ورقة بيانات LED من نوع SMD PLCC-2 - عبوة 5.0x2.0x1.7 مم - جهد أقصى 3.4 فولت - قدرة 0.51 واط - ضوء أبيض

1. نظرة عامة على المنتج

يُفصّل هذا المستند مواصفات مصباح LED من نوع الجهاز السطحي (SMD) يستخدم عبوة PLCC-2 (حامل الرقاقة الرصاصي البلاستيكي). يُصنّف هذا المكون كمصباح LED متوسط القدرة، مُصمّمًا ليوازن بين الناتج الضوئي واستهلاك الطاقة. اللون الأساسي المنبعث هو الأبيض، والمتوفر بمختلف درجات حرارة اللون المترابطة (CCT) بما في ذلك الأبيض الدافئ والأبيض المحايد والأبيض البارد. تتميز العبوة بتصميم رؤية علوي وهي مُصنّعة من راتنج شفاف لتحقيق استخراج ضوئي أمثل.

تشمل المزايا الأساسية لهذه السلسلة من مصابيح LED الكفاءة الضوئية العالية، وزاوية مشاهدة واسعة تبلغ 120 درجة، والامتثال للمعايير البيئية والسلامة الحديثة مثل RoHS وREACH ومتطلبات الخلو من الهالوجين. يجعلها عامل الشكل المدمج والأداء الموثوق به مناسبة لمجموعة واسعة من تطبيقات الإضاءة العامة والزخرفية.

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). قد يتسبب تجاوز هذه القيم في تلف دائم.

• التيار الأمامي (I_F): 150 مللي أمبير (مستمر).
• تيار الذروة الأمامي (I_FP): 300 مللي أمبير، مسموح به في ظروف النبض مع دورة عمل 1/10 وعرض نبضة 10 مللي ثانية.
• تبديد الطاقة (P_d): 510 ملي واط كحد أقصى.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr): من -40°م إلى +85°م.
• درجة حرارة التخزين (T_stg): من -40°م إلى +100°م.
• المقاومة الحرارية (R_{th J-S}): 32 درجة مئوية/واط (من الوصلة إلى نقطة اللحام).
• درجة حرارة الوصلة (T_j): 115 درجة مئوية كحد أقصى.
• درجة حرارة اللحام: يتم تحديد لحام إعادة التدفق عند 260°م لمدة 10 ثوانٍ. يُسمح باللحام اليدوي عند 350°م لمدة أقصاها 3 ثوانٍ.

ملاحظة هامة: هذا المنتج حساس للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD). يجب اتباع إجراءات التعامل المناسبة مع ESD أثناء التجميع والمعالجة.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس معلمات الأداء الرئيسية عند تيار أمامي (I_F) قدره 150 مللي أمبير ودرجة حرارة نقطة لحام 25°م.

• التدفق الضوئي (Φ): تختلف القيمة الدنيا حسب نوع المنتج، بدءًا من 55 لومن. ينطبق تسامح نموذجي يبلغ ±11%.
• الجهد الأمامي (V_F): يتراوح من حد أدنى نموذجي 2.8 فولت إلى حد أقصى 3.4 فولت عند 150 مللي أمبير. التسامح هو ±0.1 فولت.
• مؤشر تجسيد اللون (CRI/Ra): يتم ضمان حد أدنى قدره 80 للأصناف المدرجة، مع تسامح ±2.
• زاوية المشاهدة (2θ_1/2): 120 درجة (نموذجي).
• التيار العكسي (I_R): أقصى 50 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (V_R) قدره 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف

يستخدم المنتج نظام تصنيف شامل لضمان اتساق اللون والأداء. رقم المنتج نفسه يشفر معلومات التصنيف الرئيسية.

