ورقة بيانات مصباح LED بيضاوي 3474BKGR/MS - شكل بيضاوي - 2.4-3.4 فولت - 30 مللي أمبير - أخضر لامع - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات مصباح LED بيضاوي ذو أداء بصري دقيق. الهدف التصميمي الأساسي لهذا المكون هو الاستخدام في علامات معلومات الركاب والتطبيقات المشابهة التي تتطلب إضاءة واضحة ومحددة. تم تصميم شكله البيضاوي وأنماط الإشعاع المتطابقة لتسهيل الخلط الفعال للألوان في التطبيقات التي تستخدم الألوان الأصفر أو الأزرق أو الأحمر إلى جانب الانبعاث الأخضر الأساسي.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

يقدم المصباح عدة مزايا رئيسية تجعله مناسبًا لتطبيقات العرض المتطلبة:

• إخراج شدة ضوئية عالية:يوفر مستويات سطوع عالية ضرورية للعلامات القابلة للقراءة في ضوء النهار.
• الشكل البيضاوي ونمط الإشعاع المحدد:ينشئ العدسة البيضاوية الفريدة نمط إشعاع مكاني محدد (زاوية مشاهدة 110° × 60°)، مما يحسن توزيع الضوء للفتحات المستطيلة أو البيضاوية في العلامات.
• المواد والامتثال:مصنوع من إيبوكسي مقاوم للأشعة فوق البنفسجية لمتانة الاستخدام الخارجي. المنتج متوافق مع معايير RoHS وEU REACH وخالي من الهالوجين (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl <1500 جزء في المليون)، مما يضمن الالتزام البيئي والسلامة.

يتم تحديد الأسواق المستهدفة والتطبيقات بوضوح للعروض الرسومية والمعلوماتية:

• علامات رسومية ملونة
• لوحات الرسائل
• علامات الرسائل المتغيرة (VMS)
• الإعلانات التجارية الخارجية

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

يقدم هذا القسم تحليلاً موضوعياً مفصلاً للخصائص الكهربائية والبصرية والحرارية للمصباح كما هي محددة في ورقة البيانات. يتم تحديد جميع المعلمات عند درجة حرارة محيطة (Ta) تبلغ 25°C ما لم يُذكر خلاف ذلك.

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه التقييمات حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بالتشغيل عند هذه الحدود أو بالقرب منها لأداء طويل الأمد موثوق.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• التيار الأمامي (I_F):30 مللي أمبير (مستمر).
• تيار الذروة الأمامي (I_FP):100 مللي أمبير (عند دورة عمل 1/10، تردد 1 كيلوهرتز). للتشغيل النبضي فقط.
• تبديد الطاقة (P_d):110 ملي واط. الحد الأقصى المسموح به لفقد الطاقة كحرارة.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -40°C إلى +85°C. نطاق درجة الحرارة المحيطة للتشغيل العادي.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):من -40°C إلى +100°C.
• درجة حرارة اللحام (T_sol):260°C لمدة 5 ثوانٍ. هذا يحدد تحمل ملف تعريف لحام الريفلو.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

تحدد هذه المعلمات إخراج الضوء والسلوك الكهربائي تحت ظروف التشغيل العادية (I_F=20 مللي أمبير).

• الشدة الضوئية (I_v):2781-5760 ملي كانديلا (نموذجي: 4635 ملي كانديلا). هذا هو المقياس الأساسي للسطوع. يتم إدارة النطاق الواسع من خلال نظام تصنيف (انظر القسم 3).
• زاوية المشاهدة (2θ_1/2):110° (المحور X) / 60° (المحور Y). هذا يؤكد نمط الإشعاع البيضاوي.
• الطول الموجي القمة (λ_p):522 نانومتر (نموذجي). الطول الموجي الذي تكون فيه الطاقة البصرية المنبعثة في أقصى حد.
• الطول الموجي السائد (λ_d):520-535 نانومتر (نموذجي: 528 نانومتر). اللون المُدرك للضوء، ويتم إدارته أيضًا من خلال التصنيف.
• عرض نطاق الطيف الإشعاعي (Δλ):20 نانومتر (نموذجي). العرض الطيفي للضوء المنبعث عند نصف الشدة القصوى (FWHM).
• الجهد الأمامي (V_F):2.4 فولت - 3.4 فولت (عند I_F=20 مللي أمبير). انخفاض الجهد عبر الـ LED عند التوصيل.
• التيار العكسي (I_R):50 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R=5 فولت. تيار التسرب الصغير عندما يكون الـ LED في انحياز عكسي.

