فهرس
- 1. نظرة عامة على المنتج
- 1.1 تحديد موقع المنتج والمزايا الأساسية
- 1.2 السوق المستهدف والتطبيقات الرئيسية
- 2. تحليل متعمق للمواصفات الفنية
- 2.1 الخصائص الكهروضوئية
- 2.2 الخصائص الكهربائية والحدود القصوى المطلقة
- 2.3 الخصائص الحرارية
- 3. شرح نظام التصنيف
- 3.1 تصنيف درجة حرارة اللون واللونية
- 3.2 تصنيف التدفق الضوئي
- 3.3 تصنيف الجهد الأمامي
- 4. تحليل منحنى الأداء
- 4.1 خصائص IV والتدفق الضوئي النسبي
- 4.2 الاعتماد على درجة الحرارة
- 4.3 السلوك الطيفي واللوني
- 5. دليل التطبيق والاعتبارات التصميمية
- 5.1 الإدارة الحرارية
- 5.2 الدفع الكهربائي
- 5.3 التصميم البصري
- 5.4 اللحام والتشغيل
- 6. المقارنة التقنية والتمييز
- 7. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)
- 8. مقدمة موجزة عن آلية العمل
- 9. الاتجاهات التقنية
1. نظرة عامة على المنتج
يوضح هذا المستند بالتفصيل المواصفات الفنية وخصائص الأداء لسلسلة LED متوسطة القدرة 3020، والتي تستخدم تقنية التغليف المتقدمة EMC (مركب القولبة الإيبوكسي). تم تصميم هذه السلسلة خصيصًا لتطبيقات الإضاءة العامة، حيث تحقق التوازن الأمثل بين الكفاءة الضوئية والفعالية من حيث التكلفة والموثوقية.
1.1 تحديد موقع المنتج والمزايا الأساسية
يتم وضع LED 3020 في سوق الطاقة المتوسطة، ويستهدف بشكل أساسي سيناريوهات التطبيق التي تتطلب أداءً عاليًا وفعالية من حيث التكلفة. تنبع ميزاته الأساسية من تقنية التغليف والتصميم الكهربائي.
- حزمة EMC محسنة للأداء الحراري: مقارنةً بالبلاستيك التقليدي PPA أو PCT، فإن مادة EMC تتمتع بتوصيل حراري ومقاومة للحرارة متفوقة، مما يؤدي إلى الحفاظ على التدفق الضوئي بشكل أفضل وعمر تشغيلي أطول.
- الكفاءة الضوئية العالية والقيمة مقابل السعر (لومن/دولار): يهدف هذا المنتج إلى تقديم أفضل مؤشرات لومن لكل واط ولومن لكل دولار في فئته، مما يجعله مثاليًا لمشاريع الإضاءة ذات الحجم الكبير والحساسة للتكلفة.
- مرونة الطاقة: على الرغم من تصنيفها ضمن سلسلة 0.5 واط، إلا أن تغليفها المتين يسمح بتشغيل بقدرة تصل إلى 0.8 واط، مما يوفر مرونة في التصميم لمتطلبات تيار القيادة المختلفة.
- جودة ألوان عالية: مؤشر تجسيد اللون (CRI) الأدنى هو 80، مما يضمن استعادة ألوان جيدة، ومناسب للإضاءة الداخلية العامة التي تتطلب دقة في الألوان.
- قدرة قيادة قوية: يدعم أقصى تيار أمامي (IF) 240 مللي أمبير وتيار النبض (IFP) 300 مللي أمبير، مما يمكنه التكيف مع مخططات القيادة المختلفة.
1.2 السوق المستهدف والتطبيقات الرئيسية
تتيح تعددية استخدامات LED 3020 تطبيقها في نطاق واسع من تطبيقات الإضاءة.
- تركيبات ومصابيح الإضاءة البديلة: استبدال مباشر للمبات الإضاءة المتوهجة التقليدية أو الموفرة للطاقة أو وحدات LED القديمة في اللمبات والأنابيب والمصابيح المدمجة.
- الإضاءة العامة: المصدر الضوئي الرئيسي للمصابيح السكنية والتجارية والصناعية (مثل مصابيح اللوحات، ومصابيح الشبكات، ومصابيح المرتفعات).
- الإضاءة الخلفية: تستخدم لإضاءة اللافتات الداخلية والخارجية، وصناديق الإضاءة، وألواح الزينة.
- إضاءة المباني والديكور: التطبيقات التي تتطلب إضاءة مركزية، وإضاءة تجاويف المصابيح، واستقرارًا في إخراج الضوء واتساق الألوان.
2. تحليل متعمق للمواصفات الفنية
تم قياس جميع المعلمات تحت ظروف الاختبار القياسية: التيار الأمامي (IF) = 150 مللي أمبير، درجة حرارة البيئة (Ta) = 25 درجة مئوية، الرطوبة النسبية (RH) = 60%.
2.1 الخصائص الكهروضوئية
المؤشرات الرئيسية للأداء التي تحدد الناتج الضوئي والألوان لـ LED.
- التدفق الضوئي: عند 150 مللي أمبير، يتراوح النطاق النموذجي من 58 لومن إلى 68 لومن، اعتمادًا على نطاق درجة حرارة اللون المرتبطة (CCT). يحدد كل نطاق أيضًا الحد الأدنى المضمون. التسامح في القياس هو ±7%.
- الجهد الأمامي (VF): عند 150 مللي أمبير، يكون انخفاض الجهد النموذجي عبر LED هو 3.4 فولت، يتراوح من 3.1 فولت (الحد الأدنى) إلى 3.4 فولت (النموذجي). التسامح هو ±0.1 فولت. هذه المعلمة حاسمة لتصميم السائق وإدارة الحرارة.
- زاوية المشاهدة (2θ1/2): توفر زاوية المشاهدة الواسعة النموذجية البالغة 110 درجة توزيعًا ضوئيًا واسعًا وموحدًا، مما يجعلها مثالية للإضاءة العامة.
