ورقة بيانات LED من نوع ELCH08 - LED أبيض عالي الكفاءة - 290 لومن عند 1 أمبير - 2.85-3.9 فولت - زاوية رؤية 120 درجة - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تقدم هذه الوثيقة تفاصيل مواصفات مكون ثنائي باعث للضوء الأبيض (LED) عالي الكفاءة. يتميز الجهاز بتصميم عبوة مضغوط، يقدم إخراجًا ضوئيًا عاليًا، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات ذات المساحة المحدودة التي تتطلب إضاءة ساطعة. تشمل مزاياه الأساسية تدفقًا ضوئيًا نموذجيًا يبلغ 290 لومن عند تيار تشغيل 1 أمبير، مما يتوافق مع كفاءة بصرية تبلغ حوالي 87 لومن لكل واط. يحتوي الـ LED على حماية قوية من الكهرباء الساكنة (ESD)، مما يعزز موثوقيته في التعامل والتجميع. وهو متوافق بالكامل مع توجيهات RoHS ويتم تصنيعه باستخدام عمليات خالية من الرصاص.

1.1 التطبيقات المستهدفة

تم تصميم هذا الـ LED لمجموعة واسعة من أغراض الإضاءة. تشمل التطبيقات الرئيسية العمل كمصدر ضوء فلاش أو ستروب للكاميرا في الأجهزة المحمولة ومعدات الفيديو الرقمية. كما أنه مناسب جدًا للإضاءة الداخلية العامة، والإضاءة الخلفية لشاشات TFT، ومختلف أنظمة الإضاءة الزخرفية أو الترفيهية. علاوة على ذلك، يُستخدم في إضاءة السيارات للوظائف الداخلية والخارجية، وكذلك في إضاءة السلامة والتوجيه مثل علامات الخروج وعلامات الدرج.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

تقدم الأقسام التالية تحليلاً مفصلاً للمعلمات التقنية الرئيسية للجهاز، المستمدة من التقييمات القصوى المطلقة وظروف التشغيل النموذجية.

2.1 التقييمات القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل العادي.

• تيار الأمام المستمر (وضع الشعلة): 350 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار أمامي مستمر يمكن للـ LED تحمله.
• تيار النبضة القصوى: 1500 مللي أمبير. يمكن تطبيق هذا التيار العالي فقط تحت ظروف نبضية محددة (أقصى مدة 400 مللي ثانية، دورة عمل 10%)، وهي نموذجية لعمليات فلاش الكاميرا.
• مقاومة الكهرباء الساكنة (HBM): 8 كيلو فولت. يوفر الجهاز حماية عالية من التفريغ الكهروستاتيكي وفقًا للمعيار JEDEC JS-001-2017 (سابقًا JEDEC 3b)، وهو أمر بالغ الأهمية لموثوقية التجميع والتعامل.
• درجة حرارة التقاطع (Tj): 150 درجة مئوية. أقصى درجة حرارة مسموح بها عند تقاطع أشباه الموصلات.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين: من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية (التشغيل)، من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية (التخزين).
• المقاومة الحرارية (Rth): 3.4 درجة مئوية/واط. تشير هذه المعلمة إلى مدى فعالية نقل الحرارة من التقاطع إلى المحيط. تشير القيمة الأقل إلى أداء حراري أفضل.
• تبديد الطاقة (وضع النبضة): 6.42 واط. أقصى طاقة يمكن للجهاز تبديدها تحت الظروف النبضية.
• زاوية الرؤية (2θ1/2): 120 درجة ± 5°. هذا يحدد المدى الزاوي حيث تكون الشدة الضوئية على الأقل نصف الشدة القصوى، مما ينتج عنه نمط انبعاث واسع يشبه لامبرتيان.

ملاحظات حرجة: لم يتم تصميم الجهاز للعمل بتحيز عكسي. يُمنع التشغيل المستمر عند التقييمات القصوى لأنه سيؤدي إلى التدهور والفشل المحتمل. يتم التحقق من جميع مواصفات الموثوقية تحت إدارة حرارية خاضعة للرقابة على لوحة دائرة مطبوعة ذات قلب معدني (MCPCB) بمساحة 1.0 سم².

2.2 الخصائص الكهروضوئية (Ts=25°C)

يتم قياس هذه المعلمات تحت ظروف الاختبار النموذجية (نبضة 50 مللي ثانية، وسادة اللحام عند 25 درجة مئوية) وتمثل الأداء المتوقع.

