ورقة بيانات LED XI3030P من نوع SMD متوسطة القدرة - 3.0x3.0 مم - 2.9 فولت كحد أقصى - 65 مللي أمبير - أبيض - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد XI3030P مصباح LED من نوع SMD (جهاز مثبت على السطح) متوسطة القدرة في حزمة PLCC-2 (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي). تم تصميمه كمصباح LED أبيض ذو إضاءة علوية، حيث يقدم مزيجًا من الكفاءة الإضاءية العالية، ودقة عرض الألوان الممتازة، وعامل شكل مدمج. تتمثل أهداف التصميم الأساسية له في كفاءة الطاقة والأداء الموثوق لمجموعة واسعة من تطبيقات الإضاءة.

1.1 المزايا الأساسية

تشمل المزايا الرئيسية لحزمة LED هذه:

• الكفاءة الإضاءية العالية:كفاءة نموذجية تبلغ 225 لومن/واط عند 65 مللي أمبير ودرجة حرارة لونية 5000 كلفن، مما يساهم في خفض استهلاك الطاقة.
• مؤشر دقة عرض الألوان (CRI) العالي:متوفر بحد أدنى لمؤشر CRI يبلغ 80 (Ra)، مع خيارات تصل إلى 90، مما يضمن إعادة إنتاج ألوان دقيقة وممتعة.
• زاوية رؤية واسعة:توفر زاوية الرؤية النموذجية (2θ1/2) البالغة 120 درجة إضاءة موحدة وواسعة.
• عامل شكل مدمج:يسمح البصمة الصغيرة مقاس 3.0 مم × 3.0 مم بتصاميم مرنة وكثيفة لترتيب لوحة الدوائر المطبوعة (PCB).
• الامتثال البيئي:المنتج خالٍ من الرصاص، ومتوافق مع معايير RoHS، وREACH التابعة للاتحاد الأوروبي، وخالٍ من الهالوجين (Br<900 جزء في المليون، Cl<900 جزء في المليون، Br+Cl<1500 جزء في المليون).

1.2 السوق المستهدف والتطبيقات

يُعد هذا المصباح LED حلاً مثاليًا لمختلف تطبيقات الإضاءة التي تتطلب توازنًا بين الأداء والكفاءة والتكلفة. تشمل مجالات التطبيق الرئيسية:

• الإضاءة العامة:مناسب لمصابيح الإضاءة المحيطة السكنية والتجارية والصناعية.
• الإضاءة الزخرفية والترفيهية:يُستخدم في الإضاءة التوجيهية، والإضاءة المعمارية، وإضاءة المسرح نظرًا لجودة ألوانه الجيدة.
• المؤشرات والإضاءة:قابل للتطبيق في الإضاءة الخلفية، واللافتات، ومؤشرات الحالة.
• مصابيح المفاتيح:يمكن دمجه في المفاتيح المضيئة ولوحات التحكم.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يقدم هذا القسم تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للمعايير التقنية الرئيسية المحددة في ورقة البيانات.

2.1 الخصائص الكهروضوئية

يتم تعريف المقاييس الأساسية للأداء تحت ظروف الاختبار القياسية (درجة حرارة نقطة اللحام = 25°م، تيار الأمام IF = 65 مللي أمبير).

• التدفق الضوئي (Φ):يختلف الحد الأدنى للتدفق الضوئي حسب نوع المنتج، ويتراوح من 37 لومن إلى 39 لومن اعتمادًا على درجة حرارة اللون المرتبطة (CCT). ينطبق تسامح ±11%.
• جهد الأمام (VF):يُحدد الحد الأقصى لجهد الأمام بـ 2.9 فولت، مع تسامح نموذجي يبلغ ±0.1 فولت. يساهم انخفاض VF في زيادة كفاءة النظام.
• مؤشر دقة عرض الألوان (CRI/Ra):الحد الأدنى لـ Ra هو 80 للسلسلة القياسية، مع تسامح ضيق يبلغ ±2، مما يضمن جودة لونية متسقة عبر دفعات الإنتاج.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):القيمة النموذجية هي 120 درجة، والتي تُعتبر زاوية رؤية واسعة، ومناسبة للتطبيقات التي تتطلب توزيعًا ضوئيًا منتشرًا.
• الكفاءة:الكفاءة الإضاءية النموذجية هي 225 لومن/واط، مقاسة عند 65 مللي أمبير ودرجة حرارة لونية 5000 كلفن. هذا رقم رئيسي لقياس كفاءة الطاقة.
• تيار العكس (IR):الحد الأقصى لتيار العكس هو 50 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت، مما يشير إلى خصائص تسرب الصمام الثنائي.

