ورقة بيانات LED ELCH09-NB5060J8K2283910-FDX - عبوة 5.0x6.0 مم - جهد 2.85-3.95 فولت - تدفق ضوئي 350 لومن - أبيض 5000-6000 كلفن - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات مكون LED أبيض عالي الأداء للتركيب السطحي. تم تصميم الجهاز لتقديم إخراج ضوئي عالٍ داخل عبوة مدمجة، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات ذات المساحة المحدودة التي تتطلب إضاءة ساطعة وفعالة. تشمل مزاياه الأساسية كفاءة بصرية ممتازة، وحماية قوية من الكهرباء الساكنة (ESD)، والامتثال للوائح البيئية الرئيسية.

تشمل الأسواق المستهدفة الرئيسية لهذا الـ LED فلاش كاميرا الأجهزة المحمولة، وأضواء الفيديو المحمولة، ومختلف تركيبات الإضاءة الداخلية والخارجية، ووحدات إضاءة خلفية شاشات TFT، والإضاءة الزخرفية، وإضاءة السيارات الداخلية/الخارجية. يتوافق ملف أداء المكون مع التطبيقات التي تتطلب موثوقية و سطوعًا وثباتًا في اللون.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 الحدود القصوى المطلقة

يتم تعريف حدود تشغيل الجهاز لضمان الموثوقية على المدى الطويل. تشمل التصنيفات الرئيسية تيارًا أماميًا مستمرًا (DC) (وضع الفانوس) بقيمة 350 مللي أمبير وقدرة تيار نبضي ذروة تبلغ 1500 مللي أمبير تحت ظروف محددة (أقصى مدة 400 مللي ثانية، دورة عمل 10%). يجب ألا تتجاوز درجة حرارة التقاطع 150 درجة مئوية، مع نطاق درجة حرارة محيطة تشغيل يتراوح من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يوفر الـ LED حماية قوية من الكهرباء الساكنة (ESD) تصل إلى 8000 فولت (HBM، JEDEC 3b). من المهم ملاحظة أن هذه حدود إجهاد؛ التشغيل المستمر عند هذه القيم أو بالقرب منها قد يقلل من الأداء والعمر التشغيلي. لم يتم تصميم المكون للعمل بجهد عكسي.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم تعريف مقاييس الأداء الرئيسية للجهاز عند قياسها عند درجة حرارة وسادة اللحام (Ts) تبلغ 25 درجة مئوية. يبلغ التدفق الضوئي النموذجي (Iv) 350 لومن عند تيار أمامي (IF) قدره 1000 مللي أمبير، مع قيمة دنيا محددة تبلغ 300 لومن. يتراوح جهد التشغيل الأمامي (VF) عند هذا التيار من حد أدنى 2.85 فولت إلى حد أقصى 3.95 فولت. تقع درجة حرارة اللون المترابطة (CCT) لهذا النوع من الـ LED الأبيض بين 5000 كلفن و 6000 كلفن، مما يضعه في طيف الأبيض البارد. يتم اختبار جميع البيانات الكهربائية والبصرية تحت حالة نبضة مدتها 50 مللي ثانية لتقليل تأثيرات التسخين الذاتي أثناء القياس.

2.3 الاعتبارات الحرارية والموثوقية

يعد الإدارة الحرارية المناسبة أمرًا بالغ الأهمية لأداء الـ LED وعمره التشغيلي. تبلغ درجة حرارة اللحام القصوى المسموح بها 260 درجة مئوية كحد أقصى لدورتي إعادة تدفق. تم تصنيف الجهاز عند مستوى حساسية الرطوبة (MSL) 1، مما يشير إلى عمر تخزين غير محدود في ظروف ≤30 درجة مئوية / 85% رطوبة نسبية. يتم التحقق من جميع مواصفات الموثوقية، بما في ذلك الضمانات ضد التدهور المفرط في التيار والجهد (IV)، في ظل ظروف إدارة حرارية جيدة، وتحديدًا باستخدام لوحة دائرة مطبوعة ذات قلب معدني (MCPCB) بمساحة 1.0 × 1.0 سم².

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات بناءً على المعايير الرئيسية.

