ورقة بيانات LED 3030 من فئة الطاقة المتوسطة - 3.0x3.0 مم - 2.0-2.4 فولت - 0.35 واط - الأحمر/الأصفر - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة 3030 حلاً لمصابيح LED من فئة الطاقة المتوسطة، مصممة لتطبيقات الإضاءة عالية الكفاءة ومنخفضة التكلفة. تستخدم عائلة المنتجات هذه تقنية تغليف EMC (مركب تشكيل الإيبوكسي)، مما يساهم في أدائها الحراري الممتاز وموثوقيتها. الأهداف التصميمية الأساسية هي تقديم ناتج لومن عالي وكفاءة (لومن/واط) مع الحفاظ على تكلفة تنافسية لكل لومن (لومن/$)، مما يجعلها مناسبة لمجموعة واسعة من الاستخدامات في الإضاءة العامة والسيارات.

1.1 الميزات والفوائد

• ناتج لوميني عالي وكفاءة:مصممة لتوفير تدفق ضوئي فائق، مما يتيح حلول إضاءة أكثر سطوعاً وكفاءة في استهلاك الطاقة.
• مصممة للعمل بتيار عالي:قادرة على أداء مستقر عند تيارات تشغيل مرتفعة، مما يوفر مرونة في التصميم.
• مقاومة حرارية منخفضة:تضمن حزمة EMC والمسار الحراري الفعال (Rth j-sp منخفضة تصل إلى 14 درجة مئوية/واط) تبديداً فعالاً للحرارة، وهو أمر بالغ الأهمية للحفاظ على طول عمر LED واستقرار لونه.
• تطبيق لحام إعادة التدفق الخالي من الرصاص:متوافقة مع عمليات لحام إعادة التدفق الخالية من الرصاص القياسية، مما يسهل التكامل في خطوط التجميع الآلية.

1.2 التطبيقات الرئيسية

تعد سلسلة LED هذه مناسبة بشكل خاص لإضاءة إشارات السيارات وتطبيقات المؤشرات المختلفة نظراً لخيارات ألوانها وملف أدائها.

• مصباح الإشارة الجانبية (الغَيّار)
• مصباح الفرامل المركزي المرتفع (CHMSL)
• مصباح الفرامل (الستوب)
• مصباح الإشارة
• المصباح الخلفي

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يتم تحديد جميع المعايير في حالة اختبار تيار أمامي (IF) = 150 مللي أمبير، ودرجة حرارة المحيط (Ta) = 25 درجة مئوية، والرطوبة النسبية (RH) = 60% ما لم يُذكر خلاف ذلك. يجب مراعاة هوامش التسامح في القياس لتصميم هوامش الأمان.

2.1 الخصائص الكهروبصرية

تحدد مقاييس الأداء الأساسية ناتج الضوء والسلوك الكهربائي الأساسي تحت ظروف التشغيل القياسية.

• التدفق الضوئي النموذجي:19 لومن لكل من النوعين الأحمر والأصفر عند 150 مللي أمبير. الحد الأدنى المضمون للقيمة هو 17 لومن. لاحظ أن جدول التدفق الضوئي هو للاسترشاد، وأن القياسات الفعلية لها هامش تسامح ±7%.
• الطول الموجي السائد (WD):الأحمر: 620-630 نانومتر؛ الأصفر: 585-595 نانومتر. وهذا يحدد اللون الملحوظ لـ LED.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):قيمة نموذجية 120 درجة، تشير إلى نمط حزمة واسع مناسب للإضاءة العامة والتشوير.

2.2 المعايير الكهربائية والحرارية

هذه المعايير حاسمة لتصميم السائق (الدرايفر) وإدارة الحرارة.