2.3 الخصائص الحرارية

على الرغم من عدم إدراجها في جدول منفصل، إلا أن إدارة الحرارة تُفهم ضمنيًا من خلال تصنيف تبديد الطاقة (P_d) ونطاق درجة حرارة التشغيل. تُظهر منحنيات الأداء (القسم 4) كيف يتأثر إخراج الضوء والتيار الأمامي بدرجة الحرارة المحيطة، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات الخارجية التي تتعرض لدرجات حرارة قصوى.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان الاتساق في السطوع واللون للمنتجات النهائية، يتم فرز (تصنيف) مصابيح LED بناءً على معلمات رئيسية. تحدد ورقة البيانات فئتين رئيسيتين للتصنيف.

3.1 تصنيف الشدة الضوئية

يتم تصنيف مصابيح LED إلى أربع فئات (GA, GB, GC, GD) بناءً على شدة ضوئيتها المقاسة عند 20 مللي أمبير. التسامح للشدة الضوئية هو ±10% داخل كل فئة.

• الفئة GA:2781 - 3335 ملي كانديلا
• الفئة GB:3335 - 4000 ملي كانديلا
• الفئة GC:4000 - 4800 ملي كانديلا
• الفئة GD:4800 - 5760 ملي كانديلا

3.2 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم أيضًا تصنيف مصابيح LED إلى خمس مجموعات (G1 إلى G5) بناءً على طولها الموجي السائد، والذي يحدد الدرجة الدقيقة للون الأخضر. التسامح للطول الموجي السائد هو ±1 نانومتر داخل كل فئة.

• الفئة G1:520 - 523 نانومتر
• الفئة G2:523 - 526 نانومتر
• الفئة G3:526 - 529 نانومتر
• الفئة G4:529 - 532 نانومتر
• الفئة G5:532 - 535 نانومتر

يسمح تحديد الفئات أثناء الطلب للمصممين بتحقيق لون وسطوع موحدين عبر شاشة العرض.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر منحنيات الخصائص النموذجية رؤية بصرية لسلوك الجهاز تحت ظروف مختلفة، وهو أمر بالغ الأهمية لتصميم دائرة وإدارة حرارية قوية.

4.1 الشدة النسبية مقابل الطول الموجي

يُظهر هذا المنحنى توزيع القدرة الطيفية، حيث يبلغ ذروته حوالي 522 نانومتر (أخضر) بعرض نطاق نموذجي (FWHM) يبلغ 20 نانومتر. يؤكد الطبيعة أحادية اللون لمصدر الضوء.

4.2 نمط التوجيه (Directivity Pattern)

يوضح هذا الرسم القطبي نمط الإشعاع المكاني، مؤكدًا بصريًا شكل الحزمة البيضاوي 110° × 60°. هذا أمر أساسي للتصميم البصري في تجميعات العلامات.

4.3 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

يُظهر هذا الرسم البياني العلاقة الأسية بين التيار والجهد. إنه ضروري لتصميم دائرة السائق المحددة للتيار. سيتغير المنحنى مع درجة الحرارة.

4.4 الشدة النسبية مقابل التيار الأمامي

يوضح هذا المنحنى أن إخراج الضوء يكون خطيًا نسبيًا مع التيار حتى المستوى المقنن، ولكن يجب ألا يتجاوز المصممون القيم القصوى المطلقة.

4.5 منحنيات الاعتماد على درجة الحرارة

الشدة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يُظهر انخفاض إخراج الضوء مع زيادة درجة الحرارة المحيطة، وهو عامل حاسم للتطبيقات الخارجية. قد يكون من الضروري وجود غرفة تبريد مناسبة أو تخفيض التصنيف في بيئات درجة الحرارة العالية.
التيار الأمامي مقابل درجة الحرارة المحيطة:يُظهر على الأرجح التعديل المطلوب للحفاظ على إخراج ضوء ثابت أو معلمات أخرى مع تغير درجة الحرارة، وهو أمر مهم للسائقات ذات التيار الثابت مع التغذية الراجعة الحرارية.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

تتضمن ورقة البيانات رسمًا تفصيليًا للأبعاد. تشمل الميزات الرئيسية:

• الحجم الكلي للعبوة وتباعد الأطراف.
• موقع وحجم عدسة الإيبوكسي.
• طول وسُمك الأطراف.
• ملاحظة:الأبعاد بالمليمترات مع تسامح قياسي ±0.25 مم ما لم يُحدد خلاف ذلك. الحد الأقصى لبروز الراتنج تحت الحافة هو 1.5 مم.