3.1 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يتم تصنيف جهد التشغيل الأمامي إلى ثلاث فئات: 2832 (2.85 فولت - 3.25 فولت)، و 3235 (3.25 فولت - 3.55 فولت)، و 3539 (3.55 فولت - 3.95 فولت)، وكلها مقاسة عند IF=1000 مللي أمبير.

3.2 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تصنيف ناتج التدفق الضوئي إلى أربع فئات: J8 (300-330 لومن)، و J9 (330-360 لومن)، و K1 (360-390 لومن)، و K2 (390-420 لومن)، مقاسة عند IF=1000 مللي أمبير. يشير رقم الجزء النموذجي إلى فئة J8.

3.3 تصنيف اللونية (اللون)

يتم تعريف نقطة اللون الأبيض داخل منطقة محددة على مخطط اللونية CIE 1931، بما يتوافق مع نطاق درجة حرارة لون مترابطة من 5000 كلفن إلى 6000 كلفن. توفر الفئة المحددة باسم "5060" إحداثيات اللون المرجعية لهذا النطاق. يبلغ التسامح المسموح به لقياس إحداثيات اللون ±0.01.

4. تحليل منحنيات الأداء

4.1 الأنماط الطيفية والإشعاعية

يظهر منحنى التوزيع الطيفي النسبي ذروة في منطقة الطول الموجي الأزرق، وهو نموذجي لمصباح LED أبيض محول بالفوسفور، مع انبعاث فوسفور واسع في الطيف الأصفر. يؤدي الناتج المشترك إلى ضوء أبيض. النمط الإشعاعي النموذجي هو لامبرتيان، ويتميز بزاوية رؤية (2θ1/2) تبلغ 120 درجة، حيث تكون الشدة نصف القيمة القصوى. يوفر هذا مجال إضاءة واسعًا وموحدًا.

4.2 العلاقات الكهربائية والبصرية

يوضح منحنى جهد التشغيل الأمامي مقابل التيار الأمامي العلاقة الأسية المميزة للدايود، حيث يزداد VF مع التيار. يظهر منحنى التدفق الضوئي النسبي مقابل التيار الأمامي أن ناتج الضوء يزداد بشكل شبه خطي مع التيار، وهي سمة شائعة بسبب انخفاض الكفاءة عند التيارات العالية ودرجات حرارة التقاطع. يشير منحنى درجة حرارة اللون المترابطة (CCT) مقابل التيار الأمامي إلى أن CCT قد تتحول قليلاً مع تيار التشغيل، وهو اعتبار مهم للتطبيقات الحساسة للون. يتم قياس جميع بيانات العلاقة تحت إدارة حرارية فائقة.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 رسم أبعاد العبوة

يتم وضع الـ LED في عبوة جهاز للتركيب السطحي (SMD) بأبعاد اسمية تبلغ 5.0 مم في الطول و 6.0 مم في العرض. يحدد الرسم الميكانيكي التفصيلي جميع الأبعاد الحرجة، بما في ذلك مواقع الوسادات، والارتفاع الإجمالي، والتسامحات (عادةً ±0.05 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك). هذه المعلومات ضرورية لتصميم بصمة PCB والتجميع.

5.2 تحديد قطبية التوصيل

يتم وضع علامة على المكون وشريط الناقل للإشارة إلى القطبية. التوجيه الصحيح أثناء التركيب أمر بالغ الأهمية لتشغيل الدائرة بشكل صحيح. توفر ورقة البيانات مخططًا واضحًا يوضح تحديد الأنود والكاثود على جسم الجهاز وداخل لفافة التعبئة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

يتم تحديد درجة حرارة اللحام القصوى بـ 260 درجة مئوية. يمكن للمكون تحمل حد أقصى لدورتي إعادة تدفق. نظرًا لتصنيفه بمستوى MSL 1، لا يلزم خبز خاص قبل الاستخدام إذا تم تخزينه ضمن ظروف الرطوبة المحددة. ومع ذلك، يجب اتباع إرشادات IPC/JEDEC القياسية للتعامل مع الأجهزة الحساسة للرطوبة أثناء عمليات التجميع لمنع الإجهاد الحراري الميكانيكي.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم توريد مصابيح LED في تغليف مقاوم للرطوبة. يتم تحميلها في 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. يتم توفير أبعاد مفصلة لشريط الناقل وبكرة الباعث لتسهيل إعداد آلة الاختيار والوضع الآلي.