• الجهد الأمامي (VF):الأحمر: نموذجي 2.0 فولت، أقصى 2.4 فولت؛ الأصفر: نموذجي 2.2 فولت، أقصى 2.4 فولت عند 150 مللي أمبير. هامش التسامح هو ±0.08 فولت.
• التيار العكسي (IR):أقصى 10 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (VR) بقيمة 5 فولت.
• المقاومة الحرارية، من الوصلة إلى نقطة اللحام (Rth j-sp):الأحمر: 14 درجة مئوية/واط؛ الأصفر: 16 درجة مئوية/واط. هذه القيمة المنخفضة هي مفتاح إدارة درجة حرارة الوصلة.
• مناعة التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):تتحمل 8000 فولت (نموذج جسم الإنسان)، مما يشير إلى متانة جيدة في التعامل.

2.3 الحدود القصوى المطلقة

تجاوز هذه الحدود قد يتسبب في تلف دائم للجهاز. يجب أن يظل التشغيل دائمًا ضمن هذه الحدود.

• التيار الأمامي (IF):الأحمر: 350 مللي أمبير (تيار مستمر)؛ الأصفر: 240 مللي أمبير (تيار مستمر).
• تيار النبضة الأمامي (IFP):الأحمر: 400 مللي أمبير؛ الأصفر: 300 مللي أمبير. الشرط: عرض النبضة ≤ 100 ميكروثانية، دورة العمل ≤ 1/10.
• تبديد الطاقة (PD):الأحمر: 840 ملي واط؛ الأصفر: 624 ملي واط.
• الجهد العكسي (VR):5 فولت.
• درجة حرارة التشغيل (Topr):من -40 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية.
• درجة حرارة التخزين (Tstg):من -40 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية.
• درجة حرارة الوصلة (Tj):125 درجة مئوية (الحد الأقصى).
• درجة حرارة اللحام (Tsld):260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ (أو 230 درجة مئوية).

ملاحظة حرجة:قد تتدهور خصائص LED إذا تجاوز التشغيل نطاق المعايير المحدد. يجب الحرص على ضمان ألا يتجاوز تبديد الطاقة الحد الأقصى المطلق.

3. تحليل منحنيات الأداء

توفر البيانات الرسومية نظرة ثاقبة على سلوك LED تحت ظروف متغيرة، وهو أمر أساسي لتصميم نظام قوي.

3.1 التوزيع الطيفي النسبي

يظهر الرسم الطيفي (الشكل 1) خاصية الانبعاث النطاقي الضيقة لهذه المصابيح. يبلغ ذروة LED الأحمر في نطاق 620-630 نانومتر، بينما يبلغ ذروة LED الأصفر في نطاق 585-595 نانومتر. هذه المعلومات حيوية للتطبيقات الحساسة للون.

3.2 خصائص التيار الأمامي

التدفق الضوئي مقابل التيار (الشكل 2):يزداد التدفق الضوئي النسبي مع زيادة التيار الأمامي ولكنه سيشبع في النهاية. يضمن التشغيل عند التيار الموصى به أو أقل منه الكفاءة المثلى وعمر التشغيل.

الجهد الأمامي مقابل التيار (الشكل 3):يظهر منحنى V-I السلوك النموذجي للدايود. يزداد الجهد بشكل لوغاريتمي مع التيار. هذا المنحنى ضروري لتصميم سائقي التيار الثابت.

3.3 خصائص الاعتماد على درجة الحرارة

التدفق الضوئي مقابل درجة حرارة المحيط (الشكل 4):ينخفض ناتج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة المحيط. يجب أخذ هذا التخفيض في الاعتبار في التصميم الحراري للحفاظ على ناتج ضوئي ثابت.

الجهد الأمامي مقابل درجة حرارة المحيط (الشكل 5):ينخفض الجهد الأمامي عادةً مع زيادة درجة الحرارة (معامل درجة حرارة سالب). يمكن استخدام هذا في بعض دوائر استشعار درجة الحرارة.

