ورقة بيانات مصباح LED طراز T1-3/4 رقم 334-15/T1C1-4WYA - عبوة 5 مم - جهد تشغيل نموذجي 3.2 فولت - زاوية رؤية 15 درجة - ضوء أبيض - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات مصباح LED أبيض عالي اللمعان مُغلف في عبوة دائرية شائعة من نوع T-1 3/4. تم تصميم الجهاز باستخدام شريحة أشباه موصلات من نوع InGaN. يتم تحويل الضوء الأزرق المنبعث من هذه الشريحة إلى ضوء أبيض من خلال طبقة فوسفور مُترسبة داخل الكأس العاكس. تم تحسين هذا التصميم للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا عاليًا ووضوحًا في الرؤية.

تشمل المزايا الأساسية لهذا الـ LED إنتاجه العالي للطاقة الضوئية وعامله الشكلي المدمج والمتوافق مع المعايير الصناعية، مما يسهل دمجه في التصاميم الحالية. وهو مناسب لسوق مستهدف واسع، يشمل لوحات التحكم الصناعية، والإلكترونيات الاستهلاكية، ولافتات الإعلانات.

2. الغوص العميق في المعايير التقنية

2.1 التصنيفات القصوى المطلقة

يجب عدم تشغيل الجهاز خارج هذه الحدود لمنع تلف دائم.

• التيار الأمامي المستمر (I_F):30 مللي أمبير
• التيار الأمامي الذروي (I_FP):100 مللي أمبير (دورة عمل 1/10 @ 1 كيلو هرتز)
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت
• تبديد الطاقة (P_d):110 ملي واط
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):-40°C إلى +85°C
• درجة حرارة التخزين (T_stg):-40°C إلى +100°C
• مقاومة التفريغ الكهروستاتيكي (HBM):4 كيلو فولت
• درجة حرارة اللحام (T_sol):260°C لمدة 5 ثوانٍ كحد أقصى.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعايير عند درجة حرارة محيطة (T_a) قدرها 25°C تحت ظروف الاختبار القياسية.

• الجهد الأمامي (V_F):2.8 فولت (الحد الأدنى)، 3.2 فولت (النموذجي)، 3.6 فولت (الحد الأقصى) عند I_F= 20 مللي أمبير.
• شدة الإضاءة (I_V):14250 ملي كانديلا (الحد الأدنى)، القيمة النموذجية غير محددة، 28500 ملي كانديلا (الحد الأقصى) عند I_F= 20 مللي أمبير.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):15 درجة (نموذجي) عند I_F= 20 مللي أمبير.
• إحداثيات اللون:x = 0.30 (نموذجي)، y = 0.29 (نموذجي) وفقًا لمعيار CIE 1931 عند I_F= 20 مللي أمبير.
• التيار العكسي (I_R):50 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R= 5 فولت.
• الجهد العكسي للزينر (V_z):5.2 فولت (نموذجي) عند I_z= 5 مللي أمبير. يشير هذا إلى وجود ديود زينر للحماية مدمج.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على معايير الأداء الرئيسية.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف مصابيح LED إلى ثلاث مجموعات (W، X، Y) بناءً على الحد الأدنى والأقصى لشدة الإضاءة المقاسة عند 20 مللي أمبير.

• المجموعة W:14250 ملي كانديلا إلى 18000 ملي كانديلا
• المجموعة X:18000 ملي كانديلا إلى 22500 ملي كانديلا
• المجموعة Y:22500 ملي كانديلا إلى 28500 ملي كانديلا

التحمل الكلي لشدة الإضاءة هو ±10%.

3.2 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يتم أيضًا تصنيف مصابيح LED حسب انخفاض الجهد الأمامي عند 20 مللي أمبير إلى أربع مجموعات (0، 1، 2، 3).

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

عدم اليقين في قياس الجهد الأمامي هو ±0.1 فولت.

3.3 تركيبة اللون

يتم تعريف ناتج اللون بواسطة مجموعة محددة. لهذا المنتج، المجموعة المحددة هي4، والتي تتوافق مع مزيج من درجات اللونA0، B5، و B6. تحدد هذه الدرجات مناطق محددة على مخطط لونية CIE لضمان وقوع نقطة اللون الأبيض ضمن منطقة خاضعة للتحكم.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة ضرورية لتصميم الدائرة وإدارة الحرارة.

