ورقة بيانات LED من نوع ELXI-NB5060J6J8293910-F3H - عبوة 5.0x6.0 مم - جهد أمامي 3.3 فولت - تدفق ضوئي 260 لومن - أبيض 5500 كلفن - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد ELXI-NB5060J6J8293910-F3H مصباح LED أبيض عالي الأداء مُصمم للتركيب السطحي، مُخصص للتطبيقات التي تتطلب ناتجًا ضوئيًا عاليًا وموثوقية في عامل شكل مدمج. باستخدام تقنية شريحة InGaN، يوفر هذا الجهاز كفاءة ممتازة وأداء لوني متسق. تشمل أهداف التصميم الرئيسية له فلاش كاميرا الأجهزة المحمولة، والإضاءة المحمولة، وتطبيقات الإضاءة الداخلية والزخرفية المتنوعة حيث تكون كفاءة المساحة والطاقة أمرًا بالغ الأهمية.

1.1 المزايا الأساسية

يقدم الجهاز عدة مزايا رئيسية تجعله مناسبًا للتطبيقات المتطلبة. يتميز بمساحة عبوة مدمجة للغاية، وهو أمر أساسي للتصاميم المحدودة المساحة مثل الهواتف المحمولة. مع تدفق ضوئي نموذجي يبلغ 260 لومن عند تيار تشغيل 1000 مللي أمبير، يوفر سطوعًا عاليًا. يحتوي LED على حماية قوية من الكهرباء الساكنة تصل إلى 8 كيلو فولت (HBM)، مما يعزز موثوقيته في التعامل والتركيب. وهو متوافق تمامًا مع لوائح RoHS وREACH والخالية من الهالوجين، مما يجعله مناسبًا للأسواق العالمية ذات المعايير البيئية الصارمة. يتم أيضًا تجميع المنتج حسب المعلمات الرئيسية مثل إجمالي التدفق الضوئي وإحداثيات اللون، مما يضمن الاتساق في الإنتاج الدفعي للتطبيقات التي تتطلب إخراج ضوء موحد.

2. تحليل عميق للمعايير التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعيًا للمعايير التقنية الرئيسية المحددة في ورقة البيانات، موضحًا أهميتها لمهندسي التصميم.

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.

• تيار أمامي مستمر (I_F): 350 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار مستمر يمكن تطبيقه على LED. يتجاوز هذه القيمة يخاطر بارتفاع درجة الحرارة وفشل كارثي.
• تيار النبض القصوي (I_Pulse): 1000 مللي أمبير لمدة 400 مللي ثانية تشغيل، 3600 مللي ثانية إيقاف (دورة عمل 10%). هذا التصنيف حاسم لتطبيقات الفلاش، مما يشير إلى أن LED يمكنه التعامل مع نبضات عالية التيار وقصيرة النموذجية لفلاش الكاميرا.
• درجة حرارة التقاطع (T_J): 115 درجة مئوية. أقصى درجة حرارة مسموح بها لتقاطع أشباه الموصلات نفسه. التشغيل المطول عند هذا الحد أو بالقرب منه سيسرع من تدهور اللومن ويقلل من العمر الافتراضي.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين: من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يضمن هذا النطاق الواسع أداءً موثوقًا به في ظروف بيئية متنوعة، من التخزين البارد إلى بيئات التشغيل الساخنة.
• تبديد الطاقة (وضع النبض): 3.95 واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها أثناء التشغيل النبضي، وهو عامل حاسم لإدارة الحرارة في تطبيقات الفلاش.
• درجة حرارة اللحام: 245 درجة مئوية. تحدد هذه درجة حرارة الذروة المسموح بها أثناء عمليات لحام إعادة التدفق.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2): 120 درجة (±5°). يشير هذا إلى نمط انبعاث واسع على طراز لامبرتيان، مناسب للإضاءة العامة وتطبيقات الفلاش التي تتطلب تغطية واسعة.

ملاحظة تصميم حرجة:تحذر ورقة البيانات صراحةً من التشغيل عند القيم القصوى لفترات طويلة (تتجاوز ساعة واحدة) لأن ذلك سيسبب تلفًا دائمًا ومشكلات في الموثوقية. يجب تجنب تطبيق قيم قصوى متعددة في وقت واحد.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات في ظل ظروف نموذجية (T_{solder pad}= 25°C) وتمثل الأداء المتوقع.

