ورقة بيانات مصباح LED أبيض 3 مم طراز T-1 - عبوة 3.0x5.0 مم - جهد تشغيل نموذجي 3.2 فولت - تيار قيادة 20 مللي أمبير - شدة إضاءة 14.25-28.5 ألف مكد - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تحدد هذه الوثيقة مواصفات ثنائي باعث للضوء الأبيض (LED) عالي اللمعان، مُغلف في عبوة دائرية شائعة طراز T-1 (3 مم). تم تصميم الجهاز لتقديم إخراج ضوئي فائق، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب مؤشرات أو إضاءة ساطعة وواضحة.

تستخدم التقنية الأساسية شريحة أشباه موصلات من إنديوم جاليوم نيتريد (InGaN) تشع ضوءًا أزرق. يتم تحويل هذا الانبعاث الأزرق إلى ضوء أبيض عريض الطيف من خلال استخدام طلاء فسفوري مُترسب داخل الكأس العاكس للمصباح. يتميز الضوء الأبيض الناتج بإحداثيات لونية محددة كما هو مُعرّف في معيار فضاء الألوان CIE 1931.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الأساسية لهذه السلسلة من مصابيح LED قوتها الضوئية العالية ضمن عامل شكل مضغوط ومعياري في الصناعة. تم تصميم الجهاز ليكون موثوقًا ومتوافقًا مع معايير السلامة والبيئة الحديثة.

• الإخراج الضوئي العالي:يقدم سطوعًا شديدًا بالنسبة لحجمه.
• العبوة القياسية:تضمن العبوة الدائرية طراز T-1 التوافق مع آثار اللوحات المطبوعة والمقابس الحالية.
• الامتثال التنظيمي:يلتزم المنتج بتوجيهي RoHS (تقييد المواد الخطرة) وREACH التابع للاتحاد الأوروبي، ويُصنف على أنه خالٍ من الهالوجين، حيث يفي بحدود محددة لمحتوى البروم (Br) والكلور (Cl).
• الحماية من الكهرباء الساكنة (ESD):يتميز بجهد تحمل للتفريغ الكهروستاتيكي يصل إلى 4 كيلو فولت، مما يعزز متانة التعامل.

تتنوع التطبيقات المستهدفة، مع التركيز على المجالات التي تكون فيها الإشارة الواضحة والساطعة ذات أهمية قصوى. تشمل الأسواق الرئيسية الإضاءة الخلفية للوحات الرسائل والعروض، ومؤشرات الحالة أو البصرية في الإلكترونيات الاستهلاكية والصناعية، وتطبيقات إضاءة العلامات المختلفة.

2. تحليل متعمق للمعاملات التقنية

إن الفهم الشامل لحدود الجهاز وخصائص تشغيله أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة موثوقة وأداء طويل الأمد.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يتم ضمان التشغيل عند أو تحت هذه الحدود ويجب تجنبه لتحقيق أداء موثوق.

• تيار الأمام المستمر (I_F):30 مللي أمبير
• تيار الأمام الذروي (I_FP):100 مللي أمبير (بدورة عمل 1/10 وتردد 1 كيلو هرتز)
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت
• تبديد الطاقة (P_d):100 ملي واط
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -40°م إلى +85°م
• درجة حرارة التخزين (T_stg):من -40°م إلى +100°م
• درجة حرارة اللحام (T_sol):260°م كحد أقصى لمدة 5 ثوانٍ (لحام بالموجة أو إعادة التدفق).

2.2 الخصائص الكهروضوئية (Ta=25°م)

يتم قياس هذه المعاملات تحت ظروف الاختبار القياسية وتمثل الأداء النموذجي للجهاز عند تشغيله بتيار أمامي (I_F) قدره 20 مللي أمبير.

• جهد الأمام (V_F):2.8 فولت (الحد الأدنى)، 3.2 فولت (النموذجي)، 3.6 فولت (الحد الأقصى). انخفاض الجهد النموذجي عبر المصباح هو 3.2 فولت.
• الشدة الضوئية (I_V):14,250 مكد (الحد الأدنى)، 28,500 مكد (الحد الأقصى). يتم تصنيف الشدة الفعلية (انظر القسم 3).
• زاوية المشاهدة (2θ_1/2):15 درجة (نموذجية). تركز زاوية المشاهدة الضيقة هذا الإخراج الضوئي، مما يساهم في شدة محورية عالية.
• الإحداثيات اللونية:x=0.29، y=0.30 (نموذجية)، وفقًا لفضاء الألوان CIE 1931. وهذا يُحدد النقطة البيضاء المحددة للضوء المنبعث.
• التيار العكسي (I_R):50 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R=5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف

لإدارة الاختلافات في الإنتاج والسماح بالاختيار الدقيق، يتم تصنيف مصابيح LED في مجموعات للمعاملات الرئيسية.

