ELCS14B-KB4050J6J9283910-F4Z - ورقة بيانات ثنائي باعث للضوء الأبيض عالي الكفاءة - 250 لومن عند 1 أمبير - 3.95 فولت كحد أقصى - 5.9 واط طاقة نبضية - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات ثنائي باعث للضوء الأبيض عالي الأداء للتركيب السطحي (LED). تم تصميم الجهاز للتطبيقات التي تتطلب إخراج ضوئي عاليًا وكفاءة ضمن عامل شكل مضغوط. تشمل مزاياه الأساسية تدفقًا ضوئيًا نموذجيًا عاليًا يبلغ 250 لومن عند تيار تشغيل 1 أمبير، مما يؤدي إلى كفاءة بصرية مذهلة تبلغ 73.5 لومن لكل واط. يحتوي LED على حماية قوية من الكهرباء الساكنة (ESD)، مما يجعله مناسبًا للتعامل في بيئات التجميع المختلفة. وهو متوافق بالكامل مع المعايير البيئية والسلامة الحديثة، بما في ذلك RoHS وEU REACH ومتطلبات خالية من الهالوجين. تشمل الأسواق المستهدفة الرئيسية أنظمة فرعية للأجهزة المحمولة، والإلكترونيات الاستهلاكية، والإضاءة العامة، وإضاءة السيارات الداخلية والخارجية.

2. المعلمات والمواصفات الفنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

يتم تعريف حدود تشغيل الجهاز لضمان الموثوقية ومنع التلف الدائم. تشمل التصنيفات الرئيسية تيارًا أماميًا مستمرًا (وضع الشعلة) بقيمة 350 مللي أمبير وقدرة تيار نبضي ذروة تبلغ 1500 مللي أمبير تحت ظروف محددة (أقصى مدة 400 مللي ثانية، أقصى دورة عمل 10%). يجب ألا تتجاوز درجة حرارة التقاطع 150 درجة مئوية. يمكن للجهاز تحمل نبضة كهرباء ساكنة تصل إلى 2 كيلو فولت وفقًا للمعيار JEDEC JS-001-2017 (HBM). نطاق درجة حرارة التشغيل من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. من الأهمية بمكان تجنب تطبيق معلمات التصنيف القصوى المتعددة في وقت واحد والتشغيل المطول عند هذه الحدود لمنع تدهور الموثوقية.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم تحديد جميع البيانات الكهروضوئية عند درجة حرارة وسادة اللحام (Ts) تبلغ 25 درجة مئوية. مقاييس الأداء الأساسية هي كما يلي:

• التدفق الضوئي (Iv):220 لومن (الحد الأدنى)، 250 لومن (النموذجي) عند IF=1000 مللي أمبير. تسامح القياس هو ±10%.
• جهد التشغيل الأمامي (VF):2.85 فولت (الحد الأدنى)، 3.95 فولت (الحد الأقصى) عند IF=1000 مللي أمبير. تسامح القياس هو ±0.1 فولت. يتم اختبار البيانات الكهربائية والبصرية تحت حالة نبضة مدتها 50 مللي ثانية.
• درجة حرارة اللون المترابطة (CCT):تتراوح من 4000 كلفن إلى 5000 كلفن، بقيمة نموذجية تبلغ 4500 كلفن، مما يضعها في منطقة اللون الأبيض المحايد.
• مؤشر تجسيد اللون (CRI):الحد الأدنى 80، بقيمة نموذجية 83. تسامح القياس هو ±2.
• زاوية المشاهدة (2θ1/2):120 درجة، بتسامح ±5 درجة. هذه الزاوية الواسعة للمشاهدة هي سمة لنمط إشعاع لامبرتيان.

2.3 الاعتبارات الحرارية والموثوقية

إدارة الحرارة المناسبة هي أمر بالغ الأهمية للأداء والعمر الافتراضي. الحد الأقصى المسموح به لدرجة حرارة الركيزة (Ts) هو 70 درجة مئوية عند التشغيل بتيار 1000 مللي أمبير. يمكن للجهاز تحمل اللحام عند 260 درجة مئوية لأقصى دورتين لإعادة التدفق. يتم ضمان جميع المعلمات المحددة من خلال اختبار الموثوقية لمدة 1000 ساعة، بمعيار أن تدهور التدفق الضوئي أقل من 30%. يتم إجراء هذا الاختبار تحت إدارة حرارية جيدة باستخدام لوحة دائرة مطبوعة ذات قلب معدني (MCPCB) بقياس 1.0 × 1.0 سم².

