ورقة بيانات LED أبيض 7070 - الحجم 7.0x7.0x2.8 مم - الجهد 26-30 فولت - الطاقة 10.5 واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تقدم هذه الوثيقة تفاصيل مواصفات سلسلة T7C من الثنائيات الباعثة للضوء الأبيض عالية الطاقة (LED). تم تصميم السلسلة باستخدام تنسيق حزمة 7070، مما يشير إلى حجم مادي يبلغ 7.0 مم × 7.0 مم. تم هندسة هذه الثنائيات لتطبيقات تتطلب إخراجًا ضوئيًا عاليًا وأداءً حراريًا قويًا. تركز فلسفة التصميم الأساسية على تحقيق التوازن بين القدرة على التعامل مع التيار العالي وكفاءة تبديد الحرارة، مما يجعلها مناسبة للبيئات الإضاءة المتطلبة.

يتموضع خط الإنتاج هذا بشكل أساسي في أسواق الإضاءة العامة والمعمارية. تشمل مزاياه الرئيسية بصمة مدمجة نسبة لقدرة التعامل مع الطاقة، وزاوية مشاهدة واسعة للإضاءة المنتشرة، والامتثال لمعايير التصنيع والبيئة الحديثة مثل اللحام الخالي من الرصاص وتوجيهات RoHS. التطبيقات المستهدفة متنوعة، تتراوح من إضاءة خلفية اللافتات الداخلية والخارجية إلى إضاءة الزخارف المعمارية وترقيات الإضاءة العامة، حيث تكون الموثوقية وإخراج الضوء المتسق أمرًا بالغ الأهمية.

2. تحليل المعلمات التقنية

2.1 الخصائص الكهروضوئية

يتم تعريف الأداء الأساسي للـ LED في ظروف اختبار قياسية لتيار أمامي (IF) قدره 300 مللي أمبير ودرجة حرارة تقاطع (Tj) تبلغ 25 درجة مئوية. يرتبط تدفق الضوء الخرجي ارتباطًا مباشرًا بدرجة حرارة اللون المترابطة (CCT) ومؤشر تجسيد اللون (CRI). على سبيل المثال، يبلغ التدفق الضوئي النموذجي لـ LED بدرجة حرارة لون 4000 كلفن ومؤشر تجسيد لون 70 (Ra70) حوالي 1410 لومن، مع ضمان أدنى قيمة تبلغ 1300 لومن. مع زيادة مؤشر تجسيد اللون إلى 90 (Ra90)، ينخفض الخرج النموذجي إلى 1170 لومن، مع حد أدنى 1000 لومن، مما يوضح المقايضة النموذجية بين جودة اللون وكفاءة إخراج الضوء. جميع قياسات التدفق الضوئي لها تسامح معلن يبلغ ±7%، وقياسات مؤشر تجسيد اللون لها تسامح يبلغ ±2.

2.2 التصنيفات الكهربائية والحرارية

تحدد التصنيفات القصوى المطلقة الحدود التشغيلية للاستخدام الآمن والموثوق. الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر (IF) هو 350 مللي أمبير، مع تيار نابض أعلى (IFP) يبلغ 480 مللي أمبير مسموح به في ظل ظروف محددة (عرض النبضة ≤100 ميكروثانية، دورة عمل ≤1/10). الحد الأقصى لتبديد الطاقة (PD) هو 10.5 واط. يمكن للجهاز تحمل جهد عكسي (VR) يصل إلى 5 فولت. يتم تحديد نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr) من -40 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية، بينما يتراوح نطاق درجة حرارة التخزين (Tstg) من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية. الحد الأقصى المسموح به لدرجة حرارة التقاطع (Tj) هو 120 درجة مئوية. منحنى درجة حرارة اللحام بالغ الأهمية للتجميع، حيث يجب ألا يتجاوز الذروة 230 درجة مئوية أو 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ أثناء عملية إعادة التدفق.