- مؤشر تجسيد اللون (CRI/Ra): الحد الأدنى لـ Ra هو 80، مع تسامح قياس ±2. وهذا يشير إلى دقة ألوان ممتازة.
- التيار العكسي (IR): عند جهد عكسي (VR) بقيمة 5V، الحد الأقصى هو 10 μA، مما يشير إلى سلامة جيدة للوصلة.
2.2 الخصائص الكهربائية والحدود القصوى المطلقة
تحدد هذه القيم الحدود التشغيلية التي قد تؤدي إلى تلف دائم.
- أقصى تيار أمامي (IFmax): 240 مللي أمبير (تيار مستمر).
- الحد الأقصى للتيار الأمامي النبضي (IFPmax): 300 مللي أمبير تحت ظروف محددة (عرض النبضة ≤ 100 ميكروثانية، دورة العمل ≤ 1/10).
- الحد الأقصى لاستهلاك الطاقة (PDmax): 816 ميغاواط. هذا هو الحد الأقصى المسموح به لفقدان الطاقة الحرارية عند الوصلة.
- الحد الأقصى للجهد العكسي (VRmax): 5 فولت.
- درجة حرارة الوصلة (Tjmax): 115 درجة مئوية. درجة الحرارة القصوى المطلقة للوصلة شبه الموصلة.
- درجة حرارة التشغيل والتخزين: من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية.
- درجة حرارة اللحام: يتحمل 230°C أو 260°C لمدة 10 ثوانٍ، متوافق مع منحنى إعادة التدفق الخالي من الرصاص القياسي.
2.3 الخصائص الحرارية
الإدارة الحرارية الفعالة ضرورية للأداء والعمر الافتراضي.
- المقاومة الحرارية (RθJ-SP): 21 °C/W (قيمة نموذجية). هذه هي المقاومة الحرارية من وصلة LED إلى نقطة اللحام. تشير القيمة الأقل إلى نقل حراري أفضل من الشريحة إلى اللوحة الدائرية. هذه المعلمة أساسية لحساب ارتفاع درجة حرارة الوصلة بالنسبة لدرجة حرارة نقطة اللحام: ΔTj = PD * RθJ-SP。
- قدرة مقاومة التفريغ الكهروستاتيكي (ESD): قادر على تحمل 1000 فولت (نموذج جسم الإنسان)، ويتمتع بمتانة تشغيلية جيدة.
3. شرح نظام التصنيف
لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات مختلفة. تستخدم هذه السلسلة نظام تصنيف متعدد المعايير.
3.1 تصنيف درجة حرارة اللون واللونية
يقدم هذا المنتج ستة نطاقات رئيسية لدرجة حرارة اللون المترابط (CCT)، من الأبيض الدافئ إلى الأبيض البارد، متوافقة مع تعريفات نطاقات برنامج Energy Star للمدى 2600K-7000K.
- الموديل ونطاق CCT:
- T3427811C-**AA: أبيض دافئ (قيمة نموذجية 2725K، نطاق 2580K-2870K)
- T3430811C-**AA: أبيض دافئ (3045K قيمة نموذجية، نطاق 2870K-3220K)
- T3440811C-**AA: أبيض محايد (3985K قيمة نموذجية، نطاق 3710K-4260K)
- T3450811C-**AA: أبيض محايد (قيمة نموذجية 5028K، نطاق 4745K-5311K)
- T3457811C-**AA: أبيض بارد (قيمة نموذجية 5665K، نطاق 5310K-6020K)
- T3465811C-**AA: أبيض بارد (قيمة نموذجية 6530K، نطاق 6020K-7040K)
- هيكل فرز اللونية (الجدول 5): يتم تعريف كل درجة فرز لدرجة حرارة اللون المترابط (مثل 27M5، 30M5) بواسطة قطع ناقص على مخطط اللونية CIE 1931. يحدد هذا الجدول إحداثيات مركز القطع الناقص (x، y)، والمحور شبه الرئيسي (a)، والمحور شبه الثانوي (b)، وزاوية دورانه (Φ). عدم اليقين في قياس إحداثيات اللون هو ±0.007.
3.2 تصنيف التدفق الضوئي
داخل كل نطاق لوني، يتم فرز الثنائيات الباعثة للضوء (LED) بشكل إضافي بناءً على إنتاجها الضوئي عند 150 مللي أمبير.
- رمز التدفق الضوئي: تمثل رموز مثل E7 وE8 وE9 وF1 وF2 نطاقات لومن محددة. على سبيل المثال، في تصنيف لوني 27M5:
- الرمز E7: 54 لومن (الحد الأدنى) إلى 58 لومن (الحد الأقصى)
- الرمز E8: 58 لومن إلى 62 لومن
- الرمز E9: 62 lm إلى 66 lm
- تختلف رموز التدفق الضوئي المتاحة حسب تصنيف اللونية، حيث توفر التصنيفات ذات CCT أعلى عادةً رموز تدفق ضوئي أعلى (على سبيل المثال، حتى F2: 70-72 lm).
3.3 تصنيف الجهد الأمامي
يتم أيضًا تصنيف الثنائيات الباعثة للضوء (LED) وفقًا لانخفاض الجهد الأمامي لديها، وذلك لتبسيط تصميم التشغيل وضمان سلوك متسق للسلاسل عند توصيلها على التوالي.
- رمز الجهد:
- الكود 1: VF = 2.8V إلى 3.0V
- الكود 2: VF = 3.0V إلى 3.2V
- الكود 3: VF = 3.2V إلى 3.4V
- التسامح في قياس VF هو ±0.1V.
4. تحليل منحنى الأداء
يقدم الرسم البياني المقدم رؤى أساسية حول سلوك الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) تحت ظروف تشغيل مختلفة.