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يتم فرز (تصنيف) مصابيح LED بناءً على ثلاث معلمات رئيسية لضمان الاتساق داخل التطبيق. رموز التصنيف هي جزء من رمز طلب المنتج (مثل J6، 4050، 2832 في ELC...J6J9283910).

3.1 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تجميع مصابيح LED حسب إجمالي إخراج الضوء عند 1000 مللي أمبير. هيكل التصنيف كما يلي:

• التصنيف J6:تدفق ضوئي من 220 لومن إلى 250 لومن.
• التصنيف J7:تدفق ضوئي من 250 لومن إلى 300 لومن.
• التصنيف J8:تدفق ضوئي من 300 لومن إلى 330 لومن.
• التصنيف J9:تدفق ضوئي من 330 لومن إلى 360 لومن.

الجهاز المقدم هو من التصنيف J6.

3.2 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يتم تصنيف مصابيح LED حسب انخفاض الجهد عند 1000 مللي أمبير للمساعدة في تصميم السائق وإدارة الطاقة.

• التصنيف 2832:جهد تشغيل أمامي من 2.85 فولت إلى 3.25 فولت.
• التصنيف 3235:جهد تشغيل أمامي من 3.25 فولت إلى 3.55 فولت.
• التصنيف 3539:جهد تشغيل أمامي من 3.55 فولت إلى 3.95 فولت.

الجهاز المقدم يقع ضمن تصنيف الجهد 2832.

3.3 تصنيف اللونية (اللون)

يتم التحكم بإحكام في إحداثيات اللون على مخطط اللونية CIE 1931. يستخدم الجهاز تصنيف اللون "4050"، الذي يحدد منطقة رباعية محددة على المخطط مما يضمن سقوط الضوء الأبيض المنبعث ضمن مساحة لونية متسقة. يتم قياس إحداثيات اللون عند IF=1000 مللي أمبير مع تسامح ±0.01. يتوافق هذا التصنيف مع نطاق درجة حرارة اللون المترابطة من 4000 كلفن إلى 5000 كلفن.

4. تحليل منحنيات الأداء

4.1 توزيع الطيف

منحنى توزيع الطيف النسبي (الموضح في ورقة البيانات) نموذجي لـ LED أبيض محول بالفوسفور. يتميز بقمة زرقاء أولية من شريحة InGaN (سيتم تحديد الطول الموجي λp، على سبيل المثال حوالي 450-455 نانومتر) ونطاق انبعاث ثانوي واسع في المنطقة الصفراء-الخضراء-الحمراء من الفوسفور. ينتج المزيج ضوءًا أبيض. يحدد الشكل الدقيق والأطوال الموجية للقمة CCT وCRI.

4.2 نمط الإشعاع

يؤكد نمط الإشعاع القطبي النموذجي توزيع لامبرتيان. يتم رسم الشدة الضوئية النسبية مقابل زاوية المشاهدة. يُظهر النمط أن الشدة تكون أعلى عند 0° (عمودي على سطح الانبعاث) وتنخفض وفقًا لقانون جيب التمام، لتصل إلى نصف القيمة القصوى عند ±60° من الخط المركزي، مما يحدد زاوية المشاهدة الكاملة البالغة 120°.

4.3 خصائص التشغيل الأمامي

بينما تم وضع علامة "TBD" (يحدد لاحقًا) على الرسوم البيانية المحددة لجهد التشغيل الأمامي مقابل التيار والتدفق الضوئي النسبي مقابل التيار في ورقة البيانات الأولية هذه، إلا أن سلوكها العام قياسي لمصابيح LED. يزداد جهد التشغيل الأمامي (VF) بشكل لوغاريتمي مع التيار. عادةً ما يزداد التدفق الضوئي النسبي بشكل شبه خطي مع التيار، وغالبًا ما تبلغ الكفاءة (لومن لكل واط) ذروتها عند تيار أقل من التيار الأقصى المقنن. قد تتحول درجة حرارة اللون المترابطة (CCT) قليلاً أيضًا مع تيار التشغيل بسبب تغيرات درجة حرارة التقاطع وكفاءة الفوسفور.

5. معلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يأتي LED في عبوة جهاز للتركيب السطحي (SMD). تتضمن ورقة البيانات رسومات مفصلة بالأبعاد (منظر علوي وجانبي وسفلي) بالمليمترات. تشمل الأبعاد الرئيسية عادةً طول العبوة وعرضها وارتفاعها وأحجام الوسادات وتباعدها. التسامح هو عمومًا ±0.05 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يُظهر المنظر السفلي بوضوح علامات وسادة الأنود والكاثود لتصميم بصمة PCB الصحيحة وقطبية التجميع.

5.2 تحديد القطبية

القطبية الصحيحة ضرورية للتشغيل. تحتوي العبوة على وسادات غير متماثلة أو علامات (مرئية في رسم المنظر السفلي) للتمييز بين الأنود (+) والكاثود (-). يجب تصميم بصمة PCB لتطابق عدم التماثل هذا لمنع وضع غير صحيح.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

الجهاز مناسب لعمليات لحام إعادة التدفق. أقصى درجة حرارة للحام هي 260 درجة مئوية، ويمكنه تحمل أقصى دورتين لإعادة التدفق. يجب على المصممين الالتزام بملف تعريف قياسي خالي من الرصاص لإعادة التدفق، مع ضبط درجة الحرارة القصوى والوقت فوق نقطة الانصهار لمنع التلف الحراري لشريحة LED أو الفوسفور أو العبوة.

6.2 حساسية الرطوبة والتخزين

تم تصنيف LED بمستوى حساسية الرطوبة (MSL) 1. وهذا يعني أن له عمر تخزين غير محدود في ظروف ≤30 درجة مئوية / 85% رطوبة نسبية. ومع ذلك، لا يزال يجب اتباع أفضل الممارسات:

• قبل الفتح:قم بتخزين الكيس المحكم المضاد للرطوبة عند ≤30 درجة مئوية / <90% رطوبة نسبية.
• بعد الفتح:استخدم المكونات على الفور. إذا لم يتم استخدامها على الفور، قم بتخزينها عند ≤30 درجة مئوية / <85% رطوبة نسبية. يُوصى بعدم فتح الكيس حتى تكون المكونات جاهزة للاستخدام في الإنتاج.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد مصابيح LED على شرائط ناقلة بارزة ملفوفة على بكرات لتجميع الالتقاط والوضع الآلي. توفر ورقة البيانات أبعاد جيوب الشريط الناقل والمسافة والأبعاد الإجمالية للبكرة. الكمية القياسية المحملة هي 2000 قطعة لكل بكرة، مع الحد الأدنى لكمية الطلب 1000 قطعة.

7.2 وضع العلامات على المنتج

تحتوي ملصقات البكرة والتعبئة على معلومات حرجة للتتبع والتحقق:

• CPN:رقم جزء العميل.
• P/N:رقم جزء الشركة المصنعة (مثل ELC...F4Z).
• LOT NO:رقم دفعة التصنيع للتتبع.
• QTY:كمية الأجهزة في العبوة.
• CAT:تصنيف التدفق الضوئي (مثل J6).
• HUE:تصنيف اللون (مثل 4050).
• REF:تصنيف جهد التشغيل الأمامي (مثل 2832).
• MSL-X:مستوى حساسية الرطوبة.

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• فلاش كاميرا الجهاز المحمول:تجعل قدرة التيار النبضي العالي (1500 مللي أمبير) والإخراج الضوئي العالي مناسبة لتطبيقات فلاش/ستروب الكاميرا في الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية.
• الشعلة والإضاءة المحمولة:مثالية لوضعيات مصباح الشعلة في الأجهزة أو الشعلات اليدوية المخصصة بسبب كفاءتها العالية.
• الإضاءة الخلفية:يمكن استخدامها للإضاءة الخلفية لشاشات TFT-LCD في الشاشات الصغيرة والمتوسطة الحجم.
• الإضاءة العامة والديكورية:مناسبة للإضاءة التوجيهية، واللافتات، وأضواء الدرج، وتطبيقات العمارة الداخلية/الخارجية الأخرى.
• إضاءة السيارات:قابلة للتطبيق على أضواء الخريطة الداخلية، وأضواء الأبواب، ووظائف الإضاءة الأمامية الخارجية الأخرى غير الخارجية.

