ورقة بيانات سلسلة CHIN LED ELCH06-BJ4J6Z10-N0 - ثنائي باعث للضوء الأبيض عالي القدرة - 200 لومن عند 1000 مللي أمبير - درجة حرارة لونية 6000 كلفن - عبوة 2.04x1.64 مم - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

ثنائي الضوء ELCH06-BJ4J6Z10-N0 من سلسلة CHIN هو ثنائي باعث للضوء الأبيض عالي القدرة، مُصمم للتطبيقات التي تتطلب إخراج ضوئي عالي وكفاءة. يستخدم تقنية أشباه الموصلات من نوع إنغان (InGaN) لإنتاج الضوء الأبيض. يتميز الجهاز بعبوته المدمجة، وتدفقه الضوئي العالي، وأدائه القوي تحت التشغيل النبضي، مما يجعله مناسبًا لمهام الإضاءة المتطلبة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الأساسية لهذا الثنائي الباعث للضوء تدفقًا ضوئيًا نموذجيًا عاليًا يبلغ 200 لومن عند تيار تشغيل 1000 مللي أمبير، مما يؤدي إلى كفاءة بصرية تبلغ حوالي 54 لومن لكل واط. يتميز بحماية مدمجة من الكهرباء الساكنة (ESD) تصل إلى 8 كيلو فولت، مما يعزز موثوقيته في التعامل. مع مستوى حساسية الرطوبة (MSL) من الفئة 1، فإنه يوفر عمر تخزين جيدًا وهو مناسب لعمليات تجميع SMT القياسية. الجهاز متوافق مع RoHS وخالي من الرصاص. أسواقه المستهدفة الرئيسية هي فلاش كاميرات الأجهزة المحمولة (الضوء الوميضي)، أضواء الفيديو الرقمية، الإضاءة الداخلية والديكورية العامة، إضاءة خلفية شاشات TFT، وتطبيقات الإضاءة الداخلية والخارجية المتنوعة في السيارات.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً مفصلاً وموضوعيًا للمواصفات التقنية الرئيسية للجهاز كما هي محددة في ورقة البيانات.

2.1 الحدود القصوى المطلقة

حدود التشغيل للجهاز حاسمة لتصميم موثوق. الحد الأقصى لتيار التشغيل المستمر المباشر (IF) هو 350 مللي أمبير. ومع ذلك، يمكنه التعامل مع تيار النبض القصوي (IPulse) يصل إلى 1500 مللي أمبير تحت ظروف محددة: عرض نبضة 400 مللي ثانية يليها وقت إيقاف 3600 مللي ثانية، أو بمدة قصوى تبلغ 50 مللي ثانية ودورة عمل لا تتجاوز 10%. الحد الأقصى لدرجة حرارة التقاطع (TJ) هو 125 درجة مئوية، مع مقاومة حرارية من التقاطع إلى العلبة (Rs) تبلغ 10 درجة مئوية/واط. نطاق درجة حرارة التشغيل هو من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. من المهم ملاحظة أن الثنائي الباعث للضوء غير مصمم للعمل تحت انحياز عكسي. تجاوز هذه التصنيفات، خاصة بشكل متزامن أو لفترات طويلة، قد يتسبب في تلف دائم أو مشاكل في الموثوقية.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم تعريف معايير الأداء الرئيسية عند قياسها عند درجة حرارة لوحة اللحام 25 درجة مئوية تحت ظروف النبض (نبضة 50 مللي ثانية). التدفق الضوئي (Фv) له قيمة نموذجية تبلغ 200 لومن، مع حد أدنى 160 لومن وحد أقصى 250 لومن عند 1000 مللي أمبير، مع تسامح قياس ±10%. الجهد الأمامي (VF) عند 1000 مللي أمبير يتراوح من حد أدنى 2.95 فولت إلى حد أقصى 4.45 فولت، مع تسامح قياس ±0.1 فولت. تم تحديد معلمة خاصة للتيار المنخفض والجهد المنخفض: عند 10 ميكرو أمبير، يكون VF نموذجيًا 2.0 فولت. درجة حرارة اللون المترابطة (CCT) نموذجيًا 6000 كلفن، مع نطاق من 4500 كلفن إلى 7000 كلفن.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يتم توريد الجهاز ضمن تصنيفات أداء محددة لضمان الاتساق في التطبيق.