4.1 الشدة النسبية مقابل الطول الموجي

يُظهر هذا المنحنى توزيع القدرة الطيفية لناتج الضوء الأبيض. يتميز عادةً بقمة زرقاء أساسية من شريحة InGaN وانبعاث فوسفور أصفر أوسع، يتحدان لتشكيل الضوء الأبيض.

4.2 نمط التوجيهية

رسم قطبي يوضح التوزيع المكاني لشدة الضوء، مؤكدًا زاوية الرؤية الضيقة البالغة 15 درجة. يُظهر النمط شدة عالية مباشرة على المحور، والتي تنخفض بسرعة عند زوايا أوسع.

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

يصور هذا الرسم البياني العلاقة الأسية بين التيار والجهد، النموذجية للديود. وهو ضروري لتصميم دائرة تحديد التيار. سيظهر المنحنى جهد التشغيل والمقاومة الديناميكية في منطقة التشغيل.

4.4 الشدة النسبية مقابل التيار الأمامي

يُظهر هذا المنحنى كيف يزداد ناتج الضوء مع تيار القيادة. يكون خطيًا بشكل عام ضمن نطاق التشغيل الموصى به ولكن قد يتشبع أو يعاني من انخفاض في الكفاءة عند تيارات عالية جدًا.

4.5 إحداثيات اللون مقابل التيار الأمامي

يشير هذا الرسم إلى كيفية تحول النقطة البيضاء (درجة حرارة اللون والصبغة) مع تغيرات تيار القيادة، وهو أمر مهم للتطبيقات الحساسة للون.

4.6 التيار الأمامي مقابل درجة الحرارة المحيطة

يُظهر منحنى التخفيض هذا أقصى تيار أمامي مسموح به كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. لضمان الموثوقية ومنع ارتفاع درجة الحرارة، يجب تقليل تيار القيادة عند التشغيل في درجات حرارة عالية.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتم إيواء الـ LED في عبوة دائرية من نوع T-1 3/4 (5 مم) مع عدسة راتنج شفافة. تشمل الملاحظات الأبعاد الرئيسية ما يلي:

• جميع الأبعاد بالمليمترات (مم).
• التحمل الافتراضي هو ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• يتم قياس تباعد الأطراف عند النقطة التي تخرج فيها الأطراف من جسم العبوة.
• أقصى بروز للراتنج أسفل الحافة هو 1.5 مم.

يوفر الرسم الأبعادي القياسات الدقيقة لقطر العدسة، وارتفاع العبوة، وطول الأطراف، وقطر الأطراف.

5.2 تحديد القطبية

يتم تحديد الكاثود عادةً بنقطة مسطحة على حافة الحافة البلاستيكية أو بالطرف الأقصر. يوضح مخطط ورقة البيانات الأنود والكاثود بوضوح.

6. إرشادات اللحام والتركيب

التعامل السليم أمر بالغ الأهمية للحفاظ على أداء وموثوقية الـ LED.

6.1 تشكيل الأطراف

• يجب إجراء الانحناء على بعد 3 مم على الأقل من قاعدة لمبة الإيبوكسي.
• قم بتشكيل الأطراف قبل اللحام.
• تجنب تطبيق إجهاد على العبوة أثناء الانحناء، لأن ذلك قد يتسبب في تلف داخلي أو كسر.
• قص الأطراف في درجة حرارة الغرفة.
• تأكد من محاذاة ثقوب اللوحة المطبوعة (PCB) تمامًا مع أطراف الـ LED لتجنب إجهاد التركيب.

6.2 ظروف التخزين

• التخزين الموصى به: ≤30°C و ≤70% رطوبة نسبية.
• العمر الافتراضي بعد الشحن: 3 أشهر في ظل الظروف الموصى بها.
• للتخزين لفترات أطول (حتى سنة واحدة)، استخدم حاوية محكمة الغلق بجو نيتروجين ومجفف.
• تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة في البيئات الرطبة لمنع التكثيف.

6.3 معاملات اللحام

حافظ على مسافة لا تقل عن 3 مم من نقطة اللحام إلى لمبة الإيبوكسي.

• اللحام اليدوي:درجة حرارة طرف المكواة ≤300°C (لمكواة بقدرة قصوى 30 واط)، وقت اللحام ≤3 ثوانٍ.
• اللحام بالموجة/الغمس:درجة حرارة التسخين المسبق ≤100°C (لمدة ≤60 ثانية)، درجة حرارة حمام اللحام ≤260°C لمدة ≤5 ثوانٍ.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم تعبئة مصابيح LED لمنع التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) واختراق الرطوبة.

