ورقة بيانات LED الأزرق متوسط القدرة 67-21S/B3C - عبوة PLCC-2 - جهد تشغيل نموذجي 3.2 فولت - أقصى قدرة 0.27 واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

يُعد 67-21S/B3C مصباح LED متوسط القدرة من نوع جهاز مُركب على السطح (SMD) مُصمم لتطبيقات الإضاءة العامة. يستخدم عبوة PLCC-2 (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي)، مما يوفر عامل شكل مضغوط مناسب لعمليات التجميع الآلي. اللون الأساسي المنبعث هو الأزرق، ويتم تحقيقه من خلال تقنية رقاقة إن-غا-ن (InGaN)، مع عدسة راتنجية شفافة تمامًا توفر زاوية رؤية واسعة تبلغ 120 درجة. يجمع هذا المزيج من الميزات بين كونه مصدر ضوء فعال ومتعدد الاستخدامات.

تشمل المزايا الرئيسية لهذا المصباح LED كفاءته الضوئية العالية، مما يعني إنتاج ضوء جيد بالنسبة لمستوى استهلاكه للطاقة. العبوة خالية من الرصاص ومتوافقة مع اللوائح البيئية الرئيسية بما في ذلك RoHS، وREACH التابع للاتحاد الأوروبي، ومتطلبات الخلو من الهالوجين (Br<900 جزء في المليون، Cl<900 جزء في المليون، Br+Cl<1500 جزء في المليون)، مما يضمن تلبية معايير التصنيع والاستدامة الحديثة.

2. تعمق في المعلمات التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

يتم تحديد الحدود التشغيلية للجهاز تحت ظروف محددة (درجة حرارة نقطة اللحام عند 25°م). الحد الأقصى للتيار الأمامي المستمر (I_F) هو 75 مللي أمبير. للتشغيل النبضي، يُسمح بتيار أمامي ذروي (I_FP) قدره 150 مللي أمبير تحت دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 10 مللي ثانية. الحد الأقصى لتبديد الطاقة (P_d) هو 270 ملي واط. نطاق درجة حرارة التشغيل (T_opr) يتراوح من -40°م إلى +85°م، بينما يمكن التخزين بين -40°م و+100°م. المقاومة الحرارية من الوصلة إلى نقطة اللحام (R_{th J-S}) هي 50 درجة مئوية/واط، والحد الأقصى المسموح به لدرجة حرارة الوصلة (T_j) هو 115°م. يجب أن يلتزم اللحام بملفات تعريف صارمة: لحام إعادة التدفق عند 260°م لمدة أقصاها 10 ثوانٍ، أو اللحام اليدوي عند 350°م لمدة أقصاها 3 ثوانٍ. الجهاز حساس تجاه التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)، مما يتطلب احتياطات معالجة مناسبة.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياسها عند درجة حرارة نقطة لحام تبلغ 25°م وتيار أمامي قدره 60 مللي أمبير، حيث يتم تعريف معايير الأداء الرئيسية. التدفق الضوئي (I_v) له نطاق نموذجي، مع تحديد قيم دنيا وقصوى في قسم التصنيف. جهد التشغيل الأمامي (V_F) يتراوح نموذجيًا بين 2.9 فولت و3.6 فولت عند 60 مللي أمبير. زاوية الرؤية (2θ_1/2) هي 120 درجة، مما يوفر نمط انبعاث واسع. التيار العكسي (I_R) محدود بحد أقصى 50 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (V_R) قدره 5 فولت. التسامحات الخاصة بالتدفق الضوئي وجهد التشغيل الأمامي هي ±11% و±0.1 فولت على التوالي.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في تصميم التطبيق، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على معايير رئيسية.

3.1 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تصنيف التدفق الضوئي إلى مجموعات D5، وD6، وD7. المجموعة D5 تغطي 2.5 إلى 3.0 لومن، وD6 تغطي 3.0 إلى 3.5 لومن، وD7 تغطي 3.5 إلى 4.0 لومن، وكلها مقاسة عند I_F=60 مللي أمبير.

3.2 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يتم تصنيف جهد التشغيل الأمامي بدقة من الرمز 36 إلى 42. تمثل كل مجموعة خطوة 0.1 فولت، بدءًا من 2.9-3.0 فولت (المجموعة 36) حتى 3.5-3.6 فولت (المجموعة 42)، مقاسة عند I_F=60 مللي أمبير.

3.3 تصنيف الطول الموجي السائد

يتم تعريف اللون الأزرق من خلال مجموعات الطول الموجي السائد. المجموعة B50 تغطي 445 نانومتر إلى 450 نانومتر، والمجموعة B51 تغطي 450 نانومتر إلى 455 نانومتر، مقاسة عند I_F=60 مللي أمبير مع تسامح قياس ±1 نانومتر.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة رسوم بيانية توضح سلوك الجهاز تحت ظروف متغيرة.

4.1 توزيع الطيف

يظهر الرسم البياني شدة الإضاءة النسبية مقابل الطول الموجي، وهو نموذجي لمصباح LED أزرق من نوع InGaN، مع ذروة في منطقة 455-460 نانومتر.