3.1 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تصنيف الجهد الأمامي إلى خمس فئات، كل منها يغطي نطاق 0.3 فولت، مقاسة عند IF=1000 مللي أمبير. رموز التصنيف ونطاقات الجهد المقابلة لها هي: 2932 (2.95 فولت - 3.25 فولت)، 3235 (3.25 فولت - 3.55 فولت)، 3538 (3.55 فولت - 3.85 فولت)، 3841 (3.85 فولت - 4.15 فولت)، و 4144 (4.15 فولت - 4.45 فولت).

3.2 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تصنيف التدفق الضوئي إلى ثلاث فئات عند IF=1000 مللي أمبير: J4 (160 لومن - 180 لومن)، J5 (180 لومن - 200 لومن)، و J6 (200 لومن - 250 لومن). رقم الجزء ELCH06-BJ4J6Z10-N0 يشير إلى تصنيف التدفق الضوئي J6.

3.3 تصنيف اللون الأبيض

يتم تعريف نقطة اللون الأبيض ضمن إحداثيات لونية محددة على مخطط CIE 1931، مجمعة في ثلاث فئات لدرجة حرارة اللون المترابطة (CCT): التصنيف (1) لـ 4550 كلفن (نطاق 4500-5000 كلفن)، التصنيف (2) لـ 5057 كلفن (نطاق 5000-5700 كلفن)، والتصنيف (3) لـ 5770 كلفن (نطاق 5700-7000 كلفن). بدل قياس الإحداثيات اللونية هو ±0.01. يشير رقم الجزء إلى أن الجهاز يقع ضمن هيكل تصنيف أبيض محدد.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة ضرورية لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف تشغيل مختلفة.

4.1 التوزيع الطيفي ونمط الإشعاع

يظهر منحنى التوزيع الطيفي النسبي طيف انبعاث واسعًا نموذجيًا لثنائيات الضوء الأبيض المحولة بالفوسفور، مع ذروة في المنطقة الزرقاء (من شريحة إنغان) وانبعاث فوسفور أصفر واسع. نمط الإشعاع النموذجي هو لامبرتيان، مما يعني أن الشدة الضوئية تتناسب مع جيب تمام زاوية الرؤية، مما ينتج عنه حزمة واسعة ومتساوية. زاوية الرؤية (2θ1/2) هي 120 درجة مع تسامح ±5 درجات.

4.2 الجهد الأمامي مقابل التيار والتدفق الضوئي مقابل التيار

يزداد الجهد الأمامي مع التيار، وهي خاصية مميزة لسلوك الثنائي. يجب على المصممين مراعاة ذلك لضمان تصميم سائق مناسب وإدارة حرارية. يزداد إخراج التدفق الضوئي بشكل شبه خطي مع التيار الأمامي. بينما يؤدي التشغيل بتيارات أعلى إلى إنتاج ضوء أكثر، فإنه يولد أيضًا حرارة أكثر، مما يمكن أن يقلل الكفاءة والعمر الافتراضي. يظهر المنحنى قياس التدفق الضوئي النسبي مع التيار حتى 1500 مللي أمبير.

4.3 درجة حرارة اللون مقابل التيار وتخفيض تصنيف التيار

قد تتحول درجة حرارة اللون المترابطة (CCT) قليلاً مع تيار التشغيل، عادةً ما تزداد مع ارتفاع التيار. هذا اعتبار مهم للتطبيقات الحساسة للون. منحنى تخفيض تصنيف التيار الأمامي حاسم للتصميم الحراري. يظهر الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي المستمر كدالة لدرجة حرارة لوحة اللحام. للحفاظ على درجة حرارة التقاطع أقل من الحد الأقصى لها البالغ 125 درجة مئوية، يجب تقليل تيار التشغيل مع زيادة درجة حرارة البيئة أو اللوحة. على سبيل المثال، عند درجة حرارة لوحة لحام 100 درجة مئوية، يكون الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر أقل بكثير مما هو عليه عند 25 درجة مئوية.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد العبوة

يحتوي الثنائي الباعث للضوء على عبوة سطحية مدمجة. تشمل الأبعاد الرئيسية من رسم المنظر العلوي حجم عبوة إجمالي يبلغ حوالي 2.04 مم في الطول و 1.64 مم في العرض. يقع المركز البصري بالنسبة لحواف العبوة. يتم الإشارة إلى موقع الشريحة، جنبًا إلى جنب مع اللوحات المعدنية المنفصلة للأنود والكاثود للتوصيل الكهربائي. جميع الأبعاد بالمليمترات، مع تسامحات قياسية ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

