ورقة بيانات LED 3030 كهرماني - 3.0x3.0 مم - جهد 3.1 فولت - قدرة 1 واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات مصباح LED متوسط القدرة مقاس 3030 بلون كهرماني. يستخدم الجهاز حزمة من مركب القولبة الإيبوكسي المعزز حراريًا (EMC)، مصممة لتوفر توازنًا بين الأداء وفعالية التكلفة. يتم وضعه كحل يقدم أداءً ممتازًا من حيث اللومن لكل واط (lm/W) واللومن لكل دولار (lm/$) ضمن فئة القدرة المتوسطة. تستطيع السلسلة التعامل مع مستويات قدرة تتراوح من المتوسطة وحتى 1.3 واط، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب أداءً قويًا.

1.1 الميزات والفوائد الرئيسية

• تصميم حزمة EMC المعززة حراريًا:يوفر مادة EMC إدارة حرارية محسنة مقارنة بالبلاستيك التقليدي، مما يؤدي إلى موثوقية أفضل وصيانة أفضل للتدفق الضوئي.
• قدرة عالية على التعامل مع الطاقة:قادرة على العمل حتى 1.3 واط، مما يملأ الفجوة بين مصابيح LED متوسطة القدرة القياسية وعالية القدرة.
• تيار تشغيل عالي:يدعم تيارًا أماميًا أقصى يبلغ 400 مللي أمبير، مما يسمح بإخراج ضوئي أعلى عند الحاجة.
• لحام بالتدفق خالي من الرصاص:متوافق مع عمليات اللحام بالتدفق الخالية من الرصاص القياسية، مما يسهل التصنيع الحديث.

1.2 التطبيقات المستهدفة

تشمل التطبيقات الرئيسية لهذا المصباح الاستخدامات السياراتية والإشاراتية، مثل مصابيح إشارات الانعطاف ومختلف مصابيح الإشارة حيث يتم تحديد الضوء الكهرماني.

2. تحليل المعلمات التقنية

2.1 اختيار المنتج والخصائص البصرية

النموذج المحدد المغطى هو T3CYE012C-**AA، وهو مصباح LED كهرماني محول بالفوسفور (PC). يتراوح الطول الموجي المهيمن (WD) من حد أدنى 585 نانومتر، نموذجي 590 نانومتر، إلى حد أقصى 596 نانومتر. تحت ظروف الاختبار القياسية (التيار الأمامي IF=350 مللي أمبير، درجة حرارة المحيط Ta=25°C)، يكون التدفق الضوئي النموذجي 118 لومن، مع قيمة دنيا محددة تبلغ 107 لومن. التسامح لقياس التدفق الضوئي هو ±7%.

2.2 المعلمات الكهروضوئية والكهربائية

يتم تعريف المعلمات الكهربائية والبصرية التفصيلية تحت نفس ظروف الاختبار القياسية (IF=350 مللي أمبير، Ta=25°C، رطوبة نسبية 60%).

• الجهد الأمامي (VF):القيمة النموذجية هي 3.1 فولت، مع نطاق من 3.0 فولت (الحد الأدنى) إلى 3.3 فولت (الحد الأقصى).
• التيار العكسي (IR):حد أقصى 10 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (VR) بقيمة 5 فولت.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):زاوية نصف الشدة النموذجية هي 120 درجة.
• المقاومة الحرارية (Rth j-sp):المقاومة الحرارية من الوصلة إلى نقطة اللحام النموذجية هي 14 درجة مئوية/واط.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):يتحمل حتى 8000 فولت (نموذج جسم الإنسان)، مما يشير إلى متانة جيدة في التعامل.

2.3 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم. يجب الحفاظ على التشغيل ضمن هذه الحدود.

• التيار الأمامي (IF):400 مللي أمبير (مستمر)
• تيار أمامي نبضي (IFP):500 مللي أمبير (عرض النبضة ≤100 ميكرو ثانية، دورة عمل ≤1/10)
• تبديد الطاقة (PD):1360 ملي واط
• الجهد العكسي (VR):5 فولت
• درجة حرارة التشغيل (Topr):-40°C إلى +105°C
• درجة حرارة التخزين (Tstg):-40°C إلى +85°C
• درجة حرارة الوصلة (Tj):125°C
• درجة حرارة اللحام (Tsld):260°C لمدة 10 ثوانٍ (أو 230°C).

ملاحظة هامة:تجاوز هذه القيم القصوى المطلقة، حتى ولو للحظة، قد يقلل من أداء الجهاز وموثوقيته. يجب توخي الحذر بشكل خاص لضمان ألا يتجاوز تبديد الطاقة الفعلي القيمة المقننة تحت ظروف التشغيل.

3. خصائص الأداء والمنحنيات

3.1 التوزيع الطيفي والزاوي

يصدر المصباح في الطيف الكهرماني، متمركزًا حول 590 نانومتر. يظهر مخطط توزيع زاوية الرؤية نمطًا لامبرتيًا أو شبه لامبرتي نموذجي بزاوية نصف 120 درجة، مما يوفر إضاءة واسعة.

