ورقة بيانات LED ELCH07-NB2025J5J7283910-F3H - أبيض دافئ - 210 لومن عند 1 أمبير - 3.2 فولت نموذجي - زاوية رؤية 120 درجة - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توفر هذه الوثيقة المواصفات التقنية الكاملة لـ LED ELCH07-NB2025J5J7283910-F3H، وهو LED عالي الأداء مُصمم للتطبيقات الإضاءة المتطلبة. يستخدم هذا الجهاز تقنية شريحة InGaN لإنتاج ضوء أبيض دافئ بدرجة حرارة لون مترابطة تتراوح من 2000K إلى 2500K. أهداف تصميمه الأساسية هي تحقيق كفاءة ضوئية عالية ضمن عبوة مدمجة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات ذات المساحة المحدودة التي تتطلب إضاءة ساطعة وعالية الجودة.

تشمل المزايا الأساسية لهذا LED تدفقًا ضوئيًا نموذجيًا يبلغ 210 لومن عند تيار أمامي قدره 1000 مللي أمبير، مما يؤدي إلى كفاءة ضوئية عالية تبلغ 61.7 لومن لكل واط. وهو يتضمن حماية قوية من الكهرباء الساكنة تصل إلى 8 كيلو فولت (HBM) ويتوافق مع معايير الصناعة الرئيسية بما في ذلك RoHS و REACH ومتطلبات الخلو من الهالوجين. الأسواق المستهدفة متنوعة، تشمل الإلكترونيات الاستهلاكية، وإضاءة السيارات، والإضاءة العامة، وتطبيقات الإضاءة المتخصصة حيث تكون الموثوقية والأداء أمرًا بالغ الأهمية.

2. التفسير الموضوعي العميق للمعايير التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد القيم القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروف تشغيل موصى بها.

• التيار الأمامي المستمر (وضع الشعلة): 350 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار مستمر يمكن لـ LED تحمله.
• تيار النبضة القصوى: 1200 مللي أمبير. يُسمح بهذا التيار العالي فقط تحت ظروف نبضية محددة: عرض نبضة 400 مللي ثانية، وقت إيقاف 3600 مللي ثانية، بحد أقصى 30,000 دورة. هذا نموذجي لتطبيقات فلاش الكاميرا.
• درجة حرارة التقاطع (Tj): 145 درجة مئوية. أقصى درجة حرارة مسموح بها عند تقاطع أشباه الموصلات. يتجاوز هذا الحد خطر التدهور المتسارع أو الفشل.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين: من -40°C إلى +85°C (التشغيل)، من -40°C إلى +100°C (التخزين).
• تبديد الطاقة (وضع النبضة): 4.74 واط. أقصى قدرة يمكن للعبوة تبديدها أثناء التشغيل النبضي، ويعتمد بشدة على إدارة الحرارة.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2): 120 درجة. تشير زاوية الرؤية الواسعة هذه إلى نمط إشعاع شبه لامبرتي، مناسب للإضاءة المساحية.

ملاحظة حرجة: يُنصح بشدة بعدم التشغيل عند أو بالقرب من هذه القيم القصوى لفترات طويلة حيث سيؤدي ذلك إلى تقليل الموثوقية وإمكانية حدوث تلف دائم. لا يُسمح بالتطبيق المتزامن لقيم قصوى متعددة.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات تحت ظروف الاختبار القياسية (Ts=25°C) وتمثل الأداء النموذجي للجهاز.

• التدفق الضوئي (I_v): 180 لومن كحد أدنى، نموذجي 210 لومن عند I_F=1000 مللي أمبير. تسامح القياس هو ±10%.
• جهد التشغيل الأمامي (V_F): يتراوح من 2.85 فولت إلى 3.95 فولت عند I_F=1000 مللي أمبير. القيمة النموذجية حوالي 3.2 فولت. تسامح القياس هو ±0.1 فولت. يتم اختبار جميع البيانات الكهربائية والبصرية باستخدام نبضة 50 مللي ثانية لتقليل تأثيرات التسخين الذاتي.
• درجة حرارة اللون (CCT): من 2000K إلى 2500K، مما يحدد مظهره الأبيض الدافئ.

