ورقة بيانات LED ELCS14G-NB5060J6J8293910-F3X - أبيض بارد عالي الكفاءة - 245 لومن عند 1 أمبير - 3.95 فولت كحد أقصى - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تقدم هذه الوثيقة تفاصيل مواصفات صمام ثنائي باعث للضوء (LED) أبيض بارد عالي الأداء، مُصمم للتطبيقات التي تتطلب إخراجًا ضوئيًا عاليًا في عامل شكل مضغوط. يستخدم الجهاز تقنية شريحة InGaN لإنتاج ضوء أبيض بارد بدرجة حرارة لونية مترابطة (CCT) تتراوح نموذجيًا بين 5000 كلفن و6000 كلفن. تشمل مزاياه الرئيسية تدفقًا ضوئيًا نموذجيًا عاليًا يبلغ 245 لومن عند تيار أمامي قدره 1 أمبير، مما يؤدي إلى كفاءة بصرية تبلغ حوالي 72 لومن لكل واط. يتوافق LED مع معايير RoHS وREACH والخالي من الهالوجين، مما يجعله مناسبًا للتصاميم الواعية بالبيئة والأسواق العالمية.

1.1 التطبيقات المستهدفة

تم تصميم LED لمجموعة متنوعة من التطبيقات حيث تكون الإضاءة الساطعة والكفؤة أمرًا بالغ الأهمية. تشمل الأسواق المستهدفة الرئيسية الإلكترونيات المحمولة، والإضاءة العامة، وقطاع السيارات. تشمل التطبيقات المحددة وظيفة فلاش الكاميرا والضوء الكاشف للهواتف المحمولة وكاميرات الفيديو الرقمية، ووحدات الإضاءة الخلفية لشاشات TFT-LCD، وتركيبات الإضاءة العامة الداخلية والخارجية، والإضاءة الزخرفية والترفيهية، بالإضافة إلى إضاءة السيارات الداخلية والخارجية مثل علامات التوجيه، وأضواء الدرج، والمصابيح الإشارية.

2. تحليل المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للمعلمات الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية التي تحدد أداء LED وحدود تشغيله.

2.1 التقييمات القصوى المطلقة

تحدد التقييمات القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروف تشغيل موصى بها. الحد الأقصى لتيار التيار المستمر الأمامي المستمر لتشغيل وضع الكشاف هو 350 مللي أمبير. للتشغيل النبضي، يُسمح بتيار ذروة قدره 1000 مللي أمبير تحت دورة عمل محددة (400 مللي ثانية تشغيل، 3600 مللي ثانية إيقاف لمدة 30,000 دورة). يمكن للجهاز تحمل تفريغ كهروستاتيكي (ESD) يصل إلى 2 كيلو فولت (نموذج جسم الإنسان، JEDEC 3b). الحد الأقصى المسموح به لدرجة حرارة التقاطع هو 145 درجة مئوية، مع نطاق درجة حرارة محيطة تشغيل من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. لم يتم تصميم LED للتشغيل بتحيز عكسي. تم تحديد المقاومة الحرارية من التقاطع إلى وسادة اللحام بـ 8.5 درجة مئوية/واط، وهي معلمة حاسمة لتصميم إدارة الحرارة.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم تحديد الخصائص الكهروضوئية عند حالة اختبار قياسية لدرجة حرارة وسادة اللحام (Ts) تبلغ 25 درجة مئوية. التدفق الضوئي النموذجي (Iv) هو 245 لومن عند تيار أمامي (IF) قدره 1000 مللي أمبير، مع قيمة مضمونة دنيا تبلغ 220 لومن. يتراوح الجهد الأمامي (VF) عند هذا التيار من حد أدنى 2.95 فولت إلى حد أقصى 3.95 فولت، وتعتمد القيمة النموذجية على مجموعة الجهد. يتم تحديد درجة الحرارة اللونية المترابطة (CCT) لهذا النوع الأبيض البارد بين 5000 كلفن و6000 كلفن. من المهم ملاحظة أن جميع البيانات الكهربائية والبصرية يتم اختبارها تحت حالة نبضة 50 مللي ثانية لتقليل تأثيرات التسخين الذاتي أثناء القياس، مما يضمن تمثيل البيانات للأداء الجوهري لشريحة LED.