3.2 خصائص التيار الأمامي

العلاقة بين التيار الأمامي (IF) والتدفق الضوئي النسبي غير خطية. يزداد التدفق مع التيار ولكنه سيشبع في النهاية وينخفض بسبب التأثيرات الحرارية عند التيارات الأعلى. يظهر الرسم البياني الأداء عند Ta=25°C. يوضح منحنى الجهد الأمامي (VF) مقابل التيار الأمامي (IF) خاصية الصمام الثنائي، حيث يزداد VF لوغاريتميًا مع التيار.

3.3 الاعتماد على درجة الحرارة

يتأثر أداء مصابيح LED بشكل كبير بدرجة الحرارة.

• التدفق الضوئي مقابل درجة الحرارة:ينخفض التدفق الضوئي النسبي مع زيادة درجة حرارة المحيط (Ta). هذا عامل حاسم لتصميم النظام الحراري.
• الجهد الأمامي مقابل درجة الحرارة:ينخفض الجهد الأمامي عادةً مع زيادة درجة حرارة الوصلة، مما يمكن استخدامه لمراقبة درجة الحرارة في بعض التطبيقات.
• انزياح اللون مقابل درجة الحرارة:تتحول إحداثيات اللون CIE (x, y) مع تغيرات درجة حرارة المحيط. هذه البيانات أساسية للتطبيقات التي تتطلب نقاط لون متسقة عبر نطاق درجة حرارة.

3.4 تخفيض القدرة والحد الأقصى للتيار مقابل درجة الحرارة

يظهر رسم بياني رئيسي الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي كدالة لدرجة حرارة المحيط لسيناريوهين مختلفين للمقاومة الحرارية (Rj-a=30°C/W و 40°C/W). مع ارتفاع درجة حرارة المحيط، يجب تقليل الحد الأقصى للتيار الآمن لمنع درجة حرارة الوصلة من تجاوز تصنيفها الأقصى البالغ 125°C. على سبيل المثال، عند 105°C محيط، ينخفض التيار المسموح به بشكل كبير إلى حوالي 147 مللي أمبير للمسار ذي المقاومة الحرارية الأعلى. هذا المنحنى حيوي لتصميم أنظمة موثوقة، خاصة في البيئات عالية الحرارة.

4. هيكل وتصنيف الألوان

يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات ألوان بناءً على إحداثيات اللون CIE الخاصة بها لضمان اتساق اللون في الإنتاج. تحدد ورقة البيانات رموز مجموعات محددة (مثل AM1، AM2) مع نطاقات إحداثيات x و y المقابلة لها على مخطط اللون CIE 1931. عدم اليقين في قياس إحداثيات اللون هو ±0.007. يسمح هذا التصنيف للمصممين باختيار مصابيح LED ستتطابق بشكل وثيق في اللون لتطبيقهم، وهو أمر بالغ الأهمية لمصفوفات LED متعددة أو المنتجات حيث يكون المظهر الموحد مهمًا.

5. إرشادات التطبيق واعتبارات التصميم

5.1 إدارة الحرارة

تعد الإدارة الحرارية الفعالة الجانب الأكثر أهمية لاستخدام هذا المصباح بشكل موثوق. تعني المقاومة الحرارية النموذجية البالغة 14 درجة مئوية/واط من الوصلة إلى نقطة اللحام أنه يجب نقل الحرارة بكفاءة بعيدًا عن حزمة LED. وهذا يتطلب لوحة دوائر مطبوعة (PCB) مصممة جيدًا مع فتحات حرارية كافية، وإذا لزم الأمر، توصيلها بمشتت حراري. يجب استخدام منحنى تخفيض القدرة (الشكل 8) لتحديد الحد الأقصى لتيار التشغيل لدرجة حرارة محيط معينة ومقاومة حرارية للنظام.

5.2 التشغيل الكهربائي

بينما يمكن للمصباح التعامل مع ما يصل إلى 400 مللي أمبير، يجب تشغيله عادةً عند 350 مللي أمبير أو أقل للحصول على عمر افتراضي وكفاءة مثاليين، كما هو موضح في بيانات الاختبار القياسية. يوصى باستخدام محرك تيار ثابت لضمان إخراج ضوئي مستقر وحماية المصباح من طفرات التيار. يجب أخذ تباين الجهد الأمامي (3.0 فولت إلى 3.3 فولت) في الاعتبار في تصميم السائق.

5.3 اللحام والتعامل

الجهاز مناسب للحام بالتدفق الخالي من الرصاص. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة اللحام القصوى 260°C لمدة 10 ثوانٍ. يجب مراعاة احتياطات ESD القياسية أثناء التعامل والتجميع، حيث أن الجهاز مصنف لـ 8000 فولت ESD.