5.2 تحديد القطبية

يتم تحديد الطرف الكاثود (السالب) عادةً عن طريق بقعة مسطحة على حافة عبوة الـ LED، أو طرف أقصر (إذا تم قطعه)، أو علامة على الرسم. يجب الرجوع إلى رسم ورقة البيانات لطريقة التحديد الدقيقة لهذه العبوة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل السليم أمر بالغ الأهمية للحفاظ على الموثوقية والأداء.

6.1 تشكيل الأطراف (Lead Forming)

• اثنِ الأطراف عند نقطة على الأقل 3 مم من قاعدة لمبة الإيبوكسي.
• قم بتشكيل الأطرافقبل soldering.
• تجنب إجهاد العبوة أثناء التشكيل لمنع تلف داخلي أو كسر.
• اقطع الأطراف في درجة حرارة الغرفة. القطع بدرجة حرارة عالية يمكن أن يسبب فشلًا.
• تأكد من محاذاة ثقوب اللوحة PCB تمامًا مع أطراف الـ LED لتجنب إجهاد التركيب، الذي يمكن أن يضعف الإيبوكسي والـ LED.

6.2 اللحام

• تصنيف اللحام هو 260°C لمدة 5 ثوانٍ (زمن ملامسة طرف اللحام اليدوي أو الريفلو).
• حافظ على مسافة تزيد عن 3 مم من نقطة اللحام إلى لمبة الإيبوكسي لمنع التلف الحراري.

6.3 ظروف التخزين

• التخزين الموصى به بعد الاستلام: ≤30°C و ≤70% رطوبة نسبية.
• مدة الصلاحية تحت هذه الظروف: 3 أشهر.
• للتخزين لأكثر من 3 أشهر وحتى سنة واحدة، ضع المكونات في حاوية محكمة الغلق بجو نيتروجين ومادة ماصة للرطوبة.
• تجنب التحولات السريعة في درجة الحرارة في البيئات الرطبة لمنع التكثيف.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 التعبئة المقاومة للرطوبة

يتم توريد المكونات في عبوات مقاومة للرطوبة، تتضمن عادةً مجففًا وبطاقات مؤشر الرطوبة، لمنع امتصاص الرطوبة أثناء التخزين والنقل.

7.2 مواصفات الشريط والبكرة (Taping and Reel)

يتم توفير مصابيح LED على شريط حامل وبكرة للتجميع الآلي. توفر ورقة البيانات أبعاد الشريط الحامل التفصيلية بما في ذلك تباعد الجيوب (P=12.70 مم)، وأبعاد تجويف المكون، وعرض الشريط (W1=13.00 مم، W3=18.00 مم).

7.3 كميات التعبئة

• 2500 قطعة لكل صندوق داخلي.
• 10 صناديق داخلية لكل صندوق رئيسي (خارجي) (إجمالي 25,000 قطعة).

7.4 شرح الملصق وترقيم الموديل

يتضمن ملصق البكرة معلومات رئيسية: رقم جزء العميل (CPN)، رقم المنتج (P/N)، الكمية (QTY)، ورموز التصنيف المحددة للشدة الضوئية (CAT)، والطول الموجي السائد (HUE)، والجهد الأمامي (REF)، جنبًا إلى جنب مع رقم الدفعة.
يتبع رقم الموديل هيكلًا مثل:3474 B K G R - □ □ □ □، حيث تشير الحقول على الأرجح إلى نوع العبوة (3474)، ولون/نوع العدسة، ولون الشريحة، والمربعات الفارغة لرموز فئة الشدة والطول الموجي والجهد المحددة.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

يتطلب هذا الـ LED سائق تيار ثابت أو مقاومة محددة للتيار على التوالي مع مصدر جهد. يمكن حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام: R = (V_source- V_F) / I_F. استخدم دائمًا الحد الأقصى لـ V_Fمن ورقة البيانات لتصميم متحفظ لضمان ألا يتجاوز التيار المستوى المطلوب. على سبيل المثال، مع مصدر 5 فولت واستهداف I_F=20 مللي أمبير: R = (5V - 3.4V) / 0.02A = 80 أوم. مقاومة قياسية 82 أوم ستكون مناسبة.