8.2 اعتبارات التصميم الحرجة

1. إدارة الحرارة:هذا هو العامل الأكثر أهمية للأداء والعمر الافتراضي. يجب تركيب LED على لوحة دائرة مطبوعة (PCB) ذات موصلية حرارية كافية (مثل MCPCB أو FR4 مع فتحات حرارية) للحفاظ على درجات حرارة وسادة اللحام والتقاطع ضمن الحدود. درجة حرارة الركيزة المحددة البالغة 70 درجة مئوية عند 1000 مللي أمبير هي هدف تصميم رئيسي.
2. قيادة التيار:استخدم سائق LED ثابت التيار، وليس مصدر جهد ثابت. يجب أن يكون السائق مقننًا للتيار الأمامي المطلوب (مستمر أو نبضي) ونطاق جهد التشغيل الأمامي للتصنيف المحدد المستخدم.
3. احتياطات الكهرباء الساكنة (ESD):بينما يحتوي الجهاز على حماية مدمجة من الكهرباء الساكنة، يجب اتباع إجراءات التعامل القياسية مع الكهرباء الساكنة أثناء التجميع والتعامل.
4. التصميم البصري:يتطلب نمط الانبعاث لامبرتيان بصريات ثانوية مناسبة (عدسات، عواكس) إذا كانت هناك حاجة لتشكيل الحزمة أو أنماط إضاءة محددة.

9. المقارنة الفنية والتمييز

مقارنةً بمصابيح LED متوسطة الطاقة القياسية، يقدم هذا الجهاز تدفقًا ضوئيًا أعلى بكثير في عبوة بحجم مماثل على الأرجح، مما يدفع حدود الكفاءة (73.5 لومن/واط عند 1 أمبير). تتجاوز حمايته القوية من الكهرباء الساكنة البالغة 2 كيلو فولت المستوى النموذجي البالغ 1 كيلو فولت الموجود في العديد من مصابيح LED الاستهلاكية، مما يوفر متانة أفضل في التعامل. يعد مزيج التدفق العالي والكفاءة العالية والحماية القوية من الكهرباء الساكنة في عبوة واحدة هو المميز الرئيسي للتطبيقات المتطلبة مثل فلاشات الكاميرا حيث تكون المساحة وإخراج الضوء والموثوقية ذات أهمية قصوى.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

10.1 ما الفرق بين تيار وضع الشعلة ووضع النبض؟

وضع الشعلة (IF=350 مللي أمبير):هذا هو الحد الأقصى الموصى بهالمستمرتيار التشغيل الأمامي المستمر لتطبيقات مثل مصباح الشعلة المستمر التشغيل.

وضع النبض (IPulse=1500 مللي أمبير):هذا هو الحد الأقصىلتيار النبض الذروةلفترات قصيرة جدًا (أقصى 400 مللي ثانية) مع دورة عمل منخفضة (أقصى 10%)، كما هو مستخدم في تطبيقات فلاش الكاميرا. التشغيل بهذا التيار بشكل مستمر سيسبب ارتفاع درجة الحرارة والفشل.

10.2 لماذا إدارة الحرارة مهمة جدًا لهذا LED؟

أداء LED (إخراج الضوء، اللون، الجهد) والعمر الافتراضي حساسان للغاية لدرجة حرارة التقاطع (Tj). الحرارة المفرطة تقلل من إخراج الضوء (انخفاض الكفاءة)، ويمكن أن تسبب تحولاً في اللون، وتعجل بشكل كبير من تدهور مواد LED، مما يؤدي إلى فشل مبكر. حد 70 درجة مئوية للركيزة عند 1 أمبير هو إرشاد تصميم عملي للحفاظ على Tj ضمن نطاق تشغيل آمن.

10.3 كيف أفسر رموز التصنيف (Bin Codes) عند الطلب؟

رقم الجزء الكامل (مثل ELC...J6J92832...4050...F4Z) يحتوي على معلومات التصنيف. يجب عليك تحديد التصنيفات المطلوبة للتدفق الضوئي (J6)، وجهد التشغيل الأمامي (2832)، واللونية (4050) لضمان استلامك مصابيح LED ذات خصائص الأداء الدقيقة اللازمة لتصميمك ليعمل بشكل متسق وكما هو مقصود.