2.2 التقييمات القصوى المطلقة

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

• تيار الأمام (IF):180 مللي أمبير (مستمر).
• تيار الأمام الذروي (IFP):300 مللي أمبير، مسموح به فقط تحت ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 10 مللي ثانية).
• تبديد الطاقة (Pd):580 ملي واط.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:-40°م إلى +85°م (تشغيل)، -40°م إلى +100°م (تخزين).
• المقاومة الحرارية (RθJ-S):المقاومة الحرارية من الوصلة إلى نقطة اللحام هي 21 درجة مئوية/واط. هذه المعلمة حاسمة لتصميم إدارة الحرارة.
• درجة حرارة الوصلة (Tj):الحد الأقصى المسموح به لدرجة حرارة الوصلة هو 115°م.
• درجة حرارة اللحام:لحام إعادة التدفق: 260°م كحد أقصى لمدة 10 ثوانٍ. اللحام اليدوي: 350°م كحد أقصى لمدة 3 ثوانٍ.

ملاحظة مهمة:الجهاز حساس للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). يجب مراعاة احتياطات التعامل المناسبة مع ESD أثناء التجميع والتعامل.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يستخدم المنتج نظام تصنيف شامل لضمان الاتساق الكهربائي والبصري. يوضح رقم المنتج رموز التصنيف.

3.1 فك تشفير رقم المنتج

مثال: XI3030P/KKX-5M403929U6/2T

• XI3030P:سلسلة الحزمة والحجم (3.0 مم × 3.0 مم).
• KKX-5M:رمز السلسلة الداخلي.
• الرقم الأول 'XX' (40):يمثل درجة حرارة اللون المرتبطة (CCT). '40' = 4000 كلفن.
• الرقم الثاني 'XX' (39):يمثل رمز تصنيف الحد الأدنى للتدفق الضوئي. '39' = 39 لومن (حد أدنى).
• الرقم الثالث 'XX' (29):يمثل رمز تصنيف الحد الأقصى لجهد الأمام. '29' يتوافق مع VF أقصى 2.9 فولت.
• U6:مؤشر تيار الأمام، يشير إلى أن تيار التشغيل هو 65 مللي أمبير.
• 2T:رمز نوع منتج إضافي.

3.2 تصنيف مؤشر دقة عرض الألوان (CRI)

توفر ورقة البيانات جدولاً يربط الرموز ذات الحرف الواحد بقيم CRI الدنيا:

• M: CRI 60، N: 65، L: 70، Q: 75، K: 80، P: 85، H: 90.

تتميز قائمة الإنتاج الضخم القياسية بأنواع ذات CRI 80 (الرمز K).

3.3 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تصنيف التدفق الضوئي وفقًا لـ CCT. على سبيل المثال:

• 3000 كلفن:رموز التصنيف 37L2 (37-39 لومن)، 39L2 (39-41 لومن)، 41L2 (41-43 لومن).
• 4000 كلفن/5000 كلفن/5700 كلفن:رموز التصنيف 39L2 (39-41 لومن)، 41L2 (41-43 لومن)، 43L2 (43-45 لومن).
• 6500 كلفن:رموز التصنيف 38L2 (38-40 لومن)، 40L2 (40-42 لومن)، 42L2 (42-44 لومن).