• التدفق الضوئي (Φ_v): 240 لومن (الحد الأدنى)، 260 لومن (النموذجي) عند I_F=1000 مللي أمبير. هذا هو إجمالي إخراج الضوء المرئي. القياس به تسامح ±10%. القيمة 'النموذجية' البالغة 260 لومن هي متوسط الأداء المتوقع.
• الجهد الأمامي (V_F): 2.95 فولت (الحد الأدنى)، 3.3 فولت (النموذجي)، 3.95 فولت (الحد الأقصى) عند I_F=1000 مللي أمبير. هذا هو انخفاض الجهد عبر LED عند تشغيله بالتيار المحدد. يشير انخفاض V_Fبشكل عام إلى كفاءة كهربائية أعلى. تسامح القياس ±0.1 فولت مهم لتصميم السائق الدقيق.
• درجة حرارة اللون المترابطة (CCT): 5000 كلفن (الحد الأدنى)، 5500 كلفن (النموذجي)، 6000 كلفن (الحد الأقصى). هذا يحدد النقطة البيضاء للضوء. 5500 كلفن هو أبيض بارد، يشبه ضوء الشمس في منتصف النهار. يشير النطاق إلى التباين الطبيعي في عملية التصنيع.

يتم اختبار جميع البيانات الكهروضوئية باستخدام نبضة 50 مللي ثانية لتقليل تأثيرات التسخين الذاتي وتوفير خط أساس قياس مستقر.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يتم فرز (تصنيف) LED بعد الإنتاج لضمان الاتساق الكهربائي والبصري. هذا يسمح للمصممين باختيار الأجزاء التي تلبي متطلبات التطبيق المحددة.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تجميع مصابيح LED بناءً على جهدها الأمامي عند 1000 مللي أمبير.

- رمز التصنيف 2935: V_Fبين 2.95 فولت و 3.55 فولت.

- رمز التصنيف 3539: V_Fبين 3.55 فولت و 3.95 فولت.

يمكن أن يؤدي اختيار نطاق V_Fأضيق إلى سطوع وسلوك حراري أكثر اتساقًا عند استخدام عدة مصابيح LED على التوازي أو تشغيلها بواسطة مصدر جهد ثابت.

3.2 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تجميع مصابيح LED بناءً على إخراج الضوء عند 1000 مللي أمبير.

- رمز التصنيف J6: التدفق الضوئي بين 240 لومن و 250 لومن.

- رمز التصنيف J7: التدفق الضوئي بين 250 لومن و 300 لومن.

- رمز التصنيف J8: التدفق الضوئي بين 300 لومن و 330 لومن.

يشير رقم الجزء المحدد (ELXI-NB5060J6J8293910-F3H) إلى أنه ينتمي إلى تصنيف السطوع J6 (240-250 لومن). هذا يسمح بمستويات سطوع يمكن التنبؤ بها ومتسقة في الإنتاج.

3.3 تصنيف اللون (الأبيض)

يتم تعريف اللون ضمن منطقة محددة على مخطط لونية CIE 1931. يتوافق رمز التصنيف '5060' مع نطاق درجة حرارة لونية بيضاء يتراوح تقريبًا من 5000 كلفن إلى 6000 كلفن، ومركزه حول النقطة النموذجية 5500 كلفن. توفر ورقة البيانات إحداثيات CRI (x, y) مرجعية تحدد زوايا منطقة اللون المقبولة هذه. بدل القياس لإحداثيات اللون هو ±0.01، وهو تسامح قياسي لضمان الاتساق البصري.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر الرسوم البيانية المقدمة نظرة ثاقبة حول كيفية تصرف LED في ظل ظروف تشغيل مختلفة.

4.1 التوزيع الطيفي النسبي

يظهر الرسم البياني الطيفي ذروة في منطقة الطول الموجي الأزرق (حوالي 450-460 نانومتر) من شريحة InGaN، مجتمعة مع انبعاث فسفور أصفر واسع. يخلق الناتج المشترك ضوءًا أبيض. يحدد الشكل والقمم المحددة مؤشر تجسيد اللون (CRI)، على الرغم من عدم ذكره صراحة في ورقة البيانات هذه.