في ظل الظروف الكهربائية القياسية (IF=300mA)، يتراوح الجهد الأمامي (VF) عادةً بين 26 فولت و30 فولت، مع تسامح يبلغ ±3%. المقاومة الحرارية من التقاطع إلى نقطة اللحام (Rth j-sp) هي معلمة رئيسية لتصميم إدارة الحرارة، بقيمة نموذجية تبلغ 1.5 درجة مئوية/واط. تشير هذه القيمة المنخفضة إلى تصميم الحزمة المعزز حرارياً، مما يسهل نقل الحرارة بعيدًا عن شريحة LED. زاوية المشاهدة (2θ1/2)، المعرفة على أنها الزاوية التي تكون عندها الشدة نصف القيمة القصوى، هي 120 درجة، مما يوفر نمط حزمة واسع.

3. شرح نظام التصنيف

3.1 تصنيف التدفق الضوئي ودرجة حرارة اللون/مؤشر تجسيد اللون

يتم فرز المنتج إلى مجموعات أداء لضمان الاتساق للمستخدم النهائي. هيكل التصنيف متعدد الأبعاد، يغطي التدفق الضوئي، والجهد الأمامي، واللونية. بالنسبة للتدفق الضوئي، يتم تعريف المجموعات برمز حرفي (مثل 3C، 3D، 3E) بنطاقات لومن دنيا وقصوى محددة. تختلف هذه النطاقات اعتمادًا على مزيج درجة حرارة اللون ومؤشر تجسيد اللون. على سبيل المثال، LED بدرجة حرارة لون 3000 كلفن ومؤشر تجسيد لون 80 (Ra80) له مجموعات تتراوح من 3B (1100-1200 لومن) إلى 3E (1400-1500 لومن). هذا يسمح للمصممين باختيار ثنائيات LED ذات سطوع مضبوط بدقة لتطبيقات الإضاءة الموحدة.

3.2 تصنيف الجهد الأمامي واللونية

يتم تصنيف الجهد الأمامي إلى رمزين: 6F (26-28 فولت) و 6G (28-30 فولت). يمكن أن يؤدي اختيار ثنائيات LED من نفس مجموعة الجهد إلى تبسيط تصميم السائق وتحسين كفاءة النظام. يتم التحكم في اللونية ضمن قطع ناقص ماك آدم من 5 خطوات لكل درجة حرارة لون، مما يضمن الحد الأدنى من الاختلاف اللوني الملحوظ بين الثنائيات. يتم توفير الإحداثيات المركزية (x, y) ومعلمات القطع الناقص (a, b, Φ) لدرجات حرارة اللون القياسية مثل 2700 كلفن، و4000 كلفن، و6500 كلفن. تذكر الوثيقة أن معايير تصنيف Energy Star تُطبق على جميع المنتجات ضمن نطاق 2600 كلفن إلى 7000 كلفن، وهو متطلب شائع لمشاريع الإضاءة التجارية.

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات عدة تمثيلات بيانية للأداء. تُظهر العلاقة بين التيار الأمامي والتدفق الضوئي النسبي كيف يزداد إخراج الضوء مع التيار، ولكنها تشير أيضًا إلى الحاجة إلى إدارة حرارية عند التيارات الأعلى. تُظهر الرسوم البيانية للطيف لمستويات مؤشر تجسيد اللون المختلفة (Ra70، Ra80، Ra90) بصريًا الطيف الأكثر اكتمالاً واستمرارية المرتبط بقيم مؤشر تجسيد اللون الأعلى، وهو أمر بالغ الأهمية لتجسيد الألوان بدقة. يؤكد مخطط توزيع زاوية المشاهدة نمط الانبعاث الشبيه بـ Lambertian بزاوية نصف قياسها 120 درجة.