جميع التصنيفات لها تسامح ±11% على قيم التدفق الاسمية.

3.4 تصنيف جهد الأمام

يتم تجميع جهد الأمام تحت الرمز '2629' مع ثلاثة تصنيفات فرعية:

• 26A: 2.6 فولت - 2.7 فولت
• 27A: 2.7 فولت - 2.8 فولت
• 28A: 2.8 فولت - 2.9 فولت (الحد الأقصى)

ينطبق تسامح ±0.1 فولت على حدود التصنيف.

3.5 تصنيف اللونية (قطع مكادم البيضاوية)

يتم التحكم في نقطة اللون للـ LED (إحداثيات اللونية) ضمن قطع بيضاوية محددة على مخطط CIE 1931 لضمان اتساق اللون.

• قطع مكادم 3 خطوات:تحكم أشد في اللون، مما يعني أن مصابيح LED داخل القطع البيضاوي ذي 3 خطوات لا يمكن تمييزها عمليًا في اللون للعين البشرية تحت الظروف القياسية.
• قطع مكادم 5 خطوات:تحكم قياسي في اللون، مناسب لمعظم تطبيقات الإضاءة العامة حيث يكون التباين الطفيف في اللون مقبولاً.

توفر ورقة البيانات الإحداثيات المركزية (Cx, Cy) ومعلمات القطع البيضاوي (a, b, theta) لدرجات حرارة اللون 3000K، 4000K، 5000K، 5700K، و 6500K لكل من تصنيفات 3 خطوات و 5 خطوات. التسامح لإحداثيات اللونية هو ±0.01.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر المنحنيات النموذجية نظرة ثاقبة على سلوك LED تحت ظروف تشغيل مختلفة.

4.1 جهد الأمام مقابل درجة حرارة الوصلة (الشكل 1)

يتمتع جهد الأمام (VF) بمعامل درجة حرارة سالب. مع زيادة درجة حرارة الوصلة (Tj) من 25°م إلى 115°م، ينخفض VF خطيًا بحوالي 0.2 فولت. هذه الخاصية مهمة لتصميم محرك التيار الثابت واعتبارات التعويض الحراري.

4.2 شدة الإضاءة النسبية مقابل تيار الأمام (الشكل 2)

الناتج الضوئي شبه خطي مع التيار. بينما يزداد الناتج مع التيار، تنخفض الكفاءة (لومن لكل واط) عادةً عند التيارات الأعلى بسبب زيادة الانخفاض الحراري والكفاءة. يضمن التشغيل عند 65 مللي أمبير الموصى بها الكفاءة المثلى والعمر الطويل.

4.3 التدفق الضوئي النسبي مقابل درجة حرارة الوصلة (الشكل 3)

ينخفض الناتج الضوئي مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. يُظهر المنحنى أنه عند Tj قدره 100°م، يكون التدفق الضوئي النسبي حوالي 85% من قيمته عند 25°م. إدارة الحرارة الفعالة (انخفاض RθJ-A) أمر بالغ الأهمية للحفاظ على إخراج الضوء وعمر التشغيل.

4.4 تيار الأمام مقابل جهد الأمام (منحنى IV) (الشكل 4)

يُظهر هذا الرسم البياني العلاقة الأسية النموذجية بين التيار والجهد للصمام الثنائي. إنه ضروري لاختيار طريقة القيادة المناسبة (التيار الثابت إلزامي لمصابيح LED).

4.5 الحد الأقصى لتيار القيادة مقابل درجة حرارة اللحام (الشكل 5)

يشير منحنى التخفيض هذا إلى أن الحد الأقصى المسموح به لتيار الأمام ينخفض مع زيادة درجة الحرارة عند نقطة اللحام. هذه قاعدة تصميم حرجة لضمان عمل LED ضمن منطقة التشغيل الآمنة (SOA) تحت جميع الظروف البيئية.

