ورقة بيانات سلسلة T1D لمصابيح LED البيضاء - عبوة 10.0x10.0 مم - جهد تشغيل نموذجي 49.5 فولت - تيار 360 مللي أمبير - مؤشر ألوان مرتفع (CRI) - وثيقة تقنية

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة T1D مكون LED أبيض عالي الأداء مصمم لتطبيقات الإضاءة العامة المتطلبة. يستخدم هذا الجهاز تصميم عبوة محسّن حرارياً لإدارة الحرارة بفعالية، مما يتيح التشغيل المستقر عند تيارات تشغيل عالية. أهداف التصميم الأساسية هي تقديم ناتج تدفق ضوئي عالي مع الحفاظ على خصائص تجسيد ألوان ممتازة، مما يجعله مناسباً للتطبيقات التي تكون فيها جودة الضوء وكثافته أمراً بالغ الأهمية.

1.1 المزايا الأساسية

• ناتج تدفق ضوئي عالي:قادر على تقديم أكثر من 2370 لومن (نموذجي) عند 360 مللي أمبير، اعتماداً على درجة حرارة اللون المترابطة (CCT).
• جودة لون ممتازة:يتميز بمؤشر تجسيد ألوان مرتفع (CRI) بقيمة Ra90، مما يضمن تجسيد ألوان دقيق وحيوي تحت إضاءته.
• إدارة حرارية قوية:تم تصميم العبوة لتبديد حراري فعال، مما يدعم التشغيل بتيار عالي ويساهم في الموثوقية طويلة الأمد.
• عامل شكل مدمج:المساحة البالغة 10.0 مم × 10.0 مم تتيح تكاملاً مرناً في تركيبات إضاءة وتصاميم متنوعة.
• زاوية مشاهدة واسعة:توفر زاوية مشاهدة نموذجية (2θ1/2) تبلغ 120 درجة إضاءة واسعة ومتساوية.
• تصنيع موثوق:المكون متوافق مع عمليات لحام إعادة التدفق الخالية من الرصاص ومصمم للامتثال للوائح البيئية ذات الصلة.

1.2 التطبيقات المستهدفة

تم تصميم هذا الـ LED لمجموعة واسعة من حلول الإضاءة، بما في ذلك:

• الإضاءة المعمارية والزخرفية:إضاءة الواجهات، إضاءة الكوف، وإضاءات أخرى بارزة حيث تكون هناك حاجة لناتج عالي ولون جيد.
• مصابيح التحديث:استبدال مباشر للمصادر الضوئية التقليدية في التركيبات الحالية، مما يوفر توفيراً في الطاقة وتحسيناً في جودة الضوء.
• الإضاءة العامة:الإضاءة الأساسية للمساحات السكنية والتجارية والصناعية.
• الإضاءة الخلفية للوحات الإعلانية:لوحات الإعلانات الداخلية والخارجية التي تتطلب إضاءة خلفية ساطعة وموحدة.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يقدم هذا القسم تفصيلاً مفصلاً للمعايير الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية التي تحدد نطاق أداء سلسلة LED من نوع T1D.

2.1 الخصائص الكهروضوئية

يُظهر الجهاز الأداء التالي عبر درجات حرارة ألوان مختلفة عند قياسه عند تيار أمامي (IF) قدره 360 مللي أمبير ودرجة حرارة تقاطع (Tj) تبلغ 25°م:

• 2700 كلفن (أبيض دافئ):حد أدنى للتدفق الضوئي 1900 لومن، نموذجي 2150 لومن.
• 3000 كلفن (أبيض دافئ):حد أدنى للتدفق الضوئي 2000 لومن، نموذجي 2260 لومن.
• 4000 كلفن - 6500 كلفن (أبيض محايد إلى بارد):حد أدنى للتدفق الضوئي 2100 لومن، نموذجي 2370 لومن.

