ورقة بيانات LED ELCH07-NB5060J6J8283910-F3H - ثنائي باعث للضوء الأبيض عالي الكفاءة - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات مكون ثنائي باعث للضوء الأبيض (LED) عالي الكفاءة. يتميز الجهاز بحزمته المدمجة وفعاليته الإنارية المتفوقة، مما يجعله مناسباً لمجموعة واسعة من تطبيقات الإضاءة حيث تكون المساحة وكفاءة الطاقة عوامل حاسمة. تعتمد التكنولوجيا الأساسية على مادة أشباه الموصلات من نيترايد الغاليوم الإنديوم (InGaN)، وهي المعيار لإنتاج الضوء الأبيض في ثنائيات LED الحديثة، وغالباً ما تستخدم طبقة تحويل الفوسفور.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

الميزة الأساسية لهذا الـ LED هي كفاءته البصرية العالية البالغة 76.4 لومن لكل واط عند تيار تشغيل 1 أمبير، مما ينتج تدفقاً ضوئياً نموذجياً قدره 260 لومن. يتم تحقيق هذا الأداء ضمن حزمة صغيرة الحجم. يتضمن الجهاز حماية قوية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)، مصنفة حتى 8 كيلو فولت وفقاً لمعيار JEDEC JS-001-2017 (نموذج جسم الإنسان)، مما يعزز موثوقيته أثناء التعامل والتجميع. وهو متوافق بالكامل مع اللوائح البيئية بما في ذلك RoHS (تقييد المواد الخطرة)، وREACH التابع للاتحاد الأوروبي، ويتم تصنيعه خالياً من الهالوجين. تطبيقاته المستهدفة متنوعة، وتركز بشكل أساسي على الإلكترونيات المحمولة والإضاءة العامة. تشمل الأسواق الرئيسية فلاش كاميرا الأجهزة المحمولة، ومصابيح الشعلة لكاميرات الفيديو الرقمية، وإضاءة خلفية شاشات TFT، وإضاءة السيارات الداخلية/الخارجية، ومختلف مشاريع الإضاءة الزخرفية والمعمارية مثل علامات الخروج وإضاءة الدرج.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تفسيراً موضوعياً للمعلمات الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية المحددة في جداول القيم القصوى المطلقة والخصائص. تشغيل الجهاز خارج هذه الحدود قد يتسبب في تلف دائم أو تدهور الأداء.

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد القيم القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي لا يمكن بعدها ضمان السلامة الوظيفية للجهاز. تيار التوصيل الأمامي المستمر (DC) لتشغيل الوضع المستمر (وضع الشعلة) مصنف عند 350 مللي أمبير. للتشغيل النبضي، كما في تطبيقات فلاش الكاميرا، يُسمح بتيار نبضي ذروة قدره 1200 مللي أمبير تحت ظروف محددة: أقصى مدة نبضة 400 مللي ثانية وأقصى دورة عمل 10%. أقصى درجة حرارة تقاطع مسموح بها (Tj) هي 125 درجة مئوية، مع نطاق درجة حرارة محيطة تشغيل من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. يمكن للجهاز تحمل درجة حرارة لحام (إعادة التدفق) تبلغ 260 درجة مئوية كحد أقصى لدورتي إعادة تدفق. يتم تحديد تبديد الطاقة في الوضع النبضي بـ 4.74 واط. من المهم ملاحظة أنه لا ينبغي تطبيق هذه التصنيفات في وقت واحد لفترات طويلة، حيث يمكن أن يؤدي ذلك إلى مشاكل في الموثوقية. الإدارة الحرارية المناسبة، مثل استخدام لوحة دائرة مطبوعة ذات قلب معدني (MCPCB)، ضرورية للحفاظ على الأداء والعمر الطويل.