4.6 نمط الإشعاع (الشكل 6)

يؤكد الرسم البياني القطبي نمط الانبعاث الواسع الشبيه بـ Lambertian بزاوية رؤية نموذجية 120 درجة. الشدة موحدة إلى حد ما عبر منطقة مركزية واسعة.

4.7 توزيع الطيف

سيُظهر رسم توزيع القدرة الطيفية (غير مفصل في النص ولكن تمت الإشارة إليه) ذروة واسعة لـ LED المضخة الزرقاء وذروة انبعاث أصفر أوسع محول بالفوسفور، وهي سمة لمصابيح LED البيضاء المحولة بالفوسفور. يحدد الشكل الدقيق CCT و CRI.

5. إرشادات اللحام والتجميع

5.1 معلمات لحام إعادة التدفق

يتوافق LED مع عمليات إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء أو الحمل الحراري القياسية. المعلمة الحرجة هي درجة حرارة اللحام القصوى، والتي يجب ألا تتجاوز 260°م لأكثر من 10 ثوانٍ. يُوصى بملف إعادة التدفق الخالي من الرصاص القياسي (مثل JEDEC J-STD-020). التحكم الدقيق ضروري لتجنب التلف الحراري للحزمة البلاستيكية والالتصاق الداخلي للرقاقة.

5.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب التحكم في درجة حرارة طرف المكواة إلى حد أقصى 350°م، ويجب تقييد وقت التلامس مع كل وسادة لحام إلى 3 ثوانٍ أو أقل لمنع السخونة الزائدة.

5.3 ظروف التخزين

يجب تخزين مصابيح LED في أكياس الحاجز الرطوبة الأصلية (إذا تم تصنيفها على أنها حساسة للرطوبة) في بيئة تتراوح درجة حرارتها بين -40°م و +100°م ورطوبة منخفضة. اتبع إرشادات IPC/JEDEC القياسية للتعامل مع الأجهزة الحساسة للرطوبة (MSD) إذا كان ذلك مناسبًا.

6. اعتبارات تصميم التطبيق

6.1 اختيار السائق (المحرك)

سائق التيار الثابت ضروري. تيار التشغيل الموصى به هو 65 مللي أمبير. يجب اختيار السائق بناءً على جهد السلسلة المطلوب (مجموع VF لـ LED) ويجب أن يتضمن ميزات حماية مناسبة مثل الحماية من التيار الزائد، والجهد الزائد، والدائرة المفتوحة/القصيرة. يجب مراعاة معامل درجة حرارة VF السالب في تصميم حلقة التغذية الراجعة للسائق لبعض التطبيقات الدقيقة.

6.2 إدارة الحرارة

مع مقاومة حرارية من الوصلة إلى نقطة اللحام (RθJ-S) تبلغ 21°م/واط، فإن غرفة التبريد الفعالة ضرورية، خاصة عند التشغيل عند التقييمات القصوى أو بالقرب منها. يجب أن تحتوي PCB على ثقوب حرارية كافية ومنطقة نحاسية متصلة بوسادة الحرارة الخاصة بـ LED (إذا كانت موجودة في البصمة) لتبديد الحرارة. يجب عدم تجاوز الحد الأقصى لدرجة حرارة الوصلة البالغ 115°م. استخدم الصيغة: Tj = Ts + (RθJ-S * Pd)، حيث Ts هي درجة حرارة نقطة اللحام و Pd هي تبديد الطاقة (VF * IF).

6.3 التصميم البصري

تجعل زاوية الرؤية الواسعة 120 درجة هذا LED مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب إضاءة منتشرة ومتساوية بدون بصريات ثانوية. للحزم المركزة، يجب تصميم البصريات الأولية المناسبة (عدسات أو عواكس) مع مراعاة نمط انبعاث LED وحجمه المادي.

