ورقة بيانات تقنية لمصباح LED عالي القدرة من نوع SMD 5050 - الحجم 5.0x5.0 مم - الجهد الأقصى 6.0 فولت - القدرة 6.3 واط - ضوء أبيض

1. نظرة عامة على المنتج

يمثل حزمة 5050 حلاً لمصباح LED عالي القدرة من فئة الإضاءة، مصممًا للتطبيقات الإضاءة المتطلبة. إنه جهاز صغير الحجم للتركيب السطحي (SMD) يوفر تدفقًا ضوئيًا عاليًا وكفاءة ضمن مساحة صغيرة. الهدف التصميمي الأساسي هو توفير مصدر ضوء موثوق وقوي مناسب لمجموعة واسعة من الاستخدامات الإضاءة الاحترافية والعامة حيث يكون الضوء الأبيض الساطع والمتسق مطلوبًا.

1.1 المزايا الأساسية

تشمل المزايا الرئيسية لهذه السلسلة من مصابيح LED إخراجها العالي للشدة الضوئية، مما يتيح أداءً ضوئيًا ممتازًا. تتميز بزاوية رؤية واسعة نموذجية تبلغ 120 درجة، مما يوفر إضاءة واسعة ومتساوية. يتم تصنيع المنتج ليكون خاليًا من الرصاص، متوافقًا مع لائحة الاتحاد الأوروبي REACH، ويستوفي متطلبات الخلو من الهالوجينات، وتحديدًا بمحتوى البروم (Br) أقل من 900 جزء في المليون، ومحتوى الكلور (Cl) أقل من 900 جزء في المليون، ومجموعهما الكلي أقل من 1500 جزء في المليون. وهذا يجعله مناسبًا للتصاميم الواعية بالبيئة والتطبيقات ذات القيود الصارمة على المواد.

1.2 الأسواق المستهدفة والتطبيقات

تم هندسة هذا المصباح LED لتطبيقات إضاءة متنوعة. تشمل أسواقه الأساسية الإضاءة الزخرفية والترفيهية، حيث تكون جودة اللون والسطوع أمرًا بالغ الأهمية. كما أنه مناسب جدًا للإضاءة الزراعية، حيث يدعم أطياف نمو النباتات عند دمجه مع الفوسفور المناسب. الإضاءة العامة هي مجال تطبيق رئيسي، يشمل الإضاءة الداخلية والخارجية. على وجه التحديد، يستهدف البنية التحتية للإضاءة العامة مثل أضواء الشوارع، وأضواء السقف العالي للمساحات الصناعية أو التجارية، وأضواء الملاعب، حيث يكون الإخراج العالي والموثوقية أمرًا بالغ الأهمية.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يقدم هذا القسم تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للمعايير التقنية الرئيسية التي تحدد أداء المصباح LED وحدود تشغيله.

2.1 التصنيفات القصوى المطلقة

تحدد هذه التصنيفات حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. لا يُنصح بالتشغيل عند هذه الحدود أو بالقرب منها لفترات طويلة. يتم تحديد التصنيفات القصوى المطلقة عند درجة حرارة نقطة اللحام (T_soldering) تبلغ 25 درجة مئوية.

• التيار الأمامي (I_F):1050 مللي أمبير (تيار مستمر). هذا هو أقصى تيار مستمر يمكن تطبيقه.
• تبديد الطاقة (P_d):6300 ميلي واط (6.3 واط). هذه هي أقصى قدرة يمكن للحزمة تبديدها.
• تيار النبض الأمامي (I_PF):2000 مللي أمبير. يُسمح بهذا التيار الأعلى فقط في ظل ظروف النبض، وليس التشغيل المستمر.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):من -35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية. نطاق درجة الحرارة المحيطة للتشغيل الموثوق.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):من -35 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية. نطاق درجة الحرارة الآمن عندما لا يكون الجهاز قيد التشغيل.
• المقاومة الحرارية (R_{th J-S}):2.5 درجة مئوية/واط (من الوصلة إلى نقطة اللحام). تشير القيمة الأقل إلى نقل حرارة أفضل من شريحة LED (الوصلة) إلى اللوحة. يُعد الإدارة الحرارية الفعالة أمرًا بالغ الأهمية للبقاء ضمن حد درجة حرارة الوصلة.
• درجة حرارة الوصلة (T_j):125 درجة مئوية (الحد الأقصى). يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة عند شريحة أشباه الموصلات نفسها هذا الحد لضمان طول العمر والأداء.
• حساسية التفريغ الكهروستاتيكي:2000 فولت (نموذج جسم الإنسان). الجهاز حساس للتفريغ الكهروستاتيكي ويتطلب إجراءات معالجة مناسبة.
• درجة حرارة اللحام:للحام بإعادة التدفق، يتم تحديد درجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوانٍ. للحام اليدوي، 350 درجة مئوية لمدة 3 ثوانٍ هي الحد الأقصى.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

تحدد هذه الخصائص الأداء النموذجي للمصباح LED في ظل ظروف التشغيل العادية، مقاسة عند T_soldering= 25 درجة مئوية والتيار الأمامي (I_F) بقيمة 180 مللي أمبير.