3.1 تصنيف الشدة الضوئية

يتم فرز مصابيح LED بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند 20 مللي أمبير. وهذا يسمح للمصممين باختيار درجة سطوع مناسبة لتطبيقهم.

• المجموعة W:من 14,250 إلى 18,000 مكد
• المجموعة X:من 18,000 إلى 22,500 مكد
• المجموعة Y:من 22,500 إلى 28,500 مكد

التحمل الكلي للشدة الضوئية هو ±10%.

3.2 تصنيف جهد الأمام

يتم أيضًا تصنيف مصابيح LED وفقًا لانخفاض جهد الأمام الخاص بها، وهو أمر مهم لتصميم مصدر الطاقة وضمان تيار ثابت في التكوينات المتوازية.

• المجموعة 0: V_F= من 2.8 فولت إلى 3.0 فولت
• المجموعة 1: V_F= من 3.0 فولت إلى 3.2 فولت
• المجموعة 2: V_F= من 3.2 فولت إلى 3.4 فولت
• المجموعة 3: V_F= من 3.4 فولت إلى 3.6 فولت

عدم اليقين في قياس جهد الأمام هو ±0.1 فولت.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة توضح سلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة.

4.1 الشدة النسبية مقابل تيار الأمام

يُظهر هذا المنحنى أن الإخراج الضوئي (الشدة النسبية) يزداد مع تيار الأمام، لكن العلاقة ليست خطية تمامًا، خاصة عند التيارات الأعلى. قد يؤدي تشغيل المصباح فوق التيار المستمر الموصى به (30 مللي أمبير) إلى انخفاض الكفاءة وتسريع الشيخوخة.

4.2 تيار الأمام مقابل جهد الأمام (منحنى I-V)

يوضح منحنى I-V العلاقة الأسية النموذجية للثنائي. جهد \"الركبة\"، حيث يبدأ التيار في الزيادة بشكل ملحوظ، يبلغ حوالي 2.8 فولت إلى 3.0 فولت لهذا المصباح الأبيض. محرك التيار الثابت، وليس محرك الجهد، ضروري لإخراج ضوئي متسق.

4.3 الشدة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة

الإخراج الضوئي للمصباح يعتمد على درجة الحرارة. يُظهر هذا المنحنى عادةً انخفاضًا في الشدة الضوئية مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة (T_a). الإدارة الحرارية الفعالة في التطبيق ضرورية للحفاظ على السطوع، خاصة عند التشغيل بالقرب من حد درجة الحرارة القصوى.

4.4 الإحداثيات اللونية مقابل تيار الأمام

يكشف هذا الرسم البياني كيف قد يتحول لون الضوء الأبيض (إحداثياته اللونية) قليلاً مع تغيرات تيار القيادة. بالنسبة للتطبيقات الحساسة للألوان، يعد محرك التيار الثابت إلزاميًا للحفاظ على نقطة بيضاء مستقرة.

4.5 التوزيع الطيفي

يُظهر مخطط الشدة النسبية مقابل الطول الموجي طيف الانبعاث. سيظهر مصباح LED أبيض يستخدم نظام شريحة زرقاء + فسفور ذروة زرقاء قوية (من شريحة InGaN) ونطاق انبعاث أوسع أصفر/أحمر (من الفسفور). يحدد الطيف المشترك مؤشر تجسيد اللون (CRI) ودرجة حرارة اللون المترابطة (CCT)، على الرغم من أن CCT المحدد غير مدرج في ورقة البيانات هذه.

5. المعلومات الميكانيكية وعبوة التغليف

5.1 أبعاد العبوة

يُحتوى المصباح في عبوة قياسية طراز T-1 (3 مم) ذات أطراف شعاعية. تشمل الأبعاد الرئيسية:

• القطر الكلي: حوالي 5.0 مم (الحد الأقصى).
• تباعد الأطراف: 2.54 مم (تباعد قياسي 0.1 بوصة، مقاسًا حيث تخرج الأطراف من العبوة).
• الارتفاع الكلي: يختلف، لكنه يشمل العدسة الإيبوكسية والأطراف. أقصى ارتفاع للراتنج البارز تحت الحافة هو 1.5 مم.
• قطر سلك الطرف: قياسي لإدخال المكون.

