ورقة بيانات سلسلة T3C LED أحادية اللون 3030 - الحجم 3.0x3.0 مم - الجهد 1.8-3.6 فولت - الطاقة 1.04-1.44 واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة T3C مجموعة من الثنائيات الباعثة للضوء (LED) أحادية اللون عالية الأداء، المصممة لتطبيقات الإضاءة العامة والمتخصصة. النموذج الرئيسي الذي تمت مناقشته في هذه الوثيقة هو متغير العبوة 3030، والذي يتميز بعامل شكله المدمج وتصميم إدارة حرارية قوي. تم تصميم هذه الثنائيات لتقديم ناتج تدفق ضوئي عالٍ مع الحفاظ على تشغيل موثوق تحت ظروف تشغيل صارمة.

تشمل المزايا الأساسية لهذه السلسلة تصميم عبوة معزز حرارياً يحسن تبديد الحرارة، وقدرة تيار عالية تسمح بإخراج أكثر سطوعاً، وزاوية مشاهدة واسعة تضمن توزيعاً موحداً للضوء. المنتج متوافق مع عمليات اللحام بإعادة التدفق الخالية من الرصاص ويلتزم بمعايير RoHS البيئية، مما يجعله مناسباً للتصنيع الإلكتروني الحديث.

السوق المستهدف لهذه الثنائيات واسع، ويشمل حلول الإضاءة الداخلية، ومشاريع التحديث لاستبدال مصادر الضوء القديمة، وأغراض الإضاءة العامة، والإضاءة المعمارية أو الزخرفية حيث تكون هناك حاجة إلى ألوان أحادية محددة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 الخصائص الكهروضوئية

يتم تحديد الأداء الكهروضوئي عند درجة حرارة التقاطع (Tj) تبلغ 25 درجة مئوية وتيار أمامي (IF) يبلغ 350 مللي أمبير. تختلف المعلمات الرئيسية حسب اللون:

• الجهد الأمامي (VF):يتراوح من 1.8 فولت (الحد الأدنى، الأحمر/الأصفر) إلى 3.6 فولت (الحد الأقصى، الأزرق). القيم النموذجية هي 3.4 فولت للأزرق، و3.0 فولت للأخضر، و2.2 فولت للأحمر/الأصفر. ينطبق تسامح قياس قدره ±0.1 فولت.
• التدفق الضوئي:يختلف الناتج بشكل كبير حسب اللون. القيم النموذجية هي 20 لومن للأزرق، و82 لومن للأخضر، و44 لومن للأحمر والأصفر، مع تسامح قياس قدره ±7%.
• زاوية المشاهدة (2θ1/2):زاوية نصف الشدة هي 120 درجة، مما يوفر نمط حزمة واسع.
• المقاومة الحرارية (Rth j-sp):هذه المعلمة، المقاسة من تقاطع LED إلى نقطة اللحام على لوحة دائرة مطبوعة معدنية (MCPCB)، هي 17 درجة مئوية/واط للأزرق، و15 درجة مئوية/واط للأخضر، و10 درجة مئوية/واط للأحمر/الأصفر.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):جميع الألوان لديها تصنيف نموذج جسم الإنسان (HBM) يبلغ 1000 فولت، مما يشير إلى مستوى قياسي من الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي.

2.2 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم. يتم تحديد جميع القيم عند Tj=25 درجة مئوية.

• التيار الأمامي (IF):400 مللي أمبير (مستمر).
• تيار النبضة الأمامي (IFP):600 مللي أمبير، بشروط عرض النبضة ≤100 ميكروثانية ودورة عمل ≤1/10.
• تبديد الطاقة (PD):يختلف حسب اللون: 1440 ملي واط للأزرق، 1360 ملي واط للأخضر، و1040 ملي واط للأحمر/الأصفر.
• 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 +85 درجة مئوية.
• درجة حرارة التقاطع (Tj):110 درجة مئوية (الحد الأقصى).
• درجة حرارة اللحام (Tsld):يتم تحديد اللحام بإعادة التدفق عند 230 درجة مئوية أو 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ.

من الأهمية بمكان ألا يتجاوز التشغيل هذه التصنيفات، حيث قد تتدهور خصائص LED خارج نطاق المعلمات المحدد.

3. نظام التصنيف والتقسيم

3.1 تصنيف الطول الموجي / اللون

يتم تصنيف الثنائيات إلى مجموعات طول موجي محددة عند IF=350mA و Tj=25 درجة مئوية، مع تسامح قياس قدره ±1 نانومتر.

• الأزرق:455-460 نانومتر، 460-465 نانومتر، 465-470 نانومتر.
• الأخضر:520-525 نانومتر، 525-530 نانومتر، 530-535 نانومتر.
• الأحمر:615-620 نانومتر، 620-625 نانومتر، 625-630 نانومتر.
• الأصفر:585-590 نانومتر، 590-595 نانومتر، 595-600 نانومتر.