8.2 اعتبارات التصميم لتطبيقات العرض

• التوحيد:حدد رموز فئة ضيقة (CAT و HUE) للشدة الضوئية والطول الموجي لضمان الاتساق البصري عبر شاشة عرض متعددة الـ LED.
• الإدارة الحرارية:لتشغيل عالي السطوع أو درجات حرارة محيطة عالية (مثل العلامات الخارجية تحت أشعة الشمس المباشرة)، ضع في اعتبارك تخطيط اللوحة PCB لتبديد الحرارة. التشغيل بتيارات أقل يمكن أن يحسن العمر الافتراضي.
• التكامل البصري:يجب أن يتطابق نمط الحزمة البيضاوي مع شكل دليل الضوء أو المشتت في العلامة لتعظيم الكفاءة وأداء زاوية المشاهدة.
• اختيار السائق:استخدم سائقات ذات استقرار تيار مناسب، وإذا أمكن، مع تقليل حراري لحماية مصابيح LED في الظروف القاسية.

9. المقارنة التقنية والتمييز

بينما تتطلب المقارنة المباشرة بيانات منافس محددة، فإن عوامل التمييز الرئيسية لهذا الـ LED بناءً على ورقة بياناته هي:

• عدسة بيضاوية للفتحات المستطيلة:على عكس مصابيح LED المستديرة القياسية، فإن شكل حزمتها أكثر كفاءة بطبيعتها لإضاءة الأجزاء المستطيلة النموذجية للعروض الأبجدية الرقمية أو الرسومية، مما قد يقلل من عدد مصابيح LED المطلوبة أو يحسن التوحيد.
• إشعاع متطابق لخلط الألوان:يتم توصيفه خصيصًا للاستخدام في الأنظمة التي تجمع الألوان، مما يشير إلى أن خصائصه الطيفية والمكانية مصممة للتفاعل بشكل متوقع مع المرشحات أو مصابيح LED الملونة الأخرى.
• تصنيف عالي الشدة:يقدم فئات تصل إلى 5760 ملي كانديلا، مما يوفر خيار سطوع عالي للتطبيقات القابلة للقراءة في ضوء الشمس.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

10.1 ما الفرق بين الطول الموجي القمة والطول الموجي السائد؟

الطول الموجي القمة (λ_p):الطول الموجي الفعلي الذي يصدر فيه الـ LED أكبر قدر من الطاقة البصرية. إنها خاصية لمادة أشباه الموصلات.
الطول الموجي السائد (λ_d):اللون المُدرك للضوء. يتم تحديده من خلال كيفية استجابة العين البشرية للطيف الكامل للـ LED. بالنسبة لـ LED أخضر أحادي اللون، غالبًا ما يكونان قريبين، لكن λ_dهو المعلمة الحاسمة لمطابقة الألوان في العروض.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED عند 30 مللي أمبير بشكل مستمر؟

نعم، 30 مللي أمبير هو التيار الأمامي المستمر المقنن (I_F). ومع ذلك، فإن التشغيل عند الحد الأقصى للتصنيف سيولد حرارة أكثر وقد يقلل الموثوقية طويلة الأمد. للحصول على عمر افتراضي أمثل، خاصة في بيئات درجة الحرارة العالية، يُنصح غالبًا بالتشغيل بتيار أقل (مثل 20 مللي أمبير)، مع قبول انخفاض متناسب في إخراج الضوء.

10.3 كيف أفسر زاوية المشاهدة 110°/60°؟

هذا مخروط بيضاوي. تنخفض شدة الضوء إلى نصف قيمتها القصوى (نقاط نصف الشدة) عند 55 درجة إلى اليسار واليمين من المحور المركزي (110° إجمالي) على المستوى X، وعند 30 درجة لأعلى ولأسفل (60° إجمالي) على المستوى Y. هذا يخلق نمط حزمة عريض وقصير مثالي للعلامات الأفقية التي تُشاهد من زوايا مختلفة.

