ورقة بيانات LED من نوع ELCS17G-NB5060K5K8334316-F6Z - عبوة 1.7 مم - جهد 2.95-3.95 فولت - تدفق ضوئي 540 لومن - أبيض بارد 5000-6000 كلفن - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

مصباح ELCS17G-NB5060K5K8334316-F6Z هو ديود باعث للضوء عالي السطوع ومركب على السطح، مُصمم للتطبيقات التي تتطلب إضاءة فعالة ومدمجة. ينتمي إلى سلسلة تتميز بحجم صغير مقترن بإخراج ضوئي عالٍ. يستخدم الجهاز تقنية شريحة InGaN لإنتاج ضوء أبيض بارد. الأهداف التصميمية الأساسية له هي تقديم كفاءة إضاءة عالية ضمن مساحة عبوات صغيرة، مما يجعله مناسباً للتجميعات الإلكترونية المحدودة المساحة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

الميزة الرئيسية لهذا المصباح هي كفاءته الضوئية العالية، والتي تقاس بـ 87.66 لومن/واط تحت ظروف التشغيل النموذجية. هذه الكفاءة تعني استهلاكاً أقل للطاقة لنفس كمية الضوء المُنتجة. الجهاز متوافق مع معايير RoHS، وخالي من الهالوجين، ومتوافق مع لوائح REACH الأوروبية، مما يجعله مناسباً للأسواق العالمية ذات المعايير البيئية الصارمة. التطبيقات المستهدفة الأساسية تشمل وحدات فلاش كاميرا الهاتف المحمول، ومصابيح الكشاف لمعدات الفيديو الرقمية، وإضاءة خلفية شاشات TFT، ومختلف تركيبات الإضاءة الداخلية والخارجية، والإضاءة الزخرفية، وإضاءة السيارات الداخلية/الخارجية. يجمع المصباح بين التدفق الضوئي العالي وزاوية الرؤية الواسعة 120 درجة، مما يوفر مرونة في التصميم لكل من احتياجات الإضاءة المركزة والمنتشرة.

2. تعمق في المعايير التقنية

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

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي إذا تجاوزتها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل العادي.

• تيار التوصيل الأمامي المستمر (وضع الكشاف):350 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار مستمر يمكن للمصباح تحمله بشكل مستمر.
• تيار النبضة القصوى:2000 مللي أمبير لنبضات مدتها 400 مللي ثانية مع فترة إيقاف 3600 مللي ثانية، محدودة بـ 30,000 دورة. هذا التقييم حاسم لتطبيقات الفلاش/الوميض.
• مقاومة التفريغ الكهروستاتيكي (نموذج جسم الإنسان):2000 فولت. يشير هذا إلى مستوى متوسط من الحماية المدمجة ضد التفريغ الكهروستاتيكي.
• درجة حرارة التقاطع (T_J):150 درجة مئوية. أقصى درجة حرارة مسموح بها للتقاطع شبه الموصل.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. نطاق درجة الحرارة المحيطة للتشغيل الموثوق.
• المقاومة الحرارية (R_th):9 درجة مئوية/واط. هذه معلمة حاسمة تمثل ارتفاع درجة الحرارة لكل واط من الطاقة المُبددة. تشير القيمة الأقل إلى نقل حراري أفضل من التقاطع إلى وسادة اللحام. الإدارة الحرارية المناسبة ضرورية للحفاظ على الأداء والعمر الافتراضي.

2.2 الخصائص الكهروبصرية

هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة عند درجة حرارة وسادة اللحام (T_s) تساوي 25°C. يتم اختبار جميع البيانات الكهربائية والبصرية تحت حالة نبضة مدتها 50 مللي ثانية لتقليل تأثيرات التسخين الذاتي.

• التدفق الضوئي (I_v):480 لومن (الحد الأدنى)، 540 لومن (النموذجي)، 600 لومن (الحد الأقصى) عند I_F= 1600 مللي أمبير. القيمة النموذجية 540 لومن هي رقم الأداء المركزي.
• الجهد الأمامي (V_F):2.95 فولت (الحد الأدنى)، 3.45 فولت (النموذجي)، 3.95 فولت (الحد الأقصى) عند I_F= 1600 مللي أمبير. يتم إدارة التباين من خلال تصنيف الجهد.
• درجة حرارة اللون المترابطة (CCT):5000 كلفن (الحد الأدنى)، 5500 كلفن (النموذجي)، 6000 كلفن (الحد الأقصى). هذا يحدد مظهر اللون الأبيض البارد.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):120 درجة مع تسامح ±5°. تنتج هذه الزاوية الواسعة نمط إشعاع يشبه لامبرت، وهو مناسب لإضاءة المساحات.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على المعايير الرئيسية. هذا يسمح للمصممين باختيار القطع التي تلبي متطلبات تطبيق معين من حيث السطوع والجهد واللون.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تجميع مصابيح LED في مجموعتين رئيسيتين للجهد عند I_F= 1600 مللي أمبير:

• المجموعة 2934: V_Fتتراوح من 2.95 فولت إلى 3.45 فولت.
• المجموعة 3439: V_Fتتراوح من 3.45 فولت إلى 3.95 فولت.

يساعد اختيار مصابيح LED من نفس مجموعة الجهد في الحفاظ على توزيع تيار موحد عند تشغيل عدة أجهزة على التوازي.

3.2 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تصنيف السطوع إلى أربع مجموعات عند I_F= 1600 مللي أمبير:

• المجموعة K5:من 480 لومن إلى 510 لومن.
• المجموعة K6:من 510 لومن إلى 540 لومن.
• المجموعة K7:من 540 لومن إلى 570 لومن.
• المجموعة K8:من 570 لومن إلى 600 لومن.

يشير رقم الجزء إلى مجموعة K8، مما يعني أنه مُختار من مجموعة السطوع الأعلى.

3.3 تصنيف اللون

يتم تعريف الضوء الأبيض البارد ضمن منطقة محددة على مخطط لونية CIE 1931. المجموعة المُحددة باسم \"5060\" تشمل درجات حرارة اللون من 5000K إلى 6000K. توفر ورقة البيانات إحداثيات الزوايا (CIE-x, CIE-y) لهذه المجموعة الرباعية: (0.3200, 0.3613), (0.3482, 0.3856), (0.3424, 0.3211), (0.3238, 0.3054). جميع قياسات اللون لها هامش ±0.01 ويتم تعريفها عند I_F= 1000 مللي أمبير.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر منحنيات الخصائص النموذجية نظرة ثاقبة على سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة.

4.1 التوزيع الطيفي النسبي

يُظهر الرسم البياني الإخراج الضوئي كدالة للطول الموجي (λ) عند التشغيل بتيار 1000 مللي أمبير. بالنسبة لمصباح LED أبيض بارد يستخدم شريحة InGaN زرقاء مع طلاء فسفوري، يُظهر الطيف عادةً ذروة زرقاء مهيمنة (من الشريحة) ونطاق انبعاث أوسع أصفر-أخضر (من الفسفور). ينتج عن الإخراج المُجمع ضوء أبيض. يؤثر الطول الموجي الذروة (λ_p) وعرض الطيف على مؤشر تجسيد اللون (CRI)، على الرغم من أن CRI غير محدد صراحةً في ورقة البيانات هذه.

4.2 الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي (منحنى V_F-I_F)

هذا المنحنى غير خطي، وهو نموذجي للديود. يزداد الجهد الأمامي مع التيار ولكن بمعدل متناقص. فهم هذا المنحنى ضروري لتصميم دائرة قيادة التيار، خاصة لمشغلات التيار الثابت، لضمان توفر هامش الجهد المطلوب.

3.3 التدفق الضوئي النسبي مقابل التيار الأمامي

يزداد الإخراج الضوئي مع التيار ولكن ليس خطياً. عند التيارات الأعلى، تنخفض الكفاءة عادةً بسبب زيادة درجة حرارة التقاطع وتأثيرات غير مثالية أخرى (الترهل). يساعد المنحنى في تحديد تيار القيادة الأمثل لموازنة السطوع مقابل الكفاءة وعمر الجهاز.

4.4 درجة حرارة اللون المترابطة مقابل التيار الأمامي

قد تتحول درجة حرارة اللون المترابطة قليلاً مع تيار القيادة. يُظهر هذا المنحنى كيف تتغير النقطة البيضاء (البرودة/الدفء) من التيار المنخفض إلى العالي، وهو أمر مهم للتطبيقات الحساسة للون.