3.2 تقسيم التدفق الضوئي

يتم تصنيف ناتج التدفق إلى رتب محددة برموز حرفية. القياسات عند IF=350mA، Tj=25 درجة مئوية، مع تسامح قدره ±7%.

• الأزرق:AH (18-22 لومن)، AJ (22-26 لومن)، AK (26-30 لومن).
• الأخضر:AS (72-80 لومن)، AT (80-88 لومن)، AW (88-96 لومن)، AX (96-104 لومن).
• الأحمر/الأصفر:AM (37-44 لومن)، AN (44-51 لومن)، AP (51-58 لومن).

3.3 تقسيم جهد التشغيل الأمامي

يتم أيضاً تقسيم الجهد الأمامي لضمان الاتساق في الخصائص الكهربائية، مع تسامح قدره ±0.1 فولت.

• الأزرق/الأخضر:H3 (2.8-3.0 فولت)، J3 (3.0-3.2 فولت)، K3 (3.2-3.4 فولت)، L3 (3.4-3.6 فولت).
• الأحمر/الأصفر:C3 (1.8-2.0 فولت)، D3 (2.0-2.2 فولت)، E3 (2.2-2.4 فولت)، F3 (2.4-2.6 فولت).

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات عدة تمثيلات بيانية لأداء LED. هذه المنحنيات ضرورية لفهم سلوك الجهاز تحت ظروف تشغيل مختلفة.

• طيف الألوان:يظهر توزيع القدرة الطيفية لكل لون LED، والذي يحدد نقاءه وطوله الموجي السائد.
• التيار الأمامي مقابل الشدة النسبية:يوضح كيف يتدرج إخراج الضوء مع زيادة تيار القيادة، عادةً ما يُظهر علاقة شبه خطية عند التيارات الأعلى بسبب انخفاض الكفاءة.
• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى IV):يصور العلاقة الأسية بين التيار والجهد، وهي حاسمة لتصميم دائرة القيادة الصحيحة.
• توزيع زاوية المشاهدة:رسم قطبي يظهر نمط الشدة المكانية، مؤكداً زاوية المشاهدة البالغة 120 درجة.
• درجة الحرارة المحيطة مقابل التدفق الضوئي النسبي:يوضح تأثير التبريد الحراري، حيث ينخفض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة (وبالتالي درجة حرارة التقاطع).
• درجة الحرارة المحيطة مقابل الجهد الأمامي النسبي:يظهر كيف ينخفض الجهد الأمامي مع زيادة درجة الحرارة، وهي خاصية لتقاطع أشباه الموصلات.
• التيار الأمامي الأقصى مقابل درجة الحرارة المحيطة:منحنى تخفيض التصنيف يحدد أقصى تيار مستمر مسموح به عند درجة حرارة محيطة معينة لمنع تجاوز أقصى درجة حرارة تقاطع.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد العبوة

يستخدم LED عبوة جهاز سطحية التركيب (SMD) من نوع 3030. تشمل الأبعاد الرئيسية حجم جسم يبلغ 3.00 مم × 3.00 مم. ارتفاع العبوة حوالي 1.43 مم من سطح اللوحة. تم تصميم وسادات اللحام (نمط الأرضية) للتركيب الموثوق، بأبعاد محددة لوسادات الأنود والكاثود لضمان تكوين حشوة لحام صحيحة. يتم تمييز القطبية بوضوح، عادةً بمؤشر الكاثود في أسفل العبوة. ما لم يُذكر خلاف ذلك، فإن تسامحات الأبعاد هي ±0.1 مم.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق

LED متوافق مع عمليات اللحام بإعادة التدفق الخالية من الرصاص القياسية. يتم توفير ملف تعريف مفصل:

• التسخين المسبق:منحدر من 150 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية على مدى 60-120 ثانية.
• معدل الصعود:بحد أقصى 3 درجات مئوية في الثانية من درجة حرارة السيولة إلى الذروة.
• درجة حرارة السيولة (TL):217 درجة مئوية.
• الوقت فوق السيولة (tL):60-150 ثانية.
• ذروة درجة حرارة جسم العبوة (Tp):بحد أقصى 260 درجة مئوية.
• الوقت ضمن 5 درجات مئوية من الذروة (tp):بحد أقصى 30 ثانية.
• معدل الهبوط:بحد أقصى 6 درجات مئوية في الثانية من الذروة إلى السيولة.
• إجمالي وقت الدورة:بحد أقصى 8 دقائق من 25 درجة مئوية إلى درجة حرارة الذروة.