• التعبئة الأولية:أكياس مضادة للكهرباء الساكنة.
• الكمية:200 إلى 500 قطعة لكل كيس.
• 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 العبوة على المعلومات التالية: رقم جزء العميل (CPN)، رقم جزء الإنتاج (P/N)، كمية التعبئة (QTY)، رمز التصنيف لشدة الإضاءة والجهد (CAT)، درجة اللون (HUE)، المرجع (REF)، ورقم الدفعة (LOT No).

7.3 تسمية رقم الموديل

رقم الجزء334-15/T1C1-4WYAيتبع هيكل ترميز محدد حيث يتم تضمين عناصر مثل رقم الجزء الأساسي (334-15)، ونوع العبوة (T1)، ونوع/لون الشريحة (C1)، ورموز التصنيف لمجموعة اللون، وشدة الإضاءة، ومجموعة الجهد. سيتم تعريف فك التشفير الدقيق للرموز النائبة النهائية (الممثلة بالمربعات) في مفتاح رقم جزء كامل.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• لوحات الرسائل واللافتات:مثالي لمصابيح المؤشر عالية السطوع في شاشات المعلومات.
• المؤشرات الضوئية:مناسبة لمصابيح الحالة على المعدات الصناعية، والأجهزة الاستهلاكية، ولوحات عدادات السيارات حيث تكون الرؤية العالية مطلوبة.
• الإضاءة الخلفية:يمكن استخدامها للإضاءة الخلفية الصغيرة للنقوش أو الرموز أو شاشات LCD الصغيرة.
• مصابيح العلامة:فعالة لمصابيح تحديد الموضع أو العلامة.

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومة على التوالي أو محرك تيار ثابت لتحديد التيار الأمامي إلى قيمة آمنة، عادةً 20 مللي أمبير للحصول على أفضل أداء وعمر طويل.
• إدارة الحرارة:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض، تأكد من وجود تهوية كافية وتجنب تجميع مصابيح LED بإحكام على لوحة مطبوعة (PCB) لمنع التسخين الموضعي، مما قد يقلل من ناتج الضوء والعمر الافتراضي.
• حماية التفريغ الكهروستاتيكي:بينما يتمتع الجهاز بحماية من التفريغ الكهروستاتيكي بقدرة 4 كيلو فولت (HBM)، لا يزال يجب مراعاة احتياطات التعامل القياسية مع التفريغ الكهروستاتيكي أثناء التجميع.
• التصميم الضوئي:زاوية الرؤية الضيقة البالغة 15 درجة تجعل هذا الـ LED مناسبًا للإضاءة الموجهة. للإضاءة الأوسع، قد تكون البصريات الثانوية (مثل المشتتات أو العدسات) مطلوبة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED القياسية من نوع T1 3/4، يقدم هذا الجهاز شدة إضاءة أعلى بشكل ملحوظ، مما يجعله مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا فائقًا. ديود الزينر المدمج للحماية من الجهد العكسي هو ميزة قيمة تعزز المتانة في تصميمات الدوائر حيث قد تحدث طفرات جهد أو توصيل قطبية خاطئ. يوفر التصنيف المحدد للشدة والجهد واللون للمصممين أداءً يمكن التنبؤ به، وهو أمر بالغ الأهمية للاتساق في المنتجات المنتجة بكميات كبيرة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

10.1 ما هو تيار التشغيل الموصى به؟

يتم تحديد الخصائص الكهروضوئية عند 20 مللي أمبير، وهي حالة الاختبار القياسية ونقطة التشغيل النموذجية الموصى بها للحصول على توازن مثالي بين السطوع والكفاءة والموثوقية.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED عند 30 مللي أمبير بشكل مستمر؟

بينما الحد الأقصى المطلق للتيار المستمر هو 30 مللي أمبير، فإن التشغيل عند هذا الحد سيولد حرارة أكثر وقد يقلل من عمر الـ LED الافتراضي. يُنصح عمومًا بالتشغيل تحت الحد الأقصى، عند 20 مللي أمبير، إلا إذا كان التصميم الحراري للتطبيق يأخذ في الاعتبار تبديد الطاقة الأعلى بشكل محدد.