2.3 اعتبارات الحرارة والموثوقية

تعد الإدارة الحرارية السليمة أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق الأداء المعلن عنه والموثوقية طويلة الأمد. تشير المقاومة الحرارية المحددة البالغة 8.5 درجة مئوية/واط إلى ارتفاع درجة الحرارة لكل واط من الطاقة المُبددة. على سبيل المثال، عند 1 أمبير وجهد أمامي نموذجي ~3.5 فولت (3.5 واط)، سيكون ارتفاع درجة حرارة التقاطع فوق وسادة اللحام حوالي 30 درجة مئوية. تحذر ورقة البيانات صراحةً من التشغيل عند درجة حرارة التقاطع القصوى لأكثر من ساعة واحدة. يتم ضمان جميع مواصفات الموثوقية، بما في ذلك تدهور أقل من 30% في IV على مدى 1000 ساعة، تحت ظروف الإدارة الحرارية الجيدة باستخدام لوحة دائرة مطبوعة ذات قلب معدني (MCPCB) بمساحة 1.0 سم².

3. شرح نظام التصنيف

يتم فرز LED إلى مجموعات بناءً على ثلاث معلمات رئيسية: التدفق الضوئي، والجهد الأمامي، واللونية (إحداثيات اللون). يضمن هذا التصنيف الاتساق داخل دفعة الإنتاج ويسمح للمصممين باختيار قطع تلبي متطلبات التطبيق المحددة.

3.1 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تحديد مجموعات التدفق الضوئي برموز أبجدية رقمية (J6، J7، J8). لمجموعة J6، يتراوح التدفق الضوئي من 220 لومن إلى 250 لومن عند IF=1000mA. تغطي مجموعة J7 من 250 لومن إلى 300 لومن، وتغطي مجموعة J8 من 300 لومن إلى 330 لومن. يشير رقم الجزء المحدد إلى أن الجهاز ينتمي إلى مجموعة التدفق الضوئي J6.

3.2 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تعريف مجموعات الجهد الأمامي برموز مكونة من أربعة أرقام (2932، 3235، 3539). يشير الرمز إلى نطاق الجهد بأعشار الفولت. على سبيل المثال، تغطي المجموعة 2932 VF من 2.95 فولت إلى 3.25 فولت، والمجموعة 3235 من 3.25 فولت إلى 3.55 فولت، والمجموعة 3539 من 3.55 فولت إلى 3.95 فولت. يحدد رقم الجزء مجموعة الجهد 2932.

3.3 تصنيف اللونية (اللون)

يتم تعريف اللونية برمز مجموعة (5060 في هذه الحالة) والذي يتوافق مع منطقة رباعية محددة على مخطط اللونية CIE 1931. يتم توفير إحداثيات رؤوس المجموعة 5060، مما يحدد التباين اللوني المسموح به للأجهزة داخل هذه المجموعة، بما يتوافق مع نطاق CCT من 5000 كلفن إلى 6000 كلفن. يتم قياس إحداثيات اللون عند IF=1000mA.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر البيانات الرسومية نظرة ثاقبة على سلوك LED تحت ظروف متغيرة، وهو أمر بالغ الأهمية لتصميم الدائرة وتكامل النظام.

4.1 الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي (منحنى IV)

يظهر منحنى IV العلاقة بين الجهد الأمامي والتيار الأمامي. إنه غير خطي، وهو نموذجي للصمام الثنائي. عند التيارات المنخفضة، يكون الجهد أقل، ويرتفع مع زيادة التيار. هذا المنحنى ضروري لتصميم دائرة السائق المحددة للتيار لضمان عمل LED ضمن نطاق الجهد المحدد له لتيار معين.

4.2 التدفق الضوئي النسبي مقابل التيار الأمامي

يوضح هذا المنحنى كيف يتغير إخراج الضوء مع تيار القيادة. يزداد التدفق الضوئي عمومًا مع التيار ولكنه يُظهر علاقة شبه خطية عند التيارات الأعلى بسبب انخفاض الكفاءة وزيادة درجة حرارة التقاطع. يساعد فهم هذه العلاقة في تحسين المقايضة بين السطوع والكفاءة/استهلاك الطاقة.

4.3 CCT مقابل التيار الأمامي

قد تتحول درجة الحرارة اللونية المترابطة قليلاً مع تغيرات تيار القيادة. يُظهر هذا المنحنى استقرار أو تباين CCT عبر نطاق تيار التشغيل، وهو أمر مهم للتطبيقات الحساسة للألوان حيث يكون النقطة البيضاء المتسقة مطلوبة.