5.2 تصميم اللوحات المعدنية (Pads) وتحديد القطبية

تتميز العبوة بلوحتين معدنيتين للحام محددتين بوضوح. لوحتي الأنود والكاثود منفصلتان بوضوح. تحديد القطبية الصحيح ضروري أثناء التجميع لمنع الاتصال العكسي، حيث أن الجهاز غير مصمم للانحياز العكسي. يوفر الرسم البعدي الهندسة الدقيقة والتباعد للوحات المعدنية، وهو أمر بالغ الأهمية لتصميم نمط اللوحة (Land Pattern) على PCB لضمان تكوين وصلة لحام جيدة واستقرار ميكانيكي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

تم تصنيف الجهاز للحام بإعادة التدفق بحد أقصى لدرجة حرارة اللحام (TSol) تبلغ 260 درجة مئوية. وهو مؤهل لعدد أقصى يصل إلى دورتين مسموح بهما لإعادة التدفق، وهو معيار لمعظم مكونات SMT. مستوى حساسية الرطوبة (MSL) هو الفئة 1، مما يعني أنه يمكن تخزين الجهاز إلى أجل غير مسمى في ظروف ≤30 درجة مئوية / 85% رطوبة نسبية دون الحاجة إلى خبزه قبل إعادة التدفق. هذا يبسط الخدمات اللوجستية والتعامل مقارنة بمكونات MSL الأعلى. عند تشغيل الثنائي الباعث للضوء، يُنصح بتجنب تجاوز درجة حرارة التشغيل القصوى لأكثر من ساعة متواصلة لضمان موثوقية طويلة الأمد.

7. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• فلاش كاميرا الهاتف المحمول:تجعل قدرة التيار النبضي العالي (1500 مللي أمبير) والتدفق الضوئي العالي منه مثاليًا لتطبيقات فلاش/ضوء وميضي الكاميرا في الأجهزة المحمولة. يجب أن يركز التصميم على إدارة تبديد الطاقة اللحظي العالي.
• ضوء كشاف الفيديو الرقمي:مناسب لتطبيقات الكشاف ذات السطوع الثابت أو المتغير في معدات الفيديو الرقمية، والتي تتطلب لونًا وإخراجًا مستقرين.
• الإضاءة العامة:يمكن استخدامه في مصفوفات للإضاءة الداخلية، أو الإضاءة الديكورية، أو إضاءة الزخارف المعمارية. الإدارة الحرارية على اللوحة (MCPCB - لوحة دوائر مطبوعة ذات قلب معدني) هي أمر بالغ الأهمية لتصميمات المصفوفات.
• إضاءة خلفية شاشات TFT:تتيح سطوعه العالي وحجمه الصغير استخدامه في وحدات الإضاءة الخلفية المباشرة أو ذات الحافة، ربما مع أدلة ضوئية.
• إضاءة السيارات:للإضاءة الداخلية مثل أضواء الخريطة، أضواء الأبواب، أو الأضواء الخارجية المساعدة، مع مراعاة نطاق درجة حرارة التشغيل الواسع.

7.2 اعتبارات التصميم الحرجة

• الإدارة الحرارية:هذا هو العامل الأهم على الإطلاق. تلاحظ ورقة البيانات أنه لتشغيل 1500 مللي أمبير، تم إجراء جميع اختبارات الموثوقية تحت "إدارة حرارية جيدة" باستخدام لوحة MCPCB بمساحة 1.0x1.0 سم². يجب على المصممين توفير مسار حراري كافٍ من لوحات اللحام إلى المشتت الحراري. تشير المقاومة الحرارية من التقاطع إلى العلبة البالغة 10 درجة مئوية/واط إلى أنه يجب إبعاد الحرارة بشكل فعال من العبوة.
• قيادة التيار:استخدم سائق تيار ثابت، وليس مصدر جهد ثابت، لضمان إخراج ضوئي مستقر ومنع الانفجار الحراري. راقب بعناية الحدود القصوى المطلقة لكل من التيار المستمر والتيار النبضي.
• التصميم البصري:يوفر نمط الإشعاع اللامبرتيان حزمة واسعة. للتطبيقات المركزة، ستكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (عدسات، عواكس). يتم توفير موقع المركز البصري في الرسم الميكانيكي للمحاذاة البصرية.
• حماية الكهرباء الساكنة (ESD):بينما يتمتع الجهاز بحماية ESD بقيمة 8 كيلو فولت، لا يزال يُوصى باتباع احتياطات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع.