7.2 وضع العلامات على المنتج

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

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا الـ LED مناسب جدًا لـ:

- فلاش كاميرا الجهاز المحمول:تجعل قدرته على التيار النبضي العالي وسطوعه مثاليًا لفلاش كاميرا الهواتف الذكية.

- الإضاءة المحمولة:أضواء الفانوس لكاميرات الفيديو الرقمية أو الأجهزة المحمولة باليد.

- الإضاءة العامة:الإضاءة الداخلية، وأضواء الدرج، ولافتات المخارج، وغيرها من العلامات المعمارية.

- الإضاءة الخلفية:لشاشات LCD-TFT صغيرة إلى متوسطة الحجم.

- إضاءة السيارات:كلا التطبيقات الداخلية (أضواء القبة، أضواء القراءة) والخارجية (الأضواء المساعدة، إضاءة التوقيع)، خاضعة للتأهيل المحدد للسيارات.

- الإضاءة الزخرفية:إضاءة مميزة في الإلكترونيات الاستهلاكية أو أماكن الترفيه.

8.2 اعتبارات التصميم

1. الإدارة الحرارية:استخدم تصميمًا حراريًا كافيًا للـ PCB (مثل MCPCB بمساحة نحاس كافية أو فتحات حرارية) للحفاظ على درجة حرارة تقاطع منخفضة. هذا يحافظ على الناتج الضوئي، واستقرار اللون، والعمر التشغيلي.

2. قيادة التيار:نفذ دائرة قيادة تيار ثابت مناسبة لنقطة التشغيل المطلوبة (مثل 350 مللي أمبير لوضع الفانوس، حتى 1 أمبير للإخراج العالي). ضع في اعتبارك تخفيض التصنيف لدرجات الحرارة المحيطة العالية.

3. التصميم البصري:نمط الحزمة اللامبرتيان بزاوية 120 درجة مناسب للإضاءة واسعة النطاق. قد تكون البصريات الثانوية (العدسات، العواكس) مطلوبة لتشكيل الحزمة أو تركيزها.

4. حماية ESD:على الرغم من أن الجهاز يحتوي على حماية ESD مدمجة، لا يزال يوصى بالالتزام بممارسات التعامل الجيدة مع ESD أثناء التجميع.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED متوسطة الطاقة القياسية، يقدم هذا الجهاز ناتج تدفق ضوئي أعلى بكثير (350 لومن) عند تيار قيادة 1 أمبير، مما يؤدي إلى فعالية إضاءة فائقة (100 لومن/وات نموذجيًا). يوفر الجمع بين السطوع العالي، وبصمة مدمجة 5.0x6.0 مم، وزاوية رؤية واسعة 120 درجة توازنًا مواتيًا للعديد من التطبيقات. يضمن امتثاله لمعايير خالية من الهالوجين وRoHS وREACH تلبية المتطلبات البيئية الصارمة للأسواق العالمية. يسمح هيكل التصنيف التفصيلي للتدفق والجهد واللون للمصممين باختيار أجزاء ذات تسامحات معلمات ضيقة لأداء نظام متسق.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: ما الفرق بين التيار الأمامي المستمر والتيار النبضي الذروة؟

ج: التيار الأمامي المستمر (350 مللي أمبير) هو أقصى تيار مستمر موصى به للتشغيل الموثوق على المدى الطويل (مثل وضع الفانوس). التيار النبضي الذروة (1500 مللي أمبير) هو تيار أعلى بكثير يمكن تطبيقه لفترات قصيرة جدًا (≤400 مللي ثانية) بدورة عمل منخفضة (≤10%)، وهو نموذجي لتطبيقات فلاش الكاميرا لتحقيق ومضة ضوئية ساطعة جدًا وقصيرة.

س: كيف أفسر رمز فئة التدفق الضوئي (مثل J8) في رقم الجزء؟

ج: يشير رمز الفئة (J8، K1، إلخ) إلى نطاق التدفق الضوئي الأدنى والأقصى المضمون لذلك الـ LED المحدد عند قياسه عند 1000 مللي أمبير. على سبيل المثال، سيكون لمصباح LED مصنف J8 تدفقًا بين 300 و 330 لومن. هذا يسمح للمصممين بالتنبؤ بسطوع منتجهم النهائي والتحكم فيه.