4.4 التوزيع الطيفي النسبي

يظهر مخطط توزيع القدرة الطيفية شدة الضوء المنبعث عند كل طول موجي. بالنسبة لـ LED أبيض بارد يعتمد على شريحة زرقاء مع طلاء فسفوري، يُظهر الطيف عادةً ذروة زرقاء مهيمنة من الشريحة ونطاق انبعاث أوسع أصفر/أخضر/أحمر من الفسفور. يؤثر الطول الموجي الذروة (λp) وعرض الطيف على مؤشر تجسيد اللون (CRI) واللون المُدرك للضوء.

4.5 نمط الإشعاع النموذجي

يصور نمط الإشعاع القطبي التوزيع المكاني لشدة الضوء. يتميز هذا LED بنمط انبعاث لامبرتي، حيث تكون الشدة الضوئية متناسبة مع جيب تمام زاوية الرؤية. يتم تحديد زاوية الرؤية (2θ1/2) بـ 120 درجة، مما يعني أن الزاوية التي تنخفض عندها الشدة إلى نصف قيمتها القصوى هي ±60 درجة من المحور المركزي.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

تعد الأبعاد الفيزيائية وتصميم العبوة أمرًا بالغ الأهمية لتخطيط PCB، والتصميم البصري، وإدارة الحرارة.

5.1 أبعاد العبوة

تتضمن ورقة البيانات رسمًا تفصيليًا للأبعاد لعبوة LED. يتم توفير جميع الأبعاد بالمليمترات. يتضمن هذا الرسم الميزات الرئيسية مثل الطول والعرض والارتفاع الإجماليين، وموقع وحجم وسادات اللحام، وأي مراجع ميكانيكية أو تفاوتات. يجب على المصممين الرجوع إلى هذا الرسم لإنشاء بصمة PCB دقيقة.

5.2 تحديد القطبية

يجب أن يشير رسم العبوة أو الملاحظات المرتبطة به بوضوح إلى أطراف الأنود والكاثود. الاتصال الصحيح للقطبية ضروري لتشغيل الجهاز. عادةً، قد يتم تمييز الكاثود بشق، أو نقطة، أو رصاصة أقصر، أو شكل وسادة مختلف على بصمة PCB.

6. إرشادات اللحام والتجميع

يتطلب التعامل السليم واللحام للحفاظ على سلامة الجهاز وموثوقيته.

6.1 ملف تعريف إعادة التدفق للحام

تم تصنيف LED لتحمل درجة حرارة لحام قصوى تبلغ 260 درجة مئوية ويمكنه تحمل حد أقصى دورتين إعادة تدفق. يجب اتباع ملف تعريف إعادة تدفق قياسي خالي من الرصاص، مع التحكم الدقيق في درجة الحرارة القصوى والوقت فوق السائل لمنع تلف العبوة البلاستيكية والروابط السلكية الداخلية.

6.2 حساسية الرطوبة والتخزين

يحتوي الجهاز على تصنيف مستوى حساسية الرطوبة (MSL). تحدد ورقة البيانات تصنيف المستوى 1، مما يعني أنه يمكن تخزين الجهاز إلى أجل غير مسمى عند ≤30 درجة مئوية/85% رطوبة نسبية قبل فتح الكيس. ومع ذلك، يوصى بظروف تخزين محددة: قبل الفتح، قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية/≤90% رطوبة نسبية؛ بعد الفتح، قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية/≤85% رطوبة نسبية. إذا تم تجاوز مدة الصلاحية المحددة أو أظهر مؤشر المجفف دخول الرطوبة، فإن المعالجة المسبقة بالخبز عند 60±5 درجة مئوية لمدة 24 ساعة مطلوبة قبل لحام إعادة التدفق.

6.3 الإدارة الحرارية في التطبيق

للتشغيل الموثوق والحفاظ على إخراج ضوئي عالٍ، يجب تركيب LED على لوحة دائرة مطبوعة ذات قلب معدني (MCPCB) أو ركيزة أخرى ذات موصلية حرارية ممتازة. يجب تصميم المسار الحراري من وسادة اللحام إلى المبرد للحفاظ على درجة حرارة التقاطع أقل بكثير من التقييم الأقصى أثناء التشغيل المستمر. يوصى بشدة باستخدام مواد واجهة حرارية وتبريد كافٍ.

6.4 الحماية الكهربائية

على الرغم من أن الجهاز قد يحتوي على بعض الحماية المدمجة من ESD، إلا أنه لم يتم تصميمه للتشغيل بتحيز عكسي. يجب النظر في الحماية الخارجية، مثل مقاومات تحديد التيار التسلسلي و/أو الثنائيات المثبطة للجهد العابر المتوازية، في تصميم الدائرة لمنع التلف من طفرات الجهد، أو الاتصال العكسي، أو ظروف الإجهاد الكهربائي الأخرى.

