ورقة بيانات سلسلة T5C لمصباح LED أبيض 5050 - الحجم 5.0x5.0x1.9 مم - الجهد 25 فولت - الطاقة 4 واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة T5C مصباح LED أبيض عالي الأداء ذو رؤية علوية، مصمم لتطبيقات الإضاءة العامة المتطلبة. باستخدام عبوة مُحسّنة حرارياً، يوفر هذا المكون مقاس 5050 ناتج تدفق ضوئي عالي وقادر على التعامل مع تيارات تشغيل مرتفعة. عامل شكله المدمج وزاوية المشاهدة الواسعة يجعله مناسباً لمجموعة متنوعة من تصاميم الإضاءة حيث تكون المساحة والكفاءة أمراً بالغ الأهمية. المنتج متوافق مع عمليات لحام إعادة التدفق الخالية من الرصاص ويلتزم بمعايير RoHS، مما يضمن المسؤولية البيئية في التصنيع والاستخدام النهائي.

1.1 التطبيقات المستهدفة

تم هندسة هذا المصباح LED لتطبيقات واسعة في قطاع الإضاءة. تشمل حالات الاستخدام الأساسية: الإضاءة الداخلية للمساحات السكنية والتجارية، تحديث التركيبات الحالية لتقنية LED، الإضاءة العامة، والإضاءة المعمارية أو الزخرفية حيث يكون الأداء والجماليات على حد سواء مهمين. تصميمه القوي يدعم التشغيل الموثوق في هذه البيئات المتنوعة.

2. تحليل المعلمات التقنية

الفهم العميق لمعلمات الجهاز أمر ضروري لتصميم النظام الأمثل. الأقسام التالية تفصل الخصائص الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية.

2.1 الخصائص الكهروضوئية

تحت ظروف الاختبار القياسية (تيار الأمام، IF = 160 مللي أمبير ودرجة حرارة التقاطع، Tj = 25°C)، يظهر المصباح LED مقاييس أداء محددة مرتبطة بدرجة حرارة اللون المترابطة (CCT) ومؤشر تجسيد اللون (Ra). على سبيل المثال، لمصباح LED 4000K مع Ra70 تدفق ضوئي نموذجي يبلغ 655 لومن (lm)، مع قيمة دنيا محددة تبلغ 600 لومن. مع انخفاض CCT (مثلاً إلى 2700K) أو زيادة تجسيد اللون (مثلاً إلى Ra90)، ينخفض ناتج التدفق الضوئي النموذجي بشكل عام، مما يعكس المقايضات في تقنية الفوسفور. جميع قياسات التدفق الضوئي لها تسامح ±7%، بينما قياسات Ra لها تسامح ±2.

2.2 التقييمات القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم. الحد الأقصى المطلق لتيار الأمام (IF) هو 240 مللي أمبير، مع تيار أمامي نابض (IFP) يبلغ 360 مللي أمبير تحت ظروف محددة (عرض النبضة ≤ 100 ميكروثانية، دورة العمل ≤ 1/10). الحد الأقصى لتبديد الطاقة (PD) هو 6480 ملي واط. يمكن للجهاز تحمل جهد عكسي (VR) يصل إلى 5 فولت. نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr) هو من -40°C إلى +105°C، ونطاق درجة حرارة التخزين (Tstg) هو من -40°C إلى +85°C. الحد الأقصى المسموح به لدرجة حرارة التقاطع (Tj) هو 120°C. بالنسبة للتجميع، يتم تحديد درجة حرارة اللحام (Tsld) لعمليات إعادة التدفق: 230°C أو 260°C كحد أقصى لمدة 10 ثوانٍ.

