ورقة بيانات تقنية لمصباح LED متوسط القدرة طراز 67-22ST - عبوة PLCC-2 - أبعاد 2.0x1.6x0.7مم - جهد 1.8-2.7 فولت - تيار 150 مللي أمبير - ضوء أحمر بعيد (720-750 نانومتر) - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تحدد هذه الوثيقة المواصفات الفنية لمصباح LED متوسط القدرة من نوع جهاز مثبت على السطح (SMD) ومغلف في عبوة PLCC-2. يُصدر الجهاز ضوءاً في طيف الأحمر البعيد، باستخدام تقنية شريحة AlGaInP. تم تصميمه للتطبيقات التي تتطلب مصادر ضوء مدمجة وفعالة بزاوية مشاهدة واسعة.

1.1 الميزات الأساسية والمزايا

تشمل المزايا الأساسية لهذا المصباح LED فعاليته العالية وملف استهلاك الطاقة المتوسط، مما يجعله مناسباً للتوازن بين الأداء وإدارة الحرارة. توفر العبوة زاوية مشاهدة واسعة تبلغ 120 درجة، مما يضمن توزيعاً واسعاً للضوء. تم تصنيعه من مواد صديقة للبيئة، حيث أنه خالٍ من الرصاص، ومتوافق مع معايير RoHS، وEU REACH، وخالٍ من الهالوجين (Br<900 جزء في المليون، Cl<900 جزء في المليون، Br+Cl<1500 جزء في المليون). يتبع المنتج أيضاً معايير التصنيف ANSI لضمان تصنيف أداء متسق.

1.2 التطبيقات والأسواق المستهدفة

تم هندسة هذا المصباح LED لتطبيقات إضاءة محددة تستفيد من أطوال موجات الأحمر البعيد. تشمل حالات الاستخدام الأساسية الإضاءة الزخرفية والترفيهية، حيث يُرغب في تأثيرات لونية محددة. أحد التطبيقات المهمة هو في إضاءة الزراعة، وخاصة زراعة البساتين، حيث يلعب الضوء الأحمر البعيد (720-750 نانومتر) دوراً حاسماً في التشكل الضوئي للنبات، مؤثراً على عمليات مثل إنبات البذور، واستطالة الساق، والإزهار. وهو مناسب أيضاً للاستخدام في الإضاءة العامة حيث يكون ناتجه الطيفي المحدد قابلاً للتطبيق.

2. المواصفات الفنية والتفسير المتعمق

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. يتم تحديدها عند درجة حرارة نقطة اللحام (T_اللحام) تساوي 25 درجة مئوية.

• التيار الأمامي (I_F):150 مللي أمبير - أقصى تيار مستمر DC موصى به للتشغيل الموثوق.
• تيار الذروة الأمامي (I_FP):300 مللي أمبير - ينطبق فقط في ظل ظروف النبض مع دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 10 مللي ثانية. تجاوز تصنيف التيار المستمر حتى لفترة وجيزة يمكن أن يقلل من أداء LED.
• تبديد الطاقة (P_d):405 ملي واط - أقصى قدرة يمكن للعبوة تبديدها، محسوبة من V_F* I_Fوالحدود الحرارية.
• 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.
• المقاومة الحرارية (R_{th J-S}):50 درجة مئوية/واط - تحدد هذه المعلمة الحرجة ارتفاع درجة الحرارة من التقاطع شبه الموصل إلى نقطة اللحام لكل واط من الطاقة المبددة. تشير القيمة الأقل إلى نقل حرارة أفضل خارج الشريحة.
• درجة حرارة التقاطع (T_j):115 درجة مئوية - أقصى درجة حرارة مسموح بها عند التقاطع شبه الموصل نفسه.
• درجة حرارة اللحام:يمكن للجهاز تحمل لحام إعادة التدفق عند 260°C لمدة 10 ثوانٍ أو اللحام اليدوي عند 350°C لمدة 3 ثوانٍ. وهو حساس للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD)، مما يتطلب إجراءات معالجة مناسبة.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

هذه هي معلمات الأداء النموذجية المقاسة عند T_اللحام= 25°C و I_F= 150 مللي أمبير، ما لم يُذكر خلاف ذلك.