الالتزام بهذا الملف الشخصي أمر بالغ الأهمية لمنع الصدمة الحرارية، أو مشاكل وصلة اللحام، أو تلف عبوة LED والموصل الداخلي للرقاقة.

7. ملاحظات التطبيق واعتبارات التصميم

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذه الثنائيات أحادية اللون مناسبة للتطبيقات التي تتطلب نقاط لون محددة دون الحاجة إلى تحويل الفوسفور.

• الإضاءة الداخلية:يمكن استخدامها في الإضاءة التمييزية، اللافتات، أو الإضاءة المحيطة الخاصة بالألوان.
• عمليات التحديث:استبدال مباشر لمصادر الضوء أحادية اللون القديمة في التركيبات الحالية.
• الإضاءة العامة:عند دمجها مع ألوان أخرى أو استخدامها في مصفوفات لتأثيرات الإضاءة الملونة.
• الإضاءة المعمارية/الزخرفية:إضاءة الواجهات، الحروف القنوية، والتركيبات الفنية حيث تكون هناك حاجة للتحكم الدقيق في اللون.

7.2 اعتبارات التصميم

• الإدارة الحرارية:على الرغم من العبوة المعززة حرارياً، فإن التبريد الحراري المناسب أمر ضروري، خاصة عند التشغيل بالقرب من التصنيفات القصوى. يجب استخدام قيم المقاومة الحرارية لحساب التبريد الحراري اللازم للحفاظ على درجة حرارة التقاطع أقل من 110 درجة مئوية.
• قيادة التيار:استخدم قائد تيار ثابت مناسب لمجموعة الجهد الأمامي والسطوع المطلوب. يجب اتباع منحنى تخفيض التصنيف للتيار الأقصى مقابل درجة الحرارة المحيطة.
• التصميم البصري:قد تتطلب زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 120 درجة بصريات ثانوية (عدسات، عواكس) إذا كان المرغوب حزمة أكثر تركيزاً.
• احتياطات التفريغ الكهروستاتيكي:يجب اتباع إجراءات التعامل القياسية للتفريغ الكهروستاتيكي أثناء التجميع، حيث أن تصنيف 1000 فولت HBM هو مستوى أساسي من الحماية.

8. المقارنة التقنية والتمييز

على الرغم من عدم تقديم مقارنة مباشرة مع منتجات أخرى في الوثيقة المصدر، إلا أنه يمكن استنتاج ميزات التمييز الرئيسية لسلسلة T3C 3030 هذه من مواصفاتها:

• القدرة العالية على التيار:تصنيف 400 مللي أمبير مستمر لعبوة 3030 هو تنافسي، مما يتيح كثافة تدفق ضوئي أعلى.
• التصميم المعزز حرارياً:يشير الذكر الصريح لهذه الميزة إلى التحسين لاستخراج حرارة أفضل مقارنة بالعبوات القياسية، مما قد يؤدي إلى عمر أطول وأداء محفوظ.
• التقسيم الشامل:يسمح التقسيم التفصيلي للطول الموجي، التدفق، والجهد بمطابقة لون وسطوع دقيقة في تطبيقات LED متعددة، مما يقلل الحاجة إلى معايرة معقدة.
• التشغيل في درجات حرارة عالية:نطاق درجة حرارة تشغيل يصل إلى +105 درجة مئوية ودرجة حرارة تقاطع تبلغ 110 درجة مئوية تشير إلى متانة للبيئات الصارمة.

9. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: ما هو السبب الرئيسي لتدهور التدفق الضوئي مع مرور الوقت؟
ج: على الرغم من عدم ذكره صراحة في ورقة البيانات هذه، فإن الأسباب الرئيسية هي عادةً درجة حرارة تقاطع عالية وتيار قيادة. التشغيل ضمن التصنيفات القصوى المطلقة المحددة (خاصة Tj و IF) وتنفيذ إدارة حرارية فعالة أمران حاسمان لتعظيم عمر LED.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر جهد ثابت؟
ج: لا ينصح بذلك. الثنائيات الباعثة للضوء هي أجهزة تعمل بالتيار. جهدها الأمامي له معامل درجة حرارة سالب ويختلف من مجموعة إلى أخرى. قد يؤدي مصدر الجهد الثابت إلى هروب حراري أو سطوع غير متسق. استخدم دائماً قائد تيار ثابت.

س: كيف أفسر قيم التدفق الضوئي "النموذجية" و"الحد الأدنى"؟
ج: القيمة "النموذجية" هي متوسط الناتج المتوقع تحت ظروف الاختبار. القيمة "الحد الأدنى" هي الحد الأدنى المضمون لمجموعة التدفق تلك. يجب على المصممين استخدام القيمة "الحد الأدنى" لحسابات سيناريو أسوأ الحالات لضمان إخراج ضوء كافٍ في تطبيقهم.