ملاحظات هامة:مقدار التسامح في قياس التدفق الضوئي هو ±7%، ومقدار التسامح في قياس مؤشر تجسيد الألوان (Ra) هو ±2. الجهد الأمامي (VF) تحت هذه الظروف هو نموذجياً 49.5 فولت، مع نطاق من 46 فولت إلى 52 فولت (تسامح ±3%).

2.2 الحدود القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يجب الحفاظ على التشغيل دائمًا ضمن هذه الحدود.

• التيار الأمامي المستمر (IF):400 مللي أمبير
• التيار الأمامي النبضي (IFP):600 مللي أمبير (عرض النبضة ≤100 ميكروثانية، دورة عمل ≤1/10)
• تبديد الطاقة (PD):20800 ميلي واط
• الجهد العكسي (VR):5 فولت
• درجة حرارة التشغيل (Topr):-40°م إلى +105°م
• درجة حرارة التقاطع (Tj):120°م (الحد الأقصى)

2.3 الخصائص الكهربائية والحرارية

• الجهد الأمامي (VF):46 فولت (الحد الأدنى)، 49.5 فولت (النموذجي)، 52 فولت (الحد الأقصى) عند IF=360 مللي أمبير.
• التيار العكسي (IR):الحد الأقصى 1 ميكرو أمبير عند VR=5 فولت.
• زاوية المشاهدة (2θ1/2):120° (نموذجي).
• المقاومة الحرارية (Rth j-sp):1 °م/واط (نموذجي). تشير هذه القيمة المنخفضة إلى نقل حراري فعال من تقاطع أشباه الموصلات إلى نقطة اللحام على اللوحة.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):يتحمل 1000 فولت (نموذج جسم الإنسان).

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في مشاريع الإضاءة، يتم فرز (تصنيف) مصابيح LED وفقاً للمعايير الرئيسية. تستخدم سلسلة T1D نظام تصنيف متعدد الأبعاد.

3.1 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تجميع مصابيح LED وفقاً لناتج الضوء المقاس عند 360 مللي أمبير. لكل مجموعة (Bin) قيمة دنيا وقصوى محددة للتدفق الضوئي. على سبيل المثال، لمصباح LED بدرجة حرارة لون 4000 كلفن ومؤشر Ra90، يغطي رمز المجموعة "3M" نطاق 2100-2200 لومن، و"3N" يغطي 2200-2300 لومن، وهكذا حتى "3Q" لنطاق 2400-2500 لومن. هذا يسمح للمصممين باختيار مصابيح LED بمستويات سطوع يمكن التنبؤ بها.

3.2 تصنيف الجهد الأمامي

لمساعدة في تصميم السائق ومطابقة التيار في مصفوفات LED المتعددة، يتم أيضاً تصنيف الأجهزة حسب الجهد الأمامي. تشمل الرموز "6R" (46-48 فولت)، و"6S" (48-50 فولت)، و"6T" (50-52 فولت). يمكن أن يساعد اختيار مصابيح LED من نفس مجموعة الجهد في تحقيق أداء أكثر تجانساً.

3.3 تصنيف اللونية (اتساق اللون)

4. تحليل منحنيات الأداء

تقدم الرسوم البيانية المقدمة رؤى حاسمة حول سلوك الـ LED تحت ظروف تشغيل مختلفة.

4.1 توزيع الطيف

يظهر رسم الطيف للأجهزة ذات Ra≥90 انبعاثاً واسعاً ومستمراً عبر النطاق المرئي، وهي سمة مميزة لمصابيح LED البيضاء عالية CRI المحولة بالفوسفور. إن غياب الفجوات الكبيرة في الطيف هو ما يتيح مؤشر تجسيد الألوان المرتفع، مما يسمح للأشياء بالظهور بشكل طبيعي تحت ضوئه.