4.2 جهد التشغيل الأمامي مقابل درجة الحرارة

يوضح الشكل 1 تحول جهد التشغيل الأمامي بالنسبة لدرجة حرارة الوصلة. عادةً ما ينخفض الجهد مع زيادة درجة الحرارة، وهي خاصية مميزة للثنائيات شبه الموصلة.

4.3 القدرة الإشعاعية النسبية مقابل التيار

يوضح الشكل 2 أن ناتج الضوء يزداد مع زيادة التيار الأمامي، ولكنه قد يُظهر سلوكًا دون خطي عند التيارات الأعلى بسبب انخفاض الكفاءة والتأثيرات الحرارية.

4.4 التدفق الضوئي النسبي مقابل درجة الحرارة

يوضح الشكل 3 تخفيض التدفق الضوئي مع زيادة درجة حرارة الوصلة. ينخفض ناتج الضوء مع ارتفاع درجة الحرارة، مما يبرز أهمية إدارة الحرارة.

4.5 منحنى خاصية التيار-الجهد (IV)

يقدم الشكل 4 العلاقة بين التيار الأمامي وجهد التشغيل الأمامي عند درجة حرارة ثابتة، ويظهر منحنى الثنائي الأسي النموذجي.

4.6 تخفيض التيار مقابل درجة الحرارة

يوضح الشكل 5 الحد الأقصى المسموح به لتيار التشغيل الأمامي كدالة لدرجة حرارة اللحام، مع الأخذ في الاعتبار المقاومة الحرارية. هذا الرسم البياني حاسم لتحديد ظروف التشغيل الآمنة في بيئات حرارية مختلفة.

4.7 نمط الإشعاع

الشكل 6 هو مخطط قطبي يظهر التوزيع المكاني لشدة الضوء، مؤكدًا زاوية الرؤية الواسعة البالغة 120 درجة بنمط شبه لامبرتي.

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

لعبوة PLCC-2 بصمة ومظهر محددان. يتم توفير رسومات أبعاد مفصلة، مع تسامحات قياسية تبلغ ±0.15 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتضمن التصميم علامات الأنود والكاثود للتوجيه الصحيح للوحة الدوائر المطبوعة (PCB).

5.2 تصميم الوسادة واستقطابية التركيب

تم تصميم تخطيط وسادة اللحام للتركيب المستقر وتشكيل وصلة لحام جيدة. تضمن مؤشرات الاستقطابية الواضحة (عادةً شق أو كاثود مُعلَم) على العبوة وشاشة الحرير الموصى بها للوحة الدوائر المطبوعة التثبيت الصحيح.

6. إرشادات اللحام والتجميع

يجب اتباع ملفات تعريف لحام صارمة لمنع التلف. بالنسبة لللحام بإعادة التدفق، يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى 260°م لأكثر من 10 ثوانٍ. بالنسبة لللحام اليدوي، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف المكواة 350°م، ويجب أن يقتصر وقت التلامس على 3 ثوانٍ لكل وسادة. الأجهزة حساسة للرطوبة ويجب تخزينها في عبوتها الأصلية المقاومة للرطوبة. إذا تجاوز وقت التعرض الحدود، فقد تكون هناك حاجة إلى التجفيف قبل اللحام.

7. معلومات التعبئة والطلب

يتم توريد مصابيح LED على شريط وبكرة مقاومة للرطوبة للتجميع الآلي بالالتقاط والوضع. تشمل كميات البكرة القياسية 250، و500، و1000، و2000، و3000، و4000 قطعة. يتم تحديد أبعاد البكرة والشريط الحامل بتسامحات تبلغ ±0.1 مم. تتضمن عملية التعبئة ختم البكرة في كيس مقاوم للرطوبة من الألومنيوم مع مجفف. توفر الملصقات على الكيس والبكرة معلومات حاسمة: رقم منتج العميل (CPN)، ورقم المنتج (P/N)، والكمية (QTY)، ورموز التصنيف المحددة للشدة الضوئية (CAT)، والطول الموجي السائد (HUE)، وجهد التشغيل الأمامي (REF)، جنبًا إلى جنب مع رقم الدفعة (LOT No).

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا المصباح LED مناسب للإضاءة الزخرفية والترفيهية، وإضاءة الزراعة (مثل الضوء الأزرق التكميلي لنمو النباتات)، وتطبيقات الإضاءة العامة حيث يكون هناك حاجة لمصدر ضوء أزرق مضغوط وفعال.

8.2 اعتبارات التصميم

يجب على المصممين مراعاة إدارة الحرارة بسبب المقاومة الحرارية البالغة 50 درجة مئوية/واط. من الضروري وجود مساحة كافية من النحاس على لوحة الدوائر المطبوعة أو وسائل تبريد للحفاظ على درجة حرارة منخفضة للوصلة للحصول على أداء مثالي وعمر أطول. تحديد التيار أمر أساسي؛ يُوصى باستخدام محرك تيار ثابت بدلاً من مصدر جهد ثابت لضمان ناتج ضوء مستقر ومنع الانحراف الحراري. يجب مراجعة رموز التصنيف لضمان اتساق اللون والسطوع في التطبيق النهائي.

