ورقة بيانات LED FC1717GF15HP-F4050 - أبعاد العبوة - جهد أمامي 2.95-3.95 فولت - تدفق ضوئي 330-420 لومن - أبيض بارد 4000-5000 كلفن - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد FC1717GF15HP-F4050 مصباح LED عالي السطوع ذو لون أبيض بارد، مُصمم للتطبيقات التي تتطلب كفاءة إضاءة عالية في عبوة مدمجة. يستخدم هذا الجهاز تقنية شريحة InGaN لإنتاج ضوء أبيض بارد بدرجة حرارة لونية مترابطة (CCT) تتراوح من 4000K إلى 5000K. يتمحور فلسفة التصميم الأساسية حول تقديم ناتج بصري عالٍ مع الحفاظ على حجم صغير، مما يجعله مناسبًا للتصاميم المحدودة المساحة. المنتج متوافق مع معايير RoHS وREACH وخالي من الهالوجين، مما يضمن ملاءمته للأسواق العالمية ذات اللوائح البيئية الصارمة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تكمن الميزة الأساسية لهذا المصباح في كفاءته البصرية العالية، المُقدرة بـ 109 لومن/واط عند تيار أمامي 1 أمبير، مع تدفق ضوئي نموذجي يبلغ 360 لومن. تعني هذه الكفاءة العالية استهلاكًا أقل للطاقة ومتطلبات أقل لإدارة الحرارة في المنتجات النهائية. يتم فرز الجهاز حسب السطوع والجهد الأمامي واللونية، مما يوفر اتساقًا للإنتاج بالجملة. تشمل الأسواق المستهدفة الرئيسية فلاش كاميرا الأجهزة المحمولة، ومصابيح الفيديو الرقمية، وتطبيقات الإضاءة الداخلية والخارجية المتنوعة. تجعله مواصفاته أيضًا مرشحًا للإضاءة الخلفية لشاشات TFT، وإضاءة السيارات الداخلية/الخارجية، وأنظمة الإضاءة الزخرفية حيث يكون الضوء الأبيض الموثوق والمشرق والكفؤ مطلوبًا.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يقدم هذا القسم تحليلًا موضوعيًا ومفصلاً للمعايير التقنية الرئيسية المحددة في ورقة البيانات، بما في ذلك الخصائص الكهروضوئية والكهربائية والحرارية.

2.1 الخصائص الكهروضوئية

يتم تعريف الأداء الكهروضوئي عند درجة حرارة نقطة اللحام (Ts) تبلغ 25 درجة مئوية. يبلغ التدفق الضوئي (Iv) حدًا أدنى 330 لومن، وقيمة نموذجية 360 لومن، وحدًا أقصى 420 لومن عند تشغيله بتيار أمامي (IF) قدره 1000 مللي أمبير في ظروف النبض (نبضة 50 مللي ثانية). يتراوح الجهد الأمامي (VF) عند هذا التيار من 2.95 فولت (الحد الأدنى) إلى 3.95 فولت (الحد الأقصى)، بقيمة نموذجية 3.45 فولت. يتم تحديد درجة حرارة اللون بين 4000K و5000K، مما يضعها بشكل قاطع في طيف الأبيض البارد. يبلغ مؤشر تجسيد اللون (CRI) قيمة نموذجية 83، مع حد أدنى 80، مما يشير إلى تجسيد جيد للألوان لمهام الإضاءة العامة. جميع القياسات البصرية لها تسامح مُعلن عنه ±10%، وقياس الجهد الأمامي له تسامح ±0.1 فولت.

