 1000 مللي أمبير، مما يؤدي إلى كفاءة ضوئية تبلغ حوالي 60.27 لومن لكل واط. وهو يتضمن حماية قوية من الكهرباء الساكنة (ESD)، متوافقة مع معيار JEDEC JS-001-2017 (نموذج جسم الإنسان) حتى 8 كيلو فولت، مما يعزز موثوقيته في التعامل والتجميع. الجهاز متوافق بالكامل مع توجيهات RoHS وREACH وخالي من الهالوجين، مما يلبي معايير السلامة والبيئة الحديثة.

السوق المستهدف لهذا المكون واسع، ويشمل الإلكترونيات الاستهلاكية، والإضاءة الاحترافية، والتطبيقات السياراتية. يجعل ملفه الشخصي العالي للسطوع والكفاءة مناسبًا بشكل خاص للأدوار التي يكون فيها الأداء والتصغير أمرًا بالغ الأهمية.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد القيم القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروف تشغيل.

• تيار التشغيل الأمامي المستمر (وضع الكشاف): 350 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار مستمر موصى به للتشغيل الممتد.
• تيار النبضة القصوى: 1000 مللي أمبير. ينطبق هذا التصنيف تحت ظروف نبضية محددة (تشغيل 400 مللي ثانية، إيقاف 3600 مللي ثانية، لمدة 30000 دورة)، وهي نموذجية لتطبيقات فلاش الكاميرا.
• مقاومة الكهرباء الساكنة (HBM): 8000 فولت. هذا المستوى العالي من الحماية يحمي المصباح من التفريغ الكهروستاتيكي أثناء التصنيع والتعامل.
• الجهد العكسي: ملاحظة 1. تنص ورقة البيانات صراحةً على أن مصابيح LED هذه غير مصممة للعمل بجهد عكسي. تطبيق جهد عكسي يمكن أن يسبب فشلاً فوريًا.
• درجة حرارة التقاطع (Tj): 125 درجة مئوية. أقصى درجة حرارة مسموح بها عند تقاطع أشباه الموصلات.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين: من -40°C إلى +85°C ومن -40°C إلى +100°C على التوالي، مما يشير إلى تحمل بيئي واسع.
• درجة حرارة اللحام: 260 درجة مئوية. هذه هي درجة الحرارة القصوى المسموح بها أثناء عمليات لحام إعادة التدفق.
• زاوية المشاهدة (2θ1/2): 120 درجة. تميز زاوية المشاهدة الواسعة هذه نمط إشعاع شبه لامبرتي، مما يوفر إضاءة واسعة ومتساوية.
• تبديد الطاقة (الوضع النبضي): 3.85 واط. أقصى قدرة يمكن للعبوة التعامل معها في الظروف النبضية.
• المقاومة الحرارية (Rth): 8.5 درجة مئوية/واط. هذه المعلمة حاسمة لتصميم إدارة الحرارة. تشير إلى ارتفاع درجة الحرارة لكل واط من الطاقة المبددة، من التقاطع إلى وسادة اللحام أو العلبة.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات في ظروف نموذجية (Tsolder pad = 25°C) وتمثل أداء الجهاز.

• التدفق الضوئي (Iv): 180 لومن كحد أدنى، 220 لومن نموذجي عند IF=1000mA. تسامح القياس هو ±10%.
• جهد التشغيل الأمامي (VF): يتراوح من 2.95 فولت إلى 3.95 فولت عند 1000 مللي أمبير، مع تسامح قياس ±0.1 فولت. يتم تصنيف VF الفعلي، كما هو مفصل في القسم 3.
• درجة حرارة اللون (CCT): من 4000 كلفن إلى 5000 كلفن، تحدد منطقة اللون الأبيض البارد.
• مؤشر تجسيد اللون (CRI): ≥80. يشير هذا إلى تجسيد جيد للون، مناسب للإضاءة العامة حيث تكون دقة الألوان مهمة.
• جميع البيانات الكهربائية والبصرية يتم اختبارها في ظروف نبضة مدتها 50 مللي ثانيةلتقليل تأثيرات التسخين الذاتي وتقديم قياسات متسوقة وقابلة للمقارنة.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات (Bins) بناءً على معلمات رئيسية. هذا يسمح للمصممين باختيار أجزاء تلبي متطلبات تطبيقية محددة للسطوع والجهد واللون.

3.1 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يتم تصنيف جهد التشغيل الأمامي إلى ثلاث مجموعات، يتم تحديدها برمز مكون من 4 أرقام (مثل 2932، 3235، 3539). يمثل الرمز الحد الأدنى والحد الأقصى للجهد بأعشار الفولت.