• التدفق الضوئي (Iv): 260 لومن (الحد الأدنى)، 300 لومن (النموذجي) عند IF=1000 مللي أمبير.
• الجهد الأمامي (VF): 2.85 فولت (الحد الأدنى)، 3.90 فولت (الحد الأقصى) عند IF=1000 مللي أمبير. تقع القيمة النموذجية ضمن هذا النطاق.
• درجة حرارة اللون المترابطة (CCT): من 5500 كلفن إلى 6500 كلفن، مما يضعها في نطاق درجة حرارة اللون \"الأبيض البارد\" أو \"أبيض النهار\".

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات (Bins) بناءً على معلمات الأداء الرئيسية. هذا يسمح للمصممين باختيار المكونات التي تلبي متطلبات التطبيق المحددة للسطوع، وانخفاض الجهد، واللون.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تصنيف مصابيح LED إلى ثلاث مجموعات للجهد الأمامي عند IF=1000 مللي أمبير:
- المجموعة 2832: VF = من 2.85 فولت إلى 3.25 فولت.
- المجموعة 3235: VF = من 3.25 فولت إلى 3.55 فولت.
- المجموعة 3539: VF = من 3.55 فولت إلى 3.90 فولت.
يساعد هذا التصنيف في تصميم دوائر تشغيل مستقرة من خلال مراعاة تباين الجهد الأمامي.

3.2 تصنيف التدفق الضوئي

يتم فرز مصابيح LED حسب إخراجها الضوئي عند IF=1000 مللي أمبير:
- المجموعة J7: Iv = من 260 لومن إلى 300 لومن.
- المجموعة J8: Iv = من 300 لومن إلى 330 لومن.
- المجموعة J9: Iv = من 330 لومن إلى 360 لومن.
يضمن هذا مستويات سطوع يمكن التنبؤ بها في التطبيق النهائي.

3.3 تصنيف اللونية (اللون)

يتم تعريف اللونية البيضاء بواسطة إحداثيات اللون CIE 1931 (x, y). المجموعة الأساسية لهذا الجهاز هي5565، والتي تستهدف نطاق CCT من 5500 كلفن إلى 6500 كلفن. النقطة المرجعية المحددة لهذه المجموعة هي عند الإحداثيات (0.3166, 0.3003)، مع مربع تسامح رباعي محدد على مخطط CIE. بدل القياس لإحداثيات اللون هو ±0.01.

4. تحليل منحنيات الأداء

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

4.1 التوزيع الطيفي النسبي

يظهر منحنى توزيع القدرة الطيفية شدة الضوء المنبعث عند كل طول موجي. بالنسبة لـ LED أبيض يعتمد على شريحة إنيديوم جاليوم نيتريد (InGaN) زرقاء مع طلاء فسفوري، يتميز الطيف عادةً بقمة زرقاء مهيمنة من الشريحة ونطاق انبعاث أوسع أصفر/أحمر من الفسفور. ينتج الإخراج المجمع ضوءًا أبيض. يؤثر الطول الموجي القياسي (λp) والشكل الطيفي الكامل على مؤشر تجسيد اللون (CRI) وجودة اللون المدركة.

4.2 نمط الإشعاع النموذجي

يوضح نمط الإشعاع القطبي التوزيع المكاني لشدة الضوء. يشير المنحنى المقدم إلى نمط شبه لامبرتيان، حيث تكون الشدة متناسبة تقريبًا مع جيب تمام زاوية الرؤية. ينتج عن هذا إضاءة واسعة وموحدة مناسبة للإضاءة العامة وتطبيقات الفلاش. تظهر أنماط المحورين X و Y متشابهة، مما يشير إلى انبعاث متماثل.

4.3 الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي (منحنى V-I)

يوضح هذا المنحنى العلاقة الأسية النموذجية للثنائي. يزداد الجهد الأمامي مع التيار ولكن ليس خطيًا. فهم هذا المنحنى ضروري للإدارة الحرارية وتصميم السائق، لأن الطاقة المبددة (Vf * If) تولد حرارة.

4.4 التدفق الضوئي النسبي مقابل التيار الأمامي

يظهر هذا الرسم البياني كيف يتدرج إخراج الضوء مع تيار التشغيل. في البداية، يزداد التدفق خطيًا تقريبًا مع التيار. ومع ذلك، عند التيارات الأعلى، يحدث انخفاض في الكفاءة بسبب زيادة درجة حرارة التقاطع وتأثيرات فيزياء أشباه الموصلات الأخرى، مما يتسبب في تقليل الزيادة النسبية في التدفق. التشغيل فوق التيار الموصى به يقلل من الفعالية ويسرع الشيخوخة.