4.2 نمط الإشعاع

يؤكد نمط الإشعاع القطبي التوزيع اللامبرتي بزاوية رؤية 120 درجة. الشدة النسبية موحدة تقريبًا عبر المحورين X و Y، مما يشير إلى انبعاث ضوئي متماثل من العبوة، وهو مثالي للإضاءة المتساوية.

4.3 الجهد الأمامي مقابل التيار (منحنى I-V)

يظهر المنحنى العلاقة غير الخطية بين الجهد الأمامي (V_F) والتيار الأمامي (I_F). V_Fيزداد مع التيار. للتشغيل المستقر، يجب تشغيل مصابيح LED بمصدر تيار ثابت، وليس مصدر جهد ثابت، لمنع الانحراف الحراري. يسمح الرسم البياني للمصممين بتقدير تبديد الطاقة (V_F* I_F) عند تيارات تشغيل مختلفة.

4.4 التدفق الضوئي النسبي مقابل التيار

يظهر هذا الرسم البياني أن إخراج الضوء يزداد بشكل شبه خطي مع التيار. بينما يؤدي التشغيل بتيارات أعلى إلى إنتاج المزيد من الضوء، فإنه يولد أيضًا المزيد من الحرارة ويقلل الكفاءة (لومن لكل واط). تمثل نقطة التشغيل (على سبيل المثال، 1000 مللي أمبير) توازنًا بين الإخراج والكفاءة/الحمل الحراري.

4.5 درجة حرارة اللون المترابطة مقابل التيار

تظهر درجة حرارة اللون المترابطة تحولًا طفيفًا مع تيار التشغيل، حيث تزداد عادةً (تصبح أكثر برودة/زرقة) عند التيارات الأعلى. هذا اعتبار مهم للتطبيقات التي يكون فيها اللون المتساقط أمرًا بالغ الأهمية عبر إعدادات السطوع المختلفة.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتميز LED بغلاف سطح مدمج يبلغ طوله حوالي 5.0 مم وعرضه 6.0 مم (كما هو موضح في رقم الجزء NB5060). يتم توفير رسومات أبعاد مفصلة بتسامح ±0.1 مم لتصميم بصمة PCB. تتضمن العبوة وسادة حرارية متصلة كهربائيًا بالأنود. هذه الوسادة حاسمة لتبريد حراري فعال، حيث توفر مسار مقاومة حرارية منخفضة من تقاطع LED إلى لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).

ملاحظة التعامل الحرجة:تحذر ورقة البيانات صراحةً من التعامل مع الجهاز من خلال العدسة، لأن القوة غير الصحيحة قد تسبب فشلاً ميكانيكيًا. يجب استخدام أدوات الالتقاط بالفراغ المناسبة أثناء التجميع.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 لحام إعادة التدفق

تم تصنيف الجهاز لأقصى درجة حرارة لحام تبلغ 245 درجة مئوية ويمكنه تحمل حد أقصى دورتي إعادة تدفق. هذا نموذجي للعديد من مصابيح LED SMD. يجب على المصممين التأكد من أن ملف تعريف إعادة التدفق الخاص بهم لا يتجاوز هذه درجة الحرارة لتجنب إتلاف المواد الداخلية أو الفسفور أو العدسة.

6.2 الحماية من التيار الزائد

قاعدة تصميم حرجة مذكورة في ورقة البيانات:"يجب على العميل تطبيق مقاومات للحماية؛ وإلا فإن التحول الطفيف في الجهد سيسبب تيارًا كبيرًا..."يؤكد هذا على الحاجة الأساسية لدائرة تحديد التيار (على سبيل المثال، سائق تيار ثابت أو مقاومة متسلسلة عند استخدام مصدر جهد) لمنع LED من سحب تيار مفرط، مما يؤدي إلى فشل فوري.