2.3 الخصائص الكهربائية/البصرية عند Tj=25°C

يُفصّل هذا القسم معلمات التشغيل النموذجية. يتراوح جهد الأمام (VF) من حد أدنى 23 فولت إلى حد أقصى 27 فولت، بقيمة نموذجية 25 فولت عند IF=160 مللي أمبير (تسامح ±3%). الحد الأقصى للتيار العكسي (IR) هو 10 ميكرو أمبير عند VR=5 فولت. زاوية المشاهدة (2θ1/2)، المُعرّفة على أنها الزاوية خارج المحور حيث تكون الشدة نصف القيمة القصوى، هي نموذجياً 120 درجة. معلمة حرجة لإدارة الحرارة هي المقاومة الحرارية من تقاطع LED إلى نقطة اللحام على لوحة دائرة مطبوعة ذات قلب معدني (Rth j-sp)، والتي تبلغ نموذجياً 2.5 درجة مئوية/واط. الجهاز لديه مستوى تحمل للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD) يبلغ 1000 فولت (نموذج جسم الإنسان).

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات (Bins). تستخدم سلسلة T5C نظام تصنيف متعدد الأبعاد يغطي التدفق الضوئي، وجهد الأمام، واللونية.

3.1 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تجميع مصابيح LED بناءً على التدفق الضوئي المقاس عند 160 مللي أمبير. لكل مجموعة CCT و CRI هناك مجموعات تدفق ضوئي محددة يُشار إليها برمزين حرفيين (مثل GL، GM، GN). على سبيل المثال، يمكن تصنيف مصباح LED 4000K Ra70 إلى GN (600-650 لومن كحد أدنى)، GP (650-700 لومن)، GQ (700-750 لومن)، أو GR (750-800 لومن). النسخ ذات مؤشر تجسيد اللون الأعلى (Ra90) لنفس CCT عادةً ما يكون لها مجموعات تدفق ضوئي أقل، تبدأ من GK (450-500 لومن). هذا يسمح للمصممين باختيار درجة السطوع المناسبة لتطبيقهم.

3.2 تصنيف جهد الأمام

يتم أيضاً تصنيف جهد الأمام للمساعدة في تصميم الدائرة لتنظيم التيار. مجموعات التصنيف مشفرة كـ 6D (22-24 فولت)، 6E (24-26 فولت)، و 6F (26-28 فولت)، جميعها مقاسة عند IF=160 مللي أمبير. معرفة مجموعة VF يساعد في حساب متطلبات مصدر الطاقة والحمل الحراري بدقة أكبر.

3.3 تصنيف اللونية (اتساق اللون)

يتم تصنيف مصابيح LED داخل قطع ناقص مكادام من 5 خطوات على مخطط اللونية CIE، وهو معيار لتحديد الاختلافات اللونية الملحوظة. لكل CCT (مثل 2700K، 3000K) إحداثيات مركزية محددة (x, y) وقطع ناقص محدد بمعلمات (a, b, Φ). على سبيل المثال، مجموعة 4000K (40R5) مركزها عند x=0.3875، y=0.3868. يضمن هذا التصنيف الدقيق أن مصابيح LED من نفس المجموعة ستظهر متطابقة تقريباً في اللون للعين البشرية، وهو أمر بالغ الأهمية للتركيبات متعددة المصابيح. يتم تطبيق معيار تصنيف Energy Star على جميع المنتجات من 2600K إلى 7000K.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر البيانات الرسومية نظرة ثاقبة على سلوك المصباح LED تحت ظروف متغيرة.

4.1 توزيع الطيف

تتضمن ورقة البيانات أطياف ألوان لإصدارات Ra70، Ra80، و Ra90. تُظهر هذه الرسوم البيانية الشدة النسبية عبر الأطوال الموجية. عادةً ما تُظهر مصابيح LED ذات مؤشر تجسيد اللون الأعلى (Ra90) طيفاً أكثر امتلاءً، خاصة في المنطقة الحمراء، مقارنة بمصابيح LED ذات Ra70، وهو ما يفسر تجسيدها الأفضل للألوان ولكن غالباً مع كفاءة إجمالية أقل قليلاً.

4.2 زاوية المشاهدة والشدة

مخطط توزيع زاوية المشاهدة يؤكد نمط الانبعاث الواسع، النموذجي لامبرتيان، بزاوية نصفية 120 درجة. يوفر هذا إضاءة متساوية على مساحة واسعة، مناسبة للإضاءة العامة.