4.2 التيار مقابل التدفق الضوئي النسبي

يوضح هذا المنحنى العلاقة بين تيار التشغيل وناتج الضوء. في البداية، يزداد ناتج الضوء بشكل شبه خطي مع التيار. ومع ذلك، عند التيارات الأعلى، تنخفض الكفاءة عادةً بسبب زيادة الحرارة وتأثيرات أخرى (انخفاض الكفاءة). يضمن التشغيل عند أو أقل من 360 مللي أمبير الموصى بها فعالية مثالية وعمراً أطول.

4.3 الاعتماد على درجة الحرارة

الرسوم البيانية التي توضح التدفق الضوئي النسبي والجهد الأمامي مقابل درجة حرارة نقطة اللحام (Ts) حيوية للتصميم الحراري. ينخفض التدفق الضوئي بشكل عام مع ارتفاع درجة الحرارة. كما ينخفض الجهد الأمامي مع زيادة درجة الحرارة. فهم هذه العلاقات ضروري لتصميم مشتتات حرارة فعالة والتنبؤ بناتج الضوء في بيئة التطبيق النهائية.

4.4 أقصى تيار مقابل درجة الحرارة المحيطة

يحدد منحنى التخفيض هذا أقصى تيار أمامي مسموح به كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. مع زيادة درجة الحرارة المحيطة، تقل قدرة الـ LED على تبديد الحرارة، لذلك يجب تقليل الحد الأقصى لتيار التشغيل الآمن لمنع تجاوز درجة حرارة التقاطع القصوى (Tj max). هذا الرسم البياني حاسم لضمان الموثوقية في البيئات عالية الحرارة.

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتميز الـ LED بغلاف مربع للتركيب السطحي بأبعاد 10.0 مم × 10.0 مم. يوفر الرسم البعدي مناظر علوية وجانبية وسفلية مع قياسات حرجة. يظهر المنظر السفلي بوضوح تخطيط وسادات اللحام وعلامة القطبية. التسامح القياسي للأبعاد غير المحددة هو ±0.1 مم.

5.2 تحديد القطبية وتصميم وسادة اللحام

يحتوي الجزء السفلي من العبوة على وسادات لحام محددة بوضوح للأنود (+) والكاثود (-). يتم توفير النمط الموصى به لوسادة اللحام (land pattern) لضمان وصلة لحام موثوقة واتصال حراري مناسب بلوحة الدوائر المطبوعة (PCB). يعد اتباع هذا النمط الموصى به ضرورياً للاستقرار الميكانيكي ونقل الحرارة الأمثل.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف لحام إعادة التدفق

تم تصنيف المكون لعمليات لحام إعادة التدفق الخالية من الرصاص. يجب اتباع ملف حراري محدد لتجنب التلف:

ذروة درجة حرارة جسم العبوة (Tp):

• الحد الأقصى 260°م.الوقت فوق السائل (TL=217°م):
• من 60 إلى 150 ثانية.الوقت ضمن 5°م من درجة الحرارة القصوى:
• الحد الأقصى 30 ثانية.معدل الصعود (إلى الذروة):
• الحد الأقصى 3°م/ثانية.معدل الهبوط (من الذروة):
• الحد الأقصى 6°م/ثانية.إجمالي الوقت من 25°م إلى الذروة:
• الحد الأقصى 8 دقائق.يؤدي الالتزام بهذا الملف إلى منع الصدمة الحرارية وعيوب وصلة اللحام والتلف المحتمل لشريحة LED الداخلية والفوسفور.

7. نظام ترقيم الأجزاء

يتبع رقم الجزء (مثل T1D**9G2R-*****) رمزاً منظمًا ينقل السمات الرئيسية:

رمز النوع:

• "1D" يشير إلى عبوة مقاس 10.0 مم × 10.0 مم.رمز درجة حرارة اللون (CCT):
• رقمان يشيران إلى درجة حرارة اللون المترابطة (مثل 27 لـ 2700K، 40 لـ 4000K).رمز تجسيد اللون:
• رقم واحد لمؤشر CRI (مثل 9 لـ Ra90).رموز تكوين الشريحة:
• تشير إلى عدد الشرائح المتسلسلة والمتوازية داخل العبوة.رمز اللون:
• حرف يشير إلى معيار اللون (مثل ANSI).يسمح هذا النظام بالتعريف الدقيق وطلب نوع LED المطلوب.