6.3 الإدارة الحرارية

جميع اختبارات الموثوقية ومنحنيات الأداء النموذجية تستند إلى استخدام LED مع إدارة حرارية جيدة، وتحديداً مثبت على لوحة دوائر مطبوعة ذات قلب معدني (MCPCB) مقاس 1.0 سم × 1.0 سم. للحصول على أداء مثالي وعمر افتراضي طويل، خاصة عند تيارات تشغيل عالية مثل 1000 مللي أمبير، فإن التبريد الحراري الفعال غير قابل للتفاوض. يجب لحام الوسادة الحرارية بشكل صحيح بوسادة PCB مع فتحات حرارية كافية أو توصيلها بمشتت حراري.

7. التعبئة والتغليف ومعلومات الطلب

7.1 حساسية الرطوبة والتعبئة

يتم تعبئة مصابيح LED في مواد مقاومة للرطوبة. يتضمن الملصق على العبوة معلومات رئيسية: رقم جزء العميل (CPN)، رقم جزء الشركة المصنعة (P/N)، رقم الدفعة، الكمية (QTY)، ورموز التصنيف المحددة للتدفق الضوئي (CAT)، واللون (HUE)، والجهد الأمامي (REF). يُشار أيضًا إلى مستوى حساسية الرطوبة (MSL-X)، الذي يحدد متطلبات التخزين والتعامل قبل اللحام لمنع تلف "الانفجار" أثناء إعادة التدفق.

7.2 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد الجهاز على شريط حامل وبكرة للتجميع الآلي. يتم توفير أبعاد الشريط الحامل. تحتوي كل بكرة على 2000 قطعة، مع حد أدنى لكمية الطلب 1000 قطعة. يتم أيضًا تحديد أبعاد البكرة لضمان التوافق مع معدات الاختيار والوضع القياسية.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• فلاش/ستروب كاميرا الهاتف المحمول: يجعل تصنيف تيار النبض العالي (1000 مللي أمبير)، والحجم المدمج، والإخراج الضوئي العالي هذا LED مثاليًا لهذا التطبيق. يجب أن يركز التصميم على الإدارة الحرارية أثناء ومضات الفلاش ودائرة السائق لنبضات التيار الدقيقة.
• مصباح يدوي للفيديو الرقمي (DV) والمصابيح اليدوية العامة: يوفر إضاءة بيضاء باردة ومشرقة. يوصى باستخدام سائق تيار ثابت بإعدادات سطوع متعددة.
• الإضاءة الداخلية والإضاءة الزخرفية: مناسب للإضاءة التأكيدية، وأضواء الدرج، ولافتات الخروج، وغيرها من المصابيح حيث يكون هناك حاجة لمصدر مدمج ومشرق.
• الإضاءة الخلفية لشاشات TFT: يمكن استخدامه في مصفوفات للإضاءة الخلفية للشاشات الصغيرة والمتوسطة، على الرغم من الحاجة إلى الانتشار للإضاءة المتساوية.
• إضاءة السيارة الداخلية/الخارجية: قد يكون مناسبًا لتطبيقات إضاءة سيارات معينة غير حرجة، ولكن يجب على المصممين التحقق من الامتثال لمعايير السيارات المحددة (مثل AEC-Q102) التي لم يتم الادعاء بها صراحة في ورقة البيانات هذه.

8.2 اعتبارات التصميم

• اختيار السائق: استخدم دائمًا سائق تيار ثابت. للتطبيقات التي تعمل بالبطارية، فكر في سائق ذو كفاءة عالية لتعظيم عمر البطارية.
• تخطيط PCB: صمم وسادة PCB تطابق أبعاد الوسادة الحرارية تمامًا. استخدم فتحات حرارية متعددة تحت الوسادة لنقل الحرارة إلى طبقات PCB أخرى أو مشتت حراري. تأكد من عرض التتبع الكافي لتيار التشغيل (350 مللي أمبير مستمر، 1000 مللي أمبير نبضي).
• التصميم البصري: قد تتطلب الحزمة العريضة 120 درجة بصريات ثانوية (عواكس، عدسات) لتحقيق أنماط الحزمة المطلوبة للمصابيح اليدوية أو الكشافات.
• احتياطات الكهرباء الساكنةعلى الرغم من أن LED به حماية من الكهرباء الساكنة تبلغ 8 كيلو فولت، إلا أنه يجب اتباع إجراءات التعامل مع الكهرباء الساكنة القياسية أثناء التجميع.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

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

ج: لا. الحد الأقصى المطلق للتيار الأمامي المستمر هو 350 مللي أمبير. تصنيف 1000 مللي أمبير مخصص للتشغيل النبضي (400 مللي ثانية تشغيل، دورة عمل 10%). التشغيل المستمر عند 1000 مللي أمبير سيتجاوز حدود تبديد الطاقة ودرجة حرارة التقاطع، مما يسبب فشلاً سريعًا.