4.5 CCT مقابل التيار الأمامي

يكشف هذا المنحنى كيف تتحول درجة حرارة اللون المترابطة مع تيار التشغيل. عادةً، بالنسبة لمصابيح LED البيضاء المحولة بالفسفور، قد تزداد CCT (يصبح الضوء أكثر برودة/زرقة) عند التيارات العالية جدًا بسبب التغيرات التفاضلية في الكفاءة بين LED المضخة الزرقاء والفسفور. يظهر الرسم البياني أن CCT تظل مستقرة نسبيًا عبر نطاق تيار التشغيل، وهو أمر مرغوب فيه لأداء لوني متسق.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

الأبعاد الفيزيائية وبناء عبوة LED حاسمة لتخطيط PCB، والإدارة الحرارية، والتصميم البصري.

5.1 رسم أبعاد العبوة

تتضمن ورقة البيانات رسمًا مفصلاً بأبعاد لعبوة SMD (جهاز مثبت على السطح). تشمل الأبعاد الرئيسية الطول الإجمالي، والعرض، والارتفاع، وكذلك حجم وسادة (طرف) التوصيل والتباعد. التسامحات عادةً ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. هذا الرسم ضروري لإنشاء بصمة PCB (نمط الأرضية) في برنامج CAD.

5.2 تحديد القطبية

تتميز العبوة بعلامة قطبية. التوجيه الصحيح أثناء التجميع إلزامي لمنع التحيز العكسي، والذي لا يتم دعمه ويمكن أن يتلف الجهاز. يتم الإشارة إلى القطبية أيضًا على الشريط الحامل لآلات اللقط والوضع الآلية.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 معلمات لحام إعادة التدفق

يمكن للجهاز تحمل درجة حرارة لحام قصوى تبلغ 260 درجة مئوية، وهي متوافقة مع ملفات إعادة التدفق الخالية من الرصاص القياسية (مثل IPC/JEDEC J-STD-020). الحد الأقصى المسموح به لدورات إعادة التدفق هو 3. من الضروري اتباع ملف درجة الحرارة الموصى به (معدل التسخين، النقع، ذروة إعادة التدفق، ومعدلات التبريد) لمنع الصدمة الحرارية وضمان وصلات لحام موثوقة دون الإضرار بمكون LED.

6.2 مستوى الحساسية للرطوبة (MSL)

تم تصنيف المكون بمستوى MSL 1. هذا هو أعلى مستوى لمقاومة الرطوبة، مما يعني أن الجهاز له عمر افتراضي غير محدود في ظروف ≤ 30 درجة مئوية / 85% رطوبة نسبية ولا يتطلب خبزًا قبل الاستخدام إذا تم تخزينه ضمن هذه الظروف. هذا يبسط إدارة المخزون مقارنة بمستويات MSL الأعلى.

6.3 ظروف التخزين

نطاق درجة حرارة التخزين الموصى به هو من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. يجب الاحتفاظ بالمكونات في أكياس الحاجز للرطوبة الأصلية مع مجفف حتى يصبح جاهزًا للاستخدام للحفاظ على تصنيف MSL 1.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم توريد مصابيح LED على شرائط حاملة بارزة ملفوفة على بكرات، وهو المعيار لتجميع SMD الآلي. توفر ورقة البيانات أبعاد كل من الشريط الحامل (تباعد الجيوب، العرض، إلخ) والبكرة (القطر، حجم المحور). تحتوي البكرة القياسية على 2000 قطعة. يشير الشريط إلى القطبية واتجاه التغذية لآلة الوضع.

7.2 وضع العلامات على المنتج

يتم وضع علامات على البكرة والتعبئة بمعلومات رئيسية للتتبع والاستخدام الصحيح:
- P/N: رقم جزء الشركة المصنعة (مثل ELCH08-NF5565J7J9283910-FDH).
- LOT NO: رقم دفعة التصنيع لمراقبة الجودة.
- QTY: كمية القطع في العبوة.
- CAT: رمز مجموعة التدفق الضوئي (مثل J7).
- HUE: رمز مجموعة اللون (مثل 5565).
- REF: رمز مجموعة الجهد الأمامي (مثل 2832، 3235، 3539).
- MSL-X: مستوى الحساسية للرطوبة.