• القدرة الإشعاعية (Φ_e):من 80 إلى 160 ملي واط - إجمالي التدفق الإشعاعي (القدرة الضوئية) المنبعث. التسامح هو ±11%.
• الجهد الأمامي (V_F):من 1.8 إلى 2.7 فولت - انخفاض الجهد عبر LED عند التيار المحدد. التسامح هو ±0.1 فولت. يشير انخفاض V_Fعند تيار معين بشكل عام إلى كفاءة كهربائية أعلى.
• زاوية المشاهدة (2θ_1/2):120 درجة - الزاوية الكاملة التي تكون عندها شدة الإضاءة نصف الشدة القصوى (على المحور).
• التيار العكسي (I_R):10 ميكرو أمبير (الحد الأقصى) عند V_R= 5 فولت - لم يتم تصميم مصابيح LED للتحيز العكسي؛ تشير هذه المعلمة إلى التسرب.

3. شرح نظام التصنيف

يتم فرز المنتج إلى مجموعات لضمان الاتساق. يجب على المصممين اختيار المجموعات المناسبة لمتطلبات تطبيقهم.

3.1 تصنيف القدرة الإشعاعية

يتم التصنيف عند I_F=150 مللي أمبير. تمثل الرموز من C1 إلى C4 نطاقات قدرة إخراج متزايدة (مثال: C1: 80-100 ملي واط، C4: 140-160 ملي واط). ينطبق التسامح ±11% داخل كل مجموعة.

3.2 تصنيف الجهد الأمامي

يتم التصنيف عند I_F=150 مللي أمبير. تمثل الرموز من 25 إلى 33 نطاقات جهد بخطوات 0.1 فولت من 1.8-1.9 فولت (المجموعة 25) إلى 2.6-2.7 فولت (المجموعة 33). ينطبق التسامح ±0.1 فولت. يمكن لاختيار مصابيح LED من مجموعة جهد ضيقة تبسيط تصميم السائق لمصفوفات LED المتعددة.

3.3 تصنيف الطول الموجي الذروة

يتم التصنيف عند I_F=150 مللي أمبير. هذا يحدد الناتج الطيفي:

• FA3: 720 - 730 نانومتر
• FA4: 730 - 740 نانومتر
• FA5: 740 - 750 نانومتر

تسامح قياس الطول الموجي السائد/الذروة هو ±1 نانومتر. هذا التصنيف الدقيق حاسم للتطبيقات مثل زراعة البساتين حيث تؤدي أطوال موجات الفوتون المحددة إلى استجابات نباتية مختلفة.

4. تحليل منحنى الأداء

4.1 توزيع الطيف

يظهر الرسم البياني الطيفي المقدم منحنى انبعاث نموذجي لمصباح LED أحمر بعيد من نوع AlGaInP. تقع الذروة ضمن النطاق المصنف (720-750 نانومتر)، مع عرض نطاق طيفي ضيق نسبياً (العرض الكامل عند نصف الحد الأقصى - FWHM) مميز لهذه المادة شبه الموصلة، مما يضمن نقاء اللون.

4.2 الجهد الأمامي مقابل درجة حرارة التقاطع (الشكل 1)

يظهر هذا المنحنى أن الجهد الأمامي (V_F) له معامل درجة حرارة سالب. مع زيادة درجة حرارة التقاطع (T_j) من 25°C إلى 115°C، ينخفض V_F. هذه خاصية أساسية للثنائيات شبه الموصلة. بالنسبة لسائقي التيار الثابت، هذا ليس مصدر قلق كبير، ولكن يجب مراعاته في التصميم الحراري وللدوائر التي تستشعر V_Fكبديل لـ T_j.

4.3 القدرة الإشعاعية النسبية مقابل التيار الأمامي (الشكل 2)

الناتج الضوئي شبه خطي مع التيار. بينما يزداد الناتج مع التيار، تنخفض الفعالية (ملي واط/مللي أمبير) عادةً عند التيارات الأعلى بسبب زيادة الحرارة وانخفاض الكفاءة. يمكن للتشغيل أقل بكثير من الحد الأقصى للتيار (مثال: عند 100 مللي أمبير بدلاً من 150 مللي أمبير) تحسين الفعالية والعمر الافتراضي.

4.4 شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة حرارة التقاطع (الشكل 3)

يوضح هذا الرسم البياني التبريد الحراري. مع ارتفاع T_j، ينخفض الناتج الإشعاعي. يعد الحفاظ على درجة حرارة تقاطع منخفضة من خلال الإدارة الحرارية الفعالة (مثال: استخدام لوحة دوائر مطبوعة PCB ذات فتحات حرارية جيدة ومشتت حراري) أمراً بالغ الأهمية للحفاظ على ناتج ضوئي مستقر وعمر افتراضي طويل.

