ورقة بيانات LED أبيض SMD5050 - الأبعاد 5.0x5.0x1.6 مم - الجهد 3.2 فولت - الطاقة 0.306 واط - وثيقة تقنية

1. نظرة عامة على المنتج

سلسلة SMD5050 هي LED أبيض عالي السطوع، مصمم للتثبيت على السطح لتطبيقات الإضاءة العامة. تقدم هذه السلسلة نطاقًا من درجات حرارة اللون من الأبيض الدافئ إلى الأبيض البارد، مع خيارات لمؤشرات تجسيد اللون (CRI) مختلفة. يتميز الغلاف بمساحة صغيرة تبلغ 5.0 مم × 5.0 مم، مما يجعله مناسبًا للتصاميم المحدودة المساحة التي تتطلب إضاءة موحدة وفعالة.

1.1 الميزات الأساسية والتطبيقات المستهدفة

تشمل المزايا الأساسية لـ LED SMD5050 ناتج التدفق الضوئي العالي، وزاوية مشاهدة واسعة تبلغ 120 درجة، وأداءً قويًا عبر نطاق درجة حرارة محدد. تم تصميمه ليكون موثوقًا في تركيبات الإضاءة المختلفة، بما في ذلك الإضاءة المعمارية، والإضاءة الزخرفية، والإضاءة الخلفية للشاشات، واللافتات. يسهل تصميم المنتج إدارة الحرارة بكفاءة وسهولة التجميع في عمليات تكنولوجيا التثبيت على السطح الآلية (SMT).

2. تحليل المعلمات التقنية

يقدم هذا القسم تفسيرًا تفصيليًا وموضوعيًا للمعلمات الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية المحددة لـ LED SMD5050.

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد المعلمات التالية الحدود التي بعدها قد يحدث تلف دائم لـ LED. لا يتم ضمان التشغيل تحت هذه الظروف.

• التيار الأمامي (IF): 90 مللي أمبير (مستمر)
• تيار النبضة الأمامي (IFP): 120 مللي أمبير (عرض النبضة ≤10 مللي ثانية، دورة العمل ≤1/10)
• تبديد الطاقة (PD): 306 ملي واط
• درجة حرارة التشغيل (Topr): من -40°C إلى +80°C
• درجة حرارة التخزين (Tstg): من -40°C إلى +80°C
• درجة حرارة التقاطع (Tj): 125°C
• درجة حرارة اللحام (Tsld): 200°C أو 230°C لمدة 10 ثوانٍ (لحام إعادة التدفق)

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية النموذجية

تم القياس في حالة اختبار قياسية عند T_s= 25°C و I_F= 60 مللي أمبير.

• الجهد الأمامي (V_F): نموذجي 3.2 فولت، أقصى 3.4 فولت (التسامح: ±0.08 فولت)
• الجهد العكسي (V_R): 5 فولت
• التيار العكسي (I_R): أقصى 10 ميكرو أمبير
• زاوية المشاهدة (2θ_1/2): 120°

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

تستخدم سلسلة SMD5050 نظام تصنيف شامل لضمان اتساق اللون والسطوع، وهو أمر بالغ الأهمية لتطبيقات الإضاءة.

3.1 تصنيف درجة حرارة اللون (CCT)

يتم تصنيف مصابيح LED إلى مجموعات قياسية لدرجة حرارة اللون المترابطة (CCT)، يرتبط كل منها بمناطق لونية محددة على مخطط CIE. مجموعات الطلب القياسية هي:

• 2700K (المناطق: 8A, 8B, 8C, 8D)
• 3000K (المناطق: 7A, 7B, 7C, 7D)
• 3500K (المناطق: 6A, 6B, 6C, 6D)
• 4000K (المناطق: 5A, 5B, 5C, 5D)
• 4500K (المناطق: 4A, 4B, 4C, 4D, 4R, 4S, 4T, 4U)
• 5000K (المناطق: 3A, 3B, 3C, 3D, 3R, 3S, 3T, 3U)
• 5700K (المناطق: 2A, 2B, 2C, 2D, 2R, 2S, 2T, 2U)
• 6500K (المناطق: 1A, 1B, 1C, 1D, 1R, 1S, 1T, 1U)
• 8000K (المناطق: 0A, 0B, 0C, 0D, 0R, 0S, 0T, 0U)

ملاحظة: يحدد طلب المنتج الحد الأدنى للتدفق الضوئي والمنطقة اللونية الدقيقة، وليس قيمة التدفق الضوئي القصوى.