2.2 الخصائص الكهروبصرية

يتم قياس الخصائص الكهروبصرية تحت ظروف خاضعة للتحكم: درجة حرارة وسادة اللحام (Ts) 25 درجة مئوية وعادةً باستخدام نبضة تيار مدتها 50 مللي ثانية لتقليل تأثيرات التسخين الذاتي. تشمل المعلمات الرئيسية:

• التدفق الضوئي (Iv):إجمالي ناتج الضوء المرئي. القيمة النموذجية هي 260 لومن عند IF=1000 مللي أمبير، مع حد أدنى 220 لومن. تسامح القياس هو ±10%.
• الجهد الأمامي (VF):انخفاض الجهد عبر الـ LED عند مرور التيار. النطاق من 2.85 فولت (الحد الأدنى) إلى 3.95 فولت (الحد الأقصى) عند 1000 مللي أمبير، مع تسامح قياس ±0.1 فولت.
• درجة حرارة اللون المترابطة (CCT):تحدد درجة لون الضوء الأبيض. النطاق المحدد هو 5000 كلفن إلى 6000 كلفن، وهو ما يتوافق مع مظهر أبيض محايد إلى بارد.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):الزاوية الكاملة التي تكون عندها الشدة الضوئية نصف القيمة القصوى. وهي 120 درجة مع تسامح ±5 درجات، مما يشير إلى نمط انبعاث واسع شبه لامبرتي مناسب لإضاءة المساحات.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز ثنائيات LED إلى مجموعات (Bins) بناءً على معايير الأداء الرئيسية. وهذا يسمح للمصممين باختيار المكونات التي تلبي متطلبات التطبيق المحددة للسطوع واللون والجهد.

3.1 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تصنيف التدفق الضوئي باستخدام رموز أبجدية رقمية (J6، J7، J8). على سبيل المثال، تغطي المجموعة J6 نطاق تدفق من 220 لومن إلى 250 لومن عند 1000 مللي أمبير، بينما تغطي المجموعة J7 من 250 لومن إلى 300 لومن. وهذا يسمح بالاختيار لاحتياجات السطوع المختلفة ضمن نفس العائلة المنتجة.

3.2 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تصنيف الجهد الأمامي باستخدام رموز مكونة من أربعة أرقام (2832، 3235، 3539). تمثل هذه الرموز الحد الأدنى والحد الأقصى للجهد بأعشار الفولت. على سبيل المثال، تغطي المجموعة 2832 نطاق VF من 2.85 فولت إلى 3.25 فولت. يمكن أن يكون مطابقة مجموعات الجهد مهماً لتحقيق توازن التيار في مصفوفات LED المتعددة.

3.3 تصنيف اللونية (اللون)

يتم تحديد نقطة اللون الأبيض على مخطط اللونية CIE 1931. المجموعة المقدمة، والموسومة بـ 5060، تستهدف درجة حرارة لون بين 5000 كلفن و 6000 كلفن. يتم تعريف هيكل المجموعة بواسطة زوايا إحداثيات محددة (x, y)، وبدل القياس هو ±0.01 في كل من إحداثيات x و y. وهذا يضمن أن الضوء الأبيض المنبعث يقع ضمن نطاق لوني متوقع ومقبول.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات خصائص توضح سلوك الجهاز تحت ظروف متغيرة. هذه المنحنيات ضرورية لتصميم الدائرة والإدارة الحرارية.

4.1 الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي (منحنى IV)

يظهر منحنى IV العلاقة بين التيار الأمامي والجهد الأمامي. إنه غير خطي، وهو نموذجي للدايود. عند 25 درجة مئوية، يزداد الجهد مع التيار. يستخدم المصممون هذا المنحنى لتحديد جهد التشغيل اللازم لتيار مستهدف، وهو أمر بالغ الأهمية لتصميم مشغلات التيار الثابت.

4.2 التدفق الضوئي النسبي مقابل التيار الأمامي

يوضح هذا المنحنى اعتماد ناتج الضوء على تيار التشغيل. يزداد التدفق الضوئي عموماً مع التيار ولكن قد يظهر نمواً دون خطي عند التيارات الأعلى بسبب انخفاض الكفاءة وزيادة درجة حرارة التقاطع. يسلط الضوء على أهمية التشغيل عند نقطة تيار مثلى للحصول على أفضل فعالية.

4.3 درجة حرارة اللون المترابطة (CCT) مقابل التيار الأمامي

يظهر هذا الرسم البياني كيف تتحول درجة حرارة اللون لنقطة اللون الأبيض مع تيار التشغيل. بعض التباين طبيعي، وفهم هذا الاتجاه حيوي للتطبيقات التي تتطلب جودة لون متسقة عبر مستويات سطوع مختلفة.