يتم تفصيل الخصائص الحرارية بشكل أكبر في المنحنيات التي تُظهر التدفق الضوئي النسبي والجهد الأمامي كدوال لدرجة حرارة نقطة اللحام (Ts). هذه المنحنيات ضرورية للتنبؤ بالأداء في الظروف الواقعية حيث يعمل LED فوق 25 درجة مئوية. يوفر رسم بياني للتيار الأمامي الأقصى المسموح به مقابل درجة الحرارة المحيطة إرشادات لتخفيض التصنيف لمنع ارتفاع درجة الحرارة. بالإضافة إلى ذلك، يُظهر رسم بياني تحول إحداثيات اللونية CIE مع زيادة درجة الحرارة المحيطة، وهو أمر مهم للتطبيقات التي تكون فيها استقرارية اللون حرجة.

5. معلومات الميكانيكا والحزمة

الحزمة هي جهاز للتركيب السطحي (SMD) بأبعاد 7.00 مم (±0.1 مم) في الطول والعرض، وارتفاع 2.80 مم (±0.1 مم). يتم توفير رسم تفصيلي بالأبعاد، بما في ذلك الميزات الرئيسية مثل تخطيط وسادة اللحام، التي تبلغ مقاساتها 6.10 مم × 6.10 مم. يتم تحديد ترتيب الشرائح داخل الحزمة على أنها 9 شرائح متسلسلة و 2 متوازية، مما يفسر الجهد الأمامي النموذجي المرتفع نسبيًا البالغ 28 فولت. يتم عرض علامة قطبية واضحة، تحدد وسادات الكاثود والأنود لمنع التثبيت غير الصحيح. كما يتم توضيح النمط الأرضي الموصى به لتصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، ويظهر وسادة بحجم 7.50 مم × 7.50 مم مع فجوة 6.01 مم بين أقسام الأنود والكاثود.

6. إرشادات اللحام والتجميع

يتوافق LED مع عمليات اللحام بإعادة التدفق الخالية من الرصاص. يتم ذكر درجة حرارة اللحام القصوى المطلقة بوضوح: يمكن للجهاز تحمل درجة حرارة ذروة تبلغ 230 درجة مئوية أو 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. من الأهمية بمكان أن يلتزم فنيو التجميع بهذا المنحنى لمنع تلف العدسة السيليكونية الداخلية، أو طبقة الفسفور، أو وصلات الأسلاك. كما يتم تحديد ظروف التخزين، حيث تتطلب بيئة بين -40 درجة مئوية و +85 درجة مئوية للحفاظ على الموثوقية طويلة المدى قبل الاستخدام. يجب توخي الحذر أثناء التعامل لتجنب التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)، حيث أن الجهاز لديه تصنيف تحمل ESD يبلغ 1000 فولت (نموذج جسم الإنسان).

7. معلومات التعبئة والطلب

نظام ترقيم الأجزاء أبجدي رقمي ومفصل في جدول. يسمح هيكل الرمز بتحديد معلمات متعددة. يشير الموضع الأول (X1) إلى نوع الحزمة، حيث يتوافق "7C" مع حزمة 7070. يحدد الموضع الثاني (X2) درجة حرارة اللون أو اللون (مثل 27 لـ 2700 كلفن، 40 لـ 4000 كلفن، BL للأزرق). يشير الموضع الثالث (X3) إلى مؤشر تجسيد اللون (7 لـ Ra70، 8 لـ Ra80، 9 لـ Ra90). تحدد المواضع اللاحقة عدد الشرائح المتسلسلة والمتوازية، ورموز المكونات، والتصنيفات الداخلية. سيكون رقم جزء نموذجي يتبع هذه الاتفاقية هو T7C***92R-*****، حيث تحدد الأرقام والحروف المحددة مجموعة أدائه الدقيقة وخصائصه.