جميع تسامحات الأبعاد هي ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يجب على المصممين الرجوع إلى الرسم الميكانيكي التفصيلي لوضع الثقوب في اللوحة المطبوعة ومناطق الاستبعاد بدقة.

5.2 تحديد القطبية

لمصابيح LED ذات الأطراف الشعاعية، يُشار إلى القطبية عادةً بميزتين: الطرف الأطول هو الأنود (الموجب)، وغالبًا ما توجد بقعة مسطحة أو شق على حافة العدسة البلاستيكية بالقرب من طرف الكاثود (السالب). يجب مراعاة القطبية الصحيحة أثناء التجميع لمنع تلف الانحياز العكسي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل الصحيح واللحام أمران بالغا الأهمية لمنع التلف الميكانيكي أو الحراري للمصباح.

6.1 تشكيل الأطراف

• يجب إجراء الانحناء عند نقطة تبعد 3 مم على الأقل عن قاعدة العدسة الإيبوكسية.
• يجب دائمًا إجراء تشكيل الأطرافقبلعملية اللحام.
• تجنب تطبيق إجهاد على جسم عبوة المصباح أثناء الانحناء.
• اقطع الأطراف في درجة حرارة الغرفة؛ قد يؤدي استخدام قواطع ساخنة إلى حدوث عطل.
• يجب أن تتماشى ثقوب اللوحة المطبوعة تمامًا مع أطراف المصباح لتجنب إجهاد التركيب.

6.2 ظروف التخزين

• التخزين الموصى به: ≤ 30°م و ≤ 70% رطوبة نسبية (RH).
• العمر الافتراضي في كيس الشحن الأصلي: 3 أشهر.
• للتخزين لفترات أطول (حتى سنة واحدة)، ضعه في وعاء محكم الغلق بجو نيتروجين ومادة مجففة.
• تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة في البيئات الرطبة لمنع التكثيف.

6.3 عملية اللحام

يجب أن تكون المسافة الدنيا من نقطة اللحام إلى لمبة الإيبوكسي 3 مم.

اللحام اليدوي:

• درجة حرارة طرف المكواة: 300°م كحد أقصى (لمكواة بقدرة 30 واط كحد أقصى).
• وقت اللحام لكل طرف: 3 ثوانٍ كحد أقصى.

اللحام بالموجة أو الغمس:

• درجة حرارة التسخين المسبق: 100°م كحد أقصى (لمدة 60 ثانية كحد أقصى).
• درجة حرارة حمام اللحام: 260°م كحد أقصى.
• وقت التلامس في الحمام: 5 ثوانٍ كحد أقصى.

ملاحظات هامة:

• تجنب الإجهاد على الأطراف بينما المصباح ساخن من اللحام.
• لا تعرض المصباح لأكثر من دورة لحام واحدة (غمس/يدوي).
• احمي العدسة الإيبوكسية من رذاذ المادة المساعدة للصهر ومذيبات التنظيف.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم تعبئة مصابيح LED لمنع التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) وتلف الرطوبة أثناء النقل والتخزين.

• التعبئة الأولية:أكياس مضادة للكهرباء الساكنة.
• الكمية لكل كيس:من 200 إلى 500 قطعة.
• التعبئة الثانوية:يتم وضع 5 أكياس في صندوق داخلي واحد.
• التعبئة الثالثية:يتم تعبئة 10 صناديق داخلية في صندوق رئيسي (خارجي) واحد.

7.2 شرح الملصق

تحتوي الملصقات على الأكياس والصناديق على المعلومات التالية للتتبع والتعريف:

• P/N:رقم القطعة (رمز المنتج المحدد).
• CAT:رمز الفئة، يشير إلى المجموعة المشتركة للشدة الضوئية وجهد الأمام (مثل رمز يمثل المجموعة Y للشدة والمجموعة 1 للجهد).
• HUE:رتبة اللون أو مجموعة اللونية.
• LOT No:رقم دفعة التصنيع لتتبع الجودة.
• QTY:كمية القطع في العبوة.

8. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• لوحات الرسائل والإضاءة الخلفية:تجعل شدتها العالية وزاوية المشاهدة الضيقة منها مثالية للإضاءة الخلفية للعروض المجزأة أو ذات المصفوفة النقطية حيث تكون الحروف الساطعة المقروءة مطلوبة.
• المؤشرات البصرية:مثالية لمصابيح الحالة، أو مؤشرات التشغيل، أو أضواء التحذير في المعدات التي تتطلب وضوحًا عاليًا، حتى في الضوء المحيط.
• أضواء العلامات:مناسبة لمؤشرات المواقع، أو علامات الخروج، أو إضاءة الزخرفة المعمارية منخفضة المستوى.

8.2 اعتبارات تصميم الدائرة

• الحد من التيار:استخدم دائمًا مقاومة محددة للتيار على التوالي أو محرك تيار ثابت. احسب قيمة المقاومة باستخدام R = (V_supply- V_F) / I_F. استخدم الحد الأقصى لـ V_Fمن المجموعة أو ورقة البيانات لضمان عدم تجاوز التيار للحدود إذا كان V_Fأقل.
• التوصيلات المتوازية:تجنب توصيل مصابيح LED مباشرة على التوازي دون عناصر محددة للتيار فردية. يمكن أن تسبب الاختلافات في V_Fاستحواذ التيار، حيث يسحب مصباح واحد معظم التيار ويتعطل قبل الأوان.
• الإدارة الحرارية:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض (100 ملي واط كحد أقصى)، تأكد من التهوية الكافية وتجنب وضع المصباح بالقرب من مصادر حرارة أخرى على اللوحة المطبوعة. تقلل درجة حرارة التقاطع العالية من الإخراج الضوئي وعمر التشغيل.
• حماية الجهد العكسي:الحد الأقصى للجهد العكسي هو 5 فولت فقط. في تطبيقات التيار المتردد أو الإشارات ثنائية القطب، أو حيث يكون الاتصال العكسي ممكنًا، قم بتضمين ثنائي حماية على التوازي مع المصباح (الكاثود إلى الأنود، الأنود إلى الكاثود) لتثبيت الجهد العكسي.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED بيضاء 3 مم عامة، يقدم هذا الجهاز مزايا مميزة:

• مجموعات شدة أعلى:مع شدة قصوى تبلغ 28,500 مكد، فإنه يوفر سطوعًا أعلى بكثير من مصابيح LED 3 مم القياسية، والتي تتراوح غالبًا من 2,000 إلى 10,000 مكد.
• زاوية مشاهدة ضيقة (15°):تركز التدفق الضوئي في حزمة أضيق، مما يؤدي إلى شدة محورية (على المحور) أعلى مقارنة بمصابيح LED ذات زوايا مشاهدة أوسع (مثل 30° أو 60°). هذا يميز بشكل رئيسي لتطبيقات الإضاءة الموجهة.
• ثنائي زينر مدمج (إصدارات اختيارية/محمية):يشير ذكر جهد زينر العكسي (V_z) والتيار (I_z) في التصنيفات إلى أن بعض المتغيرات قد تتضمن ثنائي زينر حماية من الجهد العكسي مدمج، وهو غير شائع في عبوات LED الأساسية.
• الامتثال الشامل:الامتثال الصريح لمعايير الخلو من الهالوجين، وREACH، وRoHS هو عامل حاسم للمصممين الذين يستهدفون الأسوظم المنظمة مثل أوروبا وللشركات ذات السياسات البيئية الصارمة.

10. الأسئلة المتكررة (FAQ)

س1: ما تيار القيادة الذي يجب أن أستخدمه؟

ج1: حالة الاختبار القياسية ونقطة التشغيل الموصى بها هي 20 مللي أمبير. يمكنك تشغيله حتى الحد الأقصى المطلق للتصنيف وهو 30 مللي أمبير مستمر، لكن هذا سيزيد من تبديد الطاقة، ويولد حرارة أكثر، وقد يقلل من عمر التشغيل. للحصول على توازن مثالي بين السطوع والكفاءة وطول العمر، يوصى بـ 20 مللي أمبير.

س2: كيف أفسر تصنيف الشدة الضوئية؟

ج2: يخبرك رمز المجموعة (W، X، Y) على ملصق العبوة بالحد الأدنى والحد الأقصى المضمون للشدة لتلك الدفعة من مصابيح LED. على سبيل المثال، ستكون مصابيح LED من المجموعة Y هي الأكثر سطوعًا في هذه السلسلة. حدد المجموعة المطلوبة عند الطلب لتحقيق اتساق السطوع في إنتاجك.