4.5 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (الشكل 4)

هذا هو منحنى I-V الكلاسيكي للثنائي، يظهر العلاقة الأسية. يتحول المنحنى مع درجة الحرارة (كما هو موضح في الشكل 1). الرسم البياني المقدم هو عند T_S=25°C.

4.6 أقصى تيار تشغيل مقابل درجة حرارة اللحام (الشكل 5)

منحنى التخفيض هذا ضروري للموثوقية. يظهر أنه يجب تقليل أقصى تيار أمامي مسموح به إذا زادت درجة الحرارة عند نقطة اللحام (وبالتالي، التقاطع). على سبيل المثال، إذا وصلت نقطة اللحام إلى 100°C، فإن أقصى تيار مستمر أقل بكثير من 150 مللي أمبير. يعتمد هذا الرسم البياني على R_{th J-S}المعطى البالغ 50°C/واط.

4.7 مخطط الإشعاع (الشكل 6)

يصور الرسم البياني القطبي زاوية المشاهدة البالغة 120 درجة، ويظهر الشدة النسبية عند زوايا مختلفة من 0° (على المحور) إلى 90°. يبدو النمط لامبرتي أو شبه لامبرتي، وهو شائع لهذا النوع من العبوات مع قبة راتنج شفافة.

5. معلومات ميكانيكية وعبوة

5.1 أبعاد العبوة

تتمتع عبوة PLCC-2 بأبعاد اسمية تبلغ 2.0 مم (الطول) × 1.6 مم (العرض) × 0.7 مم (الارتفاع). يحدد الرسم البياني للأبعاد الميزات الرئيسية بما في ذلك مواقع وسادة الأنود والكاثود، العدسة، وتسامحات الميكانيكية (عادة ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك). يتم تركيب الشريحة في كوب عاكس.

5.2 تحديد القطبية

تحتوي العبوة على كاثود مميز (عادة ما يُشار إليه بلون أخضر على وسادة الكاثود، أو شق، أو حافة مائلة على ذلك الجانب من العبوة). القطبية الصحيحة ضرورية أثناء التجميع لمنع التلف.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 معلمات لحام إعادة التدفق

تم تصنيف الجهاز لتحمل أقصى درجة حرارة 260°C لمدة 10 ثوانٍ أثناء لحام إعادة التدفق. من الأهمية بمكان اتباع ملف تعريف يسخن بشكل كافٍ لتقليل الصدمة الحرارية، ويصل إلى درجة حرارة الذروة اللازمة لإعادة تدفق اللحام، ويبرد بمعدل مضبوط. يجب التحكم في الوقت المحدد فوق السائل (TAL) وفقاً لمواصفات مصنع معجون اللحام.

6.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضرورياً، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة طرف المكواة 350°C، ويجب أن يقتصر وقت التلامس على 3 ثوانٍ لكل وسادة. استخدم مكواة منخفضة الطاقة (مثال: 30 واط) بطرف دقيق. قم بتسخين وسادة PCB، وليس جسم LED مباشرة، ثم قدم اللحام.

6.3 التخزين والمعالجة

المكونات حساسة للرطوبة (يُشار إلى تصنيف MSL من خلال التعبئة المقاومة للرطوبة). إذا تم فتح الكيس الواقي أو تجاوز حد وقت التعرض، يلزم الخبز قبل إعادة التدفق لمنع تلف \"الانفجار\". تعامل دائماً مع احتياطات ESD.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات البكرة والشريط

يتم توريد مصابيح LED على شريط حامل بارز ملفوف على بكرات. يتم تحديد أبعاد البكرة، تباعد الجيوب (الملعب)، وعرض الشريط لتكون متوافقة مع معدات تركيب SMD القياسية. تحتوي كل بكرة على 4000 قطعة.

7.2 التعبئة المقاومة للرطوبة

يتم إغلاق البكرات داخل كيس مقاوم للرطوبة من الألومنيوم مع مجفف للحفاظ على بيئة جافة وتلبية متطلبات مستوى الحساسية للرطوبة (MSL).

7.3 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على معلومات رئيسية: رقم منتج العميل (CPN)، رقم المنتج (P/N)، كمية التعبئة (QTY)، ورموز المجموعات المحددة لرتبة شدة الإضاءة (CAT)، رتبة الطول الموجي السائد (HUE)، ورتبة الجهد الأمامي (REF)، جنباً إلى جنب مع رقم الدفعة (LOT No).

