ورقة بيانات سلسلة LED عالية القدرة 1W من نوع SMD - تركيب سطحى - جهد 2.65-3.55 فولت - قدرة 1 واط - ألوان متعددة - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة Shwo خطًا من أجهزة LED عالية القدرة من نوع التركيب السطحي (SMD)، المصممة هندسيًا لتطبيقات الإضاءة المتطلبة. يجمع فلسفة التصميم الأساسية الخاصة بها بين إخراج ضوئي عالٍ وعامل شكل مضغوط، مما يجعلها حلًا متعدد الاستخدامات لمجموعة واسعة من احتياجات الإضاءة.

1.1 المزايا الأساسية والتوجه

أحد المميزات الرئيسية لهذه السلسلة هو وسادة التبريد المعزولة كهربائيًا. توفر هذه الميزة راحة كبيرة للمصممين من خلال فصل إدارة الحرارة عن اعتبارات التخطيط الكهربائي، مما يبسط تصميم اللوحة المطبوعة (PCB) ويعزز الموثوقية. يتم توجيه السلسلة كحل واعد لتلبية متطلبات الإضاءة ذات الحالة الصلبة المعاصرة، حيث تقدم توازنًا بين الأداء، والحجم، ومرونة التصميم.

1.2 التطبيقات المستهدفة

الجهاز مناسب لمجموعة واسعة من تطبيقات الإضاءة، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر: الإضاءة العامة، وإضاءة الفلاش، والإضاءة المركزية (Spot)، وإضاءة الإشارات، ومختلف تركيبات الإضاءة الصناعية والتجارية. ومن حالات الاستخدام المحددة المذكورة: الإضاءة الزخرفية والترفيهية، ومصابيح علامات التوجيه (مثل للدرج، ومخارج الطوارئ)، والإضاءة الخارجية والداخلية للسيارات، وإضاءة الزراعة.

2. الميزات الرئيسية والامتثال

• معتمد LM-80:يوفر بيانات موثوقة لصيانة اللومن (Lumen Maintenance) لتصميم وتأهيل الإضاءة.
• كفاءة عالية في عبوة صغيرة:يقدم إخراج ضوئي كبير من بصمة SMD مضغوطة.
• حماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):حماية قوية ضد التفريغ الكهروستاتيكي تصل إلى 8 كيلو فولت (HBM).
• طريقة اللحام:مصمم لعمليات تجميع تقنية التركيب السطحي القياسية (SMT).
• تصنيف شامل (Binning):يتم تصنيف وفرز المنتجات بناءً على السطوع (التدفق الضوئي)، وجهد التشغيل الأمامي، والطول الموجي، واللونية لضمان اتساق اللون والأداء.
• حساسية الرطوبة:مصنف بمستوى MSL 1، مما يشير إلى عمر تخزين غير محدود في ظروف ≤30°C/85% رطوبة نسبية، مما يبسط التعامل والتخزين.
• الامتثال البيئي:المنتج متوافق مع RoHS، ويتطابق مع معايير تصنيف ANSI لمصابيح LED البيضاء، ومتوافق مع لوائح الاتحاد الأوروبي REACH، وخالي من الهالوجين (Br<900 جزء في المليون، Cl<900 جزء في المليون، Br+Cl<1500 جزء في المليون).

3. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

3.1 الحدود القصوى المطلقة

يتم تعريف حدود تشغيل الجهاز لضمان الموثوقية على المدى الطويل. الحد الأقصى للتيار المباشر الأمامي (I_F) هو 700 مللي أمبير عندما يتم الحفاظ على درجة حرارة وسادة التبريد عند 25°C. للتشغيل النبضي، يُسمح بتيار نبضي ذروة (I_Pulse) قدره 1000 مللي أمبير تحت دورة عمل 1/10 عند تردد 1 كيلو هرتز. درجة حرارة التقاطع القصوى (T_J) هي 125°C، ونطاق درجة حرارة التشغيل لوسادة التبريد (T_Opr) هو من -40°C إلى +100°C. من المهم ملاحظة أن مصابيح LED هذه ليست مصممة للعمل بجهد عكسي.

3.2 الخصائص الحرارية

إدارة الحرارة أمر بالغ الأهمية لمصابيح LED عالية القدرة. تختلف المقاومة الحرارية (R_th) حسب اللون: فهي 10°C/واط لمصابيح LED الزرقاء، والخضراء، والبيضاء الباردة، والبيضاء المحايدة، والبيضاء الدافئة، و 12°C/واط لمصابيح LED الحمراء، والعنبرية، والبرتقالية. تشير هذه المعلمة إلى مدى فعالية نقل الحرارة من تقاطع LED إلى وسادة التبريد. تشير القيمة الأقل إلى أداء حراري أفضل، وهو مرتبط مباشرة بإخراج ضوئي أعلى وعمر أطول.