7. معلومات التعبئة والتغليف والطلب

يتم توريد مصابيح LED في تغليف مقاوم للرطوبة للتجميع الآلي.

7.1 مواصفات الشريط الحامل والبكرة

يتم تعبئة الأجهزة في شريط حامل بارز ملفوف على بكرات. الكمية القياسية المحملة هي 2000 قطعة لكل بكرة، مع حد أدنى لكمية الطلب يبلغ 1000 قطعة. يتم توفير أبعاد مفصلة لجيوب الشريط الحامل، والشريط الغطائي، والبكرة نفسها في ورقة البيانات لضمان التوافق مع معدات الالتقاط والوضع.

7.2 وضع العلامات على المنتج

تحتوي ملصق البكرة على معلومات حرجة للتتبع والتطبيق الصحيح: رقم جزء العميل (CPN)، ورقم جزء الشركة المصنعة (P/N)، ورقم الدفعة، وكمية التعبئة (QTY)، ورموز المجموعات المحددة للتدفق الضوئي (CAT)، واللون (HUE)، والجهد الأمامي (REF). كما يُشار إلى مستوى حساسية الرطوبة (MSL-X).

8. اعتبارات تصميم التطبيق

8.1 تصميم دائرة السائق

اختر دائرة سائق LED ثابتة التيار المناسبة أو دائرة قادرة على توصيل ما يصل إلى 1 أمبير. يجب أن يأخذ السائق في الاعتبار نطاق الجهد الأمامي (2.95V-3.95V) ويتضمن الحماية اللازمة (فرط التيار، فرط الحرارة، الدائرة المفتوحة/القصيرة). لتطبيقات الفلاش، تأكد من أن السائق يمكنه التعامل مع تيار النبضة العالي الذروة.

8.2 التصميم البصري

نمط الانبعاث اللامبرتي بزاوية 120 درجة مناسب للعديد من تطبيقات الإضاءة العامة. للحزم المركزة (مثل أضواء الكشاف)، ستكون البصريات الثانوية مثل العواكس أو العدسات مطلوبة. يسهل الحجم الصغير للعبوة تصميم نظام بصري مضغوط.

8.3 التصميم الحراري

احسب تبديد الطاقة المتوقع (IF * VF) واستخدم المقاومة الحرارية (Rth) لتقدير ارتفاع درجة حرارة التقاطع فوق نقطة المرجع الحرارية لـ PCB. تأكد من أن تبريد النظام كافٍ للحفاظ على Tj ضمن الحدود الآمنة، خاصة في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية أو التركيبات المغلقة. قد يكون التبريد النشط (المراوح) ضروريًا للتشغيل المستمر عالي الطاقة.

9. المقارنة التقنية والتحديد

يحدد هذا LED مكانته في السوق من خلال الجمع بين التدفق الضوئي العالي (245 لومن) والكفاءة العالية (72 لومن/واط) في عبوة SMD مضغوطة على الأرجح. تشمل عوامل التمييز الرئيسية زاوية رؤية واسعة 120 درجة مناسبة للإضاءة المساحية، وهيكل تصنيف محدد جيدًا لاتساق اللون والتدفق، والامتثال لمعايير بيئية صارمة (RoHS، REACH، خالي من الهالوجين). مقارنة بمصابيح LED متوسطة الطاقة القياسية، فإنه يوفر سطوعًا أعلى لنقطة واحدة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب مصدر ضوء مركز مثل فلاش الكاميرا. مقارنة بمصابيح LED الفلاش المخصصة، قد يوفر كفاءة أفضل وزاوية رؤية أوسع لمهام الإضاءة العامة.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

10.1 ما الفرق بين تقييمات تيار وضع الكشاف ووضع النبضة؟

يشير وضع الكشاف (350 مللي أمبير كحد أقصى) إلى التشغيل المستمر لتيار التيار المستمر. يشير وضع النبضة (1000 مللي أمبير كحد أقصى) إلى دفعات عالية التيار قصيرة المدة كما هو مستخدم في فلاش الكاميرا، مع حدود صارمة على عرض النبضة، ودورة العمل، وعدد الدورات لمنع ارتفاع درجة الحرارة.

10.2 لماذا تعد الإدارة الحرارية بالغة الأهمية لهذا LED؟

يؤدي تبديد الطاقة العالي (يصل إلى ~4 واط عند 1 أمبير) في عبوة صغيرة إلى تدفق حراري مرتفع. تعجل درجة حرارة التقاطع المفرطة من تدهور اللومن (انخفاض إخراج الضوء بمرور الوقت) ويمكن أن تحول إحداثيات اللون. يمكن أن تسبب أيضًا فشلاً كارثيًا في النهاية. التبريد السليم غير قابل للتفاوض من أجل الموثوقية.