• المجموعة 2932: VF = 2.95 فولت إلى 3.25 فولت
• المجموعة 3235: VF = 3.25 فولت إلى 3.55 فولت
• المجموعة 3539: VF = 3.55 فولت إلى 3.95 فولت

يشير رقم الجزء المحدد "KB4050J5J7293910" إلى أن مجموعة الجهد هي "29"، والتي تتوافق مع مجموعة 2932 (2.95 فولت كحد أدنى).

3.2 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تصنيف التدفق الضوئي باستخدام رمز حرف-رقم (مثل J5، J6، J7).

• المجموعة J5: Iv = 180 لومن إلى 200 لومن
• المجموعة J6: Iv = 200 لومن إلى 250 لومن
• المجموعة J7: Iv = 250 لومن إلى 300 لومن

يحدد رقم الجزء "J5"، مما يضعه في مجموعة 180-200 لومن عند 1000 مللي أمبير.

3.3 تصنيف اللونية (اللون)

يتم تعريف اللون على مخطط اللونية CIE 1931. يتضمن رقم الجزء "4050"، والذي يشير إلى مجموعة لونية محددة ضمن نطاق CCT من 4000K-5000K. توفر ورقة البيانات إحداثيات الزاوية (CIE-x، CIE-y) لهذه المجموعة: (0.344، 0.336)، (0.347، 0.375)، (0.389، 0.403)، و (0.376، 0.355). بدل القياس لإحداثيات اللون هو ±0.01. يتم تعريف مجموعات الألوان عند IF=1000mA.

4. تحليل منحنيات الأداء

4.1 توزيع الطيف النسبي

يظهر منحنى توزيع القدرة الطيفية ذروة الطول الموجي المهيمن (λp) في المنطقة الزرقاء (عادةً حوالي 450-455 نانومتر لمصباح LED أبيض محول بالفوسفور)، مع انبعاث ثانوي واسع في المنطقة الصفراء/الخضراء/الحمراء من الفوسفور. ينتج هذا المزيج الضوء الأبيض البارد. يؤكد المنحنى ادعاء CRI ≥80، حيث أن الطيف له انبعاث كبير عبر النطاق المرئي بدلاً من مجرد قمم ضيقة.

4.2 أنماط الإشعاع النموذجية

تؤكد مخططات نمط الإشعاع القطبي لكل من المستويين الأفقي والرأسي التوزيع الشبيه بلامبرت بزاوية مشاهدة 120 درجة. الشدة الضوئية النسبية متطابقة تقريبًا في كلا المستويين، مما يشير إلى انبعاث متماثل، وهو مثالي للإضاءة الموحدة للمنطقة.

4.3 جهد التشغيل الأمامي مقابل تيار التشغيل الأمامي

يظهر هذا المنحنى العلاقة غير الخطية بين VF و IF. مع زيادة التيار من 0 إلى 1200 مللي أمبير، يرتفع جهد التشغيل الأمامي. المنحنى ضروري لتصميم السائق، حيث يساعد في تحديد جهد الإمداد المطلوب وتبديد الطاقة عند تيارات تشغيل مختلفة.

4.4 التدفق الضوئي النسبي مقابل تيار التشغيل الأمامي

يوضح هذا الرسم البياني اعتماد إخراج الضوء على تيار القيادة. يزداد التدفق الضوئي بشكل شبه خطي مع التيار بسبب انخفاض الكفاءة وتأثيرات تسخين التقاطع، حتى في القياس النبضي. المنحنى حاسم للتطبيقات مثل ومضات الكاميرا حيث يكون تعظيم إخراج الضوء في نبضة قصيرة هو المفتاح.

4.5 درجة حرارة اللون المترابطة مقابل تيار التشغيل الأمامي

تظهر CCT تباينًا مع تيار القيادة. قد تزيد أو تنخفض قليلاً اعتمادًا على سلوك نظام الفوسفور مع كثافة التيار ودرجة الحرارة. هذا الرسم البياني مهم للتطبيقات التي تتطلب درجة حرارة لون مستقرة عبر إعدادات السطوع المختلفة.