4.1 خصائص IV والتدفق الضوئي النسبي
الشكل 3 (IF مقابل التدفق الضوئي النسبي): يوضح العلاقة بين تيار القيادة والإخراج الضوئي. يزداد التدفق الضوئي بشكل شبه خطي مع التيار. على الرغم من أن القيادة بتيارات أعلى (مثل 240 مللي أمبير) تنتج إجمالي ضوء أكثر، إلا أن الكفاءة الضوئية (لومن لكل واط) عادة ما تنخفض بسبب زيادة الفقد الحراري والكهربائي. يجب على المصممين تحقيق التوازن بين متطلبات الإخراج والكفاءة الضوئية والحمل الحراري.
الشكل 4 (IF وVF): يوضح منحنى IV للدايود. يزداد جهد الأمام مع زيادة التيار. هذا المنحنى حاسم لحساب استهلاك الطاقة (PD = IF * VF) في أي نقطة تشغيل، مما يؤثر مباشرة على التصميم الحراري.
4.2 الاعتماد على درجة الحرارة
الشكل 6 (Ta مع التدفق الضوئي النسبي): يوضح التأثير السلبي لارتفاع درجة حرارة البيئة/نقطة اللحام على خرج الضوء. عندما ترتفع درجة الحرارة من 25°C إلى 85°C، قد ينخفض التدفق الضوئي بنحو 20-30%. وهذا يؤكد على ضرورة التصميم الحراري الفعال للوحة الدوائر المطبوعة (PCB) واستخدام المشتتات الحرارية.
الشكل 7 (درجة حرارة الوصلة مقابل الجهد الأمامي): يُظهر الجهد الأمامي انخفاضًا خطيًا مع ارتفاع درجة الحرارة (حوالي -2 مللي فولت/°C لمصابيح InGaN LED النموذجية). يمكن استخدام هذه الخاصية أحيانًا لتقدير درجة حرارة الوصلة.
الشكل 8 (أقصى تيار أمامي مقابل درجة حرارة البيئة المحيطة): منحنى تخفيض رئيسي. يجب تقليل الحد الأقصى المسموح به للتيار المستمر الأمامي مع ارتفاع درجة حرارة البيئة لمنع تجاوز درجة حرارة الوصلة القصوى (115 درجة مئوية). على سبيل المثال، عند درجة حرارة بيئة تبلغ 85 درجة مئوية، يكون الحد الأقصى المسموح به للتيار أقل بكثير من 240 مللي أمبير.
4.3 السلوك الطيفي واللوني
الشكل 1 (التوزيع الطيفي): الطيف النموذجي لـ LED الأبيض، يتكون من رقاقة زرقاء ومسحوق الفلورسنت. يوضح الشكل ذروة الضوء الأزرق من الرقاقة وانبعاث الفلورسنت الأصفر الأوسع. الشكل الدقيق يحدد CCT وCRI.
الشكل 5 (Ta مقابل انزياح CIE x، y): يوضح كيف تتغير إحداثيات اللونية مع درجة الحرارة عند تيار ثابت. تتحرك الإحداثيات على مسار محدد. فهم هذا الانزياح مهم للتطبيقات التي تتطلب ثباتًا صارمًا للون عبر نطاق درجات الحرارة.
الشكل 2 (توزيع زاوية الرؤية): تم تأكيد نمط الانبعاث شبه لامبرتي المرتبط بزاوية رؤية 110 درجة، مما يوضح تغير الشدة مع الزاوية المركزية.
5. دليل التطبيق والاعتبارات التصميمية
5.1 الإدارة الحرارية
هذا هو العامل الأكثر أهمية لضمان الأداء والعمر الافتراضي.
- تصميم PCB: استخدم لوحة دائرة مطبوعة ذات قاعدة معدنية (MCPCB) أو لوحة FR4 قياسية بها فتحات تبريد كافية أسفل وسادة حرارة LED لنقل الحرارة بعيدًا عن نقطة اللحام.
- حساب درجة حرارة التقاطع: مراقبة وضبط Tj باستمرار. يمكن تقديرها: Tj ≈ Tsp + (PD * RθJ-SP)، حيث Tsp هي درجة الحرارة المقاسة عند نقطة اللحام. حافظ دائمًا على Tj أقل من 115 درجة مئوية، ومن أجل عمر أطول، يُفضل أن تكون أقل بكثير من هذه القيمة.
- اتبع منحنى التخفيض: التزم بدقة بمنحنى التيار الأقصى مقابل درجة الحرارة المحيطة (الشكل 8).
5.2 الدفع الكهربائي
- القيادة بتيار ثابت: استخدم دائماً سائق LED بتيار ثابت. بسبب المعامل الحراري السلبي لجهد التوصيل (VF)، فإن استخدام القيادة بجهد ثابت سيؤدي إلى هروب حراري وفشل.
- اختيار التيار: على الرغم من أن LED يمكنها التعامل مع تيار يصل إلى 240 مللي أمبير، إلا أن العمل بتيار اختبار 150 مللي أمبير أو أقل يوفر عادةً أفضل توازن بين الكفاءة الضوئية والعمر التشغيلي والحمل الحراري. استخدم المنحنى في الشكل 3 لاختيار التيار المناسب المقابل للإخراج الضوئي المطلوب.
- تكوين التوالي/التوازي: عند توصيل عدة مصابيح LED على التوالي، تأكد من أن جهد الامتثال لمشغل الدائرة كافٍ لتغطية مجموع جهد الأمام VF للسلسلة. بالنسبة لسلاسل متوازية، استخدم تحديد تيار منفصل أو قم بمطابقة درجات VF بعناية لمنع عدم توازن التيار.
5.3 التصميم البصري
- زاوية الرؤية الواسعة البالغة 110 درجة مناسبة للتطبيقات التي تتطلب إضاءة واسعة دون الحاجة إلى مكونات بصرية ثانوية. للحصول على حزمة ضوئية مركزة، ستكون هناك حاجة إلى عدسة أو عاكس مناسب.