س: ما الفرق بين قيم "النموذجي" و"رمز التصنيف" للتدفق الضوئي؟

ج: القيمة "النموذجية" (260 لومن) هي متوسط إحصائي من الإنتاج. يحدد "رمز التصنيف" (J6: 240-250 لومن) الحد الأدنى والحد الأقصى المضمونين لمصابيح LED المحددة التي تشتريها. ستكون قيم التدفق للأجزاء في تصنيف J6 ضمن نطاق 240-250 لومن.

س: الوسادة الحرارية متصلة بالأنود. هل يؤثر هذا على تصميم PCB؟

ج: نعم، بشكل كبير. هذا يعني أن وسادة الوسادة الحرارية على PCB الخاصة بك ستكون عند جهد الأنود. يجب عليك التأكد من أن هذه الوسادة لا تقصر مع أي شبكة أخرى (مثل الأرض أو الكاثود). يجب عليك أيضًا تصميم استراتيجية التبريد الخاصة بك وفقًا لذلك، حيث سيكون المشتت الحراري نشطًا كهربائيًا.

س: كيف أفسر مخطط تصنيف اللون؟

ج: يحدد المخطط منطقة رباعية على فضاء اللون CIE. يتم اختبار مصابيح LED، ويجب أن تقع إحداثيات اللون المقاسة (x, y) ضمن هذه المنطقة ليتم قبولها في تصنيف "5060". هذا يضمن أن جميع مصابيح LED لها مظهر لوني أبيض متشابه، بين 5000 كلفن و 6000 كلفن.

10. مقدمة التكنولوجيا والاتجاهات

10.1 مبدأ التشغيل

هذا هو LED أبيض محول بالفسفور. النواة هي شريحة أشباه موصلات مصنوعة من نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN) تنبعث منها ضوء أزرق عند انحياز كهربائي. يضرب هذا الضوء الأزرق طبقة من مادة الفسفور الصفراء (أو الصفراء والحمراء) المترسبة على الشريحة أو بالقرب منها. يمتص الفسفور جزءًا من الضوء الأزرق ويعيد انبعاثه كطيف أوسع من الأطوال الموجية الأطول (أصفر، أحمر). يدرك العين البشرية خليط الضوء الأزرق المتبقي والضوء المحول بالفسفور على أنه أبيض. تحدد نسبة الضوء الأزرق إلى الضوء المحول بالفسفور درجة حرارة اللون المترابطة (CCT).

10.2 اتجاهات الصناعة

يتبع تطوير مصابيح LED مثل هذا عدة اتجاهات رئيسية في الصناعة:زيادة الكفاءة (لومن/واط): تؤدي التحسينات المستمرة في تصميم الشرائح وتكنولوجيا الفسفور إلى إنتاج المزيد من الضوء لنفس المدخلات الكهربائية.كثافة طاقة أعلى: حزم المزيد من الضوء في عبوات أصغر، كما هو الحال في هذا الجهاز مقاس 5.0x6.0 مم الذي ينتج 260 لومن. هذا يضع تركيزًا أكبر على الإدارة الحرارية.تحسين اتساق اللون والجودة: تؤدي التصنيفات الأكثر ضيقًا وأنظمة الفسفور المتقدمة إلى اتساق لوني أفضل وقيم مؤشر تجسيد اللون (CRI) أعلى، على الرغم من عدم تحديد CRI هنا.التكامل والميزات الذكية: على الرغم من أن هذا مكون منفصل، إلا أن السوق الأوسع يشهد نموًا في مصابيح LED مع سائقين متكاملين ووحدات تحكم وأجهزة استشعار.الموثوقية والمتانة: تعمل مواد وهياكل التعبئة المحسنة، جنبًا إلى جنب مع تصنيفات حماية أعلى من الكهرباء الساكنة (8 كيلو فولت هنا)، على تحسين العمر الافتراضي والملاءمة للبيئات القاسية.