ملاحظة: جميع بيانات الارتباط يتم اختبارها تحت إدارة حرارية فائقة باستخدام لوحة دائرة مطبوعة ذات قلب معدني (MCPCB) بمساحة 1 سم²، مما يسلط الضوء على أهمية تبديد الحرارة لتحقيق أداء ورقة البيانات.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

يأتي المصباح في عبوة جهاز مُركب على السطح (SMD). بينما أبعاد الطول والعرض الدقيقة من الرسم غير محددة بالكامل في النص المقدم، فإن نوع العبوة هو ELAT07. يتضمن الرسم أبعادًا حرجة مثل أحجام الوسائد ومواضعها والحدود العامة، مع تسامحات قياسية تبلغ ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تصميم الوسائد المناسب على لوحة الدوائر المطبوعة ضروري لللحام الموثوق، والاستقرار الميكانيكي، والأداء الحراري والكهربائي الأمثل.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 لحام إعادة التدفق (Reflow)

أقصى درجة حرارة لحام مسموح بها هي 260°C، ويمكن للجهاز تحمل أقصى 3 دورات إعادة تدفق. يجب استخدام ملفات إعادة التدفق الخالية من الرصاص القياسية بدرجة حرارة قمة أقل من 260°C. تم تصنيف مستوى حساسية الرطوبة (MSL) من JEDEC على أنه المستوى 1، مما يعني أن الجهاز له عمر غير محدود على الأرض عند ≤30°C/85% رطوبة نسبية ويمكن تخزينه دون تعبئة جافة. ومع ذلك، يجب أن يتحمل 168 ساعة من النقع عند 85°C/85% رطوبة نسبية قبل إعادة التدفق، وهو اختبار تهيئة قياسي.

6.2 إدارة الحرارة

مع مقاومة حرارية (Rth) تبلغ 8.5 °C/W، فإن تبديد الحرارة الفعال إلزامي، خاصة عند التشغيل بتيارات عالية مثل 1000 مللي أمبير. تلاحظ ورقة البيانات أن جميع اختبارات الموثوقية يتم إجراؤها باستخدام MCPCB بمساحة 1.0 سم². للحصول على عمر أداء أمثل، يجب الحفاظ على درجة حرارة التقاطع منخفضة قدر الإمكان، ويجب تجنب التشغيل عند أقصى درجة حرارة تقاطع 125°C لفترات تتجاوز ساعة واحدة. يجب حساب تبديد الطاقة (Pd = VF * IF) وإدارتها وفقًا لذلك.

6.3 التعامل والتخزين

تتراوح درجة حرارة التخزين من -40°C إلى +100°C. يجب اتباع احتياطات ESD القياسية أثناء التعامل بسبب بنية أشباه الموصلات الحساسة، على الرغم من حماية ESD المدمجة البالغة 8 كيلو فولت.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد مصابيح LED في تغليف مقاوم للرطوبة. يتم تحميلها في شرائط ناقلة، مع كمية تحميل قياسية تبلغ 2000 قطعة لكل بكرة. الحد الأدنى لكمية العبوة هو 1000 قطعة. يتضمن وضع العلامات على المنتج على البكرة عدة حقول رئيسية: رقم منتج العميل (CPN)، رقم جزء الشركة المصنعة (P/N)، رقم الدفعة، كمية التعبئة (QTY)، ورموز المجموعات المحددة للتدفق الضوئي (CAT)، واللون (HUE)، وجهد التشغيل الأمامي (REF). كما يُشار إلى مستوى MSL. يتم توفير أبعاد الشريط الناقل والبكرة بالمليمترات في رسومات ورقة البيانات.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• فلاش/ستروب كاميرا الهاتف المحمول: تجعل القدرة النبضية العالية (1000 مللي أمبير) والتدفق الضوئي العالي هذا المصباح مثاليًا لتطبيقات فلاش الكاميرا، مما يوفر إضاءة ساطعة للتصوير.
• ضوء كشاف للفيديو الرقمي: يمكن استخدامه كضوء فيديو ثابت أو متغير السطوع.
• الإضاءة الداخلية العامة: مناسب للمصابيح المدمجة، ومصابيح اللوحات، وغيرها من التركيبات التي تتطلب مصدر ضوء مضغوط عالي الإخراج.
• الإضاءة الخلفية: لشاشات TFT-LCD التي تتطلب سطوعًا عاليًا.
• إضاءة السيارات: لأضواء الخريطة الداخلية، وأضواء القبة، أو الأضواء المساعدة الخارجية، بشرط استيفاء معايير التأهيل السياراتية المحددة.
• الإضاءة الزخرفية والمعمارية: للإضاءة التأكيدية، وأضواء الدرج، وعلامات التوجيه.