- عند خلط مصابيح LED من دفعات إنتاج مختلفة، يرجى مراعاة التصنيف اللوني للحفاظ على تجانس اللون داخل المصباح.
5.4 اللحام والتشغيل
- لحام إعادة التدفق: متوافق مع منحنيات لحام إعادة التدفق الخالي من الرصاص القياسية بدرجة حرارة ذروية تبلغ 230 درجة مئوية أو 260 درجة مئوية ولمدة لا تزيد عن 10 ثوانٍ. اتبع معدلات التسخين والثبات والتبريد الموصى بها للمنحنى لتجنب إجهاد التغليف.
- إجراءات الوقاية من التفريغ الكهروستاتيكي: على الرغم من تصنيفها بـ 1000 فولت HBM، إلا أنه يجب الالتزام بإجراءات الوقاية القياسية من التفريغ الكهروستاتيكي أثناء التشغيل والتجميع (محطة عمل مؤرضة، سوار معصم).
- التخزين: التخزين في بيئة جافة وخاضعة للتحكم ضمن نطاق درجة الحرارة المحدد (-40°C إلى +85°C).
6. المقارنة التقنية والتمييز
على الرغم من أن ورقة المواصفات لا تقدم مقارنة مباشرة جنبًا إلى جنب مع مكونات منافس محدد، إلا أنه يمكن استنتاج مزايا التمييز الرئيسية لحزمة 3020 EMC هذه:
- مقارنة EMC مع التغليف البلاستيكي (PPA/PCT): مقارنةً بالبلاستيك القياسي، يتمتع تغليف EMC بأداء حراري أفضل ومقاومة ممتازة للاصفرار/الاسمرار تحت درجات الحرارة العالية والتعرض للأشعة فوق البنفسجية. وهذا يتحول إلى معدل أفضل للاحتفاظ بالتدفق الضوئي (عمر L70/L90) واستقرار لوني أفضل مع مرور الوقت.
- كثافة الطاقة: يمكن العمل بشكل موثوق حتى 0.8 واط ضمن حجم حزمة 3020، مما يوفر كثافة طاقة أعلى من العديد من مصابيح LED متوسطة الطاقة التقليدية، وقد يقلل من عدد مصابيح LED المطلوبة لإنتاج لومن معين.
- فرز شامل: يوفر الفرز متعدد المعايير (اللونية، التدفق الضوئي، الجهد) للمصنعين أداة لتحقيق اتساق عالٍ في اللون والسطوع في منتجاتهم النهائية، وهو متطلب أساسي لمصابيح الإضاءة عالية الجودة.
7. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)
سؤال: هل يمكنني تشغيل هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) باستمرار بأقصى تيار 240 مللي أمبير؟
الإجابة: نعم، ولكن بشرط أن تتمكن من ضمان بقاء درجة حرارة الوصلة (Tj) أقل من 115 درجة مئوية. وهذا يتطلب إدارة حرارية ممتازة (مقاومة حرارية منخفضة جدًا من الوصلة إلى البيئة المحيطة). بالنسبة لمعظم التصميمات العملية، يوصى بالعمل عند تيار أقل (مثل 150 مللي أمبير) للحصول على أفضل كفاءة ضوئية وموثوقية.
سؤال: ما هو استهلاك الطاقة الفعلي عند نقطة التشغيل النموذجية؟
الإجابة: عند IF=150mA وVF=3.4V (قيمة نموذجية)، تكون مدخلات الطاقة الكهربائية P = 0.15A * 3.4V = 0.51W (510mW). الفرق بين هذه القيمة والحد الأقصى لمعدل تبديد الطاقة (816mW) يمثل هامش التصميم الحراري.
سؤال: كيف يتم تفسير رمز الدرجة "T3450811C-**AA، 50M5، F1، 2"؟
الإجابة: هذا يحدد LED بلون أبيض محايد (5028K نموذجي، درجة 50M5)، وتدفق ضوئي في نطاق F1 (66-70 lm عند 150mA)، وجهد أمامي برمز 2 (3.0V-3.2V). قد يمثل "**" في الطراز رمز تدفق ضوئي/جهد محدد.
سؤال: لماذا ينخفض الناتج الضوئي مع ارتفاع درجة الحرارة؟
الإجابة: سببان رئيسيان: 1) انخفاض الكفاءة الكمومية الداخلية لشريحة أشباه الموصلات في درجات الحرارة المرتفعة. 2) انخفاض كفاءة تحويل طبقة الفوسفور والاخماد الحراري المحتمل. يمكن للتبريد الفعال التخفيف من هذا الانخفاض.
سؤال: هل هناك حاجة إلى مشتت حراري؟
答:对于任何运行在低电流以上(例如>60mA)或在密闭/封闭式灯具中的应用,散热器或具有优异热扩散性能的PCB对于管理结温是绝对必要的。
8. مقدمة موجزة عن آلية العمل
LED 3020 هو مصدر ضوء صلب يعتمد على فيزياء أشباه الموصلات. المكون الأساسي هو شريحة مصنوعة من مادة نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN). عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز جهد عتبة الصمام الثنائي، تتحد الإلكترونات والثقوب داخل المنطقة النشطة للشريحة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. في هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء الأبيض، تبعث الشريحة بشكل أساسي ضوءًا أزرق. يتم ترسيب طبقة من الفوسفور (عادةً ياقوت الألومنيوم الإيتريوم المطعم بالسيريوم YAG) على الشريحة. يتم امتصاص جزء من الضوء الأزرق بواسطة الفوسفور وإعادة إصداره كضوء أصفر. الضوء الأزرق المتبقي، عند دمجه مع الضوء الأصفر المحول، يخلق الإدراك البصري للضوء الأبيض. تحدد النسبة الدقيقة بين الضوء الأزرق والأصفر والتكوين المحدد للفوسفور درجة حرارة اللون المترابطة (CCT) وخصائص تجسيد اللون (CRI) للضوء الأبيض المنبعث. وظيفة حزمة EMC هي حماية شريحة أشباه الموصلات الدقيقة والفوسفور، وتوفير الاستقرار الميكانيكي، وتشكيل العدسة البصرية الرئيسية، والأهم من ذلك، توفير مسار فعال لتصريف الحرارة من الوصلة عالية الحرارة.