3.1 فك تشفير رقم المنتج

هيكل رقم القطعة، على سبيل المثال50-217ST/KK5C-H275534Z15/2T, يحتوي على عدة معرّفات رئيسية:

• رمز CRI: يشير 'K' إلى حد أدنى لمؤشر تجسيد اللون يبلغ 80.
• رمز CCT: يشير '27' إلى درجة حرارة لون مترابطة قدرها 2700 كلفن (أبيض دافئ). تشمل الرموز الأخرى 30 (3000 كلفن)، 40 (4000 كلفن)، 50 (5000 كلفن)، 57 (5700 كلفن)، و 65 (6500 كلفن).
• تصنيف التدفق الضوئي: يشير '55' إلى حد أدنى للتدفق الضوئي يبلغ 55 لومن لهذا المزيج المحدد من CRI/CCT.
• تصنيف الجهد الأمامي: يشير '34' إلى أقصى جهد أمامي يبلغ 3.4 فولت.
• مؤشر التيار الأمامي: يحدد 'Z15' تيار التشغيل الأمامي البالغ 150 مللي أمبير.

3.2 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تصنيف الناتج الضوئي إلى فئات يُشار إليها برموز مثل R2، R3، إلخ، حيث يحدد كل منها نطاقًا أدنى/أعلى للتدفق عند 150 مللي أمبير. على سبيل المثال، تغطي الفئة R2 من 55 إلى 60 لومن. التسامح القياسي للتدفق الضوئي هو ±11%.

3.3 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تصنيف الجهد الأمامي باستخدام رموز مكونة من رقمين من 35 إلى 40. تمثل كل فئة نطاقًا قدره 0.1 فولت، بدءًا من 2.8-2.9 فولت (الفئة 35) حتى 3.3-3.4 فولت (الفئة 40). التسامح هو ±0.1 فولت.

3.4 تصنيف إحداثيات اللونية

لضبط دقيق للون، يتم تصنيف إحداثيات اللونية (x, y على مخطط CIE 1931) بشكل محكم داخل كل مجموعة CCT. توفر ورقة البيانات جداول مفصلة بحدود الإحداثيات للعديد من الفئات الفرعية (مثل 27K-A، 27K-B لـ 2700 كلفن). يضمن ذلك أن مصابيح LED من نفس الفئة ستظهر متطابقة بصريًا في اللون. تحدد النطاقات المرجعية CCT المستهدف لكل مجموعة فئات رئيسية.

4. اقتراحات التطبيق

4.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإضاءة العامة: مثالي لمصابيح وأنابيب وألواح LED حيث يكون التوازن بين الكفاءة وجودة الضوء والتكلفة مطلوبًا.
• الإضاءة الزخرفية والترفيهية: مناسب للإضاءة التكميلية واللافتات وإضاءة المسرح نظرًا لزاوية المشاهدة الواسعة ودرجات حرارة اللون المتاحة.
• مصابيح المؤشر: يمكن استخدامها لمؤشرات الحالة التي تتطلب سطوعًا أعلى من مصابيح LED القياسية.
• مصابيح المفاتيح: قابل للتطبيق على المفاتيح المضيئة وألواح التحكم.

4.2 اعتبارات التصميم

• إدارة الحرارة: مع مقاومة حرارية تبلغ 32°م/واط، فإن تخطيط اللوحة PCB وتبديد الحرارة المناسبين أمران بالغا الأهمية للحفاظ على درجة حرارة الوصلة أقل من 115°م، خاصة عند التشغيل بأقصى تيار أمامي. يضمن هذا الموثوقية طويلة المدى واستقرار الناتج الضوئي.
• قيادة التيار: يُوصى باستخدام محرك تيار ثابت لضمان ناتج ضوئي مستقر واتساق في اللون. يجب تصميم المحرك بحيث لا يتجاوز القيم القصوى المطلقة للتيار الأمامي وذروة التيار.
• التصميم البصري: زاوية المشاهدة 120 درجة هي قيمة نموذجية. للحصول على أنماط حزم محددة، قد تكون البصريات الثانوية (العدسات، العواكس) مطلوبة.

5. دليل اللحام والتجميع

5.1 معلمات لحام إعادة التدفق

المكون متوافق مع عمليات إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء أو الحمل الحراري القياسية. المعلمة الحرجة هي درجة حرارة ذروية تبلغ 260°م، والتي لا يجب تجاوزها لأكثر من 10 ثوانٍ. يجب أن يتبع ملف تعريف إعادة التدفق الموصى به معايير JEDEC أو IPC لمكونات SMD.