8. توصيات التطبيق

8.1 اعتبارات التصميم

الإدارة الحرارية: هذا هو العامل الأكثر أهمية لأداء وعمر LED. المقاومة الحرارية المنخفضة (3.4 درجة مئوية/واط) تكون فعالة فقط مع تبريد حراري كافٍ. استخدم PCB بمساحة نحاسية كافية أو PCB ذات قلب معدني مخصص (MCPCB) لتوصيل الحرارة بعيدًا عن وسادات اللحام. يتم تحديد درجة حرارة الركيزة القصوى بـ 70 درجة مئوية عند IF=1000 مللي أمبير.
تشغيل التيار: استخدم سائق LED ثابت التيار، وليس مصدر جهد ثابت، لضمان إخراج ضوئي مستقر ومنع الانفلات الحراري. احترم تقييمات التيار القصوى المطلقة لكل من الوضع المستمر (الشعلة) والنبضي (الفلاش).
التصميم البصري: زاوية الرؤية الواسعة 120 درجة مناسبة للتطبيقات التي تتطلب تغطية واسعة. للحزم المركزة، ستكون البصريات الثانوية (العدسات، العواكس) ضرورية. نمط الانبعاث لامبرتيان يبسط النمذجة البصرية.

8.2 احتياطات الكهرباء الساكنة (ESD)

على الرغم من أن الجهاز يحتوي على حماية عالية من الكهرباء الساكنة (8 كيلو فولت HBM)، لا يزال يجب اتباع ممارسات التحكم القياسية في الكهرباء الساكنة أثناء التعامل والتجميع (استخدام محطات عمل مؤرضة، أسوار المعصم، إلخ) لمنع التلف التراكمي أو العيوب الكامنة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

على الرغم من عدم تقديم مقارنة مباشرة جنبًا إلى جنب مع نماذج محددة أخرى في ورقة البيانات، إلا أنه يمكن استنتاج الميزات التمييزية الرئيسية لهذا الـ LED:
- الكفاءة الضوئية العالية: 87 لومن/واط عند 1 أمبير هي كفاءة تنافسية لـ LED SMD عالي الطاقة في فئته، مما يؤدي إلى انخفاض استهلاك الطاقة وتقليل الحمل الحراري لإخراج ضوئي معين.
- القدرة على النبض عالي التيار: تصنيف النبضة القصوى 1500 مللي أمبير لتطبيقات الفلاش هي ميزة كبيرة، مما يتيح ومضات ضوئية قصيرة المدة شديدة السطوع مناسبة لفلاش الكاميرا.
- تصنيف ESD القوي: 8 كيلو فولت HBM يوفر متانة تعامل فائقة مقارنة بالعديد من مصابيح LED ذات تصنيفات ESD أقل أو غير محددة.
- التصنيف الشامل: يسمح التصنيف ثلاثي المعلمات (التدفق، الجهد، اللون) بتحكم أشد في أداء النظام، وهو مفيد للتطبيقات التي تتطلب اتساق اللون والسطوع.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س1: هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED بمصدر طاقة 3.3 فولت؟
ج: ليس مباشرة. يتراوح الجهد الأمامي (Vf) من 2.85 فولت إلى 3.90 فولت عند 1 أمبير. قد يقوم مصدر 3.3 فولت بتشغيل وحدة منخفضة Vf بالكاد ولكنه لا يمكنه توفير تنظيم تيار مناسب. مطلوب دائرة سائق تيار ثابت.

س2: ما الفرق بين \"وضع الشعلة\" (350 مللي أمبير) وشرط الاختبار (1000 مللي أمبير)؟
A: \"وضع الشعلة\" يشير إلى أقصىتيار مستمر(350 مللي أمبير). مواصفات 1000 مللي أمبير مخصصة للعملالنبضي(على سبيل المثال، نبضات 50 مللي ثانية)، تُستخدم عادةً لتقييم الأداء وتطبيقات الفلاش. التشغيل المستمر عند 1000 مللي أمبير سيتجاوز التقييمات القصوى ويسبب فشلاً.

س3: كيف أفسر مجموعة التدفق الضوئي J7، J8، J9؟
ج: هذه مجموعات سطوع. إذا كان تصميمك يتطلب حدًا أدنى 300 لومن، يجب عليك اختيار المجموعتين J8 أو J9. استخدام المجموعة J7 قد يؤدي إلى وحدات أقل من سطوعك المطلوب. حدد المجموعة المطلوبة عند الطلب.