يتم ضمان الأداء من خلال اختبار الموثوقية لمدة 1000 ساعة، بمعيار أن تدهور التدفق الضوئي أقل من 30%. تفترض جميع اختبارات الموثوقية إدارة حرارية جيدة باستخدام لوحة دائرة مطبوعة ذات قلب معدني (MCPCB) مقاس 1.0 سم × 1.0 سم.

2.3 الخصائص الحرارية والموثوقية

تعد الإدارة الحرارية الفعالة أمرًا بالغ الأهمية لأداء LED وعمره الافتراضي. تشمل المعلمات الحرارية الرئيسية:

• درجة حرارة التقاطع (Tj max): 145°C.
• درجة حرارة الركيزة (T_s): يجب الحفاظ عليها عند أو أقل من 70°C عند التشغيل بـ I_F=1000 مللي أمبير. هذه المعلمة حاسمة لتصميم النظام الحراري.
• درجة حرارة اللحام: يتحمل درجة حرارة ذروة تبلغ 260°C أثناء لحام إعادة التدفق.
• دورات إعادة التدفق المسموح بها: حد أقصى دورتين.
• مستوى الحساسية للرطوبة (MSL): المستوى 1. هذا هو المستوى الأكثر قوة، مما يشير إلى عمر غير محدود على الأرض عند ≤30°C/85% رطوبة نسبية قبل الحاجة إلى الخبز. وهذا يبسط التعامل والتخزين.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات. يستخدم هذا الجهاز نظام تصنيف ثلاثي الأبعاد.

3.1 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يتم تجميع مصابيح LED حسب انخفاض جهد التشغيل الأمامي عند 1000 مللي أمبير إلى ثلاث مجموعات:

• المجموعة 2832: V_F= 2.85 فولت إلى 3.25 فولت
• المجموعة 3235: V_F= 3.25 فولت إلى 3.55 فولت
• المجموعة 3539: V_F= 3.55 فولت إلى 3.95 فولت

يسمح هذا للمصممين باختيار مصابيح LED ذات خصائص كهربائية متشابهة لأداء متسق للسائق.

3.2 تصنيف التدفق الضوئي

يتم فرز مصابيح LED حسب إجمالي إخراج الضوء عند 1000 مللي أمبير:

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

يشير رقم الجزء "J5" إلى أن هذا الجهاز المحدد يقع ضمن مجموعة السطوع J5.

3.3 تصنيف اللونية (اللون)

يتم تعريف اللون داخل منطقة الضوء الأبيض الدافئ على مخطط اللونية CIE 1931. تتوافق المجموعة "2025" في رقم الجزء مع منطقة رباعية محددة على هذا المخطط، مما يضمن أن جميع مصابيح LED داخل هذه المجموعة لها إحداثيات لونية (x, y) متشابهة جدًا، مما يؤدي إلى مظهر لوني أبيض دافئ متسق بين 2000K و 2500K. بدل القياس لإحداثيات اللون هو ±0.01.

4. تحليل منحنيات الأداء

4.1 جهد التشغيل الأمامي مقابل التيار الأمامي (منحنى V-I)

يظهر منحنى V-I علاقة غير خطية. يزداد جهد التشغيل الأمامي مع التيار، بدءًا من حوالي 2.6 فولت عند تيارات منخفضة جدًا ويرتفع إلى حوالي 3.6 فولت عند 1200 مللي أمبير. هذا المنحنى ضروري لتصميم دائرة تحديد التيار أو سائق التيار الثابت.

4.2 التدفق الضوئي النسبي مقابل التيار الأمامي

يزداد إخراج الضوء بشكل شبه خطي مع التيار. بينما يرتفع الإخراج بشكل كبير من 0 مللي أمبير إلى 1000 مللي أمبير، قد يقل معدل الزيادة عند أعلى التيارات بسبب انخفاض الكفاءة، وهي ظاهرة شائعة في مصابيح LED حيث تنخفض الكفاءة الداخلية عند كثافات تيار عالية. وهذا يسلط الضوء على أهمية التشغيل عند التيار الموصى به للحصول على أفضل فعالية.

4.3 درجة حرارة اللون المترابطة مقابل التيار الأمامي

تبقى درجة حرارة اللون المترابطة مستقرة نسبيًا عبر نطاق تيار التشغيل، وتختلف قليلاً فقط بين حوالي 1900K و 2400K. هذا الاستقرار حاسم للتطبيقات التي تتطلب درجة حرارة لون متسقة على الرغم من التعتيم أو التغييرات في تيار التشغيل.