10.3 كيف أفسر درجات اللون A0، B5، B6؟

هذه رموز تحدد رباعيات (أو مناطق) محددة على مخطط لونية CIE 1931. يتم اختبار مصابيح LED بعد الإنتاج، ويتم قياس إحداثيات ألوانها (x، y). إذا وقعت الإحداثيات ضمن المنطقة المحددة لـ A0 أو B5 أو B6، يتم تعيين الـ LED إلى تلك الدرجة اللونية. المجموعة 4 هي مزيج محدد من مصابيح LED من هذه الدرجات الثلاث لتحقيق خاصية النقطة البيضاء الإجمالية المطلوبة.

10.4 هل مقاومة تحديد التيار ضرورية؟

نعم، بالتأكيد. الـ LED هو جهاز يعمل بالتيار. جهد تشغيله الأمامي له تحمل (2.8 فولت إلى 3.6 فولت). توصيله مباشرة بمصدر جهد مثل خط 3.3 فولت أو 5 فولت بدون مقاومة على التوالي سيؤدي إلى تيار غير مسيطر عليه يمكن أن يتجاوز بسهولة الحد الأقصى للتصنيف ويدمر الـ LED على الفور.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

الحالة: تصميم لوحة مؤشر حالة عالية الوضوح

يقوم مصمم بإنشاء لوحة تحكم للآلات الصناعية تتطلب عدة مؤشرات حالة ساطعة وغير غامضة (مثل: التشغيل، عطل، الاستعداد). سيتم عرض اللوحة من على بعد عدة أمتار في بيئة مضاءة جيدًا.

مبررات الاختيار:شدة الإضاءة العالية (حتى 28,500 ملي كانديلا) لهذا الـ LED تضمن الرؤية حتى في الضوء المحيط الساطع. زاوية الرؤية الضيقة البالغة 15 درجة تركز الضوء في حزمة، مما يجعل المؤشر يظهر كمصدر نقطي متميز.

تصميم الدائرة:يتم تشغيل كل LED بواسطة إشارة منطقية 5 فولت من خلال مفتاح ترانزستور. يتم حساب مقاومة على التوالي بناءً على الجهد الأمامي النموذجي (3.2 فولت) والتيار المطلوب 20 مللي أمبير: R = (5V - 3.2V) / 0.02A = 90 أوم. يتم اختيار مقاومة قياسية 91 أوم، 1/4 واط. يحمي ديود الزينر المدمج الـ LED إذا تم عكس القطبية عن طريق الخطأ أثناء الصيانة.

التخطيط:يتم تباعد مصابيح LED بشكل كافٍ على اللوحة المطبوعة (PCB) للسماح بتبديد الحرارة. يتم إدخال الأطراف في اللوحة، وأثناء اللحام بالموجة، يتم التحكم في ملف درجة الحرارة للبقاء ضمن حد 260°C لمدة 5 ثوانٍ.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعتمد هذا الـ LED على بنية غير متجانسة لأشباه الموصلات مصنوعة من نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN). عند تطبيق جهد أمامي، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من الشريحة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يتم ضبط التركيب المحدد لسبيكة InGaN لبعث ضوء أزرق بطول موجي حوالي 450-470 نانومتر.

يضرب هذا الضوء الأزرق بعد ذلك طلاء الفوسفور (عادةً ما يعتمد على الياقوت الألومنيوم الإيتريوم المشوب بالسيريوم، أو YAG:Ce) المترسب داخل الكأس العاكس المحيط بالشريحة. يمتص الفوسفور جزءًا من الفوتونات الزرقاء ويعيد إصدار الضوء عبر طيف واسع في المنطقة الصفراء. تدرك العين البشرية مزيج الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر المنبعث على أنه أبيض. تُعرف هذه الطريقة بتقنية الـ LED الأبيض المحول بالفوسفور.

13. اتجاهات التكنولوجيا

تم دفع تطور مصابيح LED البيضاء من خلال التقدم في تقنية الشريحة والفوسفور على حد سواء. تشمل الاتجاهات زيادة الفعالية الضوئية (المزيد من اللومن لكل واط)، وتحسين مؤشر تجسيد اللون (CRI) للحصول على ضوء أبيض أكثر طبيعية، وتحقيق موثوقية أعلى وعمر أطول. تركز اتجاهات التغليف على التصغير، وتحسين إدارة الحرارة للتعامل مع كثافات طاقة أعلى، وتوحيد المقاسات لتسهيل تكامل التصميم. يظل استخدام الشرائح الزرقاء القائمة على InGaN مع أنظمة الفوسفور المتقدمة هو التقنية السائدة والأكثر كفاءة لتوليد ضوء أبيض عالي الشدة من مصادر الحالة الصلبة.