9. الاتجاهات التقنية
يستمر مجال مصابيح LED متوسطة القدرة، الممثلة بعبوات مثل 3020، في التطور. تشمل الاتجاهات الصناعية الرئيسية المرتبطة بهذا المنتج ما يلي:
- الكفاءة الضوئية المتزايدة باستمرار: التحسينات المستمرة في تقنية رقائق الإيبيتاكسي، والفسفور، وتصميم التغليف تدفع باستمرار لزيادة لومن لكل واط، مما يقلل من استهلاك الطاقة لنفس الناتج الضوئي.
- الجودة والاتساق اللوني المحسنان: 对于高端照明应用,对更高CRI(Ra > 90,R9 > 50)和更严格的色度分档(例如,麦克亚当椭圆步长2或3)的需求正在增长。荧光粉和分档技术正在进步以满足这一需求。
- تحسين الموثوقية والعمر الافتراضي: التركيز على تعزيز المواد (مثل EMC) وعمليات التصنيع لزيادة مقاومة الإجهاد الحراري والرطوبة وتدهور الضوء، وبالتالي إطالة عمر L90.
- التصغير وكثافة الطاقة الأعلى: الاتجاه هو نحو دمج مخرجات ضوئية أكبر في عبوات أصغر (مثال: من 3528 إلى 3030 ثم إلى 2835، أو التعامل مع واط أعلى بنفس الحجم)، وهذا نابع من الطلب على تركيبات إضاءة أصغر حجماً وأكثر أناقة.
- الإضاءة الذكية والقابلة للتعتيم: على الرغم من أن هذا مصباح LED أبيض قياسي، إلا أن السوق الأوسع يتجه نحو مصابيح LED القادرة على ضبط CCT ديناميكياً (أبيض قابل للتعديل) أو دمج الإلكترونيات التحكمية، رغم أن هذه الوظائف تُنفذ عادةً على مستوى الوحدة النمطية أو النظام، وليس على مستوى عبوة الشريحة المفردة.
تُصنف سلسلة 3020 EMC LED في هذا المشهد المتطور كـ"حصان عمل" ناضج وفعال من حيث التكلفة وموثوق، حيث تلبي الاحتياجات الأساسية للإضاءة العامة بأساسها التقني المتين.
شرح مفصل لمصطلحات مواصفات LED
تفسير كامل للمصطلحات التقنية للـ LED
المؤشرات الأساسية للأداء الكهروضوئي
| المصطلحات | الوحدات/التمثيل | تفسير مبسط | لماذا هو مهم |
|---|---|---|---|
| الفعالية الضوئية (Luminous Efficacy) | lm/W (لومن/وات) | التدفق الضوئي المنبعث لكل واط من الطاقة الكهربائية، كلما زادت قيمته زادت كفاءة الطاقة. | تحدد بشكل مباشر مستوى كفاءة الطاقة للمصباح وتكلفة فاتورة الكهرباء. |
| التدفق الضوئي (Luminous Flux) | lm (لومن) | إجمالي كمية الضوء المنبعثة من مصدر الضوء، تُعرف شعبياً باسم "السطوع". | يحدد ما إذا كان المصباح ساطعاً بدرجة كافية أم لا. |
| زاوية الإشعاع (Viewing Angle) | ° (درجة)، مثل 120° | الزاوية التي ينخفض عندها شدة الضوء إلى النصف، والتي تحدد عرض الحزمة الضوئية. | تؤثر على نطاق الإضاءة ودرجة الانتظام. |
| درجة حرارة اللون (CCT) | كلفن (K)، مثل 2700K/6500K | دفء أو برودة لون الضوء، القيم المنخفضة تميل إلى الاصفرار/الدفء، والقيم المرتفعة تميل إلى البياض/البرودة. | تحديد أجواء الإضاءة والسيناريوهات المناسبة. |
| مؤشر تجسيد اللون (CRI / Ra) | بدون وحدة، 0–100 | قدرة المصدر الضوئي على إعادة إنتاج الألوان الحقيقية للجسم، يُفضل أن يكون Ra≥80. | يؤثر على واقعية الألوان، يُستخدم في أماكن ذات متطلبات عالية مثل المراكز التجارية والمتاحف الفنية. |
| التسامح اللوني (SDCM) | خطوات القطع الناقص لماك آدم، مثل "5-step" | مؤشر كمي لتوحيد اللون، كلما قل عدد الخطوات زاد توحيد اللون. | ضمان عدم وجود اختلاف في لون المصابيح ضمن نفس الدفعة. |
| الطول الموجي السائد (Dominant Wavelength) | نانومتر (نانو)، مثل 620 نانومتر (أحمر) | قيم الطول الموجي المقابلة لألوان LED الملونة. | يحدد درجات اللون لـ LED أحادية اللون مثل الأحمر والأصفر والأخضر. |
| التوزيع الطيفي (Spectral Distribution) | منحنى الطول الموجي مقابل الشدة | توزيع شدة الضوء المنبعث من الصمام الثنائي الباعث للضوء عبر الأطوال الموجية المختلفة. | يؤثر على جودة تجسيد اللون وجودة اللون. |
ثانياً: المعلمات الكهربائية.