التيار الأمامي الأقصى مقابل درجة حرارة المحيط (الشكل 6):منحنى التخفيض هذا هو الأكثر أهمية للموثوقية. يظهر أقصى تيار مستمر مسموح به كدالة لدرجة حرارة المحيط (بافتراض مقاومة حرارية من الوصلة إلى المحيط، Rθj-a، بقيمة 40 درجة مئوية/واط). على سبيل المثال، يجب تقليل تيار LED الأحمر من 350 مللي أمبير عند حوالي 81 درجة مئوية إلى حوالي 104 مللي أمبير عند درجة حرارة محيط 105 درجة مئوية. تجاهل هذا المنحنى يعرض لخطر ارتفاع درجة الحرارة وتدهور سريع في اللومن.

4. شرح نظام التصنيف (البينينج)

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات (بينات). يجب على المصممين تحديد رموز المجموعات المطلوبة.

4.1 تصنيف الطول الموجي (اللون)

يتم فرز الطول الموجي السائد إلى نطاقات محددة (بينات) مع هامش تسامح في القياس يبلغ ±1 نانومتر.

• الأحمر:المجموعة 1: 620-625 نانومتر؛ المجموعة 2: 625-630 نانومتر.
• الأصفر:المجموعة 1: 585-590 نانومتر؛ المجموعة 2: 590-595 نانومتر.

4.2 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تجميع مصابيح LED بناءً على ناتج الضوء عند 150 مللي أمبير، مع هامش تسامح في القياس يبلغ ±7%.

• الرمز AG:من 14 لومن إلى 18 لومن
• الرمز AH:من 18 لومن إلى 22 لومن
• الرمز AJ:من 22 لومن إلى 26 لومن

القيمة النموذجية البالغة 19 لومن تقع ضمن المجموعة AH.

4.3 تصنيف الجهد الأمامي

يتم أيضًا تصنيف الجهد الأمامي للمساعدة في تصميم السائق لتوزيع تيار متسق في مصفوفات LED متعددة. هامش التسامح في القياس هو ±0.08 فولت. يتم تعريف رموز وفئات الجهد المحددة (مثل V1، V2) في جدول ورقة البيانات الكامل (الجدول 7)، والتي تصنف النطاق النموذجي 2.0-2.4 فولت.

5. إرشادات التطبيق والتصميم

5.1 إدارة الحرارة

التبريد الفعال أمر لا يمكن المساومة عليه. استخدم قيمة المقاومة الحرارية (Rth j-sp) لحساب ارتفاع درجة حرارة الوصلة (Tj) فوق درجة حرارة نقطة اللحام. الصيغة هي: ΔTj = PD * Rth j-sp. تأكد من بقاء Tj دائمًا أقل من 125 درجة مئوية، ويفضل أن تكون أقل لتحقيق أقصى عمر تشغيلي. يوفر منحنى التخفيض (الشكل 6) إرشادًا مباشرًا لحدود التيار بناءً على درجة حرارة المحيط.

5.2 التشغيل الكهربائي

يجب تشغيل مصابيح LED هذه بواسطة مصدر تيار ثابت، وليس مصدر جهد ثابت. يجب تصميم السائق لتوفير التيار المطلوب (مثل 150 مللي أمبير) مع استيعاب نطاق تصنيف الجهد الأمامي ومعامل درجة حرارته السالب. فكر في تنفيذ حماية من ارتفاع درجة الحرارة لتقليل التيار إذا ارتفعت درجة حرارة النظام.

5.3 اللحام والتعامل

اتبع ملف إعادة التدفق الموصى به بذروة درجة حرارة 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ. تجنب الإجهاد الميكانيكي على الحزمة. لاحظ احتياطات ESD القياسية أثناء التعامل والتجميع، كما هو محدد بتصنيف 8000 فولت HBM.