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

يأتي الجهاز في عبوة مركبة على السطح. يتم توفير الأبعاد الدقيقة في رسم مفصل في الصفحة 8 من ورقة البيانات، مع تسامح ±0.1 مم. تتضمن العبوة علامات الأنود والكاثود للتوجيه الصحيح للوحة الدوائر المطبوعة (PCB). يعد تصميم الوسادة الحرارية (إن وجدت) والمساحة الإجمالية أمراً بالغ الأهمية لتبديد الحرارة الفعال، مما يؤثر بشكل مباشر على التدفق الضوئي الذي يمكن تحقيقه والموثوقية طويلة المدى.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 لحام إعادة التدفق

تم تصنيف مصباح LED لتحمل أقصى درجة حرارة لحام تبلغ 260°C ويمكنه تحمل حد أقصى دورتين لإعادة التدفق. من الضروري اتباع ملف تعريف إعادة التدفق الموصى به لمنع الصدمة الحرارية، أو التقشير، أو تلف الروابط السلكية الداخلية والفسفور.

6.2 التخزين والتعامل

الجهاز حساس للرطوبة. يتم تعبئته في كيس مقاوم للرطوبة مع مجفف. تشمل قواعد التخزين الرئيسية:

• لا تفتح الكيس حتى تكون جاهزاً للاستخدام.
• قم بتخزين الأكياس غير المفتوحة عند ≤30°C / ≤90% رطوبة نسبية.
• بعد الفتح، استخدم المكونات ضمن عمرها الافتراضي على الأرض (وقت التعرض) وقم بتخزينها عند ≤30°C / ≤85% رطوبة نسبية.
• إذا تم تجاوز ظروف أو أوقات التخزين المحددة، يلزم معالجة تحضيرية بالخبز (60±5°C لمدة 24 ساعة) قبل إعادة التدفق لمنع ظاهرة \"الفشار\" (تشقق العبوة بسبب التمدد السريع للبخار).

تحدد ورقة البيانات أن الجهاز يتوافق مع مستوى حساسية الرطوبة JEDEC (MSL) 1، والذي له عمر غير محدود على الأرض عند ≤30°C/85% رطوبة نسبية.

6.3 الحماية الكهربائية

تشير ملاحظة حرجة إلى أن مصباح LED غير مصمم للعمل بتحيز عكسي. على الرغم من أنه يحتوي على بعض الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي، إلا أنه يُوصى باستخدام مقاومات خارجية للحد من التيار. بدون التحكم المناسب في التيار، حتى زيادة صغيرة في الجهد يمكن أن تؤدي إلى طفرة تيار كبيرة، وربما مدمرة.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد مصابيح LED على شرائط ناقلة بارزة، والتي يتم لفها بعد ذلك على بكرات. الكمية القياسية المحملة هي 2000 قطعة لكل بكرة، مع حد أدنى لكمية الطلب يبلغ 1000 قطعة. يتضمن وضع العلامات على المنتج على البكرة:

• CPN: رقم منتج العميل
• P/N: رقم جزء الشركة المصنعة (مثال: ELCS17G-NB5060K5K8334316-F6Z)
• LOT NO: رقم دفعة التصنيع القابل للتتبع.
• QTY: كمية التعبئة.
• CAT: مجموعة التدفق الضوئي (مثال: K8).
• HUE: مجموعة اللون (مثال: 5060).
• REF: مجموعة الجهد الأمامي (مثال: 2934 أو 3439).
• MSL-X: مستوى حساسية الرطوبة.

يتم توفير الأبعاد التفصيلية للشريط الناقل وبكرة الباعث في ورقة البيانات.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• فلاش كاميرا الهاتف المحمول:استفد من قدرة تيار النبضة القصوى العالي (2000 مللي أمبير). يجب أن يدير التصميم الطاقة اللحظية العالية والحرارة المتولدة خلال الانفجارات القصيرة.
• مصباح الكشاف/إضاءة الفيديو الرقمية:يمكن تشغيله بتيارات مستمرة أقل (مثال: 350 مللي أمبير أو أقل) للتشغيل المستدام. الإدارة الحرارية على لوحة الدوائر المطبوعة هي المفتاح.
• إضاءة خلفية شاشات TFT:زاوية الرؤية الواسعة والسطوع العالي ميزتان. غالباً ما يتم استخدام مصابيح LED متعددة في مصفوفات، مما يتطلب اختياراً دقيقاً من مجموعات متطابقة لتحقيق سطوع ولون موحدين.
• الإضاءة العامة:مناسبة للإضاءة التأكيدية والزخرفية وإضاءة المهام. تساهم الكفاءة العالية في توفير الطاقة.