8.2 اعتبارات التصميم

• اختيار السائق: اختر سائق LED ثابت التيار متوافق مع نطاق جهد التشغيل الأمامي (2.95V-3.95V) وقادر على تقديم التيار المطلوب (مثل 350 مللي أمبير مستمر، 1000 مللي أمبير نبضي).
• تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة: تأكد من تطابق وسائد لوحة الدوائر المطبوعة مع توصية ورقة البيانات. استخدم لوحة دوائر مطبوعة موصلة للحرارة (مثل MCPCB أو FR4 مع ثقوب حرارية) ومساحة نحاسية كافية لتبديد الحرارة بشكل فعال. يجب أن يكون المسار الحراري من وسائد لحام LED إلى المبدد الحراري منخفض المقاومة.
• التصميم البصري: قد تتطلب زاوية المشاهدة البالغة 120 درجة بصريات ثانوية (عدسات، عواكس) لتحقيق نمط الحزمة المطلوب لتطبيقات محددة مثل البقع الضوئية أو الفلاش.
• الحماية الكهربائية: على الرغم من أن المصباح يحتوي على حماية عالية من ESD، فإن دمج ثنائيات قمع الجهد العابر (TVS) أو دوائر حماية أخرى على لوحة الدوائر المطبوعة هو ممارسة جيدة للمتانة في البيئات القاسية.

9. المقارنة التقنية والتمييز

بينما لا يتم تقديم مقارنة مباشرة جنبًا إلى جنب مع نماذج أخرى في ورقة البيانات هذه، يمكن استنتاج ميزات التمييز الرئيسية لهذا المصباح:

• كفاءة عالية في عبوة صغيرة: 60.27 لومن/واط عند 1 أمبير هي كفاءة تنافسية لمصباح LED SMD عالي التيار.
• حماية قوية من الكهرباء الساكنة: حماية 8 كيلو فولت HBM أعلى من العديد من مصابيح LED القياسية، مما يحسن الموثوقية.
• تصنيف شامل: يضمن التصنيف الدقيق للتدفق والجهد واللون الاتساق في عمليات الإنتاج، وهو أمر بالغ الأهمية لمصفوفات LED المتعددة حيث يكون التجانس مهمًا.
• خيار CRI عالي: يتم تقديم CRI ≥80، وهو مفيد لتطبيقات الإضاءة حيث تكون جودة اللون مهمة، مقارنة بمصابيح LED النموذجية ذات CRI 70.
• أداء النبض: تم توصيفه وتصنيفه لتيارات نبضية عالية، مما يجعله مصممًا خصيصًا لتطبيقات الفلاش.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س1: هل يمكنني تشغيل هذا المصباح عند 1000 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج: لا. القيمة القصوى المطلقة لتيار التشغيل الأمامي المستمر (وضع الكشاف) هي 350 مللي أمبير. تصنيف 1000 مللي أمبير مخصص للعمل النبضي فقط (تشغيل 400 مللي ثانية، إيقاف 3600 مللي ثانية). التشغيل المستمر عند 1000 مللي أمبير سيتجاوز حدود تبديد الطاقة ودرجة حرارة التقاطع، مما يؤدي إلى تدهور سريع أو فشل.

س2: ما معنى الرمز "KB4050J5J7293910" في رقم الجزء؟

ج: إنه رمز تصنيف يحدد خصائص أداء الجهاز: "4050" = مجموعة اللون (ضمن 4000-5000 كلفن)، "J5" = مجموعة التدفق الضوئي (180-200 لومن)، "29" = مجموعة جهد التشغيل الأمامي (2.95-3.25 فولت). قد يشير "3910" إلى رموز أخرى خاصة بالمنتج.

س3: هل أحتاج إلى مبدد حراري لهذا المصباح؟

ج: بالتأكيد، خاصة عند التشغيل بالقرب من حدوده القصوى. المقاومة الحرارية البالغة 8.5°C/واط تعني أنه لكل واط يتم تبديده، ترتفع درجة حرارة التقاطع بمقدار 8.5°C فوق درجة حرارة وسادة اللحام. بدون تبديد حراري مناسب، ستتجاوز درجة حرارة التقاطع بسرعة حد 125°C، مما يقلل العمر الافتراضي وإخراج الضوء.

س4: هل دائرة حماية عكس القطبية ضرورية؟

ج: نعم. تنص ورقة البيانات صراحةً على أن المصباح غير مصمم للتحيز العكسي. التطبيق العرضي لجهد عكسي، حتى لو كان صغيرًا، يمكن أن يسبب فشلاً فوريًا وكارثيًا. يجب أن تتضمن دائرة السائق الخاصة بك حماية ضد ذلك.