س3: هل يمكنني استخدام هذا المصباح LED للتطبيقات الخارجية؟

ج3: نطاق درجة حرارة التشغيل (-40°م إلى +85°م) يدعم العديد من البيئات الخارجية. ومع ذلك، قد تكون مادة العدسة الإيبوكسية عرضة للتدهور بسبب الأشعة فوق البنفسجية والاصفرار مع التعرض المطول لأشعة الشمس المباشرة، مما يقلل من الإخراج الضوئي ويغير اللون. للاستخدام الخارجي القاسي، تكون مصابيح LED ذات عدسات السيليكون المقاومة للأشعة فوق البنفسجية أكثر ملاءمة.

س4: لماذا زاوية المشاهدة ضيقة جدًا؟

ج4: زاوية المشاهدة الضيقة البالغة 15° هي ميزة تصميم لتحقيق شدة ضوئية محورية عالية جدًا (تقاس بالمليكانديلا). يتم تركيز الضوء في حزمة أضيق. إذا كنت بحاجة إلى إضاءة منطقة أوسع، فستختار مصباح LED بزاوية مشاهدة أوسع (مثل 60°)، على الرغم من أن شدته المحورية ستكون أقل.

11. المبادئ التشغيلية

يعمل هذا المصباح LED على مبدأ الإضاءة الكهربائية في أشباه الموصلات. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز فجوة النطاق للثنائي، تتحد الإلكترونات والفجوات داخل المنطقة النشطة لـ InGaN، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. ينتج التركيب المحدد لسبيكة InGaN عن انبعاث ضوء أزرق بطول موجي حوالي 450-470 نانومتر.

لا ينبعث هذا الضوء الأزرق مباشرة. بدلاً من ذلك، يصطدم بطبقة من مادة الفسفور (عادةً إيتريوم ألومنيوم غارنت المطعم بالسيريوم، أو YAG:Ce) المترسبة داخل الكأس العاكس. يمتص الفسفور فوتونات الضوء الأزرق عالية الطاقة ويعيد انبعاث فوتونات ذات طاقة أقل عبر طيف واسع في المناطق الصفراء والحمراء. تدرك العين البشرية خليط الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر/الأحمر المحول على أنه أبيض. يتم تحديد \"درجة\" البياض الدقيقة (بارد، محايد، دافئ) بنسبة الضوء الأزرق إلى الأصفر/الأحمر، والتي يتم التحكم فيها من خلال تركيب الفسفور وسمكه.

12. اتجاهات التكنولوجيا

تمثل التكنولوجيا الموصوفة نهجًا ناضجًا ومعتمدًا على نطاق واسع لتوليد ضوء أبيض من مصابيح LED. طريقة \"الشريحة الزرقاء + الفسفور\" فعالة من حيث التكلفة وتسمح بتحكم جيد في درجة حرارة اللون. تشمل الاتجاهات الحالية في الصناعة:

• زيادة الكفاءة (لومن/واط):تستمر التحسينات المستمرة في تصميم شريحة InGaN، وكفاءة الفسفور، وهندسة العبوة في دفع الفعالية الضوئية إلى أعلى، مما يقلل من استهلاك الطاقة لنفس الإخراج الضوئي.
• تحسين جودة اللون:تطوير خلطات الفسفور المتعددة (إضافة فسفور أحمر) لتعزيز مؤشر تجسيد اللون (CRI)، وتقديم إعادة إنتاج لون أكثر طبيعية ودقة تحت ضوء LED.
• التصغير والتعبئة عالية الكثافة:بينما هذا مكون مثقوب، فإن الاتجاه الأوسع في السوق هو نحو عبوات أجهزة التركيب السطحي (SMD) الأصغر (مثل 2835، 2016، 1515) للتجميع الآلي ومصفوفات الإضاءة عالية الكثافة.
• الأطياف المتخصصة:يتم هندسة مصابيح LED بمخرجات طيفية محددة لتطبيقات تتجاوز الإضاءة العامة، مثل إضاءة البستنة (مُحسنة لنمو النباتات) أو الإضاءة المتمحورة حول الإنسان (ضوء أبيض قابل للتعديل لمحاكاة دورات ضوء النهار الطبيعي).