2.2 الحدود القصوى المطلقة والمعايير الكهربائية

تحدد الحدود القصوى المطلقة الحدود التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم. الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر DC لتشغيل وضع المصباح هو 350 مللي أمبير. للتشغيل النبضي، يُسمح بتيار نبضي ذروة قدره 1500 مللي أمبير تحت دورة عمل محددة (تشغيل 400 مللي ثانية / إيقاف 3600 مللي ثانية لـ 30,000 دورة). يمكن للجهاز تحمل تفريغ كهربائي ساكن (ESD) يصل إلى 2000 فولت (نموذج جسم الإنسان). من المهم ملاحظة أن مصابيح LED هذه ليست مصممة للعمل بجهد عكسي. يمكن أن يؤدي تجاوز درجة حرارة التقاطع القصوى البالغة 150 درجة مئوية أو التشغيل عند الحدود القصوى لفترات طويلة (تتجاوز ساعة واحدة) إلى تدهور الأداء والموثوقية. يتم تحديد المقاومة الحرارية من التقاطع إلى نقطة اللحام بـ 9 درجة مئوية/واط، وهي معلمة رئيسية للتصميم الحراري.

2.3 المواصفات الحرارية والبيئية

يتراوح نطاق درجة حرارة التشغيل من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، مع نطاق درجة حرارة تخزين من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. يمكن للجهاز تحمل درجة حرارة لحام تبلغ 260 درجة مئوية كحد أقصى لدورتي إعادة تدفق. تم تصنيفه على أنه مستوى حساسية الرطوبة (MSL) 1، مما يعني أن له عمر تخزين غير محدود عند ≤30 درجة مئوية/85% رطوبة نسبية قبل الحاجة إلى الخبز. وهذا يبسط عمليات التعامل والتخزين اللوجستية مقارنة بمكونات MSL الأعلى.

3. شرح نظام الفرز

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على المعايير الرئيسية.

3.1 فرز اللونية (اللون)

يحدد مخطط اللونية المقدم المجموعة "4050" في فضاء اللون CIE 1931. يتم تمثيل المجموعة بواسطة شكل رباعي على المخطط بإحداثيات زاوية محددة. نقطة المرجع المستهدفة هي عند CIE-x: 0.3772، CIE-y: 0.3628. التباين المسموح به لقياس إحداثيات اللون هو ±0.01. يتم إجراء هذا الفرز في ظروف الاختبار القياسية IF=1000 مللي أمبير.

3.2 فرز التدفق الضوئي

يتم تصنيف ناتج التدفق الضوئي إلى مجموعتين: J7 و J8. تغطي مجموعة J7 قيم التدفق الضوئي من 330 لومن إلى 360 لومن. تغطي مجموعة J8 نطاق إخراج أعلى من 360 لومن إلى 420 لومن. وهذا يسمح للمصممين باختيار القطع بناءً على مستوى السطوع المطلوب لتطبيقهم.

3.3 فرز الجهد الأمامي

يتم فرز الجهد الأمامي تحت الرمز "2939". تغطي هذه المجموعة نطاق الجهد الأمامي الكامل المحدد في جدول الخصائص الكهروضوئية، من حد أدنى 2.95 فولت إلى حد أقصى 3.95 فولت عند 1000 مللي أمبير. يجب على المصممين التأكد من أن دائرة القيادة الخاصة بهم يمكنها استيعاب نطاق الجهد الكامل هذا.

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات عدة منحنيات أداء نموذجية توضح كيفية تصرف المعايير الرئيسية تحت ظروف مختلفة.

4.1 التوزيع الطيفي النسبي

يظهر منحنى التوزيع الطيفي الشدة النسبية للضوء المنبعث عبر الأطوال الموجية من حوالي 400 نانومتر إلى 800 نانومتر عند تشغيله بتيار 1000 مللي أمبير. الطول الموجي الذروي (λp) لمصباح LED الأبيض البارد المحول بالفوسفور هذا يقع في المنطقة الزرقاء (عادة حوالي 450-455 نانومتر لشريحة الضخ الزرقاء)، مع انبعاث فوسفور واسع في طيف الأصفر/الأخضر/الأحمر، مجتمعين لإنتاج الضوء الأبيض. يحدد شكل هذا المنحنى CRI و CCT.