4.3 التيار مقابل الخصائص

يُظهر منحنى تيار الأمام مقابل الشدة النسبية كيف يزداد ناتج الضوء مع التيار، عادةً بطريقة شبه خطية عند التيارات الأعلى بسبب انخفاض الكفاءة. يوضح منحنى تيار الأمام مقابل جهد الأمام العلاقة الأسية V-I للدايود، وهو أمر حيوي لتصميم مشغلات التيار الثابت.

4.4 الاعتماد على درجة الحرارة

تُظهر الرسوم البيانية الرئيسية تغيرات الأداء مع درجة الحرارة المحيطة (Ta). يُظهر منحنى درجة الحرارة المحيطة مقابل التدفق الضوئي النسبي انخفاض ناتج الضوء مع ارتفاع درجة الحرارة، وهو عامل حرج لإدارة الحرارة. يُظهر منحنى درجة الحرارة المحيطة مقابل جهد الأمام النسبي انخفاض VF مع زيادة درجة الحرارة (معامل درجة حرارة سالب). يُظهر مخطط Ta مقابل انزياح CIE x, y كيف يمكن أن ينحرف نقطة اللون المنبعثة مع درجة الحرارة. أخيراً، يحدد رسم تيار الأمام الأقصى مقابل درجة الحرارة المحيطة خط تخفيض التصنيف؛ مع زيادة درجة الحرارة المحيطة، يجب تقليل الحد الأقصى المسموح به لتيار التشغيل لمنع تجاوز حد درجة حرارة التقاطع.

5. المعلومات الميكانيكية والخاصة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة

للمصباح LED بصمة 5050، مما يعني أن أبعاد عبوته تقريباً 5.0 مم × 5.0 مم. الارتفاع الكلي هو 1.9 مم. تُظهر الرسومات الميكانيكية التفصيلية المنظر العلوي والسفلي، بما في ذلك شكل العدسة وتخطيط الوسادات. تشمل الأبعاد الحرجة أحجام ومسافات الوسادات، وهي أساسية لتصميم تخطيط اللوحة المطبوعة لضمان اللحام السليم والتوصيل الحراري.

5.2 تصميم وسادة اللحام والقطبية

يُظهر المنظر السفلي بوضوح وسادات الأنود والكاثود. تم تصميم نمط اللحام للاستقرار ونقل الحرارة الفعال بعيداً عن شريحة LED. عادةً ما يتم تمييز الكاثود أو يكون له شكل وسادة محدد (مثل شق أو وسادة أكبر) للتحديد. تحدد ورقة البيانات أبعاد وسادة اللحام الموصى بها على اللوحة المطبوعة لتحقيق وصلة لحام موثوقة وأداء حراري أمثل.

6. إرشادات اللحام والتجميع

الجهاز مناسب للحام إعادة التدفق الخالي من الرصاص. يتم تحديد منحنى درجة حرارة اللحام الأقصى: لا يجب تجاوز درجات الحرارة القصوى 230°C أو 260°C لأكثر من 10 ثوانٍ. من الأهمية بمكان اتباع منحنيات إعادة التدفق الموصى بها لتجنب الصدمة الحرارية أو تلف عبوة LED والمواد الداخلية. تشمل الاحتياطات تجنب الإجهاد الميكانيكي أثناء التركيب وضمان نظافة اللوحة المطبوعة والمصباح LED وخاليتهما من الرطوبة قبل اللحام (النظر في التجفيف إذا لزم الأمر). يجب أن يكون التخزين في بيئة جافة وخاضعة للتحكم ضمن نطاق درجة الحرارة المحدد (-40°C إلى +85°C).

7. معلومات الطلب وترقيم الموديل

يتبع رقم الجزء نظاماً منظماً: T5C***81C-R****. يشرح تفصيل مفصل كل مقطع (X1 إلى X10). تشمل المعلمات القابلة للاختيار الرئيسية: رمز النوع (X1، مثلاً '5C' لـ 5050)، رمز CCT (X2، مثلاً '40' لـ 4000K)، رمز تجسيد اللون (X3، مثلاً '8' لـ Ra80)، عدد الشرائح المتسلسلة والمتوازية (X4، X5)، ورمز اللون (X7) الذي يشير إلى معايير الأداء مثل ANSI أو ERP. يسمح هذا النظام بالطلب الدقيق لمجموعة الأداء المطلوبة.