| المصطلحات | الرموز | تفسير مبسط | ملاحظات التصميم |
|---|---|---|---|
| الجهد الأمامي (Forward Voltage) | Vf | الحد الأدنى للجهد المطلوب لإضاءة LED، يشبه "عتبة التشغيل". | يجب أن يكون جهد مصدر التشغيل ≥ Vf، ويتراكم الجهد عند توصيل عدة مصابيح LED على التوالي. |
| التيار الأمامي (Forward Current) | إذا | قيمة التيار التي تجعل LED يضيء بشكل طبيعي. | عادةً ما يتم استخدام القيادة بالتيار الثابت، حيث يحدد التيار السطوع والعمر الافتراضي. |
| أقصى تيار نبضي (Pulse Current) | Ifp | ذروة التيار التي يمكن تحملها لفترة قصيرة، تُستخدم للتعتيم أو الوميض. | يجب التحكم بدقة في عرض النبضة ونسبة التشغيل، وإلا سيحدث تلف بسبب ارتفاع الحرارة. |
| Reverse Voltage | Vr | أقصى جهد عكسي يمكن لـ LED تحمله، وقد يتعرض للانهيار إذا تم تجاوزه. | يجب منع الانعكاس أو الصدمات الكهربائية في الدائرة. |
| Thermal Resistance | Rth (°C/W) | المقاومة الحرارية لنقل الحرارة من الشريحة إلى نقطة اللحام، كلما انخفضت القيمة، كان تبديد الحرارة أفضل. | تتطلب المقاومة الحرارية العالية تصميمًا أقوى لتبديد الحرارة، وإلا سترتفع درجة حرارة الوصلة. |
| تحمل التفريغ الكهروستاتيكي (ESD Immunity) | V (HBM)، مثل 1000V | قدرة مقاومة الصدمات الكهروستاتيكية، كلما ارتفعت القيمة قل احتمال التلف بسبب الكهرباء الساكنة. | يجب اتخاذ إجراءات مكافحة الكهرباء الساكنة أثناء الإنتاج، خاصةً لمصابيح LED عالية الحساسية. |
ثالثًا: إدارة الحرارة والموثوقية
| المصطلحات | المؤشرات الرئيسية | تفسير مبسط | التأثير |
|---|---|---|---|
| Junction Temperature | Tj (°C) | درجة حرارة التشغيل الفعلية داخل شريحة LED. | مع كل انخفاض بمقدار 10 درجات مئوية، قد يتضاعف العمر الافتراضي؛ بينما تؤدي درجات الحرارة المرتفعة جدًا إلى تدهور الضوء وانحراف اللون. |
| تدهور الضوء (Lumen Depreciation) | L70 / L80 (ساعة) | الوقت اللازم لانخفاض السطوع إلى 70% أو 80% من قيمته الأولية. | تعريف مباشر "لعمر الخدمة" لـ LED. |
| معدل استبقاء اللومن (Lumen Maintenance) | % (مثل 70%) | النسبة المئوية للسطوع المتبقي بعد فترة من الاستخدام. | يميز قدرة الاحتفاظ بالسطوع بعد الاستخدام طويل الأمد. |
| Color Shift | Δu′v′ أو إهليلج ماك آدم | درجة تغير اللون أثناء الاستخدام. | يؤثر على اتساق الألوان في مشهد الإضاءة. |
| الشيخوخة الحرارية (Thermal Aging) | انخفاض أداء المواد | تدهور مواد التغليف بسبب التعرض الطويل الأمد لدرجات الحرارة العالية. | قد يؤدي إلى انخفاض السطوع، أو تغير اللون، أو فشل الدائرة المفتوحة. |
رابعًا: التغليف والمواد
| المصطلحات | الأنواع الشائعة | تفسير مبسط | الخصائص والتطبيقات |
|---|---|---|---|
| نوع التغليف | EMC، PPA، السيراميك | مادة الغلاف التي تحمي الشريحة وتوفر واجهات بصرية وحرارية. | EMC مقاومة جيدة للحرارة وتكلفة منخفضة؛ السيراميك متفوق في تبديد الحرارة وعمر افتراضي طويل. |
| هيكل الشريحة | التجميع التقليدي، التجميع المقلوب (Flip Chip) | طريقة ترتيب أقطاب الشريحة. | يوفر التجميع المقلوب تبديد حرارة أفضل وكفاءة ضوئية أعلى، مما يجعله مناسبًا للاستخدامات عالية الطاقة. |
| طلاء الفوسفور | YAG، السيليكات، النتريدات | يتم تغطية رقاقة الضوء الأزرق، حيث يتحول جزء منه إلى ضوء أصفر/أحمر، ثم يختلط ليشكل ضوءًا أبيض. | تؤثر الفوسفورات المختلفة على كفاءة الإضاءة ودرجة حرارة اللون ودقة عرض الألوان. |
| العدسة/التصميم البصري | مستو، عدسات دقيقة، انعكاس كلي | الهيكل البصري لسطح التغليف، للتحكم في توزيع الضوء. | تحديد زاوية الإشعاع ومنحنى توزيع الضوء. |
5. مراقبة الجودة والتصنيف
| المصطلحات | محتوى التصنيف | تفسير مبسط | الغرض |
|---|---|---|---|