8. المقارنة التقنية والتمييز

بينما تتطلب المقارنة المباشرة بيانات منافس محددة، يمكن استنتاج ميزات التمييز الرئيسية لهذا الثنائي الباعث للضوء من مواصفاته. يمثل الجمع بين التدفق الضوئي المرتفع نسبيًا (200 لومن) من عبوة مدمجة بحجم 2.04x1.64 مم ميزة كبيرة للتطبيقات المحدودة المساحة مثل الهواتف المحمولة. حماية ESD المحددة بقيمة 8 كيلو فولت هي ميزة قوية قد تتجاوز عروض بعض المنافسين، مما يعزز إنتاجية التجميع والموثوقية الميدانية. يوفر هيكل التصنيف التفصيلي للتدفق الضوئي والجهد واللون أداءً يمكن التنبؤ به للمصممين، وهو أمر بالغ الأهمية للإنتاج الضخم حيث يكون الاتساق هو المفتاح. القدرة على التعامل مع تيارات النبض العالية (1500 مللي أمبير) تجعله مصممًا خصيصًا لتطبيقات فلاش الكاميرا، وهو قطاع ذو متطلبات صارمة.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا الثنائي الباعث للضوء بشكل مستمر عند 1000 مللي أمبير؟

ج: تحدد ورقة البيانات الخصائص الكهروضوئية عند 1000 مللي أمبير تحت حالة نبضة 50 مللي ثانية. الحد الأقصى لتصنيف التيار المستمر المباشر هو 350 مللي أمبير. لذلك، فإن التشغيل المستمر عند 1000 مللي أمبير يتجاوز الحد الأقصى المطلق للتصنيف ولا يُوصى به، لأنه من المحتمل أن يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة وإتلاف الثنائي الباعث للضوء. للتشغيل المستمر عالي السطوع، يجب تخفيض تصنيف التيار وفقًا لمنحنى التخفيض الحراري بناءً على درجة حرارة لوحة اللحام الفعلية.

س: ماذا تعني معلمة "الجهد الأمامي المنخفض عند تيار منخفض 10 ميكرو أمبير"؟

ج: تشير هذه المعلمة إلى الجهد الأمامي النموذجي عند تطبيق تيار صغير جدًا (10 ميكرو أمبير). إنها مفعة لمصممي الدوائر الذين قد يستخدمون تيارًا صغيرًا للكشف عن وجود الثنائي الباعث للضوء أو لسيناريوهات مؤشر الاستعداد منخفضة الطاقة جدًا. إنه أقل بكثير من VF عند تيارات التشغيل.

س: كيف أفسر رقم الجزء ELCH06-BJ4J6Z10-N0؟

ج: بينما لم يتم تفصيل اصطلاح التسمية الكامل بشكل صريح، استنادًا إلى جداول التصنيف، يشير "J6" على الأرجح إلى تصنيف التدفق الضوئي (200-250 لومن)، وقد تشفر الأجزاء الأخرى تصنيف درجة حرارة اللون، وتصنيف الجهد الأمامي، ومتغيرات المنتج الأخرى. تشير البادئة "سلسلة CHIN" و "ELCH06" إلى عائلة المنتج.

س: لماذا يعتمد اختبار الموثوقية على 1000 ساعة مع تدهور أقل من 30% في IV؟

ج: هذا معيار موثوقية صناعي قياسي لثنائيات الضوء. يشير إلى أنه بعد 1000 ساعة من التشغيل تحت ظروف الاختبار المحددة، يتم ضمان أن يكون تدهور التدفق الضوئي أقل من 30%. تساعد هذه المعلمة في تقدير صيانة اللومن وعمر المنتج في الاستخدام الفعلي.

10. حالة عملية للتصميم والاستخدام

الحالة: تصميم وحدة فلاش كاميرا لهاتف محمول

يُكلف مصمم بدمج فلاش عالي القدرة في هاتف ذكي. يختارون ELCH06-BJ4J6Z10-N0 لإخراجه النبضي العالي وحجمه الصغير. تتضمن عملية التصميم:

1. تخطيط اللوحة (PCB Layout):إنشاء نمط حراري على اللوحة يتطابق مع لوحات لحام الثنائي الباعث للضوء، باستخدام ثقوب حرارية كبيرة للاتصال بطبقة نحاسية داخلية أو ركيزة معدنية مخصصة لنشر الحرارة.