• التدفق الضوئي (Φ):يتراوح من حد أدنى 160 لومن إلى حد أقصى 255 لومن، اعتمادًا على التصنيف المحدد للمنتج (انظر القسم 3). التسامح النموذجي هو ±11%.
• الجهد الأمامي (V_F):حد أقصى 6.0 فولت عند 180 مللي أمبير. التسامح النموذجي هو ±0.1 فولت. سيتغير V_Fالفعلي حسب التصنيف والوحدة الفردية.
• مؤشر تجسيد اللون (CRI أو R_a):حد أدنى 70 للسلسلة القياسية، مع تسامح ±2. تتوفر خيارات CRI أعلى (انظر القسم 3.1).
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):عادة 120 درجة. هذه هي الزاوية الكاملة التي تكون عندها الشدة الضوئية نصف القيمة القصوى.
• التيار العكسي (I_R):حد أقصى 10 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (V_R) بقيمة 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى تصنيفات بناءً على معايير رئيسية. وهذا يسمح للمصممين باختيار الأجزاء التي تلبي متطلبات التطبيق المحددة.

3.1 تصنيف مؤشر تجسيد اللون (CRI)

يشير CRI إلى مدى تجسيد مصدر الضوء للألوان بشكل طبيعي مقارنة بمصدر مرجعي. يشير رمز حرف واحد في رقم الجزء إلى الحد الأدنى لـ CRI. على سبيل المثال، 'L' يقابل CRI أدنى 70، 'K' إلى 80، و'H' أو 'R' إلى 90. يتطلب التصنيف 'R' شرطًا إضافيًا وهو قيمة R9 أدنى (الأحمر المشبع) بقيمة 50، وهو أمر مهم للإضاءة عالية الجودة. التسامح لـ CRI هو ±2.

3.2 مؤشر التيار الأمامي

يشير الرمز 'Z18' في رقم الجزء إلى التيار الأمامي الاسمي للاختبار وتحديد المعايير، وهو 180 مللي أمبير (I_F= 180 مللي أمبير).

3.3 مؤشر الجهد الأمامي

يشير الرمز '60' إلى أقصى جهد أمامي للمجموعة، وهو 6.0 فولت.

3.4 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تصنيف مصابيح LED وفقًا لأدنى إخراج للتدفق الضوئي عند 180 مللي أمبير. يحدد رمز التصنيف، مثل '160L15' أو '230L15'، نطاق التدفق. على سبيل المثال، '230L15' يعني أن الحد الأدنى للتدفق هو 230 لومن، وعرض التصنيف هو 15 لومن (لذا النطاق هو 230-245 لومن). التسامح الكلي للتدفق هو ±11%.

3.5 تصنيف الجهد الأمامي

يتم أيضًا تصنيف الجهد للمساعدة في تصميم السائق ومطابقة التيار في المصفوفات. يتم تعريف المجموعات برمز مكون من رقمين مثل '52B'، حيث يشير '52' إلى الحد الأدنى للجهد (5.2 فولت) و'B' هو معرف التصنيف. النطاق لـ '52B' هو من 5.2 فولت إلى 5.4 فولت. تشمل التصنيفات الأخرى '54B' (5.4-5.6 فولت)، '56B' (5.6-5.8 فولت)، و'58B' (5.8-6.0 فولت). التسامح هو ±0.1 فولت.

3.6 تصنيف إحداثيات اللون (درجة حرارة اللون)

يتم التحكم في درجة حرارة اللون المترابطة (CCT) من خلال تصنيف إحداثيات اللون (x, y) على مخطط CIE 1931. توفر ورقة البيانات مربعات إحداثيات مفصلة لدرجات حرارة لون مختلفة مثل 1800K، 2200K، و2700K (أبيض دافئ)، وغيرها حتى 6500K (أبيض بارد). لكل CCT تصنيفات فرعية متعددة (مثل 18K-A، 18K-B) لضمان اتساق لوني محكم. النطاق المرجعي لتصنيفات 1800K، على سبيل المثال، يتراوح بين 1765K و1960K، اعتمادًا على التصنيف الفرعي المحدد.