10.4 لماذا تعتبر ظروف التخزين ومدة الصلاحية مهمة؟

يمكن أن تمتص عبوات الـ LED الرطوبة من الهواء. أثناء عملية اللحام عالية الحرارة، يمكن أن تتمدد هذه الرطوبة المحتبسة بسرعة، مما يسبب انفصالًا داخليًا أو "انفجارًا"، مما يؤدي إلى تشقق الإيبوكسي وتدمير الجهاز. تقلل ظروف التخزين المحددة ومدة الصلاحية من هذا الخطر.

11. مثال عملي للاستخدام

سيناريو: تصميم علامة معلومات ركاب محطة حافلات.
يقوم مصمم بإنشاء علامة خارجية تعرض أرقام المسارات والأوقات. تستخدم العلامة خلفية داكنة مع أحرف مقطوعة مضاءة من الخلف.

1. اختيار المكون:تم اختيار الـ LED البيضاوي لأن شكل حزمته يضيء أجزاء الأحرف الطويلة والضيقة بكفاءة. تضمن الشدة الضوئية العالية (تحديد الفئة GC أو GD) إمكانية القراءة في ضوء النهار.
2. تصميم الدائرة:تم اختيار دائرة متكاملة سائق تيار ثابت لتوفير 20 مللي أمبير ثابتة لكل سلسلة من الـ LED، مع تعويض اختلافات الجهد الأمامي وضمان سطوع موحد. يتم تحديد جهد خرج السائق بناءً على مجموع الحد الأقصى لـ V_Fلمصابيح LED المتسلسلة بالإضافة إلى هامش أمان.
3. التصميم الحراري:تم تصميم اللوحة PCB بوسائد تخفيف حرارية ويتم تركيبها على هيكل العلامة المعدني ليعمل كمشتت حراري، مما يحافظ على درجة حرارة وصلة الـ LED ضمن حدود آمنة خلال حرارة الصيف.
4. التوريد:يحدد الطلب رقم الجزء الكامل بما في ذلك رموز فئة الشدة الضوئية (CAT) والطول الموجي السائد (HUE) المطلوبة لضمان الاتساق عبر جميع العلامات المنتجة.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

هذا الـ LED هو مصدر ضوء صلب يعتمد على ثنائي أشباه الموصلات. المادة الأساسية هي نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN)، كما هو موضح في دليل اختيار الجهاز. عند تطبيق جهد أمامي يتجاوز عتبة الثنائي (V_F)، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة من شريحة أشباه الموصلات. في شريحة InGaN، يطلق هذا الاتحاد الطاقة في شكل فوتونات (ضوء) بطول موجي يتوافق مع طاقة فجوة النطاق للمادة، والتي يتم ضبطها لإنتاج ضوء أخضر (~522 نانومتر). ثم تشكل عدسة الإيبوكسي الضوء المنبعث إلى نمط الإشعاع البيضاوي المحدد.

13. اتجاهات التكنولوجيا (سياق موضوعي)

تستمر مصابيح LED لتطبيقات العلامات والعروض في التطور. تشمل اتجاهات الصناعة العامة التي توفر سياقًا لهذا النوع من المكونات:

• زيادة الكفاءة (لومن/واط):تؤدي التحسينات المستمرة في تصميم الشريحة والمواد إلى إخراج ضوء أعلى لنفس المدخلات الكهربائية، مما يقلل استهلاك الطاقة والحمل الحراري.
• التصغير:تستمر العبوات في التصغير مع الحفاظ على إخراج الضوء أو زيادته، مما يتيح عروضًا بدقة أعلى.
• تحسين اتساق اللون:تسمح عمليات التصنيف المتقدمة وضوابط التصنيع بتسامحات أضيق على الطول الموجي والشدة، وهو أمر بالغ الأهمية للعروض الكبيرة والموحدة.
• موثوقية محسنة:تؤدي التحسينات في مواد الإيبوكسي والتغليف والإدارة الحرارية إلى فترات تشغيل أطول، وهو أمر مهم بشكل خاص للتركيبات الخارجية التي يصعب الوصول إليها.
• تكامل ذكي:يتضمن اتجاه أوسع دمج إلكترونيات التحكم أو أجهزة الاستشعار مباشرة مع عبوات الـ LED، على الرغم من أن هذا المكون المحدد هو LED تقليدي منفصل.