ورقة بيانات LED ELCH08-NF2025J5J8283910-FDH - أبيض دافئ - 220 لومن عند 1 أمبير - 3.9 فولت كحد أقصى - 6.45 واط طاقة نبضية - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

مصباح ELCH08-NF2025J5J8283910-FDH هو مصباح LED عالي الأداء مُصمم للتركيب السطحي، موجّه للتطبيقات التي تتطلب إخراجاً ضوئياً عالياً وكفاءة في حزمة مدمجة. يستخدم هذا الجهاز تقنية شريحة إن-غا-إن (InGaN) لإنتاج ضوء أبيض دافئ بدرجة حرارة لونية مترابطة (CCT) تتراوح من 2000 كلفن إلى 2500 كلفن. الأهداف التصميمية الأساسية له هي تقديم كفاءة بصرية عالية وأداء موثوق في البيئات المتطلبة.

1.1 المزايا الأساسية

تشمل المزايا الرئيسية لهذا المصباح LED حجمه الصغير المدمج مع فعالية إضاءة عالية، حيث يحقق ما يصل إلى 60 لومن لكل واط عند تيار تشغيل مقداره 1 أمبير. وهو يتضمن حماية قوية من الكهرباء الساكنة (ESD)، مصنفة حتى 8 كيلوفولت وفقاً للمعيار JEDEC 3b (نموذج جسم الإنسان)، مما يعزز متانته أثناء التعامل والتركيب. الجهاز متوافق أيضاً مع متطلبات RoHS والخالي من الرصاص.

1.2 التطبيقات المستهدفة

هذا المصباح LED مناسب لمجموعة متنوعة من التطبيقات. إخراجه العالي يجعله مثالياً لوظيفة فلاش الكاميرا والضوء الكاشف في الهواتف المحمولة ومعدات الفيديو الرقمية. وهو أيضاً مناسب جداً للإضاءة الداخلية العامة، وإضاءة الخلفية لشاشات TFT، والإضاءة الزخرفية، والإضاءة الداخلية والخارجية للسيارات. علاوة على ذلك، يمكن استخدامه في إضاءة الإشارة والتوجيه، مثل علامات الخروج أو علامات الدرج.

2. تحليل المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تفسيراً مفصلاً وموضوعياً للمواصفات التقنية الرئيسية للجهاز كما هي مُحددة في تصنيفاته القصوى المطلقة وخصائصه الكهرو-بصرية.

2.1 التصنيفات القصوى المطلقة

تم تصنيف الجهاز لتيار أمامي مستمر أقصى (وضع الكشاف) مقداره 350 مللي أمبير. بالنسبة للتشغيل النبضي، يمكنه تحمل تيار نبضي ذروي مقداره 1500 مللي أمبير تحت ظروف محددة: عرض نبضة 400 مللي ثانية، ودورة عمل 10% (زمن إيقاف 3600 مللي ثانية)، ولمدة تصل إلى 30,000 دورة. أقصى درجة حرارة تقاطع مسموح بها هي 150 درجة مئوية، مع نطاق درجة حرارة تشغيل من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. تبديد الطاقة في الوضع النبضي محدد بـ 6.45 واط. من المهم ملاحظة أن هذه هي الحدود القصوى المطلقة؛ التشغيل المستمر عند هذه القيم أو بالقرب منها قد يقلل من الموثوقية والعمر الافتراضي.

2.2 الخصائص الكهرو-بصرية

تحت الظروف النموذجية (درجة حرارة وسادة اللحام = 25 درجة مئوية، تيار أمامي = 1000 مللي أمبير، نبضة 50 مللي ثانية)، يقدم الجهاز تدفقاً ضوئياً (Iv) مقداره 220 لومن (نموذجي)، مع حد أدنى 180 لومن. يتراوح الجهد الأمامي (VF) من حد أدنى 2.85 فولت إلى حد أقصى 3.90 فولت. درجة الحرارة اللونية المترابطة (CCT) لهذه المجموعة المحددة (2025) تمتد من 2000 كلفن إلى 2500 كلفن، مما يحدد مظهره الأبيض الدافئ. جميع البيانات الكهربائية والبصرية يتم قياسها تحت ظروف نبضية لتقليل تأثيرات التسخين الذاتي أثناء الاختبار.