س4: هل مبرد حراري ضروري؟
ج: بالتأكيد. يمكن أن يصل تبديد الطاقة عند نبضة 1 أمبير إلى ما يقرب من 4 واط (3.9 فولت * 1 أمبير). بدون تبريد حراري مناسب، ستتجاوز درجة حرارة التقاطع حدها بسرعة، مما يؤدي إلى استهلاك سريع للومين، وتحول في اللون، وفشل كارثي.

11. مثال عملي لحالة الاستخدام

السيناريو: تصميم فلاش كاميرا هاتف محمول
1. اختيار السائق: اختر دائرة متكاملة (IC) لسائق تيار ثابت ذو تبديل مضغوط وعالي الكفاءة قادر على تقديم نبضة 1500 مللي أمبير مع تحكم دقيق في عرض النبضة (مثل ~400 مللي ثانية) ودورة العمل (<10%).
2. تخطيط PCB: ضع الـ LED على وسادة حرارية مخصصة متصلة بمساحات نحاسية كبيرة أو مستوى أرضي داخلي. استخدم فتحات متعددة تحت الوسادة لتوصيل الحرارة إلى الطبقات الأخرى. ابق دائرة السائق IC قريبة لتقليل محاثة التتبع.
3. التكامل البصري: سيتم وضع عدسة بلاستيكية بسيطة أو دليل ضوئي فوق الـ LED لنشر الضوء وإزالة النقاط الساخنة، مما يضمن إضاءة متساوية لمشهد الكاميرا. تساعد زاوية الرؤية الواسعة للـ LED في هذا الانتشار.
4. اختيار المكونات: لضمان اتساق لون وسطوع الفلاش عبر ملايين الهواتف، حدد مجموعات ضيقة: على سبيل المثال، مجموعة اللون 5565، مجموعة التدفق الضوئي J8 أو J9، ومجموعة جهد أمامي محددة لتبسيط تصميم السائق.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

هذا هو LED أبيض محول بالفسفور. القلب عبارة عن شريحة أشباه موصلات مصنوعة من إنيديوم جاليوم نيتريد (InGaN)، والتي تصدر ضوءًا أزرق عند تطبيق جهد أمامي وتتحد الإلكترونات مع الفجوات عبر فجوة النطاق للشريحة. يمتص طبقة من فسفور الإيتريوم ألومنيوم غارنت المطعمة بالسيريوم (YAG:Ce) التي تغطي الشريحة جزءًا من هذا الضوء الأزرق. يحول الفسفور بعض فوتونات الضوء الأزرق إلى أطوال موجية أطول في الطيف الأصفر. يدرك العين البشرية خليط الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر المحول كضوء أبيض. تحدد نسبة الانبعاث الأزرق إلى الأصفر درجة حرارة اللون المترابطة (CCT).

13. اتجاهات التكنولوجيا

يتبع تطوير مصابيح LED البيضاء عدة مسارات رئيسية:
- زيادة الكفاءة (لومن/واط): التحسينات المستمرة في الكفاءة الكمية الداخلية للشريحة الزرقاء، واستخراج الضوء من العبوة، وكفاءة تحويل الفسفور تدفع الفعالية إلى أعلى، مما يقلل استهلاك الطاقة.
- تحسين جودة اللون: الانتقال من أنظمة الأزرق+YAG البسيطة إلى أنظمة متعددة الفسفور أو أنظمة المضخة البنفسجية لتحقيق مؤشر تجسيد لون أعلى (CRI) ولون أكثر اتساقًا عبر الزوايا (التوحيد الزاوي للون).
- كثافة طاقة أعلى والتقليص: كما هو واضح في هذا الجهاز، فإن الاتجاه هو حزم المزيد من اللومن في عبوات أصغر، مما يتطلب حلول إدارة حرارية أفضل من أي وقت مضى مثل الركائز المتقدمة ومواد العبوة.
- تعزيز الموثوقية: تستمر التحسينات في المواد (الفسفور، مواد التغليف) وتقنيات التعبئة في إطالة عمر التشغيل والصيانة اللومن (تصنيفات L70، L90).
- الحلول الذكية والمتكاملة: يشهد السوق نموًا في مصابيح LED ذات السائقات المتكاملة، أو أجهزة الاستشعار، أو قدرات الاتصال (Li-Fi)، على الرغم من أن ورقة البيانات هذه تصف مكونًا منفصلاً وتقليديًا.