2. دائرة السائق (Driver Circuit):تنفيذ دائرة سائق تعتمد على التبديل أو المكثف قادرة على تقديم النبضة المطلوبة بقيمة 1500 مللي أمبير لمدة 400 مللي ثانية، مع منطق تحكم مناسب من معالج كاميرا الهاتف.

3. العنصر البصري:تصميم أو اختيار عدسة بلاستيكية أو موزع ضوء يوضع فوق الثنائي الباعث للضوء لتوسيع أو تشكيل نمط الحزمة لإضاءة مجال رؤية الكاميرا بشكل كافٍ، مع ضمان محاذاة المركز البصري للثنائي الباعث للضوء مع العدسة.

4. محاكاة حرارية:تشغيل محاكاة حرارية لضمان عدم ارتفاع درجة حرارة هيكل الهاتف والمكونات الداخلية بشكل مفرط أثناء الاستخدام المتكرر للفلاش، مع تنفيذ حدود برمجية محتملة على مدة الفلاش أو تردده.

5. الاختبار:التحقق من إخراج الضوء، واتساق اللون، والموثوقية تحت ظروف غرفة عالية الحرارة لمحاكاة الاستخدام الواقعي.

11. مقدمة عن مبدأ التشغيل

ثنائي الضوء ELCH06-BJ4J6Z10-N0 هو ثنائي باعث للضوء الأبيض محول بالفوسفور. جوهره هو شريحة أشباه موصلات مصنوعة من نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN)، والتي تبعث ضوءًا في الطيف الأزرق عندما يمر تيار كهربائي عبره (إصدار كهروضوئي). لا يتم استخدام هذا الضوء الأزرق مباشرة. بدلاً من ذلك، يصطدم بطبقة من مادة الفوسفور (عادةً ياقوت الألومنيوم الإيتريوم المطعم بالسيريوم، أو YAG:Ce) التي يتم ترسيبها على أو حول الشريحة. يمتص الفوسفور جزءًا من الفوتونات الزرقاء ويعيد إصدار الضوء بأطوال موجية أطول، بشكل أساسي في المنطقة الصفراء. يؤدي مزيج الضوء الأزرق المتبقي غير الممتص والضوء الأصفر المنبعث إلى إنتاج إدراك الضوء الأبيض. يتم تحديد الظل الدقيق للون الأبيض (درجة حرارة اللون المترابطة) بنسبة الضوء الأزرق إلى الأصفر، والتي يتم التحكم فيها من خلال تركيب الفوسفور وسمكه. تتيح هذه التكنولوجيا توليد ضوء أبيض عالي الجودة بكفاءة من جهاز صلب الحالة.

12. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

يوجد هذا الجهاز ضمن الاتجاه الأوسع للإضاءة ذات الحالة الصلبة (SSL) التي تحل محل مصادر الضوء التقليدية. تشمل الاتجاهات الرئيسية ذات الصلة:

زيادة الكفاءة (لومن/واط):بينما يقدم هذا الثنائي الباعث للضوء 54 لومن/واط، تستمر الصناعة في السعي لتحقيق كفاءات أعلى، مما يقلل استهلاك الطاقة لنفس إخراج الضوء.

جودة اللون والاتساق:هناك تركيز متزايد على مؤشر تجسيد اللون (CRI) العالي وتصنيف لوني أكثر ضيقًا للتطبيقات التي يكون فيها إعادة إنتاج اللون الدقيق أمرًا حيويًا، مثل إضاءة البيع بالتجزئة أو التصوير الفوتوغرافي.

التصغير وكثافة التدفق الضوئي العالية:يستمر السعي لتعبئة المزيد من الضوء في عبوات أصغر، كما هو الحال مع هذا الثنائي الباعث للضوء، لتطبيقات مثل الأجهزة المحمولة، ومصابيح السيارات الأمامية، والشاشات فائقة النحافة.

الموثوقية والعمر الافتراضي:تعمل التحسينات المستمرة في المواد، والتغليف، والإدارة الحرارية على إطالة عمر ثنائيات الضوء وصيانة اللومن، مما يجعلها مناسبة لمزيد من التطبيقات الحرجة وطويلة العمر.

الإضاءة الذكية والمتصلة:تعد ثنائيات الضوء التكنولوجيا التمكينية لأنظمة الإضاءة القابلة للتحكم رقميًا. بينما هذا جهاز على مستوى المكون، فإنه يشكل الأساس للأنظمة التي يمكنها ضبط السطوع واللون ديناميكيًا.