8. اعتبارات تصميم التطبيق

8.1 الإدارة الحرارية

نظراً لتبديد الطاقة العالي (يصل إلى ~17.8 واط عند 360 مللي أمبير، 49.5 فولت)، فإن الإدارة الحرارية الفعالة هي أهم عامل تصميم على الإطلاق. تعتبر لوحة دوائر مطبوعة ذات قلب معدني (MCPCB) أو حل تبريد حراري آخر بحجم مناسب إلزامية للحفاظ على درجة حرارة نقطة اللحام (Ts) ضمن حدود آمنة. سيؤدي تجاوز التصنيفات الحرارية إلى تسريع تدهور اللومن، وانزياح اللون، وفي النهاية، فشل الجهاز.

8.2 التشغيل الكهربائي

مطلوب سائق LED بتيار ثابت لتشغيل هذا الجهاز. يجب اختيار السائق لتوفير تيار ثابت 360 مللي أمبير (أو تيار مخفض بناءً على الظروف الحرارية) ويجب أن يتحمل الجهد الأمامي النموذجي البالغ ~49.5 فولت لكل LED. بالنسبة للتصاميم التي تستخدم عدة مصابيح LED، يمكن توصيلها على التوالي، ولكن يجب أن يستوعب جهد خرج السائق مجموع الجهود الأمامية.

8.3 التكامل البصري

زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 120 درجة مناسبة للتطبيقات التي تتطلب إضاءة واسعة بدون بصريات ثانوية. بالنسبة للتطبيقات التي تحتاج إلى حزمة ضوئية مركزة، يجب استخدام عدسات أو عواكس مناسبة. يجب على المصممين مراعاة الاختلافات المحتملة في اللون عبر الزاوية، على الرغم من أن التصنيف الدقيق يقلل من هذا.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنةً بمصابيح LED متوسطة الطاقة القياسية (مثل عبوات 2835، 3030)، تقدم سلسلة T1D تدفقاً ضوئياً أعلى بكثير لكل جهاز، مما يقلل من عدد المكونات المطلوبة في تركيبة إضاءة عالية الناتج. عوامل التمييز الرئيسية لها هي الجمع بين التدفق الضوئي العالي جداً، ومؤشر CRI مرتفع (Ra90)، وعبوة قوية مصممة للأداء الحراري. مقارنةً بمصابيح LED عالية الطاقة الأخرى من نوع COB (شريحة على اللوحة)، فإنها تقدم عامل شكل أكثر انفصالاً، يشبه مصدر نقطي، مما يمكن أن يكون مفيداً للتحكم البصري في بعض التطبيقات.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED عند 400 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج: الحد الأقصى المطلق للتيار الأمامي المستمر هو 400 مللي أمبير. ومع ذلك، للحصول على عمر افتراضي وموثوقية مثاليين، يوصى بالتشغيل عند أو أقل من حالة الاختبار البالغة 360 مللي أمبير، خاصة بعد مراعاة التخفيض الحراري في التطبيق الفعلي.

س: ما هو المشتت الحراري المطلوب؟

ج: يعتمد المشتت الحراري المطلوب بالكامل على درجة الحرارة المحيطة للتطبيق، وتيار التشغيل المطلوب، ودرجة حرارة التقاطع المقبولة. باستخدام المقاومة الحرارية (Rth j-sp = 1°م/واط) ومنحنى التخفيض، يمكن للمهندس الحراري حساب المعاوقة الحرارية اللازمة من نقطة اللحام إلى المحيط.