| تصنيف التدفق الضوئي | الرموز مثل 2G و 2H | التجميع حسب مستوى السطوع، مع تحديد قيمة لومن دنيا/قصوى لكل مجموعة. | ضمان اتساق السطوع ضمن نفس الدفعة من المنتجات. |
| تصنيف الجهد الكهربائي | رموز مثل 6W، 6X | التجميع حسب نطاق الجهد الأمامي. | تسهيل مطابقة مصدر القيادة، وتحسين كفاءة النظام. |
| تصنيف الألوان. | قطع ناقص MacAdam من 5 خطوات | تجميع وفقًا لإحداثيات اللون لضمان وقوع الألوان ضمن نطاق ضيق للغاية. | ضمان اتساق اللون، وتجنب عدم تجانس اللون داخل نفس المصباح. |
| تصنيف درجة حرارة اللون | 2700K، 3000K، إلخ. | يتم تجميعها حسب درجة حرارة اللون، ولكل مجموعة نطاق إحداثيات مقابلة. | تلبي احتياجات درجات حرارة اللون المختلفة للمشاهد. |
السادس: الاختبار والشهادة
| المصطلحات | المعيار/الاختبار | تفسير مبسط | المعنى |
|---|---|---|---|
| LM-80 | اختبار الحفاظ على التدفق الضوئي | تسجيل بيانات توهين السطوع أثناء التشغيل المستمر في ظل ظروف درجة حرارة ثابتة. | يُستخدم لحساب عمر LED (بالتزامن مع TM-21). |
| TM-21 | معيار استقراء العمر الافتراضي | تقدير العمر الافتراضي في ظروف الاستخدام الفعلية استنادًا إلى بيانات LM-80. | تقديم توقعات علمية لعمر التشغيل. |
| IESNA Standard | Illuminating Engineering Society Standard | تشمل طرق الاختبار البصرية والكهربائية والحرارية. | أساس اختبار معترف به في الصناعة. |
| RoHS / REACH | شهادة الامتثال البيئي | ضمان خلو المنتج من المواد الضارة (مثل الرصاص والزئبق). | متطلبات الوصول إلى الأسواق الدولية. |
| ENERGY STAR / DLC | شهادة كفاءة الطاقة | شهادة كفاءة الطاقة والأداء لمنتجات الإضاءة. | تُستخدم عادةً في المشتريات الحكومية ومشاريع الدعم لتعزيز القدرة التنافسية في السوق. |
شرح مفصل لمصطلحات مواصفات LED
تفسير كامل للمصطلحات التقنية للـ LED
المؤشرات الأساسية للأداء الكهروضوئي
| المصطلحات | الوحدات/التمثيل | تفسير مبسط | لماذا هو مهم |
|---|---|---|---|
| الفعالية الضوئية (Luminous Efficacy) | lm/W (لومن/وات) | التدفق الضوئي المنبعث لكل واط من الطاقة الكهربائية، كلما زادت قيمته زادت كفاءة الطاقة. | تحدد بشكل مباشر مستوى كفاءة الطاقة للمصباح وتكلفة فاتورة الكهرباء. |
| التدفق الضوئي (Luminous Flux) | lm (لومن) | إجمالي كمية الضوء المنبعثة من مصدر الضوء، تُعرف شعبياً باسم "السطوع". | يحدد ما إذا كان المصباح ساطعاً بدرجة كافية أم لا. |
| زاوية الإشعاع (Viewing Angle) | ° (درجة)، مثل 120° | الزاوية التي ينخفض عندها شدة الضوء إلى النصف، والتي تحدد عرض الحزمة الضوئية. | تؤثر على نطاق الإضاءة ودرجة الانتظام. |
| درجة حرارة اللون (CCT) | كلفن (K)، مثل 2700K/6500K | دفء أو برودة لون الضوء، القيم المنخفضة تميل إلى الاصفرار/الدفء، والقيم المرتفعة تميل إلى البياض/البرودة. | تحديد أجواء الإضاءة والسيناريوهات المناسبة. |
| مؤشر تجسيد اللون (CRI / Ra) | بدون وحدة، 0–100 | قدرة المصدر الضوئي على إعادة إنتاج الألوان الحقيقية للجسم، يُفضل أن يكون Ra≥80. | يؤثر على واقعية الألوان، يُستخدم في أماكن ذات متطلبات عالية مثل المراكز التجارية والمتاحف الفنية. |
| التسامح اللوني (SDCM) | خطوات القطع الناقص لماك آدم، مثل "5-step" | مؤشر كمي لتوحيد اللون، كلما قل عدد الخطوات زاد توحيد اللون. | ضمان عدم وجود اختلاف في لون المصابيح ضمن نفس الدفعة. |
| الطول الموجي السائد (Dominant Wavelength) | نانومتر (نانو)، مثل 620 نانومتر (أحمر) | قيم الطول الموجي المقابلة لألوان LED الملونة. | يحدد درجات اللون لـ LED أحادية اللون مثل الأحمر والأصفر والأخضر. |
| التوزيع الطيفي (Spectral Distribution) | منحنى الطول الموجي مقابل الشدة | توزيع شدة الضوء المنبعث من الصمام الثنائي الباعث للضوء عبر الأطوال الموجية المختلفة. | يؤثر على جودة تجسيد اللون وجودة اللون. |
ثانياً: المعلمات الكهربائية.