8.2 اعتبارات التصميم

• الإدارة الحرارية:هذا هو العامل الأكثر أهمية على الإطلاق للأداء والعمر الافتراضي. استخدم لوحة دوائر مطبوعة ذات موصلية حرارية جيدة (مثال: لوحة دوائر مطبوعة ذات قلب معدني - MCPCB) وتأكد من وجود مسار مقاومة حرارية منخفض من وسادة LED إلى البيئة المحيطة. تلاحظ ورقة البيانات أن جميع اختبارات الموثوقية يتم إجراؤها مع إدارة حرارية جيدة على MCPCB.
• قيادة التيار:استخدم دائماً مشغل تيار ثابت، وليس مصدر جهد ثابت. هذا يضمن إخراج ضوئي مستقر ويحمي مصباح LED من الانحراف الحراري.
• البصريات:قد تتطلب زاوية الرؤية 120 درجة بصريات ثانوية (عدسات، عواكس) للتطبيقات التي تحتاج إلى حزمة ضوئية أكثر تركيزاً.

9. المقارنة التقنية والتمييز

على الرغم من عدم تقديم مقارنة مباشرة جنباً إلى جنب مع نماذج أخرى في ورقة البيانات المستقلة هذه، يمكن تقييم سلسلة ELCS17G بناءً على معاييرها المعلنة. من المرجح أن تشمل عوامل التمييز الرئيسية لها الجمع بين عبوة مضغوطة جداً بحجم 1.7 مم مع تدفق ضوئي نموذجي مرتفع نسبياً يبلغ 540 لومن. الكفاءة البصرية البالغة 87.66 لومن/واط عند 1.6 أمبير هي رقم تنافسي. يسمح هيكل التصنيف الشامل (التدفق، الجهد، اللون) بالاختيار الدقيق في التطبيقات عالية الحجم والحساسة للاتساق مثل مصفوفات الإضاءة الخلفية. تقدم زاوية الرؤية الواسعة 120 درجة حلاً مختلفاً مقارنة بمصابيح LED ذات حزم أضيق، والتي قد تتطلب وحدات أكثر لتحقيق نفس المساحة المضاءة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا المصباح بمصدر طاقة 3.3 فولت؟

ج: ليس مباشرة. الجهد الأمامي النموذجي هو 3.45 فولت عند 1600 مللي أمبير، وهو أعلى من 3.3 فولت. يجب عليك استخدام دائرة مشغل تيار ثابت يمكنها توفير هامش الجهد اللازم لتنظيم التيار بشكل صحيح.

س: ما هو العمر الافتراضي المتوقع لهذا المصباح؟

ج: تحدد ورقة البيانات أن جميع المواصفات مضمونة باختبار موثوقية لمدة 1000 ساعة، مع تدهور في التدفق الضوئي أقل من 30٪. يعتمد العمر الافتراضي الفعلي في التطبيق بشكل كبير على ظروف التشغيل، وخاصة درجة حرارة التقاطع. سيؤدي التشغيل عند التيارات الموصى بها أو أقل منها مع إدارة حرارية ممتازة إلى تعظيم العمر الافتراضي.

س: كيف أفسر رقم الجزء ELCS17G-NB5060K5K8334316-F6Z؟

ج: يشفر رقم الجزء معلومات المجموعة الرئيسية: \"5060\" تشير إلى مجموعة اللون الأبيض البارد (5000-6000K)، \"K8\" هي مجموعة التدفق الضوئي (570-600 لومن)، و \"3343\" أو ما شابه يشير على الأرجح إلى مجموعة الجهد الأمامي. البادئة \"ELCS17G\" تشير إلى السلسلة والعبوة.

س: هل مبرد حراري ضروري؟

ج: للتشغيل المستمر عند التيارات العالية (مثال: بالقرب من 350 مللي أمبير مستمر أو 1600 مللي أمبير نبضي)، فإن تبديد الحرارة الفعال ضروري تماماً. المقاومة الحرارية البالغة 9 درجة مئوية/واط تعني أنه لكل واط مُبدد، ترتفع درجة حرارة التقاطع 9 درجات مئوية فوق درجة حرارة وسادة اللحام. بدون مسار حراري مناسب، سيتجاوز التقاطع بسرعة الحد الأقصى المسموح به، مما يؤدي إلى تدهور سريع في الأداء وتعطله.