6. المقارنة التقنية والاعتبارات

تقدم حزمة 3030 EMC توازنًا بين حزم PLCC الأقل تكلفة ولكن المحدودة حرارياً والحزم القائمة على السيراميك الأعلى طاقة ولكن الأكثر تكلفة. المميز الرئيسي لها هو الأداء الحراري المحسن لمادة EMC مقارنة بالبلاستيك القياسي، مما يسمح بتيارات تشغيل أعلى وصيانة أفضل للومين مقارنة بمصابيح LED التقليدية متوسطة الطاقة. عند اختيار مجموعة (بن)، ضع في اعتبارك المقايضة بين اتساق لوني أكثر ضيقًا (مجموعات أضيق) والتكلفة/التوافر المحتمل.

7. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

7.1 هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 300 مللي أمبير؟

تشغيل LED الأحمر عند 300 مللي أمبير يتجاوز الحد الأقصى المطلق لتصنيف التيار المستمر البالغ 350 مللي أمبير ولكنه أقل من تصنيف النبضة. بينما قد ينتج ضوءًا أكثر في البداية، فإنه سيزيد بشكل كبير من درجة حرارة الوصلة، مما يؤدي إلى تدهور سريع في اللومن، وتحول في اللون، وتقليل العمر التشغيلي. لا يوصى به للتشغيل المستمر. راجع دائمًا منحنى التخفيض (الشكل 6) لمعرفة تيار التشغيل الآمن عند درجة حرارة المحيط المحددة لديك.

7.2 لماذا يعد معيار المقاومة الحرارية مهمًا؟

تقيس المقاومة الحرارية (Rth j-sp) مدى سهولة تدفق الحرارة من وصلة LED (النقطة الساخنة) إلى نقطة اللحام على لوحتك. تعني القيمة الأقل (مثل 14 درجة مئوية/واط) أن الحرارة تُزال بكفاءة أكبر. وهذا يتحكم مباشرة في درجة حرارة الوصلة، وهو العامل الأساسي المؤثر على عمر LED، وكفاءته، واستقرار لونه. تعد إدارة الحرارة السيئة السبب الأكثر شيوعًا لفشل LED المبكر.

7.3 ماذا يعني هامش التسامح ±7% على التدفق الضوئي لتصميمي؟

يعني ذلك أن LED من المجموعة AH (18-22 لومن) يمكن أن يقيس منخفضًا يصل إلى 16.7 لومن (18 لومن * 0.93) أو مرتفعًا يصل إلى 23.5 لومن (22 لومن * 1.07) في نظامك، حتى لو تم تصنيفه بشكل صحيح. لذلك، يجب أن يكون تصميمك البصري به هامش كافٍ لاستيعاب هذا الاختلاف لضمان أن المنتج النهائي يفي بمواصفات السطوع الخاصة به.

8. مبدأ التشغيل واتجاه التكنولوجيا

8.1 مبدأ التشغيل الأساسي

هذا LED هو دايود شبه موصل. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبته المميزة، تتحد الإلكترونات والثقوب داخل المنطقة النشطة لشريحة أشباه الموصلات، مما يطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المادي المحدد لطبقات أشباه الموصلات الطول الموجي (اللون) للضوء المنبعث. تعمل حزمة EMC على حماية الشريحة الدقيقة، وتوفير عدسة أولية لتشكيل حزمة الضوء، وتقديم مسار حراري قوي لتبديد الحرارة.

8.2 اتجاهات الصناعة

يستمر قطاع LED متوسط الطاقة في التطور نحو كفاءة أعلى (لومن/واط) وتحسين الموثوقية بتكاليف تنافسية. تشمل الاتجاهات اعتماد تقنيات الفوسفور المتقدمة لمصابيح LED البيضاء، ومزيد من تحسين مواد حزمة EMC وغيرها لمقاومة حرارية ورطوبة أفضل، وتكامل أداء أكثر اتساقًا على مستوى الشريحة. كما تدفع الرغبة في التصغير والكثافة الأعلى في وحدات الإضاءة نحو حزم يمكنها تقديم المزيد من الضوء من بصمة أصغر بخصائص حرارية ممتازة، وهو اتجاه تجسده حزم مثل 3030.