س: لماذا يتم التأكيد على الإدارة الحرارية بشكل متكرر؟

ج: يتدهور أداء الـ LED مع زيادة درجة حرارة التقاطع. يقلل الحرارة المفرطة من ناتج الضوء (انخفاض اللومن)، ويمكن أن يتسبب في تحول في درجة حرارة اللون، والأهم من ذلك، يسرع العمليات الكيميائية التي تؤدي إلى فشل دائم. يعتبر التبريد الفعال أمرًا لا يمكن التفاوض عليه لتحقيق الأداء والعمر التشغيلي المصنف.

11. أمثلة عملية للتصميم والاستخدام

المثال 1: وحدة فلاش كاميرا الهاتف الذكي

في هذا السيناريو، سيتم تشغيل الـ LED بواسطة دائرة متكاملة (IC) مخصصة لقيادة الفلاش. سيستخدم التصميم تصنيف تيار النبضة الذروة (1500 مللي أمبير) لتحقيق أقصى سطوع للصورة. ستحتاج الـ PCB إلى وسادات حرارية مخصصة متصلة بمستويات أرضية داخلية أو مسارات حرارية أخرى لتبديد الحرارة من النبضة عالية الطاقة القصيرة. تساعد زاوية الرؤية الواسعة في إضاءة المشهد بالتساوي، مما يقلل من الظلال القاسية.

المثال 2: ضوء درج معماري

لضوء درج منخفض الارتفاع، قد يتم ترتيب عدة مصابيح LED في صف خطي وتشغيلها عند تيار مستمر أقل (مثل 200-300 مللي أمبير) لكفاءة الطاقة والعمر الطويل. تضمن زاوية الحزمة 120 درجة انتشار الضوء عبر سطح الدرج. يجب أن يأخذ التصميم في الاعتبار درجات الحرارة المحيطة العالية المحتملة إذا تم التثبيت في الهواء الطلق أو في تركيبات مغلقة.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

هذا هو مصباح LED أبيض محول بالفوسفور. تبعث شريحة أشباه الموصلات الأساسية، المصنوعة من نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN)، الضوء في منطقة الطول الموجي الأزرق عند انحيازها للأمام. يمتص طلاء الفوسفور (عادةً ما يعتمد على الإيتريوم ألومنيوم غارنت أو مواد مماثلة) المترسب فوق الشريحة جزءًا من هذا الضوء الأزرق. يعيد الفوسفور إصدار هذه الطاقة كطيف واسع من الضوء الأصفر. يدرك العين البشرية مزيج الضوء الأزرق المتبقي غير الممتص والضوء الأصفر المنبعث على أنه ضوء أبيض. تحدد النسبة الدقيقة للأزرق إلى الأصفر درجة حرارة اللون المترابطة (CCT)، مما يؤدي إلى ناتج الأبيض البارد 5000-6000 كلفن لهذا الجهاز.

13. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

يتوافق تطوير هذا الـ LED مع عدة اتجاهات مستمرة في الإضاءة ذات الحالة الصلبة:زيادة الكفاءة:يمثل تحقيق 100 لومن/وات تحسنًا مستمرًا في استخراج المزيد من الضوء المرئي لكل واط كهربائي، مما يقلل من استهلاك الطاقة.التصغير مع الإخراج العالي:يتيح تعبئة تدفق ضوئي عالٍ في بصمة صغيرة نسبيًا 5.0x6.0 مم منتجات نهائية أكثر أناقة وإحكاما.التوحيد القياسي والتصنيف (Binning):يسمح التصنيف متعدد المعايير التفصيلي بأداء يمكن التنبؤ به في التصنيع الضخم، وهو أمر بالغ الأهمية للإلكترونيات الاستهلاكية ومنتجات الإضاءة.الامتثال البيئي:أصبح الالتزام بمعايير RoHS وREACH والخالية من الهالوجين الآن متطلبًا أساسيًا للمكونات الإلكترونية في معظم الأسواق العالمية، مما يعكس تركيز الصناعة على التصنيع المستدام.