4.4 التوزيع الطيفي النسبي

يظهر مخطط توزيع القدرة الطيفية شدة الضوء المنبعث عند كل طول موجي. بالنسبة لـ LED الأبيض، يتكون هذا عادةً من ذروة زرقاء من شريحة InGaN وذروة أوسع صفراء-خضراء من الفوسفور. يحدد شكل هذا المنحنى مؤشر تجسيد اللون (CRI)، على الرغم من أن CRI غير محدد صراحة في ورقة البيانات هذه.

4.5 أنماط الإشعاع النموذجية

تظهر مخططات نمط الإشعاع القطبي التوزيع المكاني لشدة الضوء. النمط المقدم يظهر توزيعاً واسعاً وسلساً يتوافق مع باعث لامبرتي (حيث تتناسب الشدة مع جيب تمام زاوية الرؤية)، وهو مثالي لإضاءة متساوية لمنطقة واسعة.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات الحزمة

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

5.1 أبعاد الحزمة

تتضمن ورقة البيانات رسمًا تفصيليًا للأبعاد لحزمة الـ LED. تشمل الأبعاد الرئيسية الطول الإجمالي والعرض والارتفاع، بالإضافة إلى مواقع وأحجام وسائد اللحام. التسامح عادةً ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يجب الرجوع إلى هذا الرسم لإنشاء بصمات PCB دقيقة.

5.2 تحديد القطبية

تتميز الحزمة بعلامة قطبية. تحديد الأنود والكاثود بشكل صحيح أمر ضروري لمنع توصيل الانحياز العكسي، والذي يمكن أن يتلف الـ LED. كما يتم الإشارة إلى القطبية على الشريط الحامل للتجميع الآلي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل والتجميع المناسبان أمران بالغا الأهمية للموثوقية.

6.1 مستوى الحساسية للرطوبة (MSL)

تم تصنيف الجهاز بمستوى MSL 1. وهذا يعني أن له عمر تخزين غير محدود في ظروف ≤30 درجة مئوية / 85% رطوبة نسبية. إذا تعرض الجهاز لرطوبة أعلى، فقد يتطلب تجفيفاً قبل لحام إعادة التدفق لمنع تشقق "البوشار" أثناء عملية الحرارة العالية.

6.2 معلمات لحام إعادة التدفق

أقصى درجة حرارة لحام هي 260 درجة مئوية، ويمكن للمكون تحمل أقصى دورتي إعادة تدفق. يجب اتباع ملفات إعادة التدفق الخالية من الرصاص القياسية مع درجة حرارة ذروة لا تتجاوز 260 درجة مئوية. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الركيزة أثناء التشغيل 70 درجة مئوية عند التشغيل بتيار 1000 مللي أمبير، مما يؤكد على الحاجة إلى تصميم مسار حراري فعال على الـ PCB.

6.3 ظروف التخزين

نطاق درجة حرارة التخزين هو -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. يجب تخزين الأجهزة في بيئة جافة وخاضعة للتحكم للحفاظ على قابلية اللحام ومنع امتصاص الرطوبة.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد المنتج في عبوات قياسية للصناعة للتجميع الآلي.

7.1 الشريط الحامل والبكرة

يتم تعبئة ثنائيات LED على شريط حامل بارز ملفوف على بكرات. تحتوي كل بكرة على 2000 قطعة، مع حد أدنى لكمية الطلب 1000 قطعة. تضمن أبعاد الشريط الحامل وتصميم الجيوب التثبيت الآمن والتوجيه الصحيح لآلات الالتقاط والوضع.

7.2 وضع العلامات على المنتج

تحتوي ملصق البكرة على معلومات حاسمة للتتبع والتحقق: رقم الجزء (P/N)، رقم الدفعة، كمية التعبئة (QTY)، ورموز التصنيف المحددة للتدفق الضوئي (CAT)، واللونية (HUE)، والجهد الأمامي (REF). كما يتم الإشارة إلى مستوى الحساسية للرطوبة (MSL).

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

بناءً على المعلمات التقنية، إليك الاعتبارات الرئيسية لتنفيذ هذا الـ LED.