8. توصيات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

نظرًا لتدفقها الضوئي العالي وقدرتها على التعامل مع الطاقة، فإن سلسلة LED هذه مناسبة جدًا للعديد من التطبيقات. في الإضاءة المعمارية والديكورية، يمكن استخدامها للإضاءة الجدارية، أو إضاءة الكوف، أو إبراز الميزات الهيكلية. بالنسبة لمشاريع الترقية، يمكنها استبدال مصادر الضوء التقليدية عالية الواط في المصابيح المدمجة أو أضواء اللوحات، مما يوفر توفيرًا في الطاقة وعمرًا أطول. يجعل إخراجها فعالاً للإضاءة العامة في الأماكن التجارية أو الصناعية. زاوية المشاهدة الواسعة مفيدة بشكل خاص لإضاءة خلفية لوحات الإعلانات الداخلية والخارجية، مما يضمن إضاءة متساوية عبر منطقة اللافتة.

8.2 اعتبارات التصميم

يتطلب التنفيذ الناجح تصميمًا دقيقًا. إدارة الحرارة هي الأهم؛ المقاومة الحرارية المنخفضة البالغة 1.5 درجة مئوية/واط تكون فعالة فقط إذا تم تركيب LED على لوحة دوائر مطبوعة ذات قلب معدني (MCPCB) مصممة بشكل صحيح مع تبريد حراري كافٍ. يجب أن يكون السائق قادرًا على توفير تيار ثابت يصل إلى 350 مللي أمبير والتعامل مع الجهد الأمامي العالي (حتى 30 فولت). يجب على المصممين الرجوع إلى منحنى تخفيض التصنيف للتيار الأمامي الأقصى لضمان الموثوقية في درجات الحرارة المحيطة المرتفعة. بالنسبة للتطبيقات الحساسة للألوان، من الضروري تحديد مجموعة لونية ضيقة (5 خطوات ماك آدم) وفهم تحول اللون مع درجة الحرارة (كما هو موضح في الشكل 9).

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنةً بثنائيات LED ذات الحزم الأصغر (مثل 3030، 5050)، تقدم حزمة 7070 تبديد طاقة أقصى أعلى بكثير (10.5 واط) وإخراج تدفق ضوئي أعلى، مما يجعلها خيارًا للتطبيقات عالية الكثافة دون الحاجة إلى تكديس العديد من ثنائيات LED منخفضة الطاقة بكثافة على اللوحة. يمثل تصميم الحزمة المعزز حرارياً، كما يتضح من قيمة Rth j-sp المنخفضة، ميزة تمييز رئيسية تدعم التشغيل عالي التيار المستدام. يؤدي التكوين المتكامل للشرائح المتسلسلة والمتوازية (9S2P) إلى جهد تشغيل أعلى، مما يمكن أن يكون ميزة في بعض طوبولوجيات السائق عن طريق تقليل متطلبات التيار لنفس مستوى الطاقة.

10. الأسئلة الشائعة (FAQ)

س: ما الفرق بين قيمتي "النموذجي" و"الحد الأدنى" للتدفق الضوئي؟

ج: تمثل القيمة "النموذجية" (Typ) متوسط الإخراج من الإنتاج. القيمة "الدنيا" (Min) هي الحد الأدنى المضمون؛ أي LED يتم شحنه في تلك المجموعة سيلبي أو يتجاوز هذه القيمة. يجب على المصممين استخدام القيمة "الدنيا" للتصميم المحافظ للنظام.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 350 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج: بينما 350 مللي أمبير هو التصنيف الأقصى المطلق، فإن التشغيل المستمر عند هذا التيار يتطلب إدارة حرارية ممتازة للحفاظ على درجة حرارة التقاطع أقل بكثير من 120 درجة مئوية. الرجوع إلى منحنى تخفيض التصنيف (الشكل 10) أمر ضروري. يُوصى بالتشغيل عند تيار الاختبار 300 مللي أمبير أو أقل للحصول على عمر افتراضي وموثوقية مثاليين.

س: كيف يمكنني تفسير مخطط اللونية CIE والقطع الناقص من 5 خطوات؟

ج: يرسم مخطط CIE اللون في فضاء ثنائي الأبعاد. يحدد القطع الناقص المنطقة التي ستقع فيها إحداثيات لون LED. يعتبر قطع ناقص ماك آدم من 5 خطوات مقياسًا قياسيًا لاتساق اللون؛ ستظهر الثنائيات داخل نفس القطع الناقص متطابقة تقريبًا في اللون للعين البشرية في ظل ظروف المشاهدة النموذجية.