9. اختبارات الموثوقية

يخضع المنتج لمجموعة شاملة من اختبارات الموثوقية بمستوى ثقة 90% و LTPD بنسبة 10% (نسبة العيوب المسموح بها في الدفعة). تشمل الاختبارات مقاومة لحام إعادة التدفق، والصدمة الحرارية (-10°م إلى +100°م)، ودورة درجة الحرارة (-40°م إلى +100°م)، والتخزين في درجة حرارة/رطوبة عالية (85°م/85% رطوبة نسبية)، والتشغيل في درجة حرارة/رطوبة عالية، والتخزين في درجات حرارة منخفضة/عالية، ومختلف اختبارات عمر التشغيل في درجات حرارة منخفضة/عالية تحت ضغوط تيار مختلفة. تتحقق هذه الاختبارات من متانة المصباح LED تحت الضغوط البيئية والتشغيلية النموذجية.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: ما هو تيار التشغيل النموذجي؟

ج: يتم تحديد الخصائص الكهروضوئية عند 60 مللي أمبير، والتي يمكن اعتبارها نقطة تشغيل نموذجية. الحد الأقصى المطلق للتيار المستمر هو 75 مللي أمبير.

س: كيف يمكنني تفسير مجموعات التدفق الضوئي؟

ج: يشير رمز التصنيف (D5، D6، D7) على الملصق إلى الحد الأدنى والحد الأقصى المضمونين لنطاق التدفق الضوئي لتلك البكرة المحددة من مصابيح LED، مما يضمن اتساق السطوع داخل تصميمك.

س: لماذا تعتبر إدارة الحرارة مهمة؟

ج: كما هو موضح في منحنيات الأداء، ينخفض ناتج الضوء ويتغير جهد التشغيل الأمامي مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة. يمكن أن يؤدي تجاوز الحد الأقصى لدرجة حرارة الوصلة (115°م) إلى تسريع التدهور أو الفشل. تحدد المقاومة الحرارية البالغة 50 درجة مئوية/واط مدى سهولة هروب الحرارة.

س: هل يمكنني تشغيل هذا المصباح LED بمصدر طاقة 3.3 فولت؟

ج: ربما، ولكن ليس مباشرةً. يتراوح جهد التشغيل الأمامي من 2.9 فولت إلى 3.6 فولت. يمكن لمصدر طاقة ثابت 3.3 فولت أن يدفع مصابيح LED في مجموعات الجهد المنخفض بشكل زائد أو يفشل في تشغيل مصابيح LED في مجموعات الجهد الأعلى بشكل صحيح. محرك التيار الثابت هو الطريقة الموصى بها.

11. دراسة حالة للتصميم والاستخدام

فكر في تصميم شريط إضاءة زخرفي بلون أزرق بارز. يختار المصمم مصباح LED 67-21S/B3C لحجمه المضغوط وزاوية رؤيته الواسعة. لضمان اتساق اللون والسطوع، يحدد متطلبات تصنيف دقيقة، على سبيل المثال، B51 للطول الموجي وD6 للتدفق الضوئي. يتم اختيار دائرة متكاملة لمحرك تيار ثابت لتوفير 60 مللي أمبير لكل مصباح LED. يتضمن تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة مساحات نحاسية سخية تحت وسائد المصباح LED لتعمل كمشتت حراري، متصلة بمسطحات أرضية أكبر لتبديد الحرارة، مما يحافظ على درجة حرارة الوصلة المقدرة أقل من 85°م في البيئة المحيطة للتطبيق. تتيح التعبئة بالشريط والبكرة التجميع الآلي الفعال لشريط الإضاءة.

12. مقدمة عن المبدأ التقني

يعتمد هذا المصباح LED على بنية غير متجانسة شبه موصلة مصنوعة من نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN). عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقن الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة حيث تتحد، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يحدد التركيب المحدد لسبيكة InGaN طاقة فجوة النطاق، والتي بدورها تحدد الطول الموجي للضوء الأزرق المنبعث. تقوم عدسة الإيبوكسي الشفافة تمامًا بتغليف الرقاقة، وتوفر الحماية الميكانيكية، وتشكل حزمة ناتج الضوء.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر قطاع مصابيح LED متوسطة القدرة في التطور نحو كفاءة أعلى (المزيد من اللومن لكل واط)، وتحسين اتساق اللون، وتكلفة أقل. تساهم التطورات في تصميم الرقاقة، وتقنية الفوسفور (لمصابيح LED البيضاء)، ومواد العبوة في هذه الاتجاهات. هناك أيضًا دافع قوي لمزيد من التصغير والتكامل، بالإضافة إلى تعزيز الموثوقية تحت تيارات تشغيل أعلى ودرجات حرارة تشغيل أعلى. أصبح الامتثال لمعايير الخلو من الهالوجين والمعايير البيئية الأخرى توقعًا أساسيًا في الصناعة.