4.2 منحنى IV والتدفق الضوئي مقابل التيار

يظهر منحنى الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي علاقة غير خطية، نموذجية للثنائيات. يزداد الجهد مع التيار. يُظهر منحنى التدفق الضوئي النسبي مقابل التيار الأمامي أن ناتج الضوء يزداد مع التيار ولكنه قد لا يكون خطيًا تمامًا، خاصة عند التيارات الأعلى حيث يصبح انخفاض الكفاءة وتأثيرات التسخين كبيرة. هذه المنحنيات ضرورية لاختيار نقطة التشغيل المناسبة لموازنة السطوع والكفاءة والحمل الحراري.

4.3 CCT مقابل التيار الأمامي ونمط الإشعاع

يشير منحنى CCT مقابل التيار الأمامي إلى كيفية تحول درجة حرارة اللون مع تيار القيادة. من المرغوب فيه CCT مستقر عبر نطاق التشغيل لاتساق اللون. يظهر مخطط نمط الإشعاع النموذجي أن هذا المصباح له نمط انبعاث لامبرتي بزاوية رؤية (2θ1/2) تبلغ 120 درجة (تسامح ±5 درجة)، حيث تكون الشدة نصف القيمة القصوى. زاوية الرؤية الواسعة هذه مناسبة لتطبيقات الإضاءة العامة التي تتطلب توزيعًا واسعًا للضوء.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

يوفر الرسم الميكانيكي الأبعاد الفيزيائية الحرجة لعبوة LED. جميع الأبعاد بالميليمترات بتسامح ±0.1 مم. يتضمن الرسم المنظر العلوي والجانبي وتفاصيل البصمة اللازمة لتخطيط PCB، بما في ذلك حجم الوسادة والتباعد ومخطط المكون. الالتزام الصحيح بهذه الأبعاد أمر بالغ الأهمية لنجاح تجميع الالتقاط والوضع واللحام وتحقيق الأداء البصري المحدد (مثل زاوية الرؤية). كما يتم الإشارة إلى قطبية الجهاز في الرسم لمنع التركيب العكسي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل السليم أمر بالغ الأهمية للموثوقية. تم تصنيف الجهاز لتحمل حد أقصى دورتي إعادة تدفق عند درجة حرارة ذروة 260 درجة مئوية. على الرغم من أن LED لديه بعض الحماية من ESD، إلا أنه ليس مصممًا للاستخدام بجهد عكسي. يوصى باستخدام مقاومات خارجية للحد من التيار لمنع التلف الناتج عن تحولات الجهد. للتخزين، يجب الاحتفاظ بأكياس الحاجز الرطوبة غير المفتوحة عند ≤ 30 درجة مئوية / 85% رطوبة نسبية. بمجرد الفتح، يجب استخدام المكونات خلال عمر التخزين المحدد أو تخزينها عند ≤ 30 درجة مئوية / 85% رطوبة نسبية. إذا تم تجاوز ظروف أو وقت التخزين المحدد، فإن الخبز وفقًا لملف MSL-1 (168 ساعة عند 85 درجة مئوية/85% رطوبة نسبية) مطلوب قبل إعادة التدفق لمنع تشقق الفشار أثناء اللحام.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد مصابيح LED في تغليف مقاوم للرطوبة. يتم تسليمها على شرائط ناقلة بارزة، والتي يتم لفها بعد ذلك على بكرات. الكمية القياسية المحملة هي 2000 قطعة لكل بكرة، مع حد أدنى لكمية الطلب 1000 قطعة. يتضمن وضع العلامات على البكرة عدة رموز: CPN (رقم منتج العميل)، P/N (رقم المنتج)، LOT NO (رقم الدفعة للتتبع)، QTY (كمية التعبئة)، CAT (مجموعة التدفق الضوئي، على سبيل المثال J7/J8)، HUE (مجموعة اللون، على سبيل المثال 4050)، REF (مجموعة الجهد الأمامي، على سبيل المثال 2939)، و MSL-X (مستوى حساسية الرطوبة). يتم توفير مخططات لأبعاد الشريط الناقل والبكرة، بجميع القياسات بالميليمترات.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