س: لماذا يختلف تبديد الطاقة لكل لون؟
ج: يتم حساب تبديد الطاقة (PD) كالتيار الأمامي (IF) مضروباً في الجهد الأمامي (VF). نظراً لأن VF النموذجي يختلف بشكل كبير بين الألوان (على سبيل المثال، ~3.4 فولت للأزرق مقابل ~2.2 فولت للأحمر عند 350 مللي أمبير)، فإن الطاقة الناتجة (وبالتالي الحرارة المتولدة) مختلفة أيضاً.

10. دراسة حالة للتصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم شريط إضاءة معمارية ملون للواجهة.

1. اختيار اللون:يختار المصمم LED الأخضر من سلسلة T3C لدرجة لون محددة، مختاراً مجموعة الطول الموجي 525-530 نانومتر للاتساق.
2. حساب السطوع:استهداف إضاءة محددة، يستخدم المصمم قيمة التدفق الضوئي "الحد الأدنى" من مجموعة AS (72 لومن عند 350 مللي أمبير) لتصميم متحفظ. يحسب عدد الثنائيات المطلوبة لكل متر.
3. التصميم الحراري:سيكون الشريط مغلقاً. باستخدام المقاومة الحرارية (Rth j-sp) البالغة 15 درجة مئوية/واط للأخضر وتقدير درجة الحرارة المحيطة، يحسب المصمم مساحة الوسادة الحرارية أو المبرد المطلوبة على اللوحة للحفاظ على Tj أقل من 100 درجة مئوية لعمر طويل.
4. التصميم الكهربائي:يتم اختيار قائد تيار ثابت لتوصيل 350 مللي أمبير. تحدد مجموعة الجهد الأمامي (مثل J3: 3.0-3.2 فولت) الحد الأدنى لمتطلبات جهد خرج القائد. يتم ترتيب الثنائيات في مجموعات متسلسلة/متوازية مناسبة للقائد.
5. التصنيع:يتبع خط التجميع ملف تعريف اللحام بإعادة التدفق المحدد (ذروة 260 درجة مئوية) لضمان وصلات لحام موثوقة دون الإضرار بالثنائيات.

11. مبدأ التشغيل

يعتمد انبعاث الضوء في هذه الثنائيات أحادية اللون على الإضاءة الكهربائية في رقاقة أشباه الموصلات. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز طاقة فجوة النطاق للرقاقة، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد. الطاقة المنطلقة أثناء هذا الاتحاد تنبعث كفوتون (ضوء). الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء المنبعث - الأزرق، الأخضر، الأحمر، أو الأصفر - يتم تحديده بواسطة طاقة فجوة النطاق لمواد أشباه الموصلات المستخدمة في بناء الرقاقة (مثل InGaN للأزرق/الأخضر، AlInGaP للأحمر/الأصفر). تحتوي عبوة 3030 على هذه الرقاقة، وتوصل اتصالات كهربائية عبر الأنود والكاثود، وتتضمن بصريات أولية (عادة عدسة سيليكون) تشكل إخراج الضوء وتوفر زاوية المشاهدة الواسعة.

12. اتجاهات التكنولوجيا

يتأثر تطوير الثنائيات أحادية اللون مثل تلك الموجودة في سلسلة T3C بعدة اتجاهات صناعية مستمرة:

• زيادة الكفاءة (لومن/واط):التحسينات المستمرة في الكفاءة الكمية الداخلية (IQE) وكفاءة استخراج الضوء تدفع إلى إخراج ضوئي أعلى لنفس المدخل الكهربائي، مما يقلل استهلاك الطاقة.
• تحسين نقاء اللون والاتساق:التقدم في النمو الطبقي والتحكم في التصنيع يؤدي إلى مجموعات طول موجي أضيق ونقاط لون أكثر اتساقاً من دفعة إلى أخرى.
• تعزيز الموثوقية والعمر الافتراضي:يهدف البحث في المواد (مثل مواد التغليف الأكثر متانة) وتقنيات التعبئة إلى تقليل استهلاك اللومن وزيادة عمر التشغيل، خاصة تحت ظروف درجة الحرارة العالية والتيار العالي.
• التصغير مع الطاقة العالية:يستمر اتجاه حزم المزيد من إخراج الضوء في عبوات أصغر، مما يتطلب حلول إدارة حرارية أفضل من أي وقت مضى مثل "العبوة المعززة حرارياً" المذكورة هنا.
• توسيع نطاق الألوان:على الرغم من أن ورقة البيانات هذه تغطي الألوان القياسية، فإن السوق الأوسع يشهد تطوير ثنائيات بأطوال موجية جديدة (مثل الأحمر العميق، السماوي) لتطبيقات في إضاءة البساتين، إضاءة خلفية الشاشات، والاستشعار المتخصص.