4.4 توزيع الطيف ونمط الإشعاع

يظهر مخطط توزيع الطيف النسبي طيف انبعاث واسعًا مميزًا لـ LED أبيض محول بالفوسفور، مع طول موجي ذروة (λ_p) في المنطقة الزرقاء (من شريحة InGaN) وانبعاث أصفر/أحمر واسع من الفوسفور. نمط الإشعاع النموذجي هو لامبرتي (قانون جيب التمام)، مؤكدًا بالمخطط القطبي الذي يظهر حزمة ناعمة وعريضة بزاوية رؤية 120 درجة. الشدة متطابقة تقريبًا على المحورين X و Y.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

يأتي LED في عبوة جهاز مثبت على السطح (SMD). يوفر رسم العبوة (غير معاد إنتاجه هنا ولكن تمت الإشارة إليه في الصفحة 8 من ورقة البيانات) الأبعاد الحرجة بما في ذلك الطول والعرض والارتفاع وتخطيط الوسادة. التسامحات عادةً ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتضمن الرسم الميزات الرئيسية مثل شكل العدسة البصرية، وعلامة الكاثود، وبصمة وسادة اللحام الموصى بها لتصميم PCB، وهو أمر حيوي لضمان اللحام المناسب، والتوصيل الحراري، والمحاذاة البصرية.

6. إرشادات اللحام والتجميع

• لحام إعادة التدفق: يمكن للجهاز تحمل درجة حرارة لحام ذروة تبلغ 260°C. تم تصنيفه لتحمل حد أقصى دورتين إعادة تدفق.
• الإدارة الحرارية: كما هو محدد، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الركيزة 70°C عند 1000 مللي أمبير. وهذا يستلزم استخدام PCB مناسب (مثل MCPCB أو تصميم به ثقوب حرارية كافية) وربما مشتت حراري إضافي اعتمادًا على دورة عمل التطبيق وظروف البيئة المحيطة.
• التخزين: باعتباره جهازًا من المستوى MSL 1، لا يلزم تخزين جاف خاص تحت ظروف المصنع العادية (≤30°C/85% رطوبة نسبية).
• التعامل: يجب مراعاة احتياطات الكهرباء الساكنة القياسية بسبب الحماية المدمجة من الكهرباء الساكنة، والتي تم تصنيفها حتى 8 كيلو فولت ولكن لا تزال عرضة لأحداث طاقة أعلى.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد مصابيح LED على شرائط ناقلة بارزة لتجميع الالتقاط والوضع الآلي. يحتوي كل بكرة على 2000 قطعة، مع حد أدنى لكمية الطلب 1000 قطعة. يحتوي الشريط الناقل على أبعاد محددة في ورقة البيانات ويتضمن مؤشرات قطبية لضمان الاتجاه الصحيح أثناء التجميع. يتضمن وضع العلامات على المنتج على البكرة حقولًا لرقم جزء العميل (CPN)، ورقم جزء الشركة المصنعة (P/N)، ورقم الدفعة، والكمية، ورموز التصنيف الثلاثة: CAT (مجموعة التدفق الضوئي)، و HUE (مجموعة اللون)، و REF (مجموعة جهد التشغيل الأمامي)، جنبًا إلى جنب مع مستوى MSL.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• فلاش كاميرا الهاتف المحمول: تجعل قدرة النبضة العالية (1200 مللي أمبير) والتدفق الضوئي العالي منه مثاليًا للاستخدام كضوء فلاش أو شعلة في الأجهزة المحمولة.
• الإضاءة العامة: الإضاءة الداخلية، والإضاءة الزخرفية، وأضواء الدرج، ولافتات الخروج، وغيرها من الإضاءات المعمارية أو التأكيدية.
• الإضاءة الخلفية: مناسب لوحدات الإضاءة الخلفية لعرض TFT التي تتطلب ضوءًا أبيض دافئًا.
• إضاءة السيارات: كل من التطبيقات الداخلية (الإضاءة المحيطة، إضاءة لوحة القيادة) والخارجية (اعتمادًا على متطلبات التأهيل المحددة للسيارات).