بناءً على قدرته العالية على التيار النبضي والسطوع، فإن التطبيق الأساسي هو كفلاش كاميرا أو ضوء استروبوسكوبي للهواتف المحمولة وكاميرات الفيديو الرقمية. تجعله كفاءته العالية وناتجه الأبيض البارد مناسبًا لمختلف تركيبات الإضاءة الداخلية، بما في ذلك المصابيح المدمجة وأضواء اللوحات. تدعم زاوية الرؤية الواسعة استخدامه في الإضاءة العامة، وإضاءة الدرج، ولافتات الخروج، والإضاءة الزخرفية. يمكن أيضًا استخدامه للإضاءة الخلفية لشاشات TFT-LCD وإضاءة السيارات الداخلية والخارجية، بشرط أن يكون البيئة الحرارية والكهربائية للتطبيق ضمن المواصفات.

8.2 اعتبارات التصميم

يجب على المصممين الانتباه عن كثب إلى إدارة الحرارة. تعني المقاومة الحرارية البالغة 9 درجة مئوية/واط أنه لكل واط من الطاقة المبددة (محسوبة كـ VF * IF)، سترتفع درجة حرارة التقاطع حوالي 9 درجة مئوية فوق درجة حرارة نقطة اللحام. يعد التبريد الفعال عبر PCB (يوصى بـ MCPCB للاختبار) أمرًا ضروريًا للحفاظ على درجة حرارة التقاطع أقل من 150 درجة مئوية وضمان الموثوقية طويلة المدى (محددة بأقل من 30% تدهور في IV بعد 1000 ساعة تحت إدارة حرارية جيدة). يجب تصميم دائرة القيادة للتعامل مع نطاق مجموعة الجهد الأمامي (2.95V-3.95V) والحد من التيار بشكل مناسب، خاصة لتطبيقات الفلاش التي تستخدم تيارات نبضية عالية.

9. المقارنة التقنية والتمييز

على الرغم من عدم تقديم مقارنة مباشرة جنبًا إلى جنب مع نماذج LED محددة أخرى في ورقة البيانات، إلا أنه يمكن استنتاج ميزات التمييز الرئيسية لهذا الجهاز. يمثل مزيجه من التدفق الضوئي النموذجي العالي جدًا (360 لومن) والكفاءة العالية (109 لومن/واط) عند 1 أمبير في عبوة صغيرة ميزة كبيرة للتطبيقات الحرجة السطوع والمحدودة المساحة. توفر زاوية الرؤية الواسعة 120 درجة إضاءة أوسع مقارنة بمصابيح LED ذات زوايا حزمة أضيق. يعد الامتثال لمعايير RoHS وREACH وخالي من الهالوجين متطلبًا أساسيًا ولكنه يضمن وصولاً أوسع إلى السوق. يوفر هيكل الفرز التفصيلي للتدق والجهد واللون للمصنعين الاتساق اللازم لتجميع المنتجات بالجملة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: ما هو أقصى تيار مستمر يمكنني تشغيل هذا المصباح به؟

ج: للتشغيل المستمر (وضع المصباح)، الحد الأقصى المطلق هو 350 مللي أمبير DC. يتجاوز هذا التيار خطر التلف الدائم.

س: هل يمكنني استخدام هذا المصباح لتطبيق فلاش؟

ج: نعم، إنه مناسب لتطبيقات الفلاش. تحدد ورقة البيانات تيار نبضة ذروة قدره 1500 مللي أمبير تحت دورة عمل 400 مللي ثانية تشغيل / 3600 مللي ثانية إيقاف لـ 30,000 دورة. يجب عليك تصميم دائرة القيادة الخاصة بك لتقديم هذا التيار النبضي دون تجاوز التصنيفات.

س: ما مدى أهمية إدارة الحرارة؟

ج: مهمة للغاية. تستند بيانات اختبار الموثوقية (1000 ساعة،<تدهور 30%) على إدارة حرارية جيدة باستخدام MCPCB. تعني المقاومة الحرارية 9 درجة مئوية/واط أنه يجب إبعاد الحرارة بشكل فعال من نقاط اللحام لمنع ارتفاع درجة الحرارة وانخفاض الكفاءة والشيخوخة المتسارعة.