8. اعتبارات تصميم التطبيق

8.1 إدارة الحرارة

نظراً للطاقة العالية (تصل إلى 4 واط نموذجياً عند 160 مللي أمبير، 25 فولت) والمقاومة الحرارية النموذجية البالغة 2.5 درجة مئوية/واط، فإن وجود مشتت حراري فعال أمر بالغ الأهمية. لا يجب تجاوز درجة حرارة التقاطع القصوى البالغة 120°C. يجب أن تأخذ حسابات التصميم في الاعتبار درجة الحرارة المحيطة، والمسار الحراري من التقاطع إلى المشتت الحراري، وتيار التشغيل. استخدام منحنى تخفيض التصنيف (تيار الأمام الأقصى مقابل درجة الحرارة المحيطة) ضروري للبيئات عالية الحرارة.

8.2 التشغيل الكهربائي

يُوصى بشدة باستخدام مشغل تيار ثابت لضمان ناتج ضوئي مستقر وعمر طويل. يجب اختيار المشغل بناءً على مجموعة جهد الأمام وتيار التشغيل المطلوب (حتى الحد الأقصى المطلق 240 مللي أمبير تيار مستمر). يُنصح أيضاً بالحماية من الجهد العكسي وارتفاعات الجهد العابرة. حساسية ESD (1000 فولت HBM) تستلزم احتياطات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع.

8.3 التكامل البصري

قد تتطلب زاوية المشاهدة الواسعة 120 درجة بصريات ثانوية (عدسات أو عواكس) لتحقيق أنماط حزم محددة لتطبيقات مثل الأضواء الكاشفة أو الإضاءة السفلية. يسهل التصميم ذو الرؤية العلوية الانبعاث المباشر في مثل هذه البصريات.

9. المقارنة التقنية والتمييز

تميز سلسلة T5C نفسها من خلال الجمع بين ناتج التدفق الضوئي العالي من عبوة 5050 المدمجة وخاصية جهد الأمام العالي (25 فولت نموذجياً)، مما يمكن أن يكون مفيداً لتقليل متطلبات التيار في تكوينات السلاسل المتسلسلة. يهدف تصميم العبوة المُحسّنة حرارياً، كما يتضح من المقاومة الحرارية المحددة، إلى تحقيق موثوقية أفضل واستدامة أداء مقارنة بالعبوات القياسية. يقدم التصنيف الشامل عبر التدفق الضوئي والجهد وقطع الناقص اللونية الضيقة للمصممين مستوى عالٍ من الاتساق لمنتجات الإضاءة عالية الجودة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: ما هي الكفاءة النموذجية لهذا المصباح LED؟

ج: يمكن حساب الكفاءة (لومن لكل واط). لمصباح LED 4000K Ra70 مع 655 لومن نموذجياً عند 160 مللي أمبير و 25 فولت (مدخلات 4 واط)، الكفاءة النموذجية تقريباً 164 لومن/واط. ستكون كفاءة النظام الفعلية أقل بسبب خسائر المشغل والتأثيرات الحرارية.

س: كيف أختار المجموعة المناسبة لمشروعي؟

ج: اختر CCT (X2) و CRI (X3) بناءً على متطلبات الإضاءة للتطبيق. ثم، اختر مجموعة تدفق ضوئي (من جدول التصنيف) تلبي احتياجات السطوع لديك. يمكن اختيار مجموعة الجهد (6D/E/F) بناءً على نطاق توافق الجهد لمشغلك.

س: هل يمكنني تشغيل هذا المصباح LED عند تياره الأقصى المطلق 240 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج: هذا ممكن فقط إذا كانت إدارة الحرارة فعالة بشكل استثنائي، مما يحافظ على درجة حرارة التقاطع أقل بكثير من 120°C. في معظم التصاميم العملية، من الأكثر أماناً التشغيل عند أو أقل من تيار الاختبار 160 مللي أمبير لضمان طول العمر والحفاظ على الكفاءة. دائماً راجع منحنى تخفيض التصنيف لدرجة الحرارة المحيطة المحددة.