2.3 الخصائص الحرارية

الإدارة الحرارية السليمة ضرورية للأداء وطول العمر. تم تحديد أقصى درجة حرارة للركيزة (Ts) بـ 70 درجة مئوية عند التشغيل بتيار 1000 مللي أمبير. يمكن للجهاز تحمل درجة حرارة لحام تبلغ 260 درجة مئوية كحد أقصى لـ 3 دورات إعادة تدفق. يجب على المصممين ضمان وجود تبريد حراري كافٍ، خاصة عند التشغيل بالقرب من التيارات القصوى، للحفاظ على درجة حرارة وسادة اللحام ضمن الحدود الآمنة ومنع تسارع انخفاض التدفق الضوئي.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على ثلاث معلمات رئيسية: التدفق الضوئي، والجهد الأمامي، واللونية (إحداثيات اللون). وهذا يضمن الاتساق في التطبيق.

3.1 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تصنيف التدفق الضوئي إلى مجموعات يُشار إليها برموز J. يشير رقم جزء الجهاز إلى المجموعة J5، والتي تتوافق مع نطاق تدفق ضوئي من 180 لومن إلى 200 لومن عند 1000 مللي أمبير. المجموعات الأخرى المتاحة تشمل J6 (200-250 لومن)، وJ7 (250-300 لومن)، وJ8 (300-330 لومن).

3.2 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تصنيف الجهد الأمامي للمساعدة في تصميم الدائرة لتحقيق قيادة تيار متسقة. يتم تعريف المجموعات على النحو التالي: 2832 (2.85 فولت - 3.25 فولت)، و3235 (3.25 فولت - 3.55 فولت)، و3538 (3.55 فولت - 3.90 فولت). يحدد رقم الجزء المجموعة 2832.

3.3 تصنيف اللونية

يتم تعريف اللون بواسطة المجموعة 2025 على مخطط اللونية CIE 1931. تحتوي هذه المجموعة على مساحة رباعية محددة من إحداثيات اللون (x, y) تنتج ضوءاً ضمن نطاق CCT من 2000 كلفن إلى 2500 كلفن، مما يضمن لوناً أبيض دافئاً متسقاً. التسامح لقياس إحداثيات اللون هو ±0.01.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر البيانات الرسومية نظرة ثاقبة على سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة.

4.1 الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي (منحنى IV)

يظهر منحنى IV العلاقة بين التيار الأمامي والجهد الأمامي. مع زيادة التيار من 0 إلى 1500 مللي أمبير، يرتفع الجهد الأمامي بشكل غير خطي، بدءاً من حوالي 2.6 فولت ووصولاً إلى ما يقرب من 3.8 فولت. هذا المنحنى ضروري لتصميم دائرة تحديد التيار المناسبة.

4.2 التدفق الضوئي النسبي مقابل التيار الأمامي

يوضح هذا المنحنى اعتماد إخراج الضوء على تيار القيادة. يزداد التدفق الضوئي مع التيار ولكنه يُظهر اتجاهاً دون خطي عند التيارات الأعلى، وذلك بشكل أساسي بسبب زيادة درجة حرارة التقاطع وانخفاض الكفاءة. يتم تسوية الإخراج، مما يظهر التدفق النسبي.

4.3 درجة الحرارة اللونية المترابطة مقابل التيار الأمامي

تظهر درجة الحرارة اللونية المترابطة (CCT) تبايناً مع تيار القيادة. بالنسبة لهذا المصباح LED الأبيض الدافئ، تزداد درجة الحرارة اللونية المترابطة قليلاً بشكل عام مع التيار الأعلى، متحركة من حوالي 2000 كلفن عند التيار المنخفض نحو 2500 كلفن عند 1500 مللي أمبير. يجب أخذ هذا الانزياح في الاعتبار في التطبيقات الحساسة للون.

4.4 توزيع الطيف

يظهر مخطط توزيع القدرة الطيفية النسبي طيف انبعاث واسعاً مميزاً لمصباح LED أبيض محول بالفوسفور. يتميز بقمة زرقاء أولية من شريحة إن-غا-إن (InGaN) ونطاق انبعاث أوسع أصفر/أحمر من الفوسفور، مما يجتمعان معاً لخلق ضوء أبيض دافئ.