س5: ما مدى استقرار اللون مع مرور الوقت ودرجة الحرارة؟

ج: تضمن ورقة البيانات الموثوقية لمدة 1000 ساعة مع تدهور أقل من 30% في التدفق الضوئي تحت ظروف الاختبار المحددة. تحول اللون على مدى العمر الافتراضي هو ظاهرة شائعة في مصابيح LED البيضاء ولكن لم يتم قياسها في البيانات المقدمة. الإدارة الحرارية المناسبة هي المفتاح لتقليل تحول اللون مع مرور الوقت.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

الحالة: تصميم فلاش كاميرا هاتف محمول عالي القدرة

يقوم مصمم بإنشاء فلاش مزدوج LED لهاتف ذكي. يختارون ELAT07-KB4050J5J7293910-F1S لإخراجه النبضي العالي وحجمه الصغير. تتضمن عملية التصميم:

1. دائرة السائق: اختيار دائرة متكاملة (IC) مدمجة وعالية الكفاءة لشحن المكثفات ذات النمط التبديلي قادرة على تقديم نبضات 1000 مللي أمبير إلى مصباحين LED على التوالي (إجمالي Vf ~6-8 فولت).

2. تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة: تصميم MCPCB صغير مخصص أو لوحة فرعية FR4 ذات نحاس سميك للمصابيح لتعمل كمبدد حراري. يتم وضع المصابيح بمسافة كافية لتجنب التداخل الحراري.

3. التحليل الحراري: نمذجة ارتفاع درجة الحرارة أثناء تسلسل الفلاش. مع نبضة مدتها 400 مللي ثانية، ستصل درجة حرارة التقاطع إلى ذروتها. يجب أن يضمن التصميم بقاءها ضمن الحدود على مدى ومضات متعددة.

4. البصريات: إقران كل مصباح بعدسة TIR (انعكاس داخلي كلي) صغيرة وفعالة لتجميع الضوء بزاوية 120 درجة في حزمة أوسع وأكثر تجانسًا مناسبة للتصوير الفوتوغرافي، وتجنب النقاط الساخنة.

5. الاختبار: التحقق من إخراج الضوء، واتساق درجة حرارة اللون بين المصباحين (باستخدام أجزاء مصنفة بدقة)، ووقت إعادة تدوير الفلاش تحت ظروف البطارية المختلفة.

12. مبدأ التشغيل

هذا مصباح LED أبيض محول بالفوسفور. القلب هو شريحة أشباه موصلات مصنوعة من نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN). عند تطبيق جهد أمامي، تتحد الإلكترونات والثقوب داخل المنطقة النشطة للشريحة، مما يبعث فوتونات. الانبعاث الأساسي من شريحة InGaN يكون في نطاق الطول الموجي الأزرق. يضرب هذا الضوء الأزرق بعد ذلك طبقة من مادة الفوسفور (عادةً إيتريوم ألومنيوم غارنت المطعمة بالسيريوم، أو YAG:Ce) المترسبة على الشريحة أو بالقرب منها. يمتص الفوسفور جزءًا من الضوء الأزرق ويعيد إصداره كطيف واسع من الضوء الأصفر. يدرك العين البشرية خليط الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر المحول على أنه ضوء أبيض. تحدد النسبة الدقيقة للأزرق إلى الأصفر، والتكوين المحدد للفوسفور، درجة حرارة اللون المترابطة (CCT) ومؤشر تجسيد اللون (CRI).

13. اتجاهات التكنولوجيا

يتبع تطوير مصابيح LED مثل سلسلة ELAT07 عدة اتجاهات صناعية رئيسية:

زيادة الكفاءة (لومن/واط): يركز البحث المستمر على تحسين الكفاءة الكمية الداخلية للشريحة الزرقاء وكفاءة تحويل الفوسفور لدفع اللومن لكل واط أعلى، مما يقلل استهلاك الطاقة.

كثافة طاقة أعلى: يستمر السعي لإنتاج المزيد من الضوء من عبوات أصغر، مما يتطلب تقدمًا في مواد إدارة الحرارة وتصميم العبوة لاستخراج الحرارة بشكل أكثر فعالية.

تحسين جودة اللون والاتساق: تشمل الاتجاهات التوجه نحو قيم CRI أعلى (90+)، وتوحيد لوني أفضل عبر الدفعات، ولون أكثر استقرارًا عبر تيار القيادة ودرجة الحرارة (تقليل تحول CCT).

تعزيز الموثوقية: تحسينات في المواد (الإيبوكسي، الفوسفور، لصق الشريحة) وختم العبوة تزيد العمر الافتراضي وصيانة اللومن، خاصة تحت ظروف التشغيل عالية الحرارة.

التكامل: هناك اتجاه نحو دمج رقائق LED متعددة، والسائقين، وأحيانًا دوائر التحكم في وحدات أو عبوات واحدة لتجميع المنتج النهائي المبسط.