7. المقارنة التقنية والتمييز

على الرغم من عدم تقديم مقارنة مباشرة جنبًا إلى جنب مع منتجات أخرى في ورقة البيانات، فإن ميزات التمييز الرئيسية لـ XI3030P بناءً على مواصفاته هي:

• توازن الكفاءة و CRI:تقدم كفاءة نموذجية تبلغ 225 لومن/واط عند CRI 80 توازنًا جيدًا، في حين قد تقدم بعض المنافسين كفاءة أعلى عند CRI أقل أو العكس.
• التصنيف الشامل:يسمح التصنيف التفصيلي للتدفق والجهد واللونية (قطع مكادم البيضاوية 3 خطوات/5 خطوات) بتصميم نظام أكثر إحكامًا واتساق لوني أفضل في التركيبات متعددة LED مقارنة بالمنتجات ذات التصنيف الأقل دقة.
• تقييمات قصوى قوية:توفر درجة حرارة الوصلة القصوى المرتفعة نسبيًا (115°م) وتبديد الطاقة (580 ملي واط) هامش أمان أوسع ومرونة تصميم في البيئات الحرجة حرارياً.
• الامتثال البيئي:الامتثال الكامل للمعايير البيئية الحديثة (RoHS، REACH، الخالي من الهالوجين) هو متطلب أساسي ولكنه مذكور بوضوح كميزة.

8. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س1: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 150 مللي أمبير للحصول على ناتج أعلى؟

ج: لا. الحد الأقصى المطلق لتيار الأمام المستمر هو 180 مللي أمبير، لكن حالة التشغيل الموصى بها هي 65 مللي أمبير. التشغيل عند 150 مللي أمبير سيزيد بشكل كبير من درجة حرارة الوصلة، ويقلل الكفاءة، ويسرع استهلاك اللومن، ومن المحتمل أن يبطل الضمان. صمم دائمًا للتيار الموصى به.

س2: ما الفرق بين تصنيفات قطع مكادم البيضاوية 3 خطوات و 5 خطوات؟

ج: يمثل القطع البيضاوي ذو 3 خطوات تحكمًا أشد في اللون حيث تكون مصابيح LED غير قابلة للتمييز عمليًا في اللون لمعظم المراقبين. يسمح القطع البيضاوي ذو 5 خطوات بتباين لوني أكثر قليلاً، والذي قد يكون ملحوظًا في المقارنة جنبًا إلى جنب ولكنه مقبول للعديد من التطبيقات. يعتمد الاختيار على متطلبات تجانس اللون للمنتج النهائي.

س3: كيف أحسب غرفة التبريد المطلوبة؟

ج: تحتاج إلى تحديد درجة حرارة نقطة اللحام المستهدفة (Ts). باستخدام الصيغة Tj = Ts + (RθJ-S * Pd)، اضبط Tj على قيمة آمنة أقل من 115°م (مثل 105°م). احسب Pd كـ VF * IF (مثل 2.9 فولت * 0.065 أمبير = 0.1885 واط). ثم، Ts_max = Tj_max - (21°م/واط * 0.1885 واط) ≈ 105°م - 4°م ≈ 101°م. يجب أن يضمن التصميم الحراري لـ PCB والنظام بقاء نقطة اللحام أقل من Ts_max المحسوبة هذه.

س4: هل مصدر الجهد الثابت مناسب؟

ج: لا. مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. يسبب التغيير الصغير في جهد الأمام (بسبب درجة الحرارة أو تباين التصنيف) تغييرًا كبيرًا في التيار مع مصدر جهد ثابت، مما قد يؤدي إلى الهروب الحراري والفشل. استخدم دائمًا سائق تيار ثابت أو دائرة محددة للتيار.

9. دراسة حالة التصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم تركيبة LED خطية للإضاءة المحيطة للمكاتب.