8.2 اعتبارات التصميم

• تصميم السائق: استخدم سائق تيار ثابت مصمم خصيصًا لمجموعة جهد التشغيل الأمامي وتيار التشغيل المطلوب (مثل 350 مللي أمبير للتشغيل المستمر، حتى 1200 مللي أمبير للفلاش النبضي).
• التصميم الحراري: هذا هو الجانب الأكثر أهمية. احسب المقاومة الحرارية اللازمة من تقاطع LED إلى البيئة المحيطة للحفاظ على T_jو T_sضمن الحدود. يوصى بشدة باستخدام MCPCBs أو ركائز معدنية معزولة (IMS) للتطبيقات عالية التيار.
• التصميم البصري: نمط لامبرتي 120 درجة جيد للإضاءة الواسعة والمتساوية. للحزم المركزة، ستكون البصريات الثانوية (العدسات، العواكس) مطلوبة.

9. المقارنة والتمييز التقني

على الرغم من عدم تقديم مقارنة مباشرة جنبًا إلى جنب مع نماذج أخرى في ورقة البيانات هذه، إلا أنه يمكن استنتاج ميزات التمييز الرئيسية لهذا LED:

• كفاءة عالية في الأبيض الدافئ: تحقيق 61.7 لومن/واط في نطاق درجة حرارة لون مترابطة أبيض دافئ (2000-2500K) هو نقطة أداء ملحوظة، حيث تنخفض الكفاءة غالبًا في درجات حرارة اللون الأكثر دفئًا مقارنة بالأبيض البارد.
• معالجة نبضية قوية: تصنيف النبضة 1200 مللي أمبير تحت ظروف محددة مصمم خصيصًا لتطبيقات فلاش الكاميرا، وهو متطلب متخصص.
• حماية متكاملة عالية المستوى من الكهرباء الساكنة: حماية 8 كيلو فولت HBM أعلى من مستوى الصناعة النموذجي، مما يوفر قوة أكبر في التعامل والاستخدام النهائي.
• الامتثال الشامل: يلبي معايير RoHS و REACH والخالية من الهالوجين، وهو أمر ضروري للإلكترونيات الحديثة، خاصة في أسواق المستهلك والسيارات.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 1000 مللي أمبير بشكل مستمر؟

أ: القيمة القصوى المطلقة للتيار الأمامي المستمر هي 350 مللي أمبير. قيمة 1000 مللي أمبير هي حالة اختبار لتحديد التدفق الضوئي وترتبط عادةً بالتشغيل النبضي (مثل الفلاش). للتشغيل المستمر، يجب ألا تتجاوز 350 مللي أمبير ويجب أن تضمن بقاء درجة حرارة الركيزة (T_s) عند أو أقل من 70°C من خلال الإدارة الحرارية الفعالة.

س: ماذا يعني "2025" في رقم الجزء؟

أ: يشير إلى مجموعة اللونية (اللون). سيكون لمصابيح LED في هذه المجموعة إحداثيات لونية داخل منطقة محددة على مخطط CIE، مما ينتج لونًا أبيض دافئًا بدرجة حرارة لون مترابطة بين 2000K و 2500K.

س: كم عدد مصابيح LED هذه التي يمكنني تشغيلها على التوالي على مصدر طاقة 12 فولت؟

أ: مع V_Fنموذجي ~3.2 فولت، يمكنك نظريًا تشغيل 3 مصابيح LED على التوالي (3 * 3.2 فولت = 9.6 فولت)، تاركًا هامشًا لمنظم التيار. ومع ذلك، يجب أن تأخذ في الاعتبار الحد الأقصى والأدنى لـ V_Fمن التصنيف (2.85 فولت إلى 3.95 فولت) وتصميم السائق للتعامل مع هذا النطاق عبر جميع الوحدات في السلسلة المتسلسلة.

س: هل المشتت الحراري ضروري؟

أ: لأي تشغيل فوق التيارات المنخفضة، نعم. تنص ورقة البيانات صراحةً على أن درجة حرارة الركيزة يجب أن تكون ≤ 70°C عند 1000 مللي أمبير وجميع بيانات الموثوقية تعتمد على استخدام MCPCB مقاس 1 سم². للتشغيل المستمر عند تيارات أقل، لا يزال التحليل الحراري مطلوبًا لضمان T_j <145°C.