س: كيف يتحول اللون مع مرور الوقت ودرجة الحرارة؟

ج: جميع مصابيح LED البيضاء تعاني من درجة معينة من الانزياح اللوني. يظهر الرسم البياني المقدم (الشكل 7. Ts مقابل الانزياح في CIE x, y) اتجاه ومدى انزياح إحداثيات اللونية مع درجة حرارة نقطة اللحام. يتأثر الحفاظ على اللومن طويل الأمد والانزياح اللوني بدرجة حرارة التشغيل والتيار؛ يقلل التشغيل ضمن المواصفات من هذه التأثيرات.

11. مثال حالة استخدام للتصميم

السيناريو: تصميم تركيبة إضاءة صناعية عالية الارتفاع.

يحتاج المصمم إلى ناتج ضوئي يبلغ حوالي 25000 لومن. باستخدام مصباح LED من نوع T1D-4000K-Ra90 من المجموعة "3P" (2300-2400 لومن نموذجي)، سيحتاج إلى حوالي 10-11 مصباح LED. سيتم تركيب هذه على مشتت حراري ألومنيوم كبير ومبرد بنشاط للحفاظ على درجة حرارة Ts منخفضة. سيتم ترتيب مصابيح LED في سلسلة على التوالي، مما يتطلب سائق تيار ثابت بقدرة جهد خرج تزيد عن 500 فولت (11 مصباح LED * 49.5 فولت) وناتج تيار ثابت 360 مللي أمبير. ستوفر زاوية المشاهدة الواسعة تغطية جيدة لمنطقة الارتفاع العالي، وسيحسن مؤشر CRI المرتفع الرؤية والسلامة في مكان العمل.

12. مبدأ التشغيل

هذا هو مصباح LED أبيض محول بالفوسفور. النواة هي شريحة أشباه موصلات زرقاء الانبعاث، تعتمد عادةً على نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN). عند تطبيق تيار أمامي، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة للشريحة، مما ينبعث منه ضوء أزرق. يضرب جزء من هذا الضوء الأزرق طبقة من مادة الفوسفور (مثل YAG:Ce) المترسبة على الشريحة أو بالقرب منها. يمتص الفوسفور بعض الفوتونات الزرقاء ويعيد انبعاث الضوء عبر طيف أوسع، بشكل أساسي في المناطق الصفراء والحمراء. ينتج عن خليط الضوء الأزرق المتبقي وانبعاث الفوسفور واسع الطيف إدراك الضوء الأبيض. يحدد المزيج المحدد من الفوسفورات درجة حرارة اللون CRI ومؤشر CRI للناتج النهائي.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يتم دفع تطوير مصابيح LED البيضاء عالية الطاقة مثل سلسلة T1D من خلال التحسينات المستمرة في عدة مجالات:

الكفاءة (لومن/واط):يهدف البحث المستمر في مواد أشباه الموصلات الجديدة (مثل GaN غير القطبية/شبه القطبية) وتصاميم الشرائح المتقدمة إلى تقليل انخفاض الكفاءة عند التيارات العالية.جودة اللون:الاتجاه هو نحو قيم CRI أعلى (Ra95، Ra98) وتحسين اتساق اللون (قطع ناقص مكادام أكثر ضيقاً، مثل 3 خطوات أو خطوتين). يتم تحقيق ذلك من خلال خلطات فوسفور متعددة متطورة.الموثوقية والعمر الافتراضي:تعمل مواد العبوة المحسنة، والواجهات الحرارية الأفضل، وتحسين استقرار الفوسفور تحت درجة حرارة وكثافة تدفق عالية على إطالة عمر مصابيح LED وصيانة اللومن.التكامل الذكي:هناك تقارب متزايد بين عبوات LED وأجهزة الاستشعار المدمجة، والسوائق، وواجهات الاتصال لأنظمة الإضاءة الذكية والقابلة للضبط.There is a growing convergence of LED packages with onboard sensors, drivers, and communication interfaces for intelligent, tunable lighting systems.