• المتطلبات:ضوء أبيض محايد (4000 كلفن)، دقة عرض ألوان جيدة (CRI >80)، كفاءة عالية، وإضاءة موحدة على طول 2 متر.
• اختيار القطعة:تم اختيار XI3030P/KKX-5M403929U6/2T لدرجة حرارة لونه 4000 كلفن، و CRI 80، وكفاءته العالية.
• التصميم الحراري:تستخدم التركيبة لوحة دوائر مطبوعة من الألومنيوم (MCPCB) بتوصيل حراري 1-2 واط/م.ك. الطاقة المحسوبة لكل LED هي ~0.19 واط. مع 100 LED موزعة بالتساوي على قناة ألومنيوم بطول 2 متر تعمل كغرفة تبريد، يؤكد المحاكاة الحرارية بقاء درجة حرارة الوصلة أقل من 90°م في بيئة محيطة 25°م.
• التصميم الكهربائي:يتم ترتيب مصابيح LED في سلاسل متسلسلة من 20 (إجمالي VF ~58 فولت كحد أقصى). تم اختيار سائق تيار ثابت بمخرج 65 مللي أمبير ونطاق جهد يغطي 58 فولت. تم تضمين حماية من الجهد الزائد.
• التصميم البصري:زاوية الحزمة الواسعة 120 درجة لـ LED، مجتمعة مع موزع ضوئي من البولي كربونات أبيض حليبي موضوع على مسافة محسوبة، يحقق الإضاءة الموحدة المطلوبة بدون نقاط ساخنة مرئية، مستوفية معايير إضاءة المكاتب.

10. مقدمة عن مبدأ التكنولوجيا

يُعد XI3030P مصباح LED أبيض محول بالفوسفور. يتضمن المبدأ الأساسي رقاقة شبه موصلة، عادةً ما تكون مصنوعة من نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN)، والتي تصدر ضوءًا أزرق عند انحياز أمامي (إضاءة كهربائية). يمتص طبقة الفوسفور (مثل YAG:Ce) المترسبة على الرقاقة أو حولها جزءًا من هذا الضوء الأزرق. يحول الفوسفور جزءًا من الفوتونات الزرقاء إلى فوتونات عبر طيف واسع في المناطق الصفراء والحمراء. يدرك العين البشرية خليط الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر/الأحمر المنبعث من الفوسفور كضوء أبيض. تحدد النسبة الدقيقة للأزرق إلى الأصفر وتكوين الفوسفور درجة حرارة اللون المرتبطة (CCT) ومؤشر دقة عرض الألوان (CRI) للضوء الأبيض المنبعث.

11. اتجاهات الصناعة

تستمر قطاعات LED متوسطة القدرة، الممثلة بحزم مثل XI3030P، في التطور. تشمل اتجاهات الصناعة الموضوعية:

• زيادة الكفاءة:التحسينات المستمرة في الكفاءة الكمية الداخلية (IQE) للرقائق الزرقاء، وكفاءة تحويل الفوسفور، واستخراج الضوء من الحزمة تدفع الكفاءة إلى أعلى.
• تحسين جودة اللون:يتزايد الطلب على CRI أعلى (90+) وتحسين اتساق اللون (قطع مكادم بيضاوية أشد)، خاصة في الإضاءة التجارية والتجزئة.
• تحسين الموثوقية وعمر التشغيل:تهدف التطورات في مواد التغليف (مركبات القولبة، الركائز) وعمليات التصنيع إلى تقليل استهلاك اللومن وزيادة عمر التشغيل (L90).
• التصغير والتكامل:بينما يعد 3030 حجمًا قياسيًا، هناك اتجاه نحو حزم أصغر بأداء مماثل أو أفضل، بالإضافة إلى وحدات متكاملة تجمع بين مصابيح LED متعددة وسواق.
• الإضاءة الذكية والقابلة للضبط:هناك تكامل متزايد لمصابيح LED مع الإلكترونيات التحكمية لتمكين ميزات مثل التعتيم، وضبط درجة حرارة اللون (CCT القابل للضبط)، والتوصيل لأنظمة الإضاءة القائمة على إنترنت الأشياء.

يُصنف XI3030P، بأدائه المتوازن وامتثاله، ضمن هذا الاتجاه الأوسع نحو حلول إضاءة صلبة أكثر كفاءة وموثوقية وذكاءً.