س: ماذا يعني "4050" في رقم الجزء؟

ج: على الأرجح يتوافق مع مجموعة اللونية (اللون)، والتي في ورقة البيانات هذه تُعرّف على أنها المجموعة "4050" على مخطط CIE، مستهدفة نقطة اللون الأبيض البارد.

س: هل المقاوم المحدد للتيار ضروري؟

ج: نعم. توصي ورقة البيانات صراحة باستخدام مقاومات خارجية للحد من التيار للحماية، حيث يمكن أن تسبب تحولات الجهد الطفيفة تحولات كبيرة في التيار قد تتلف المصباح، على الرغم من أنه يحتوي على بعض الحماية من ESD.

11. مثال حالة استخدام عملية

فكر في تصميم مصباح يدوي عالي السطوع لكاميرا فيديو رقمية احترافية. يتطلب التصميم مصدر ضوء مدمج يمكنه تقديم إضاءة مكثفة لفترات قصيرة. يُعد FC1717GF15HP-F4050 مرشحًا مثاليًا. سيختار المصمم المكونات من مجموعة التدفق الضوئي J8 (360-420 لومن) للحصول على أقصى إخراج. سيتم تصميم دائرة القيادة لتقديم تيار النبضة المحدد 1500 مللي أمبير لمدة الفلاش، باستخدام MOSFETs ومكثفات قوية. من الناحية الحرارية، سيتم تركيب LED على لوحة دوائر مطبوعة ذات قلب معدني (MCPCB) مخصصة متصلة بهيكل الكاميرا الألومنيوم لتعمل كمشتت حراري، مما يضمن بقاء درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود أثناء الاستخدام الممتد. ستوفر زاوية الحزمة الواسعة 120 درجة تغطية جيدة لتسجيل الفيديو.

12. مقدمة مبدأ التشغيل

هذا المصباح هو مصدر ضوء صلب يعتمد على ثنائي أشباه الموصلات. يستخدم شريحة نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN) التي تصدر ضوءًا أزرقًا عندما يمر التيار الكهربائي عبره في الاتجاه الأمامي (الإنارة الكهربائية). يتم بعد ذلك تحويل هذا الضوء الأزرق جزئيًا إلى أطوال موجية أطول (أصفر، أخضر، أحمر) بواسطة طبقة فوسفور مودعة على الشريحة أو بالقرب منها. ينتج عن خليط الضوء الأزرق المتبقي والضوء المحول بالفوسفور إدراك الضوء الأبيض. تحدد النسبة المحددة للضوء الأزرق إلى الضوء المحول بالفوسفور درجة حرارة اللون المترابطة (CCT)، في هذه الحالة، الأبيض البارد (4000-5000K). الكفاءة (لومن/واط) هي مقياس لمدى فعالية تحويل الطاقة الكهربائية إلى ضوء مرئي.

13. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

تعكس مواصفات هذا المصباح الاتجاهات المستمرة في صناعة الإلكترونيات الضوئية. السعي لتحقيق فعالية إضاءة أعلى (لومن/واط) هو أمر ثابت، بهدف تقليل استهلاك الطاقة لنفس ناتج الضوء. تتوافق القدرة على التعامل مع تيارات نبضية عالية لتطبيقات الفلاش مع متطلبات تكنولوجيا الهاتف المحمول والتصوير. يعد الانتقال نحو أحجام عبوات أصغر مع الحفاظ على قوة الإخراج أو زيادتها أمرًا أساسيًا لتقليص حجم الأجهزة الإلكترونية. علاوة على ذلك، لم يعد الامتثال للوائح البيئية مثل RoHS وREACH ومتطلبات خالية من الهالوجين عامل تمييز بل خط أساس إلزامي لدخول السوق العالمية. قد تركز التطورات المستقبلية في هذا المجال على مزيد من المكاسب في الكفاءة، وتحسين تجسيد اللون (CRI أعلى)، واتساق لوني أفضل (فرز أضيق)، وتعزيز الموثوقية تحت درجات حرارة تشغيل أعلى.