4. قائمة الإنتاج الضخم وفك تشفير رقم الجزء

يتم تقديم قائمة بالمنتجات القياسية في الإنتاج الضخم. على سبيل المثال، يمكن فك تشفير رقم الجزءXI5050EE/LKE-H5023060Z18/2Nعلى النحو التالي:

• XI5050EE/LKE:عائلة المنتج الأساسية (مصباح LED عالي القدرة من نوع SMD 5050).
• H:بادئة لرمز الأداء.
• 50:رمز درجة حرارة اللون المترابطة (CCT)، يمثل 5000K.
• 230:رمز الحد الأدنى للتدفق الضوئي، يمثل 230 لومن.
• 60:مؤشر الجهد الأمامي (6.0 فولت كحد أقصى).
• Z18:مؤشر التيار الأمامي (180 مللي أمبير).
• /2N:مواصفات العبوة أو البكرة.

لذلك، هذا الجزء المحدد هو مصباح LED أبيض محايد (5000K) بحد أدنى للتدفق 230 لومن، وأقصى جهد أمامي 6.0 فولت عند 180 مللي أمبير، وCRI لا يقل عن 70 (ضمنيًا من السلسلة القياسية). تسرد جدول الإنتاج الضخم المتغيرات من 1800K إلى 6500K مع قيم التدفق الدنيا والنموذجية المقابلة لها عند تيارات اختبار مختلفة (180 مللي أمبير، 640 مللي أمبير، 750 مللي أمبير).

5. اعتبارات تصميم التطبيق

5.1 الإدارة الحرارية

نظرًا لتبديد الطاقة العالي (حتى 6.3 واط) وحد درجة حرارة الوصلة الحرج البالغ 125 درجة مئوية، فإن الإدارة الحرارية الفعالة هي الجانب التصميمي الأكثر أهمية. المقاومة الحرارية المنخفضة البالغة 2.5 درجة مئوية/واط من الوصلة إلى نقطة اللحام مفيدة، لكنها تتطلب لوحة دوائر مطبوعة (PCB) مصممة جيدًا مع فتحات حرارية كافية، وغالبًا ما تكون متصلة بمشتت حراري. الحد الأقصى لدرجة حرارة التشغيل المحيطة هو 105 درجة مئوية، لكن التيار والسطوع الفعليين القابلين للتحقيق سيكونان أقل عند درجات الحرارة المحيطة العالية بسبب التخفيض الحراري.

5.2 التشغيل الكهربائي

سائق التيار الثابت إلزامي للتشغيل الموثوق. يجب اختيار السائق بناءً على تيار التشغيل المطلوب (حتى 1050 مللي أمبير كحد أقصى مستمر) وتصنيف الجهد الأمامي لمصابيح LED المستخدمة. للاتصال التسلسلي، يجب مراعاة إجمالي V_Fللسلسلة. الجهاز حساس للجهد العكسي، مع حد أقصى 5 فولت قبل حدوث تسرب كبير؛ يجب أن تحمي الدوائر من الانحياز العكسي.

5.3 التفريغ الكهروستاتيكي والمعالجة

يتطلب تصنيف حساسية التفريغ الكهروستاتيكي البالغ 2000 فولت (HBM) احتياطات قياسية للتفريغ الكهروستاتيكي أثناء المعالجة والتجميع والتركيب. استخدم محطات عمل مؤرضة، وأسوار معصم، وحاويات موصلة.

5.4 عملية اللحام

الالتزام الصارم بملف اللحام: إعادة التدفق بذروة 260 درجة مئوية لمدة لا تزيد عن 10 ثوانٍ. تجنب الوقت المفرط فوق درجة حرارة السائل. للإصلاح، يجب أن يقتصر اللحام اليدوي عند 350 درجة مئوية على 3 ثوانٍ لكل وسادة. تمنع هذه الحدود تلف التثبيت الداخلي للرقاقة، وروابط الأسلاك، والعبوة البلاستيكية.

6. تحليل الأداء والاتجاهات

6.1 الفعالية الضوئية

على الرغم من عدم ذكرها صراحةً كلومن/واط، يمكن حساب الفعالية من البيانات. بالنسبة للجزء 5000K، 230 لومن كحد أدنى عند 180 مللي أمبير و V_Fنموذجي ربما 5.6 فولت (القدرة = 1.008 واط)، فإن الحد الأدنى للفعالية هو حوالي 228 لومن/واط. عند تيارات أعلى مثل 750 مللي أمبير، يكون التدفق النموذجي 835 لومن. بافتراض V_Fأعلى عند ذلك التيار (مثل 6.2 فولت، القدرة = 4.65 واط)، ستكون الفعالية النموذجية حوالي 180 لومن/واط. وهذا يوضح الطبيعة عالية الكفاءة لمصباح LED من فئة الإضاءة هذا، على الرغم من انخفاض الفعالية عند التيارات الأعلى بسبب زيادة الخسائر الحرارية والكهربائية.