8.1 تصميم دائرة المشغل

قم دائماً بتشغيل ثنائيات LED بمصدر تيار ثابت، وليس بجهد ثابت. يجب تصميم المشغل لتوفير التيار المطلوب (مثل 350 مللي أمبير للتشغيل المستمر، وحتى 1200 مللي أمبير للنبضي) مع مراعاة مجموعة الجهد الأمامي لثنائيات LED المستخدمة. للوصلات التسلسلية، تأكد من أن جهد الامتثال للمشغل يتجاوز مجموع أقصى VF لجميع ثنائيات LED في السلسلة. للوصلات المتوازية، يوصى بمقاومات موازنة تيار فردية أو مشغلات منفصلة لمنع احتكار التيار.

8.2 الإدارة الحرارية

الحرارة هي السبب الرئيسي لتدهور وفشل الـ LED. يجب الحفاظ على درجة حرارة التقاطع أقل من 125 درجة مئوية. استخدم PCB مع فتحات حرارية كافية، وإذا لزم الأمر، لوحة ذات قلب معدني (MCPCB) لتصريف الحرارة بعيداً عن وسائد لحام الـ LED. تشير ورقة البيانات إلى أن جميع اختبارات الموثوقية يتم إجراؤها مع إدارة حرارية جيدة باستخدام MCPCB بمساحة 1.0 × 1.0 سم². للتشغيل عالي التيار أو المستمر، فكر في إضافة مشتت حراري خارجي. راقب درجة حرارة الركيزة، والتي يجب ألا تتجاوز 70 درجة مئوية عند 1000 مللي أمبير.

8.3 التصميم البصري

توفر زاوية الرؤية 120 درجة إضاءة واسعة. للتطبيقات التي تتطلب تشكيل الحزمة الضوئية (مثل الضوء المركز)، ستكون البصريات الثانوية مثل العواكس أو العدسات ضرورية. نمط الانبعاث الشبيه باللامبرتي متسامح بشكل عام ويعمل بشكل جيد مع العديد من الأنظمة البصرية.

8.4 حماية التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

على الرغم من أن الـ LED يحتوي على حماية ESD مدمجة، إلا أنه لا يزال من الممارسات الجيدة تنفيذ حماية إضافية على مستوى اللوحة، خاصة في البيئات المعرضة للتفريغ الساكن، مثل أثناء تجميع أو استخدام الأجهزة المحمولة باليد.

9. الموثوقية والعمر الافتراضي

تشير ورقة البيانات إلى اختبارات الموثوقية. تشمل النقاط الرئيسية: يتم ضمان جميع المواصفات باختبار موثوقية مدته 1000 ساعة، مع تحديد تدهور الجهد الأمامي ليكون أقل من 30% تحت ظروف الاختبار تلك (والتي تشمل إدارة حرارية جيدة). التشغيل عند أو بالقرب من الحدود القصوى لفترات طويلة سيسرع الشيخوخة وقد يتسبب في تلف دائم. العمر الافتراضي (غالباً ما يُعرّف بـ L70 أو L50، وهو الوقت حتى يتدهور ناتج اللومن إلى 70% أو 50% من القيمة الأولية) يعتمد بشدة على درجة حرارة تقاطع التشغيل وتيار التشغيل. تقليل تصنيف تيار التشغيل والحفاظ على درجة حرارة تقاطع منخفضة هما أكثر الطرق فعالية لتعظيم العمر التشغيلي.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED بمصدر طاقة 3.3 فولت؟

ج: ربما، ولكن ليس مباشرة. يتراوح الجهد الأمامي (VF) من 2.85 فولت إلى 3.95 فولت عند 1000 مللي أمبير. إذا كان الـ LED الخاص بك في مجموعة جهد أمامي أقل (مثل 2832)، فقد يكون 3.3 فولت كافياً، ولكن أي تغيير أو تغير في درجة الحرارة قد يتسبب في تقلبات كبيرة في التيار. يوصى دائماً بمشغل تيار ثابت للتشغيل المستقر والآمن.

س: ما الفرق بين تصنيفات تيار وضع الشعلة والوضع النبضي؟

ج: وضع الشعلة (350 مللي أمبير DC) مخصص للإضاءة المستمرة منخفضة الطاقة. الوضع النبضي (ذروة 1200 مللي أمبير) مخصص لدفعات قصيرة عالية السطوع مثل فلاش الكاميرا، مع حدود صارمة على عرض النبضة (≤400 مللي ثانية) ودورة العمل (≤10%) لمنع ارتفاع درجة الحرارة.