4.5 نمط الإشعاع

يشير نمط الإشعاع القطبي النموذجي إلى توزيع يشبه لامبرت، بزاوية مشاهدة كاملة (2θ1/2) تبلغ 120 درجة. الشدة موحدة نسبياً عبر منطقة واسعة، مما يجعله مناسباً للتطبيقات التي تتطلب إضاءة واسعة.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

يتم توفير المصباح LED في حزمة جهاز للتركيب السطحي (SMD). يحدد رسم الحزمة الأبعاد الفيزيائية، وهي بالغة الأهمية لتصميم بصمة اللوحة المطبوعة (PCB). تشمل الميزات الرئيسية مواقع وسادة الأنود والكاثود والمخطط العام للحزمة. التسامح في الأبعاد هو عادة ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتم تحديد القطبية بوضوح على الحزمة والشريط الحامل لضمان الاتجاه الصحيح أثناء التجميع الآلي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

تم تصنيف الجهاز للحام بإعادة التدفق بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية. تم تصنيفه على أنه مستوى حساسية الرطوبة (MSL) 1، مما يعني أن له عمراً غير محدود في الظروف ≤30 درجة مئوية/85% رطوبة نسبية ولا يتطلب تجفيفاً قبل الاستخدام إذا تم الاحتفاظ به ضمن هذه الظروف. ومع ذلك، إذا تعرض لرطوبة أعلى، فيجب تجفيفه وفقاً للمعيار 85 درجة مئوية/85% رطوبة نسبية لمدة 168 ساعة كتجهيز مسبق. يُسمح بحد أقصى 3 دورات إعادة تدفق. من المهم اتباع ملف تعريف اللحام الموصى به لمنع التلف الحراري لشريحة LED أو الحزمة البلاستيكية.

7. معلومات التغليف والطلب

يتم توريد مصابيح LED على شريط حامل بارز للتجميع الآلي (pick-and-place). يحتوي كل بكرة على 2000 قطعة. يتضمن وضع العلامات على البكرة معلومات حاسمة: رقم جزء العميل (CPN)، ورقم جزء الشركة المصنعة (P/N)، ورقم الدفعة، وكمية التعبئة، ورموز المجموعات المحددة للتدفق الضوئي (CAT)، واللون (HUE)، والجهد الأمامي (REF). كما يُشار إلى مستوى MSL.

8. توصيات التطبيق

8.1 اعتبارات التصميم

عند التصميم باستخدام هذا المصباح LED، تكون الإدارة الحرارية ذات أهمية قصوى. استخدم لوحة مطبوعة (PCB) ذات ثقوب حرارية كافية، وإذا لزم الأمر، مبرد حراري خارجي للحفاظ على درجة حرارة وسادة اللحام أقل من 70 درجة مئوية أثناء التشغيل. لقيادة المصباح LED، يُوصى باستخدام مصدر تيار ثابت لضمان إخراج ضوئي ولون مستقرين. ضع في اعتبارك تصنيف الجهد الأمامي عند تصميم دائرة القيادة لاستيعاب نطاق الجهد. بالنسبة لحماية الكهرباء الساكنة (ESD)، على الرغم من أن المصباح LED يحتوي على حماية مدمجة، إلا أن حماية إضافية على مستوى الدائرة على اللوحة المطبوعة (PCB) يُنصح بها في البيئات القاسية.

8.2 تكوين الدائرة النموذجية

تتكون دائرة القيادة البسيطة من مصدر طاقة تيار مستمر، ومقاومة لتحديد التيار، أو دائرة متكاملة (IC) مخصصة لقيادة LED. للتشغيل النبضي عالي التيار (مثل فلاش الكاميرا)، عادةً ما يتم استخدام دائرة تعزيز تعتمد على المكثف أو دائرة متكاملة (IC) مخصصة لفلاش لتقديم تيار الذروة العالي المطلوب.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنةً بمصابيح LED متوسطة الطاقة القياسية، يقدم هذا الجهاز تدفقاً ضوئياً أعلى بكثير بالنسبة لحجم حزمته، مما يجعله مناسباً للتطبيقات التي تتطلب سطوعاً عالياً في مساحة محدودة. يوفر تصنيف حماية الكهرباء الساكنة (ESD) العالي (8 كيلوفولت HBM) ميزة في التطبيقات المعرضة للتفريغ الكهروستاتيكي. تستهدف مجموعة درجة الحرارة اللونية المترابطة (CCT) البيضاء الدافئة المحددة (2000-2500 كلفن) التطبيقات التي تتطلب جودة ضوء دافئة تشبه الضوء المتوهج، مما يميزها عن مصابيح LED البيضاء المحايدة أو الباردة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: ما الفرق بين تصنيفات التيار الأمامي المستمر والتيار النبضي الذروي؟

ج: التيار الأمامي المستمر (350 مللي أمبير) هو أقصى تيار يمكن تطبيقه بشكل مستمر. التيار النبضي الذروي (1500 مللي أمبير) هو تيار أعلى بكثير يمكن تطبيقه فقط لفترات قصيرة جداً (400 مللي ثانية) بدورة عمل منخفضة (10%) لمنع ارتفاع درجة الحرارة.