11. دراسة حالة للتصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم وحدة فلاش كاميرا هاتف ذكي

تم تكليف مهندس تصميم بإنشاء نظام فلاش مزدوج LED لهاتف ذكي فاخر. المتطلبات الرئيسية هي: إخراج ضوئي عالي جدًا لمدة ~200 مللي ثانية لإضاءة المشهد، استهلاك مساحة ضئيل، وتشغيل موثوق على مدار عمر الجهاز.

التنفيذ:تم اختيار اثنين من هذه المصابيح LED. يتم تشغيلها على التوازي بواسطة دائرة متكاملة مخصصة لسائق الفلاش. يتم برمجة السائق لتوصيل نبضة 1500 مللي أمبير لكل LED لمدة 200 مللي ثانية عند تشغيل الفلاش، مستفيدًا من تصنيف النبض الذروة. لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) هي تصميم مضغوط متعدد الطبقات مع وسادة حرارية مخصصة متصلة بإطار الهاتف الأوسط لتبديد الحرارة، مما يضمن بقاء درجة حرارة الركيزة أقل من 70 درجة مئوية أثناء النبضة. يوفر تصنيف الكهرباء الساكنة البالغ 2 كيلو فولت هامش أمان ضد التفريغ الكهروستاتيكي أثناء تجميع الهاتف وتعامل المستخدم. من خلال تحديد تصنيفات ضيقة (مثل J6 للتدفق، 4050 للون)، يتم مطابقة إخراج الضوء ودرجة حرارة اللون من كلا مصباحي LED، مما يؤدي إلى صور فلاش عالية الجودة ومتسقة.

12. مبدأ التشغيل

هذا هو LED أبيض محول بالفوسفور. القلب عبارة عن شريحة أشباه موصلات مصنوعة من إنديوم جاليوم نيتريد (InGaN) تنبعث منها ضوء أزرق عندما يمر تيار كهربائي عبرها (الانبعاث الكهربائي الضوئي). يمتص هذا الضوء الأزرق جزئيًا بواسطة طبقة من مادة الفوسفور الصفراء (أو مزيج من الأخضر والأحمر) التي تغطي الشريحة. يعيد الفوسفور انبعاث الطاقة الممتصة كضوء بأطوال موجية أطول (أصفر/أحمر). ينتج مزيج الضوء الأزرق المتبقي غير الممتص والضوء الأصفر/الأحمر المنبعث من الفوسفور إدراكًا للضوء الأبيض. تحدد النسب الدقيقة للضوء الأزرق إلى ضوء الفوسفور درجة حرارة اللون المترابطة (CCT) – المزيد من الأزرق يؤدي إلى أبيض أكثر برودة (CCT أعلى)، بينما المزيد من الأصفر/الأحمر يؤدي إلى أبيض أكثر دفئًا (CCT أقل).

13. اتجاهات التكنولوجيا

يتم دفع تطوير مصابيح LED البيضاء مثل هذه من خلال التحسينات المستمرة في عدة مجالات:

• الكفاءة (لومن/واط):يركز البحث المستمر على تحسين الكفاءة الكمية الداخلية لشريحة InGaN الزرقاء (استخراج المزيد من الضوء لكل إلكترون) وتطوير فوسفور أكثر كفاءة مع نطاقات انبعاث أضيق (لتحسين تجسيد اللون وتقليل فقد تحول ستوكس).
• كثافة اللومن:الاتجاه هو حزم المزيد من اللومن في عبوات أصغر، مما يتيح تطبيقات أكثر سطوعًا أو استخدام عدد أقل من مصابيح LED لنفس إخراج الضوء، مما يوفر التكلفة والمساحة.
• الموثوقية والمتانة:تعمل التحسينات في مواد العبوة وتقنيات ربط الشريحة واستقرار الفوسفور على زيادة العمر الافتراضي والسماح بالتشغيل عند درجات حرارة وتيارات أعلى.
• جودة اللون والاتساق:تهدف التصنيفات الأكثر إحكامًا والصيغ المحسنة للفوسفور والنهج الجديدة مثل مصابيح LED المضخة البنفسجية مع فوسفور RGB إلى تحقيق مؤشر تجسيد لون (CRI) أعلى (Ra >90، R9 >80) ولون أكثر اتساقًا مع مرور الوقت ودرجة الحرارة.