س: كيف أفسر رموز التصنيف في رقم الجزء (مثل J6J8283910)؟

ج: يدمج رقم الجزء معلومات التصنيف. بناءً على جداول ورقة البيانات، يشير "J6" على الأرجح إلى مجموعة التدفق الضوئي (220-250 لومن)، وقد يرتبط "828" بمجموعة اللونية (5060)، ويمكن أن يشير "3910" إلى مجموعة الجهد الأمامي (مثل جزء من مجموعة 3539). تحقق دائماً من تعريفات المجموعات المحددة من ورقة البيانات الكاملة أو المورد.

س: هل المشتت الحراري مطلوب؟

ج: للتشغيل بأقصى تيار مستمر (350 مللي أمبير) أو أي تشغيل نبضي، مطلوب إدارة حرارية فعالة. سواء كان هذا يتطلب مشتت حراري خارجي يعتمد على تصميم PCB الخاص بك، ودرجة الحرارة المحيطة، والعمر الافتراضي المطلوب. استخدام MCPCB هو حل شائع وفعال.

11. أمثلة تصميم وحالات استخدام

الحالة 1: فلاش كاميرا الهاتف المحمول:هذا الـ LED مثالي لهذا التطبيق بسبب قدرته العالية على التيار النبضي (1200 مللي أمبير) وصغر حجمه. سيتم تصميم دائرة مشغل لتقديم نبضة قصيرة عالية التيار متزامنة مع غالق الكاميرا. الإدارة الحرارية لا تزال مهمة، حيث قد يتم استخدام الفلاش بشكل متكرر. توفر درجة حرارة اللون الأبيض المحايد (5000-6000 كلفن) تجسيداً جيداً للألوان للصور.

الحالة 2: مصباح عمل محمول / شعلة:للشعلة التي تعمل بالبطارية، الكفاءة هي المفتاح. تشغيل الـ LED عند تيار مستمر أقل (مثل 200-300 مللي أمبير) سيعظم وقت التشغيل مع توفير إضاءة كافية. يمكن تنفيذ مشغل مع أوضاع سطوع متعددة. زاوية الحزمة الواسعة 120 درجة مثالية لإضاءة المساحات.

الحالة 3: إضاءة الدرج المعمارية:للإضاءة المنخفضة المستوى لتحديد الدرجات، سيتم استخدام عدة ثنائيات LED عند تيار تشغيل منخفض لعمر طويل واستهلاك طاقة ضئيل. يضمن تصنيف اللون المتسق ضوءاً أبيض موحداً عبر جميع الدرجات. امتثال الجهاز لمعايير خالية من الهالوجين وRoHS مهم للوائح البناء والبيئة.

12. الخلفية التقنية والاتجاهات

مبدأ التشغيل:هذا هو ثنائي LED أبيض محول بالفوسفور. شريحة أشباه الموصلات المصنوعة من InGaN تبعث ضوءاً أزرقاً عندما يمر التيار عبرها. هذا الضوء الأزرق يحفز طلاء فوسفور أصفر (أو أحمر/أخضر) على الشريحة أو بالقرب منها. يدرك العين البشرية مزيج الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر المحول على أنه أبيض. يحدد المزيج الدقيق درجة حرارة اللون المترابطة (CCT).

اتجاهات الصناعة:الاتجاه العام في تكنولوجيا الـ LED هو نحو كفاءة أعلى (لومن لكل واط)، وتحسين تجسيد اللون (قيم CRI و R9 أعلى)، وتناسق لوني أفضل (تصنيف أضيق). هناك أيضاً اتجاه نحو كثافة طاقة أعلى في حزم أصغر، مما يجعل الإدارة الحرارية أكثر أهمية بشكل متزايد. دمج الإلكترونيات المشغلة وميزات التحكم (التعتيم، ضبط اللون) مباشرة في حزم الـ LED هو اتجاه آخر متزايد. تعكس ورقة البيانات هذه على وجه الخصوص منتجاً ناضجاً وحجم إنتاج كبير يركز على تقديم أداء وموثوقية وكفاءة للتطبيقات ذات الحجم الكبير والحساسة للتكلفة.