5.2 اللحام اليدوي

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فيجب توخي الحذر الشديد. يجب تحديد درجة حرارة طرف المكواة بـ 350°م، ويجب ألا تتجاوز مدة التلامس مع أي طرف واحد 3 ثوانٍ لمنع التلف الحراري للعبوة البلاستيكية ورقاقة LED.

5.3 ظروف التخزين

للحفاظ على قابلية اللحام ومنع امتصاص الرطوبة (والذي قد يسبب "انفجار" أثناء إعادة التدفق)، يجب تخزين المكونات في أكياس الحاجز للرطوبة الأصلية مع مجفف في بيئة خاضعة للتحكم. نطاق درجة حرارة التخزين هو من -40°م إلى +100°م.

6. معلومات التعبئة والطلب

يُشار إلى الكمية القياسية للتعبئة في لاحقة رقم القطعة (/2Tتشير على الأرجح إلى التعبئة بالشريط والبكرة). لمعرفة كميات البكرة المحددة وأبعاد التعبئة، استشر وثيقة مواصفات التعبئة الخاصة بالشركة المصنعة. اطلب دائمًا باستخدام رقم المنتج الكامل لضمان استلام الفئة الصحيحة من CCT وCRI والتدفق والجهد.

7. المقارنة التقنية والتحديد

كمصباح LED متوسط القدرة في عبوة PLCC-2، يقع هذا المنتج بين مصابيح LED المؤشر منخفضة القدرة ومصابيح LED الإضاءة عالية القدرة. عوامل التمييز الرئيسية هي:

• مقارنةً بمصابيح LED منخفضة القدرة: يوفر تدفقًا ضوئيًا أعلى بكثير، مما يجعله مناسبًا للإضاءة وليس فقط للإشارة.
• مقارنةً بمصابيح LED عالية القدرة: يعمل عادةً بتيار أقل وله عبوة أبسط، مما يؤدي غالبًا إلى تكلفة نظام أقل ودوائر قيادة أبسط، مع توفير كفاءة جيدة للعديد من التطبيقات.
• ميزة العبوة: توفر عبوة PLCC-2 هيكلًا ميكانيكيًا مستقرًا ومسارًا حراريًا جيدًا مقارنةً بعبوات SMD أبسط مثل 0603 أو 0805.

8. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

8.1 ما هو استهلاك الطاقة الفعلي لهذا المصباح LED؟

يتم حساب استهلاك الطاقة كـ الجهد الأمامي (V_F) × التيار الأمامي (I_F). في حالة الحد الأقصى النموذجية (3.4 فولت، 150 مللي أمبير)، تكون الطاقة 0.51 واط، وهو ما يتطابق مع تصنيف تبديد الطاقة الأقصى. ستختلف الطاقة الفعلية قليلاً اعتمادًا على فئة V_Fالمحددة للمصباح LED.

8.2 كيف أختار درجة حرارة اللون المترابطة (CCT) ومؤشر تجسيد اللون (CRI) المناسبين لتطبيقي؟

اختر CCT بناءً على "الدفء" المطلوب للضوء الأبيض: 2700K-3000K للضوء الدافئ المريح (مشابه للمصباح المتوهج)؛ 4000K-5000K للأبيض المحايد (شائع في المكاتب)؛ 5700K-6500K للأبيض البارد الشبيه بضوء النهار. CRI بقيمة 80 (كحد أدنى) مناسب للإضاءة العامة حيث لا تكون الدقة اللونية الممتازة حرجة. لإضاءة البيع بالتجزئة أو المتاحف، سيكون الصنف ذو CRI أعلى (إذا كان متاحًا) مفضلاً.

8.3 لماذا إدارة الحرارة مهمة جدًا؟

تتدهور كفاءة وعمر مصباح LED مع زيادة درجة حرارة الوصلة. يمكن أن يتسبب تجاوز درجة حرارة الوصلة القصوى (115°م) في فشل سريع. تعني المقاومة الحرارية البالغة 32°م/واط أنه لكل واط يتم تبديده، ستكون الوصلة أكثر سخونة بمقدار 32°م من نقطة اللحام. لذلك، فإن الحفاظ على درجة حرارة منخفضة للوحة PCB من خلال تصميم جيد أمر ضروري للأداء وطول العمر.