6.2 جودة اللون والاتساق

توفر خيارات CRI حتى 90 (مع R9 > 50) وتصنيف اللون المحكم يعكس الطلب في السوق على الضوء الأبيض عالي الجودة في التطبيقات الاحترافية. يسمح الهيكل متعدد التصنيفات لكل CCT للمصنعين بتقديم منتجات بمطابقة لونية محكمة جدًا للتطبيقات حيث يكون الاتساق من دفعة إلى أخرى أمرًا بالغ الأهمية، كما في الإضاءة المعمارية أو تجارية التجزئة.

6.3 التحسين الخاص بالتطبيق

يسمح نطاق CCT الواسع (1800K-6500K) للمصممين بتخصيص الضوء لبيئات محددة: الأبيض الدافئ (1800K-3000K) للإعدادات المريحة أو الزخرفية، والأبيض المحايد (3500K-5000K) للإضاءة العامة والمكتبية، والأبيض البارد (5700K-6500K) لإضاءة المهام أو محاكاة ضوء النهار. يجعل الإخراج العالي للتدفق مناسبًا لاستبدال مصادر الضوء التقليدية في مشاريع التحديث أو تصميم تركيبات إضاءة جديدة وفعالة.

7. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: ما هي الميزة الرئيسية لحجم حزمة 5050؟

ج: توفر المساحة 5.0 مم × 5.0 مم توازنًا ممتازًا بين الإخراج الضوئي العالي (من مساحة إشعاع كبيرة نسبيًا) وكفاءة مساحة اللوحة. يسمح بتبديد حراري جيد مع الحفاظ على عامل شكل مضغوط مناسب للعديد من تصميمات تركيبات الإضاءة.

س: هل يمكنني تشغيل هذا المصباح LED بأقصى تيار له وهو 1050 مللي أمبير بشكل مستمر؟

ج: على الرغم من أنه ممكن تقنيًا، إلا أن التشغيل المستمر عند التصنيف الأقصى المطلق غير موصى به للأداء الموثوق على المدى الطويل. سيكون الحد الأقصى العملي لتيار التشغيل أقل ويتم تحديده من خلال التصميم الحراري للنظام (PCB، المشتت الحراري، درجة الحرارة المحيطة) لضمان بقاء درجة حرارة الوصلة (T_j) بأمان أقل من 125 درجة مئوية. منحنيات التخفيض، على الرغم من عدم توفيرها في هذا المقتطف، ضرورية لمثل هذا التصميم.

س: كيف أختار تصنيف CRI المناسب؟

ج: للتطبيقات حيث يكون مظهر اللون أمرًا بالغ الأهمية (مثل تجارة التجزئة، المتاحف، معارض الفنون، السكن الراقي)، اختر تصنيف CRI عالي (80، 85، 90). التصنيف 'R' (CRI 90، R9>50) جيد بشكل خاص لتجسيد درجات الأحمر. للإضاءة العامة أو الخدماتية حيث تكون التكلفة عاملاً أكبر، غالبًا ما يكون تصنيف CRI القياسي 70 كافيًا.

س: لماذا زاوية الرؤية 120 درجة؟

ج: زاوية الرؤية الواسعة مرغوبة للعديد من تطبيقات الإضاءة العامة لأنها توفر إضاءة واسعة ومتساوية، مما يقلل من الظلال القاسية والوهج. إنها مثالية لإضاءة المناطق، والمصابيح المدمجة، والألواح حيث تكون هناك حاجة لحزمة واسعة دون بصريات ثانوية. للإضاءة المركزية، ستستخدم العدسات الثانوية لتضييق الحزمة.

س: ماذا يعني الامتثال لـ "خالي من الهالوجين" لمنتجي؟

ج: يعني ذلك أن مواد LED تتوافق مع القيود على مثبطات اللهب القائمة على البروم والكلور. هذا مهم للوفاء ببعض اللوائح البيئية (مثل IEC 61249-2-21)، وتقليل الانبعاثات السامة في حالة الحريق، وغالبًا ما يكون مطلوبًا في الإلكترونيات الاستهلاكية، والسيارات، وشهادات العلامات البيئية الأخرى.