11. مثال عملي للاستخدام

حالة تصميم: مصباح عمل محمول

يقوم مصمم بإنشاء مصباح عمل عالي الإخراج يعمل بالبطارية. يختار هذا LED لإخراجه العالي من اللومن ولونه الأبيض الدافئ، وهو ألطف على العينين. يخططون لاستخدام بطارية ليثيوم أيون 3.7 فولت. لتشغيل LED، يختارون سائق تيار ثابت معزز مضبوط على 300 مللي أمبير (أقل من الحد الأقصى للتيار المستمر 350 مللي أمبير) لضمان كفاءة جيدة وعمر افتراضي طويل. يصممون PCB ألومنيوم مدمج ليعمل كحامل الدائرة والمشتت الحراري، مما يضمن لحام الوسادة الحرارية لـ LED بشكل صحيح على مساحة نحاسية كبيرة متصلة بثقوب حرارية. توفر زاوية الحزمة الواسعة 120 درجة تغطية مساحية جيدة دون بصريات إضافية. يبسط تصنيف MSL المستوى 1 عملية التجميع في منشأة التصنيع الخاصة بهم.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

هذا هو LED أبيض محول بالفوسفور. القلب عبارة عن شريحة أشباه موصلات مصنوعة من نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN). عند تطبيق جهد أمامي، تتحد الإلكترونات والثقوب داخل الشريحة، مُطلقة فوتونات بشكل أساسي في المنطقة الزرقاء من الطيف. يضرب هذا الضوء الأزرق بعد ذلك طبقة من طلاء الفوسفور (عادةً YAG:Ce أو ما شابه) المترسبة على الشريحة أو بالقرب منها. يمتص الفوسفور جزءًا من الضوء الأزرق ويعيد إصداره كضوء أصفر وأحمر. يُدرك العين البشرية خليط الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر/الأحمر واسع الطيف من الفوسفور على أنه ضوء أبيض. تحدد النسبة الدقيقة للضوء الأزرق إلى الضوء المحول بالفوسفور درجة حرارة اللون المترابطة (CCT)؛ يؤدي المحتوى الأعلى من الأحمر/الأصفر إلى ضوء أبيض "أكثر دفئًا"، كما هو الحال مع جهاز 2000-2500K هذا.

13. الاتجاهات التكنولوجية

تستمر صناعة LED في التطور على عدة محاور رئيسية ذات صلة بهذا النوع من الأجهزة:

• زيادة الكفاءة (لومن/واط): تؤدي التحسينات المستمرة في الطبقة النمو البلوري للشريحة، وتكنولوجيا الفوسفور، وتصميم العبوة إلى كفاءة ضوئية أعلى، مما يقلل من استهلاك الطاقة والحمل الحراري لنفس إخراج الضوء.
• تحسين جودة اللون واتساقه: تؤدي التطورات في أنظمة الفوسفور وعمليات التصنيف إلى تسامحات لونية أضيق (مناطق تصنيف أصغر) وقيم أعلى لمؤشر تجسيد اللون (CRI)، حتى لمصابيح LED البيضاء الدافئة.
• كثافة طاقة أعلى وموثوقية: تتحسن مواد العبوة وتقنيات الواجهة الحرارية، مما يسمح بتيارات تشغيل أعلى وتبديد طاقة مع الحفاظ على العمر الافتراضي أو تحسينه (مقاييس L70، L90).
• التكامل والتصغيرهناك اتجاه نحو دمج رقائق LED متعددة، والسائقين، ودائرة التحكم في وحدات واحدة أكثر ذكاءً. ومع ذلك، تظل مصابيح LED المنفصلة عالية الطاقة مثل هذه ضرورية للتطبيقات التي تتطلب أقصى مرونة في التصميم البصري والحراري.
• أداء نبضي للاستشعار: بالنسبة للتطبيقات التي تتجاوز الإضاءة، مثل LiDAR أو الضوء المنظم للاستشعار ثلاثي الأبعاد، أصبحت القدرة على التعامل مع نبضات تيار عالية جدًا وقصيرة جدًا بتوقيت دقيق أمرًا مهمًا بشكل متزايد.