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 الإدارة الحرارية

نظراً لـ R_{th J-S}البالغ 50°C/واط، فإن المشتت الحراري الفعال غير قابل للتفاوض للتشغيل الموثوق عند التيار الكامل. استخدم PCB مع وسادة حرارية مخصصة متصلة بالمسار الحراري لـ LED (غالباً وسادة الكاثود) واستخدم فتحات حرارية لنقل الحرارة إلى مستويات أرضية داخلية أو مشتت حراري خارجي. يجب استخدام منحنى التخفيض (الشكل 5) لتحديد أقصى تيار تشغيل آمن لمقاومة الحرارية المحددة للوحة الخاصة بك.

8.2 التشغيل الكهربائي

قم دائماً بتشغيل مصابيح LED بمصدر تيار ثابت، وليس بجهد ثابت. هذا يضمن ناتج ضوئي مستقر ويحمي LED من الانحراف الحراري. يجب أن يكون السائق مصنفاً لنطاق الجهد الأمامي للمجموعة المختارة (1.8-2.7 فولت) عند تيار التشغيل المطلوب. فكر في تنفيذ تعديل عرض النبضة (PWM) للتعتيم لتجنب تحول اللون الذي يمكن أن يحدث مع التعتيم التناظري (تقليل التيار).

8.3 التكامل البصري

قد تتطلب زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 120 درجة بصريات ثانوية (عدسات، عواكس) إذا كانت هناك حاجة لحزمة أكثر تركيزاً. يسمح الراتنج الشفاف باستخراج ضوء عالي. لتطبيقات زراعة البساتين، تأكد من أن تصميم التركيبة يوفر تدفق فوتونات أحمر بعيد موحد عبر المنطقة المستهدفة، غالباً بالاشتراك مع أطوال موجية أخرى (مثال: أحمر عميق 660 نانومتر، أزرق).

9. الموثوقية وضمان الجودة

تدرج ورقة البيانات مجموعة شاملة من اختبارات الموثوقية التي تم إجراؤها بمستوى ثقة 90% وتسامح دفعة بنسبة 10% للنسبة المعيبة (LTPD). تشمل الاختبارات:

• مقاومة حرارة اللحام (260°C/10 ثوانٍ، 3 مرات)
• دورة درجة الحرارة (-40°C إلى +100°C)
• اختبار الحياة في درجة حرارة/رطوبة عالية (85°C/85% رطوبة نسبية، 1000 ساعة)
• اختبارات تخزين وعمل الحياة في درجات حرارة عالية/منخفضة
• اختبارات النبض والصدمة الحرارية

تتحقق هذه الاختبارات من متانة بناء العبوة، وصلات الأسلاك، وسلامة شبه الموصل تحت ضغوط بيئية مختلفة.

10. المبادئ الفنية والاتجاهات

10.1 مبدأ التشغيل

يعتمد هذا المصباح LED على شبه موصل فوسفيد الألومنيوم الغاليوم الإنديوم (AlGaInP). عند تطبيق جهد أمامي، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. تحدد طاقة فجوة النطاق المحددة لسبيكة AlGaInP الطول الموجي المنبعث، في هذه الحالة، في نطاق الأحمر البعيد 720-750 نانومتر. توفر عبوة PLCC-2 الحماية البيئية، عدسة أولية لاستخراج الضوء، ومسار حراري.

10.2 السياق الصناعي والاتجاهات

تملأ مصابيح LED متوسطة القدرة مثل هذا الفجوة بين مصابيح LED منخفضة القدرة المؤشرية ومصابيح LED عالية القدرة للإضاءة. تقدم حلاً وسطاً جيداً بين التكلفة، والفعالية (لومن/واط أو ملي واط/واط)، وسهولة الإدارة الحرارية. نما الطلب على مصابيح LED الحمراء البعيدة بشكل كبير مع توسع الزراعة في البيئات الخاضعة للرقابة (CEA) وإضاءة البساتين، حيث تُستخدم وصفات ضوئية محددة لتحسين نمو النبات، والمحصول، والجودة. يستمر البحث في تحسين الكفاءة الكمية الخارجية (EQE) وموثوقية مصابيح LED من نوع AlGaInP، خاصة في إدارة انخفاض الكفاءة والحفاظ على الأداء في درجات الحرارة المرتفعة.