11. دراسة حالة تطبيقية عملية

فكر في تصميم تركيبة إضاءة LED عالية السقف لمستودع صناعي. الهدف هو استبدال تركيبات هاليد معدني بقدرة 400 واط. يمكن تطوير تصميم يستخدم عدة ثنائيات LED من نوع 7070. سيختار المصمم مجموعة بدرجة حرارة لون 5000 كلفن ومؤشر تجسيد لون 80 (مثل 3E لـ 1300-1400 لومن) لتحقيق توازن بين الكفاءة وجودة اللون. سيتم تركيب الثنائيات على لوحة دوائر مطبوعة ذات قلب معدني (MCPCB) كبيرة من الألومنيوم تعمل كمشتت حراري، والتي يتم تثبيتها بعد ذلك على هيكل التركيبة المصنوع من الألومنيوم. سيتم استخدام سائق تيار ثابت مصنف للجهد الإجمالي (عدد الثنائيات المتسلسلة * VF) والتيار (~300 مللي أمبير لكل سلسلة). ستساعد زاوية الحزمة الواسعة البالغة 120 درجة في تقليل عدد التركيبات المطلوبة من خلال توفير تغطية واسعة من كل نقطة. سيتم التحقق من صحة التصميم عن طريق الاختبار الحراري لضمان بقاء درجات حرارة التقاطع ضمن الحدود الآمنة تحت أقصى درجة حرارة محيطة في المستودع.

12. مقدمة عن المبدأ التقني

يستخدم LED الأبيض النموذجي شريحة أشباه موصلات من نيترايد الغاليوم الإنديوم (InGaN) تشع باللون الأزرق. يتم تحويل جزء من الضوء الأزرق إلى أطوال موجية أطول (أصفر، أحمر) بواسطة طبقة فسفور تغطي الشريحة. ينتج عن خليط الضوء الأزرق غير المحول والضوء المنبعث من الفسفور إدراك الضوء الأبيض. يتم التحكم في درجة حرارة اللون المترابطة (CCT) من خلال تركيبة الفسفور، مما يحول النقطة البيضاء من الدافئ (2700 كلفن، أكثر احمرارًا/صفرة) إلى البارد (6500 كلفن، أكثر زرقة). يقيس مؤشر تجسيد اللون (CRI) مدى دقة تجسيد LED للألوان مقارنة بمصدر ضوء مرجعي؛ يتطلب مؤشر تجسيد اللون الأعلى مزيج فسفور ينبعث منه طيف أكثر استمرارية عبر النطاق المرئي، والذي غالبًا ما يمتص المزيد من الضوء الأزرق الأولي، مما يقلل من الكفاءة الإجمالية (لومن لكل واط).

13. اتجاهات وتطورات الصناعة

يستمر سوق LED عالي الطاقة في التطور نحو كفاءة أعلى (المزيد من اللومن لكل واط)، وجودة لون محسنة (مؤشر تجسيد لون أعلى مع عقوبة كفاءة أقل)، وموثوقية أكبر. هناك اتجاه لأن تقدم حزم مثل 7070 تيارات قيادة قصوى وتبديد طاقة متزايد مع تحسن تكنولوجيا الشرائح. اتجاه مهم آخر هو توحيد تصنيف اللون والتدفق الضوئي لتبسيط سلاسل التوريد لشركات الإضاءة الكبيرة. علاوة على ذلك، هناك تكامل متزايد للبصريات الثانوية وحتى مكونات السائق داخل حزمة LED لتقليل تعقيد النظام. يظل التركيز على الأداء الحراري، كما هو واضح في مواصفات Rth j-sp المنخفضة في ورقة البيانات هذه، مجال تركيز حاسم، مما يتيح حلول إضاءة أصغر حجمًا وأكثر قوة وأطول عمراً.