5.4 التصميم البصري

تجعل زاوية الرؤية البالغة 120 درجة هذا المصباح مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب زوايا حزمة واسعة. بالنسبة للتطبيقات التي تحتاج إلى ضوء أكثر تركيزًا، ستكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (عدسات). يجب على المصممين أيضًا مراعاة الانزياح المحتمل في اللون مع درجة الحرارة والعمر الافتراضي عند تحديد التطبيقات الحساسة للون.

6. المقارنة والتحديد

يحتل مصباح LED 3030 EMC هذا موقعًا بين مصابيح LED السطحية منخفضة القدرة التقليدية ومصابيح LED عالية القدرة القائمة على السيراميك. تشمل مزاياه الرئيسية في قطاع القدرة المتوسطة: أداء حراري أفضل من الحزم البلاستيكية القياسية (مثل 3528)، وتيار تشغيل وإخراج ضوئي أعلى ممكن من الحزم الأصغر، وهيكل تكلفة غالبًا ما يكون مفضلاً مقارنة بمصابيح LED عالية القدرة للتطبيقات التي لا تتطلب كثافة تدفق ضوئي متطرفة. تم تحسين نسخة اللون الكهرماني خصيصًا للكفاءة في نطاقها الطيفي، مما يجعلها تنافسية للإشارات السياراتية حيث يجب تلبية متطلبات القياس الضوئي التنظيمي بكفاءة.

7. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: ما هو استهلاك الطاقة الفعلي عند نقطة التشغيل النموذجية؟

ج: عند حالة الاختبار النموذجية 350 مللي أمبير و Vf نموذجي 3.1 فولت، يكون مدخلات الطاقة الكهربائية حوالي 1.085 واط (0.35A * 3.1V).

س: كم ينخفض إخراج الضوء عند درجة الحرارة العالية؟

ج: يظهر الرسم البياني في الشكل 6 التدفق الضوئي النسبي مقابل درجة حرارة المحيط. يعتمد الانخفاض الدقيق على التصميم الحراري، لكن الاتجاه يظهر انخفاضًا كبيرًا مع ارتفاع درجة الحرارة نحو الحد الأقصى للتشغيل.

س: هل يمكنني تشغيل هذا المصباح بمصدر جهد ثابت؟

ج: غير موصى به. مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. للجهد الأمامي تسامح ويتغير مع درجة الحرارة. يمكن أن يؤدي مصدر الجهد الثابت إلى تيار مفرط وفشل سريع. استخدم دائمًا محرك تيار ثابت أو دائرة تحد التيار بنشاط.

س: ماذا يعني تعيين "PC Amber"؟

ج: PC تعني محول بالفوسفور. يتم طلاء شريحة LED زرقاء بفوسفور يحول بعض الضوء الأزرق إلى أطوال موجية أطول، مما يؤدي إلى اللون الكهرماني النهائي. يمكن أن تقدم هذه الطريقة كفاءة أعلى واتساق أفضل من استخدام مادة شبه موصلة كهرمانية باعثة مباشرة.

8. مثال عملي لتصميم

السيناريو:تصميم وحدة إشارة انعطاف سياراتية عالية الموثوقية يجب أن تعمل في بيئة محيطة تصل إلى 85°C.

خطوات التصميم:

1. التحليل الحراري:تحديد المقاومة الحرارية للنظام من وصلة LED إلى المحيط (Rj-a). افترض أن لوحة دوائر مطبوعة مصممة جيدًا تؤدي إلى Rj-a = 35°C/W.
2. تخفيض التيار:راجع الشكل 8. لدرجة حرارة محيط (Ta) 85°C ومقاومة حرارية مقدرة Rj-a بين 30 و 40°C/W، قم بالاستيفاء لإيجاد الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي. سيكون هذا أقل بكثير من 400 مللي أمبير، على الأرجح في نطاق 250-300 مللي أمبير.
3. اختيار السائق:اختر محرك تيار ثابت يمكنه تقديم التيار المخفض (مثل 280 مللي أمبير) بشكل مستقر عبر نطاق جهد الإدخال ودرجة الحرارة المتوقعين.
4. الامتثال البصري:احسب التدفق الضوئي المتوقع عند التيار المخفض (باستخدام الشكل 3) وعند درجة الحرارة العالية (باستخدام الشكل 6) لضمان أن التجميع النهائي يلقي شدة القياس الضوئي المطلوبة لتطبيق إشارة الانعطاف.
5. اتساق اللون:حدد مجموعة الألوان المطلوبة (AM1 أو AM2) لضمان تطابق جميع مصابيح LED في الوحدة، وخذ في الاعتبار الانزياح الطفيف في اللون مع درجة الحرارة (الشكل 5) والذي يكون مقبولاً عادةً لهذا التطبيق.

يضمن هذا النهج المنهجي تشغيل LED ضمن منطقة تشغيله الآمنة، مما يزيد من عمره الافتراضي وموثوقيته في تطبيق متطلب.