| المصطلحات | الرموز | تفسير مبسط | ملاحظات التصميم |
|---|---|---|---|
| الجهد الأمامي (Forward Voltage) | Vf | الحد الأدنى للجهد المطلوب لإضاءة LED، يشبه "عتبة التشغيل". | يجب أن يكون جهد مصدر التشغيل ≥ Vf، ويتراكم الجهد عند توصيل عدة مصابيح LED على التوالي. |
| التيار الأمامي (Forward Current) | إذا | قيمة التيار التي تجعل LED يضيء بشكل طبيعي. | عادةً ما يتم استخدام القيادة بالتيار الثابت، حيث يحدد التيار السطوع والعمر الافتراضي. |
| أقصى تيار نبضي (Pulse Current) | Ifp | ذروة التيار التي يمكن تحملها لفترة قصيرة، تُستخدم للتعتيم أو الوميض. | يجب التحكم بدقة في عرض النبضة ونسبة التشغيل، وإلا سيحدث تلف بسبب ارتفاع الحرارة. |
| Reverse Voltage | Vr | أقصى جهد عكسي يمكن لـ LED تحمله، وقد يتعرض للانهيار إذا تم تجاوزه. | يجب منع الانعكاس أو الصدمات الكهربائية في الدائرة. |
| Thermal Resistance | Rth (°C/W) | المقاومة الحرارية لنقل الحرارة من الشريحة إلى نقطة اللحام، كلما انخفضت القيمة، كان تبديد الحرارة أفضل. | تتطلب المقاومة الحرارية العالية تصميمًا أقوى لتبديد الحرارة، وإلا سترتفع درجة حرارة الوصلة. |
| تحمل التفريغ الكهروستاتيكي (ESD Immunity) | V (HBM)، مثل 1000V | قدرة مقاومة الصدمات الكهروستاتيكية، كلما ارتفعت القيمة قل احتمال التلف بسبب الكهرباء الساكنة. | يجب اتخاذ إجراءات مكافحة الكهرباء الساكنة أثناء الإنتاج، خاصةً لمصابيح LED عالية الحساسية. |
ثالثًا: إدارة الحرارة والموثوقية
| المصطلحات | المؤشرات الرئيسية | تفسير مبسط | التأثير |
|---|---|---|---|
| Junction Temperature | Tj (°C) | درجة حرارة التشغيل الفعلية داخل شريحة LED. | مع كل انخفاض بمقدار 10 درجات مئوية، قد يتضاعف العمر الافتراضي؛ بينما تؤدي درجات الحرارة المرتفعة جدًا إلى تدهور الضوء وانحراف اللون. |
| تدهور الضوء (Lumen Depreciation) | L70 / L80 (ساعة) | الوقت اللازم لانخفاض السطوع إلى 70% أو 80% من قيمته الأولية. | تعريف مباشر "لعمر الخدمة" لـ LED. |
| معدل استبقاء اللومن (Lumen Maintenance) | % (مثل 70%) | النسبة المئوية للسطوع المتبقي بعد فترة من الاستخدام. | يميز قدرة الاحتفاظ بالسطوع بعد الاستخدام طويل الأمد. |
| Color Shift | Δu′v′ أو إهليلج ماك آدم | درجة تغير اللون أثناء الاستخدام. | يؤثر على اتساق الألوان في مشهد الإضاءة. |
| الشيخوخة الحرارية (Thermal Aging) | انخفاض أداء المواد | تدهور مواد التغليف بسبب التعرض الطويل الأمد لدرجات الحرارة العالية. | قد يؤدي إلى انخفاض السطوع، أو تغير اللون، أو فشل الدائرة المفتوحة. |
رابعًا: التغليف والمواد
| المصطلحات | الأنواع الشائعة | تفسير مبسط | الخصائص والتطبيقات |
|---|---|---|---|
| نوع التغليف | EMC، PPA، السيراميك | مادة الغلاف التي تحمي الشريحة وتوفر واجهات بصرية وحرارية. | EMC مقاومة جيدة للحرارة وتكلفة منخفضة؛ السيراميك متفوق في تبديد الحرارة وعمر افتراضي طويل. |
| هيكل الشريحة | التجميع التقليدي، التجميع المقلوب (Flip Chip) | طريقة ترتيب أقطاب الشريحة. | يوفر التجميع المقلوب تبديد حرارة أفضل وكفاءة ضوئية أعلى، مما يجعله مناسبًا للاستخدامات عالية الطاقة. |
| طلاء الفوسفور | YAG، السيليكات، النتريدات | يتم تغطية رقاقة الضوء الأزرق، حيث يتحول جزء منه إلى ضوء أصفر/أحمر، ثم يختلط ليشكل ضوءًا أبيض. | تؤثر الفوسفورات المختلفة على كفاءة الإضاءة ودرجة حرارة اللون ودقة عرض الألوان. |
| العدسة/التصميم البصري | مستو، عدسات دقيقة، انعكاس كلي | الهيكل البصري لسطح التغليف، للتحكم في توزيع الضوء. | تحديد زاوية الإشعاع ومنحنى توزيع الضوء. |
5. مراقبة الجودة والتصنيف
| المصطلحات | محتوى التصنيف | تفسير مبسط | الغرض |
|---|---|---|---|
| تصنيف التدفق الضوئي | الرموز مثل 2G و 2H | التجميع حسب مستوى السطوع، مع تحديد قيمة لومن دنيا/قصوى لكل مجموعة. | ضمان اتساق السطوع ضمن نفس الدفعة من المنتجات. |
| تصنيف الجهد الكهربائي | رموز مثل 6W، 6X | التجميع حسب نطاق الجهد الأمامي. | تسهيل مطابقة مصدر القيادة، وتحسين كفاءة النظام. |
| تصنيف الألوان. | قطع ناقص MacAdam من 5 خطوات | تجميع وفقًا لإحداثيات اللون لضمان وقوع الألوان ضمن نطاق ضيق للغاية. | ضمان اتساق اللون، وتجنب عدم تجانس اللون داخل نفس المصباح. |
| تصنيف درجة حرارة اللون | 2700K، 3000K، إلخ. | يتم تجميعها حسب درجة حرارة اللون، ولكل مجموعة نطاق إحداثيات مقابلة. | تلبي احتياجات درجات حرارة اللون المختلفة للمشاهد. |
السادس: الاختبار والشهادة
| المصطلحات | المعيار/الاختبار | تفسير مبسط | المعنى |
|---|---|---|---|
| LM-80 | اختبار الحفاظ على التدفق الضوئي | تسجيل بيانات توهين السطوع أثناء التشغيل المستمر في ظل ظروف درجة حرارة ثابتة. | يُستخدم لحساب عمر LED (بالتزامن مع TM-21). |
| TM-21 | معيار استقراء العمر الافتراضي | تقدير العمر الافتراضي في ظروف الاستخدام الفعلية استنادًا إلى بيانات LM-80. | تقديم توقعات علمية لعمر التشغيل. |
| IESNA Standard | Illuminating Engineering Society Standard | تشمل طرق الاختبار البصرية والكهربائية والحرارية. | أساس اختبار معترف به في الصناعة. |
| RoHS / REACH | شهادة الامتثال البيئي | ضمان خلو المنتج من المواد الضارة (مثل الرصاص والزئبق). | متطلبات الوصول إلى الأسواق الدولية. |
| ENERGY STAR / DLC | شهادة كفاءة الطاقة | شهادة كفاءة الطاقة والأداء لمنتجات الإضاءة. | تُستخدم عادةً في المشتريات الحكومية ومشاريع الدعم لتعزيز القدرة التنافسية في السوق. |