9. حالة تصميم عملية

السيناريو: تصميم مصباح LED أبيض دافئ 2700K كبديل لمصباح متوهج 40 واط، يستهدف حوالي 450 لومن.

التنفيذ:

1. اختيار LED: اختر الصنف50-217ST/KK5C-H275534Z15/2T(2700K، 80 CRI كحد أدنى، 55 لومن كحد أدنى).
2. حساب الكمية: لتحقيق 450 لومن، ستكون هناك حاجة إلى 9 مصابيح LED كحد أدنى (450 لومن / 55 لومن لكل LED)، يتم ترتيبها على التوالي أو على التوازي أو مزيج من الاثنين.
3. تصميم المحرك: هناك حاجة إلى محرك تيار ثابت يخرج 150 مللي أمبير. إذا كانت جميع مصابيح LED التسعة على التوالي، فيجب أن يستوعب جهد خرج المحرك مجموع قيم V_Fالفردية (9 * ~3.2 فولت ≈ 28.8 فولت).
4. التصميم الحراري: سيكون تبديد الطاقة الإجمالي حوالي 9 * 0.48 واط = 4.32 واط. يجب تصميم اللوحة PCB بمساحة نحاسية كافية أو إرفاقها بمشتت حراري معدني للحفاظ على برودة نقاط لحام LED بشكل كافٍ، مما يضمن بقاء درجة حرارة الوصلة ضمن الحدود الآمنة.
5. التصميم البصري: سيتم استخدام غطاء موزع لدمج الضوء من المصادر المنفصلة المتعددة في حزمة موحدة.

10. مبدأ التشغيل واتجاهات التكنولوجيا

10.1 مبدأ التشغيل الأساسي

يعتمد هذا المصباح LED الأبيض على رقاقة أشباه موصلات، عادةً ما تكون مصنوعة من InGaN (نيتريد الغاليوم الإنديوم)، والتي تصدر ضوءًا في الطيف الأزرق أو فوق البنفسجي عندما يمر التيار الكهربائي من خلالها في الاتجاه الأمامي. ثم يحفز هذا الضوء الأساسي طلاء الفسفور (YAG:Ce أو ما شابه) داخل العبوة. يحول الفسفور جزءًا من الضوء الأساسي إلى أطوال موجية أطول (أصفر، أحمر). ينتج عن مزيج الضوء الأزرق المتبقي والضوء المنبعث من الفسفور إدراك الضوء الأبيض. يحدد المزيج المحدد من الفسفور CRI وCCT للناتج.

10.2 اتجاهات الصناعة

يتم دفع تطوير مصابيح LED متوسطة القدرة مثل هذا من خلال عدة اتجاهات رئيسية:

• زيادة الكفاءة (لومن/واط): تؤدي التحسينات المستمرة في تصميم الرقاقة وتكنولوجيا الفسفور وكفاءة العبوة إلى ناتج ضوئي أعلى لنفس المدخلات الكهربائية، مما يقلل استهلاك الطاقة.
• تحسين جودة اللون: هناك دفع مستمر لتحقيق قيم CRI أعلى وتجسيد لون أكثر اتساقًا عبر الدفعات، مما يسهله أنظمة التصنيف المتقدمة وصيغ الفسفور.
• التصغير والتكامل:
• التوحيد القياسي وخفض التكاليف: مع زيادة الأحجام، تصبح عمليات التعبئة والتصنيع أكثر توحيدًا، مما يؤدي إلى انخفاض التكاليف واعتماد أوسع عبر تطبيقات الإضاءة المتنوعة.

يمثل هذا المكون حلاً ناضجًا ومُحسّنًا في هذا المشهد المتطور، حيث يقدم مزيجًا موثوقًا من الأداء والجودة والفعالية من حيث التكلفة لاحتياجات الإضاءة السائدة.