10.3 هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة من بطارية ليثيوم أيون؟

لا. جهد بطارية ليثيوم أيون (عادة 3.0V-4.2V) غير منظم ويمكن أن يتجاوز الحد الأقصى للجهد الأمامي لـ LED أو يسبب تيارًا مفرطًا. دائرة سائق ثابتة التيار إلزامية لضمان أداء مستقر وآمن ومتسق.

10.4 كيف أفسر رقم الجزء ELCS14G-NB5060J6J8293910-F3X؟

يشفر رقم الجزء معلومات المجموعة الرئيسية: يشير 'NB5060' إلى مجموعة اللون 5060 (CCT 5000-6000K). يشير 'J6' إلى مجموعة التدفق الضوئي (220-250 لومن). يشير '2932' (المستنتج من السياق في جدول المواصفات لهذا الجزء) إلى مجموعة الجهد الأمامي (2.95-3.25V). قد يشير 'F3X' إلى نوع بصري أو عبوة محددة.

11. دراسات حالة التصميم والاستخدام

11.1 وحدة فلاش كاميرا الهاتف المحمول

في هذا التطبيق، يتم تشغيل LED بواسطة دائرة سائق فلاش مخصصة. يركز التصميم على توصيل تيار لحظي عالٍ جدًا (يصل إلى 1 أمبير نبضة) لمدة قصيرة (مثل 400 مللي ثانية) لإنتاج فلاش ساطع. تشمل التحديات الرئيسية إدارة تبديد الطاقة الذروة العالي حرارياً داخل المساحة المحدودة للهاتف المحمول وضمان قدرة السائق على توفير التيار المطلوب من البطارية. تساعد الكفاءة العالية لـ LED في تعظيم سطوع الفلاش مع تقليل استنزاف البطارية إلى الحد الأدنى.

11.2 مصباح عمل محمول أو كشاف

للكشاف اليدوي، قد يتم استخدام عدة مصابيح LED على MCPCB. يوفر سائق ثابت التيار من نوع buck أو boost (اعتمادًا على تكوين البطارية) مستويات سطوع قابلة للتعديل. يركز التصميم على الإدارة الحرارية القوية - يتم تثبيت MCPCB على هيكل ألومنيوم كبير يعمل كمبرد. توفر زاوية الشعاع الواسعة 120 درجة تغطية مساحية جيدة، مما قد يقلل الحاجة إلى بصريات معقدة.

12. مبدأ التشغيل

هذا هو LED أبيض محول بالفوسفور. القلب عبارة عن شريحة أشباه موصلات مصنوعة من نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN) تنبعث منها ضوء أزرق عند انحياز أمامي (إضاءة كهربائية). يمتص هذا الضوء الأزرق جزئيًا بواسطة طبقة من فوسفور ياقوت الألومنيوم الإيتريوم المطعمة بالسيريوم (YAG:Ce) التي تغطي الشريحة. يحول الفوسفور بعض الفوتونات الزرقاء إلى أطوال موجية أطول في الطيف الأصفر/الأخضر. يدرك العين البشرية خليط الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر المحول على أنه ضوء أبيض. تحدد النسبة الدقيقة للانبعاث الأزرق إلى الأصفر، التي يتم التحكم فيها من خلال تكوين الفوسفور وسمكه، درجة الحرارة اللونية المترابطة (CCT) - في هذه الحالة، الأبيض البارد (5000-6000K).

13. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

يعكس الجهاز الاتجاهات المستمرة في الإضاءة ذات الحالة الصلبة: زيادة الفعالية الضوئية (لومن لكل واط)، وتحسين اتساق اللون من خلال تصنيف أكثر إحكامًا، والالتزام باللوائح البيئية. يدفع السعي لتدفق أعلى من عبوات أصغر حدود إدارة الحرارة وتكنولوجيا الفوسفور. قد يشمل التطور المستقبلي مواد فوسفورية جديدة للحصول على CRI أعلى واستقرار لوني أفضل مع درجة الحرارة والوقت، بالإضافة إلى تصميمات عبوات على مستوى الشريحة (CSP) التي تقلل حجم العبوة والمقاومة الحرارية بشكل أكبر. يعد دمج مصابيح LED عالية السطوع هذه في أنظمة إضاءة ذكية ومتصلة لتطبيقات إنترنت الأشياء (IoT) أيضًا اتجاهًا مهمًا.