س: ماذا يعني "قطع ناقص مكادام من 5 خطوات" لاتساق اللون؟

ج: يعني أن جميع مصابيح LED داخل هذه المجموعة لها إحداثيات لونية قريبة جداً بحيث يكون الاختلاف اللوني غير ملحوظ أو بالكاد ملحوظ لمعظم المراقبين تحت ظروف المشاهدة القياسية. القطع الناقص من 5 خطوات هو معيار صناعي شائع للخلط اللوني عالي الجودة.

11. دراسة حالة تصميم عملية

فكر في تصميم ضوء لوحة LED عالي الجودة 4000K Ra80. يختار المصمم سلسلة T5C لناتجها العالي واتساقها. من جدول التصنيف، يحددون مجموعة التدفق الضوئي GN (600-650 لومن كحد أدنى) لتحقيق سطوع اللوحة المستهدف. يختارون مجموعة الجهد 6E (24-26 فولت) لتتناسب مع نطاق جهد خرج مشغل التيار الثابت لديهم. يتم تصميم لوحة دائرة مطبوعة ذات قلب معدني (MCPCB) بوسادات تطابق توصية ورقة البيانات. يحسب التصميم الحراري حجم المشتت الحراري المطلوب بناءً على عدد مصابيح LED، و Rth j-sp البالغة 2.5 درجة مئوية/واط، ودرجة الحرارة المحيطة المتوقعة 45°C، وتيار تشغيل مختار 150 مللي أمبير (أقل قليلاً من تيار الاختبار للهامش). يتم اختيار المشغل لتوفير ناتج ثابت 150 مللي أمبير مع توافق جهد يغطي الجهد التسلسلي الإجمالي لجميع المصابيح. يضمن هذا النهج المنهجي، القائم على معلمات ورقة البيانات، منتج إضاءة موثوقاً وفعالاً ومتسقاً.

12. مبدأ التشغيل

يعمل مصباح LED الأبيض على مبدأ الإضاءة الكهربائية في مادة شبه موصلة، عادةً نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN) للانبعاث الأزرق. عند تطبيق جهد أمامي، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة، وتطلق الطاقة على شكل فوتونات (ضوء أزرق). يصطدم هذا الضوء الأزرق بعد ذلك بطبقة فوسفور مودعة على أو بالقرب من شريحة أشباه الموصلات. يمتص الفوسفور جزءاً من الضوء الأزرق ويعيد إصداره كضوء عبر طيف أوسع، بشكل أساسي في المناطق الصفراء والحمراء. يؤدي مزيج الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر/الأحمر المحول بالفوسفور إلى إدراك الضوء الأبيض. تحدد النسب الدقيقة للضوء الأزرق والضوء المحول بالفوسفور درجة حرارة اللون المترابطة (CCT)، بينما يؤثر اتساع وتركيب طيف انبعاث الفوسفور على مؤشر تجسيد اللون (CRI).

13. اتجاهات التكنولوجيا

تستمر صناعة الإضاءة ذات الحالة الصلبة في التطور مع عدة اتجاهات رئيسية. تزداد الكفاءة (لومن لكل واط) بثبات من خلال تحسينات في الكفاءة الكمية الداخلية، واستخراج الضوء، وتقنية الفوسفور. هناك تركيز قوي على تحسين جودة اللون، والانتقال إلى ما بعد Ra (CRI) إلى مقاييس مثل R9 (تجسيد الأحمر المشبع) و TM-30 (Rf, Rg) لتقييم اللون الأكثر دقة. يستمر التصغير، مما يسمح بكثافة أعلى وتصاميم أكثر مرونة. أصبحت الإضاءة الذكية والمتصلة، التي تدمج أجهزة الاستشعار والتحكم، أكثر انتشاراً. علاوة على ذلك، تظل الموثوقية والعمر الافتراضي تحت ظروف التشغيل الواقعية (بما في ذلك ارتفاع درجة الحرارة والرطوبة) مجالات حرجة للتطوير، وكذلك الدفع نحو عمليات تصنيع ومواد أكثر استدامة.