س: كيف تؤثر درجة حرارة التقاطع على الأداء؟

ج: تؤدي درجة حرارة التقاطع الأعلى إلى انخفاض الإخراج الضوئي (انخفاض التدفق الضوئي)، وانزياح في الجهد الأمامي، ويمكن أن تسرع عملية شيخوخة المصباح LED، مما يقلل من عمره التشغيلي. الحفاظ على مسار مقاومة حرارية منخفضة من تقاطع LED إلى البيئة المحيطة أمر بالغ الأهمية.

س: ماذا تعني المجموعة J5 لتطبيقي؟

ج: تضمن المجموعة J5 أن إخراج الضوء للمصباح LED سيكون بين 180 و 200 لومن عند تشغيله بتيار 1000 مللي أمبير تحت ظروف الاختبار. هذا يسمح للمصممين بالتنبؤ والتخطيط لمستوى سطوع أدنى في نظامهم.

س: هل مبرد حراري مطلوب؟

ج: للتشغيل عند أقصى تيار مستمر (350 مللي أمبير) أو خاصة في الوضع النبضي عالي التيار، يُوصى بشدة باستخدام مبرد حراري أو لوحة مطبوعة (PCB) ذات موصلية حرارية ممتازة للحفاظ على تشغيل موثوق وعمر طويل.

11. أمثلة حالات استخدام عملية

الحالة 1: فلاش كاميرا الهاتف المحمول:في هذا التطبيق، يتم قيادة المصباح LED بواسطة دائرة متكاملة (IC) مخصصة لفلاش تشحن مكثفاً ثم تفرغه عبر المصباح LED في نبضة قصيرة عالية التيار (تصل إلى 1500 مللي أمبير). التدفق الضوئي العالي في حزمة صغيرة أمر بالغ الأهمية. يركز التصميم على إدارة النبضة الحرارية القصيرة ولكن الشديدة وضمان متانة حماية الكهرباء الساكنة (ESD).

الحالة 2: إضاءة درج المباني:هنا، قد يتم استخدام عدة مصابيح LED في مصفوفة خطية، يتم تشغيلها بتيار ثابت أقل (مثال: 200-300 مللي أمبير) للتشغيل المستمر. توفر زاوية المشاهدة الواسعة 120 درجة إضاءة متساوية عبر الدرج. يخلق اللون الأبيض الدافئ أجواءً ترحيبية. يركز التصميم على تحقيق سطوع ولون موحدين عبر جميع مصابيح LED في المصفوفة، مستفيداً من نظام التصنيف الدقيق.

12. مبدأ التشغيل

هذا هو مصباح LED أبيض محول بالفوسفور. النواة هي شريحة أشباه موصلات مصنوعة من نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN) تنبعث منها ضوء أزرق عندما يمر تيار كهربائي عبرها. يضرب هذا الضوء الأزرق طبقة من مادة الفوسفور (عادة YAG:Ce أو ما شابه) مُترسبة على الشريحة أو بالقرب منها. يمتص الفوسفور جزءاً من الضوء الأزرق ويعيد إصداره كضوء أصفر وأحمر. يُدرك العين البشرية مزيج الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر/الأحمر المحول على أنه ضوء أبيض. النسبة الدقيقة للانبعاث الأزرق إلى الأصفر/الأحمر، التي يتم التحكم فيها من خلال تركيب الفوسفور وسمكه، تحدد درجة الحرارة اللونية المترابطة (CCT)، مما ينتج عنه الإخراج الأبيض الدافئ لهذا الجهاز.

13. اتجاهات التكنولوجيا

الاتجاه العام في تكنولوجيا LED هو نحو فعالية أعلى (لومن لكل واط)، وتحسين تجسيد اللون، وموثوقية أكبر عند كثافات طاقة أعلى. بالنسبة لمصابيح LED البيضاء الدافئة، هناك تطور مستمر في تكنولوجيا الفوسفور لتحقيق كفاءة أعلى وأداء لوني أكثر استقراراً عبر درجة الحرارة والزمن. تستمر تكنولوجيا التغليف في التطور لإدارة استخراج الحرارة بشكل أفضل من الحزم الأصغر، مما يتيح كثافات تدفق أعلى. علاوة على ذلك، هناك تركيز على تحسين الاتساق وتقليل انتشار التصنيف من خلال عمليات التصنيع المتقدمة، مما يبسط التصميم لمصنعي الإضاءة.