3.2 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تصنيف التدفق الضوئي وفقًا لدرجة حرارة اللون ومؤشر تجسيد اللون (CRI). يوضح الجدول التالي مجموعات التدفق الضوئي القياسية عند I_F=60 مللي أمبير. التسامح هو ±7% للتدفق الضوئي و ±2 لمؤشر تجسيد اللون.

• 70 CRI، أبيض دافئ (2700-3700K): الرمز 1E (18-20 لومن)، 1F (20-22 لومن)
• 70 CRI، أبيض محايد (3700-5000K): الرمز 1E (18-20 لومن)، 1F (20-22 لومن)، 1G (22-24 لومن)
• 70 CRI، أبيض بارد (5000-10000K): الرمز 1E (18-20 لومن)، 1F (20-22 لومن)، 1G (22-24 لومن)، 1H (24-26 لومن)
• 80-85 CRI، أبيض دافئ (2700-3700K): الرمز 1D (16-18 لومن)، 1E (18-20 لومن)
• 80-85 CRI، أبيض محايد (3700-5300K): الرمز 1D (16-18 لومن)، 1E (18-20 لومن)، 1F (20-22 لومن)
• 80-85 CRI، أبيض بارد (5300-10000K): الرمز 1E (18-20 لومن)، 1F (20-22 لومن)
• 90-93 CRI، أبيض دافئ (2700-3700K): الرمز 1C (14-16 لومن)، 1D (16-18 لومن)

4. تحليل منحنيات الأداء

يعد فهم العلاقة بين التشغيل الكهربائي، والإخراج البصري، ودرجة الحرارة أمرًا أساسيًا لتصميم الدائرة المثالي وإدارة الحرارة.

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

منحنى I-V هو خاصية للديود شبه الموصل. بالنسبة لـ SMD5050، فإن الجهد الأمامي النموذجي هو 3.2 فولت عند 60 مللي أمبير. يجب على المصممين التأكد من تصميم دائرة تحديد التيار (مثل مشغل التيار الثابت أو المقاوم) للعمل ضمن نطاق الجهد المحدد للحفاظ على إخراج ضوئي مستقر ومنع تبديد طاقة مفرط.

4.2 التيار الأمامي مقابل التدفق الضوئي النسبي

يظهر هذا المنحنى أن الإخراج الضوئي يزداد مع التيار الأمامي ولكن ليس بشكل خطي. قد يؤدي التشغيل بشكل كبير فوق تيار الاختبار (60 مللي أمبير) إلى انخفاض الكفاءة (لومن لكل واط) وتسريع التدهور بسبب زيادة درجة حرارة التقاطع. يجب اعتبار الحد الأقصى للتيار المستمر البالغ 90 مللي أمبير كحد تصميم علوي.

4.3 درجة حرارة التقاطع مقابل توزيع القدرة الطيفية النسبي

مع ارتفاع درجة حرارة تقاطع LED، يمكن أن يتحول الإخراج الطيفي. بالنسبة لمصابيح LED البيضاء، غالبًا ما يظهر هذا كتغيير في درجة حرارة اللون وانخفاض محتمل في التدفق الضوئي. يعد وجود بالوعة حرارة فعالة أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على لون وسطوع مستقرين طوال عمر المنتج.

4.4 توزيع القدرة الطيفية النسبي

يوضح الرسم البياني الطيفي خصائص الانبعاث لنطاقات CCT المختلفة (مثل 2600-3700K، 3700-5000K، 5000-10000K). تحتوي مصابيح LED البيضاء الدافئة على طاقة أكبر في الأطوال الموجية الأطول (الأحمر/الأصفر)، بينما تحتوي مصابيح LED البيضاء الباردة على ذروة في المنطقة الزرقاء، مكملة بضوء أصفر محول بالفوسفور. هذه المعلومات حيوية للتطبيقات ذات متطلبات اللون المحددة.

5. معلومات الميكانيكية والغلاف

5.1 أبعاد الغلاف والرسم التفصيلي

يحتوي غلاف SMD5050 على أبعاد اسمية تبلغ 5.0 مم (الطول) × 5.0 مم (العرض) × 1.6 مم (الارتفاع). تحدد الرسومات الميكانيكية التفصيلية الأبعاد الحرجة، بما في ذلك حجم العدسة، وموضع الإطار الرصاصي، والتسامحات العامة (مثل ±0.10 مم للأبعاد .X، ±0.05 مم للأبعاد .XX).