11. مثال عملي على حالة الاستخدام

السيناريو: تصميم مصباح مهام عالي السطوع.

يريد مصمم إنشاء مصباح مكتب مضغوط يعمل بمنفذ USB. يخططون لاستخدام مصباح LED واحد من نوع ELCS17G-NB5060K8 لتحقيق ضوء أبيض بارد ساطع. يوفر منفذ USB جهد 5 فولت. يختار المصمم دائرة متكاملة لمشغل تيار ثابت من نوع buck يمكنه قبول إدخال 5 فولت وتقديم إخراج ثابت 350 مللي أمبير. يحسبون الجهد الأمامي التقريبي من مجموعة K8/VF2934 على أنه 3.2 فولت. يجب أن يتعامل المشغل مع الفرق بين 5 فولت و 3.2 فولت. للإدارة الحرارية، يصممون لوحة دوائر مطبوعة صغيرة ذات قلب ألومنيوم تعمل ككل من لوحة الدوائر ومشتت حراري. يتم وضع مصباح LED في المنتصف مع مساحة نحاسية كبيرة متصلة بالوسادة الحرارية. ثم يتم تثبيت لوحة الألومنيوم على هيكل المصباح المعدني لمزيد من تبديد الحرارة. يتم وضع عدسة موزعة بسيطة فوق مصباح LED لتلطيف الحزمة الضوئية الناتجة عن زاوية الرؤية الواسعة. يستفيد هذا التصميم من كفاءة المصباح العالية لتوفير إضاءة كافية من مصدر طاقة USB منخفض الطاقة مع إدارة الحرارة بشكل فعال لتحقيق موثوقية طويلة المدى.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعمل هذا المصباح على مبدأ الإضاءة الكهربائية في أشباه الموصلات. القلب عبارة عن شريحة مصنوعة من نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN). عند تطبيق جهد أمامي عبر تقاطع p-n لهذه الشريحة، تتحد الإلكترونات والثقوب، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. التركيب المحدد لسبيكة InGaN مصمم لإطلاق فوتونات في المنطقة الزرقاء من الطيف. لإنشاء ضوء أبيض، يضرب الضوء الأزرق المنبعث من الشريحة طلاء فسفوري (عادةً ما يكون قائماً على إيتريوم ألومنيوم غارنت أو مواد مماثلة) مُترسب على الشريحة أو حولها. يمتص الفسفور جزءاً من الضوء الأزرق ويعيد إطلاقه كطيف واسع من الضوء الأصفر-الأخضر. يدرك العين البشرية خليط الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر-الأخضر المحول على أنه ضوء أبيض. تحدد النسبة الدقيقة للانبعاث الأزرق إلى الأصفر-الأخضر درجة حرارة اللون المترابطة (CCT)، مع ضبط هذا الجهاز لمظهر أبيض بارد (5000-6000K).

13. الاتجاهات والسياق التكنولوجي

يعد تطوير مصابيح LED مثل سلسلة ELCS17G جزءاً من الاتجاه المستمر في الإضاءة ذات الحالة الصلبة نحو كفاءة أعلى (لومن/واط)، وإضاءة أعلى (لومن/مم²)، وتحسين الموثوقية. تشمل محركات الصناعة الرئيسية التخلص العالمي التدريجي من تقنيات الإضاءة غير الفعالة والطلب على التصغير في الإلكترونيات الاستهلاكية. من المرجح أن تشمل الاتجاهات المستقبلية تحسينات مستمرة في الكفاءة الكمية الداخلية لشرائح InGaN (تقليل \"ترهل الكفاءة\" عند التيارات العالية)، وتطوير مواد فسفورية أكثر متانة وكفاءة، وتقنيات تعبئة متقدمة لخفض المقاومة الحرارية بشكل أكبر. هناك أيضاً تركيز قوي على تحسين مقاييس جودة اللون مثل مؤشر تجسيد اللون (CRI) و R9 (الأحمر المشبع)، وتمكين ضبط اللون الدقيق. تؤثر الحركة نحو أنظمة الإضاءة الذكية والمتصلة أيضاً على تصميم LED، مع إمكانية دمج قدرات التحكم والاستشعار على مستوى العبوة. التركيز على الامتثال البيئي (RoHS، REACH، خالي من الهالوجين) المذكور في ورقة البيانات هذه أصبح الآن متطلباً قياسياً عبر صناعة الإلكترونيات.