5.2 تخطيط المساند وتصميم الإستنسل

توفر ورقة البيانات تخطيط المساند الموصى به (البصمة) وتصميمات إستنسل معجون اللحام لضمان تكوين وصلة لحام موثوقة أثناء إعادة التدفق. يعد الالتزام بهذه التوصيات أمرًا أساسيًا للمحاذاة الصحيحة، ونقل الحرارة، والقوة الميكانيكية. يتضمن تصميم المسند عادةً ستة مساند (لتكوين 3 رقائق) بأبعاد محددة لتسهيل اللحام وتبديد الحرارة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 الحساسية للرطوبة والتجفيف

LED SMD5050 حساس للرطوبة (مصنف MSL وفقًا لـ IPC/JEDEC J-STD-020C).

• التخزين: يجب تخزين الأكياس غير المفتوحة تحت 30°C و 85% رطوبة نسبية. بعد الفتح، قم بالتخزين تحت 30°C و 60% رطوبة نسبية، ويفضل في خزانة جافة أو حاوية محكمة الغلق مع مجفف.
• مدة الصلاحية على الأرضية: الاستخدام خلال 12 ساعة بعد فتح كيس الحاجز الرطوبي.
• متطلبات التجفيف: إذا تعرض الجهاز لأكثر من مدة الصلاحية على الأرضية أو إذا أظهرت بطاقة مؤشر الرطوبة رطوبة زائدة، يلزم التجفيف قبل إعادة التدفق.
• طريقة التجفيف: جفف عند 60°C لمدة 24 ساعة. لا تتجاوز 60°C. يجب أن تتم إعادة التدفق خلال ساعة واحدة بعد التجفيف، أو يجب إعادة الأجزاء إلى بيئة تخزين جافة (<20% رطوبة نسبية).

6.2 ملف تعريف لحام إعادة التدفق (Reflow)

يمكن لـ LED تحمل درجة حرارة ذروة إعادة تدفق تبلغ 200°C أو 230°C لمدة أقصاها 10 ثوانٍ. من الأهمية بمكان اتباع ملف تعريف إعادة تدفق قياسي ومسيطر عليه للوحات الخالية من الرصاص، مما يضمن أن معدلات التسخين المسبق، والنقع، وإعادة التدفق، والتبريد ضمن الحدود المقبولة لمنع الصدمة الحرارية أو تلف عدسة الإيبوكسي والرقاقة الداخلية.

7. الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

أجهزة LED هي أجهزة شبه موصلة عرضة للتلف من التفريغ الكهروستاتيكي، خاصة الأنواع البيضاء والخضراء والزرقاء والبنفسجية.

• توليد التفريغ الكهروستاتيكي: يمكن أن يحدث من خلال الاحتكاك، أو الحث، أو التوصيل.
• التلف المحتمل: يمكن أن يسبب التفريغ الكهروستاتيكي عيوبًا كامنة (زيادة تيار التسرب، انخفاض السطوع/تحول اللون) أو فشلاً كارثيًا (عدم تشغيل كامل).
• الاحتياطات: نفذ إجراءات التحكم القياسية في التفريغ الكهروستاتيكي: استخدم محطات عمل مؤرضة، وأساور معصم، وسجاد أرضي موصل، وتغليف مضاد للكهرباء الساكنة. تعامل مع مصابيح LED فقط في المناطق المحمية من التفريغ الكهروستاتيكي.

8. قاعدة ترقيم الموديل

يتبع رمز المنتج هيكلًا محددًا للإشارة إلى السمات الرئيسية. التنسيق العام هو:T□□ □□ □ □ □ – □□□ □□. يشمل التقسيم رموزًا لـ:

• مخطط الغلاف: على سبيل المثال، '5A' لـ 5050N.
• عدد الرقائق: على سبيل المثال، '3' لتصميم 3 رقائق.
• رمز البصريات: على سبيل المثال، '00' بدون عدسة، '01' مع عدسة.
• رمز اللون: على سبيل المثال، 'L' للأبيض الدافئ (<3700K)، 'C' للأبيض المحايد (3700-5000K)، 'W' للأبيض البارد (>5000K).
• الرمز الداخلي: المرجع الداخلي للشركة المصنعة.
• رمز CCT: يحدد مجموعة درجة حرارة اللون.
• رمز التدفق الضوئي: يحدد مجموعة التدفق الضوئي (مثل 1E، 1F).

9. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

9.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• الإضاءة المعمارية والزخرفية: إضاءة الكوف، والإضاءة التأكيدية، والشرائط الخطية حيث تكون هناك حاجة إلى سطوع عالي وتوزيع ضوئي موحد.
• الإضاءة الخلفية: لوحات مضاءة من الحافة أو مباشرة للافتات، والشاشات، ولوحات التحكم.
• الإضاءة العامة: مدمجة في وحدات للإضاءة السفلية، وأضواء اللوحات، وغيرها من تركيبات الإضاءة، غالبًا في مصفوفات.

9.2 اعتبارات التصميم الحرجة

• إدارة الحرارة: الحد الأقصى لدرجة حرارة التقاطع هو 125°C. يعد تصميم PCB مناسب مع ثقوب حرارية كافية، وإذا لزم الأمر، بالوعة حرارة خارجية إلزاميًا للحفاظ على T_jضمن حدود آمنة، خاصة عند التشغيل بتيارات أعلى أو في درجات حرارة محيطة عالية. هذا يضمن موثوقية طويلة الأجل وإخراج ضوئي مستقر.
• تشغيل التيار:** استخدم دائمًا مشغل تيار ثابت أو مقاوم محدد للتيار. لا يوصى بالتشغيل بمصدر جهد ثابت لأنه قد يؤدي إلى هروب حراري. يجب تصميم المشغل لاستيعاب تباين الجهد الأمامي (التسامح).
• التصميم البصري: توفر زاوية المشاهدة 120 درجة إضاءة واسعة. للحزم المركزة، قد تكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (عدسات أو عواكس) مصممة لبصمة 5050.
• التصنيف (Binning) للاتساق: للتطبيقات التي تتطلب لونًا وسطوعًا موحدين (مثل مصفوفات LED متعددة)، حدد تصنيفًا ضيقًا لكل من CCT والتدفق الضوئي من المورد.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

10.1 ما الفرق بين الجهد الأمامي النموذجي والحد الأقصى؟

الجهد الأمامي النموذجي (3.2 فولت) هو القيمة المتوقعة في ظل ظروف الاختبار القياسية. الحد الأقصى (3.4 فولت) هو الحد الأعلى لمجموعة المنتج. يجب أن تكون دائرة المشغل الخاصة بك قادرة على توفير جهد كافٍ لاستيعاب مصابيح LED عند أقصى V_Fلضمان تشغيلها بشكل صحيح.

10.2 هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED عند 90 مللي أمبير بشكل مستمر؟

بينما 90 مللي أمبير هو الحد الأقصى المطلق للتيار المستمر، فإن التشغيل عند هذا المستوى سيولد حرارة كبيرة ومن المحتمل أن يقلل من عمر LED بسبب ارتفاع درجة حرارة التقاطع. للحصول على أفضل موثوقية وكفاءة، يُنصح بالتصميم لتيار تشغيل أقل، مثل حالة الاختبار 60 مللي أمبير أو قيمة تحددها قدرات إدارة الحرارة الخاصة بك.

10.3 لماذا يعتبر التجفيف ضروريًا قبل اللحام؟

يمكن للغلاف البلاستيكي امتصاص الرطوبة من الغلاف الجوي. أثناء عملية لحام إعادة التدفق عالية الحرارة، يمكن أن تتمدد هذه الرطوبة المحتبسة بسرعة، مما يسبب انفصالًا داخليًا، أو تشققًا، أو "انفجارًا"، مما يؤدي إلى فشل فوري أو كامن. يزيل التجفيف هذه الرطوبة الممتصة.

10.4 كيف أفسر رمز تصنيف التدفق الضوئي (مثل 1F)؟

رمز مجموعة التدفق الضوئي (مثل 1F) يتوافق مع نطاق محدد من الإخراج الضوئي المقاس باللومن عند 60 مللي أمبير. على سبيل المثال، يضمن الرمز 1F لـ LED أبيض بارد 70-CRI حدًا أدنى 20 لومن وحدًا أقصى نموذجي 22 لومن، مع تسامح ±7% في القياس. تختار المجموعة بناءً على متطلبات السطوع لتطبيقك.