3.3 الخصائص الضوئية والكهربائية

يتم تحديد التدفق الضوئي أو القدرة الإشعاعية عند تيار تشغيل 350 مللي أمبير ووسادة التبريد عند 25°C. توفر ورقة البيانات القيم الدنيا لأرقام قطع مختلفة عبر الألوان المختلفة. على سبيل المثال، تتراوح قيم التدفق الضوئي الدنيا النموذجية من حوالي 45 لومن للون العنبر إلى 530 لومن للأزرق الملكي (يُقاس كقدرة إشعاعية بالمللي واط). يتم تصنيف جهد التشغيل الأمامي (V_f) لمتغيرات LED البيضاء عبر نطاق من 2.65 فولت إلى 3.55 فولت.

4. شرح نظام التصنيف (Binning)

4.1 تصنيف الطول الموجي/درجة حرارة اللون

تتضمن تسمية المنتج رموزًا محددة للون. بالنسبة لمصابيح LED البيضاء، يتوافق هذا مع مجموعات درجة حرارة اللون المترابطة (CCT). تقدم السلسلة نطاق CCT واسعًا من 2700 كلفن (أبيض دافئ) إلى 6500 كلفن (أبيض بارد)، مع خيارات وسيطة مثل 3000 كلفن، 3500 كلفن، 4000 كلفن، 4500 كلفن، 5000 كلفن، و 5700 كلفن. يتم تقسيم كل CCT إلى خطوات متعددة من قطع مكادام الإهليلجي (على سبيل المثال، 57K-1 إلى 57K-4) لضمان اتساق لوني محكم. بالنسبة لمصابيح LED أحادية اللون، يتم تعريف المجموعات حسب نطاقات الطول الموجي السائد (على سبيل المثال، الأحمر: 620-630 نانومتر، الأزرق: 460-485 نانومتر).

4.2 تصنيف التدفق الضوئي

يتم فرز مصابيح LED بناءً على الحد الأدنى لإخراج التدفق الضوئي في ظروف الاختبار القياسية. يقوم رقم القطعة نفسه بتشفير هذه القيمة الدنيا للتدفق. على سبيل المثال، تشير رموز مثل 'F51'، 'F61'، 'F91' في رقم القطعة إلى مستويات دنيا مختلفة للتدفق للون معين وتيار تشغيل معين.

4.3 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يعد جهد التشغيل الأمامي معلمة حرجة أخرى للتصميم الكهربائي، خاصة عند تشغيل عدة مصابيح LED على التوالي. تحدد أرقام قطع LED البيضاء نطاق مجموعة جهد التشغيل الأمامي (على سبيل المثال، 2.65-3.55 فولت). تقوم بعض رموز الطلب بتقسيم هذا إلى مجموعات فرعية مثل U4 (2.65-2.95 فولت)، و V1 (2.95-3.25 فولت)، و V2 (3.25-3.55 فولت)، مما يسمح بمطابقة تيار أكثر دقة في تصميم السائق.

5. تسمية رقم القطعة والطلب

يتبع اصطلاح تسمية المنتج تنسيقًا منظمًا:ELSW – ABCDE – FGHIJ – V1234.

• AB:يمثل الحد الأدنى للتدفق الضوئي (باللومن) أو القدرة الإشعاعية (بالملي واط).
• C:يشير إلى نمط الإشعاع (على سبيل المثال، '1' لـ Lambertian).
• D:يدل على اللون أو CCT (على سبيل المثال، 'C' للأبيض البارد، 'M' للأبيض الدافئ، 'R' للأحمر).
• E:يحدد استهلاك الطاقة (على سبيل المثال، '1' لـ 1 واط).
• F, G, H, I, J:رموز داخلية ونوع التغليف (على سبيل المثال، 'H' يشير إلى نوع التغليف، مع 'P' للشريط).
• V:رمز مجموعة جهد التشغيل الأمامي.
• 1234:رمز مجموعة اللون أو مجموعة CCT.

يسمح هذا النظام بالتعريف الدقيق وطلب مصابيح LED ذات خصائص بصرية وكهربائية وحرارية محددة.

6. مواصفات LED البيضاء

توفر ورقة البيانات جداول مفصلة لمتغيرات LED البيضاء القياسية وعالية الإضاءة. تتوافق جميع مصابيح LED البيضاء مع معايير تصنيف ANSI. تشمل المعلمات الرئيسية المدرجة لكل رمز طلب: الحد الأدنى للتدفق الضوئي، نطاق مجموعة CCT المحدد، نطاق جهد التشغيل الأمامي، والحد الأدنى لمؤشر تجسيد اللون (CRI). تبلغ قيم CRI عادةً 70 للأبيض البارد و 75 لمتغيرات الأبيض المحايد والدافئ. زاوية المشاهدة النموذجية للسلسلة القياسية هي 120 درجة.

7. إرشادات الميكانيكا، والتجميع، والتعامل

7.1 اللحام وإعادة التدفق

الجهاز مخصص لتجميع SMT. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة اللحام القصوى أثناء إعادة التدفق 260°C، ويُسمح بحد أقصى دورتين لإعادة التدفق. يجب على المصممين الالتزام بملف إعادة التدفق الموصى به لمعجون اللحام المحدد المستخدم.

7.2 حساسية الرطوبة والتخزين

مع تصنيف MSL المستوى 1، تتمتع المكونات بعمر تخزين غير محدود في ظروف المصنع القياسية (≤30°C/85% رطوبة نسبية). هذا يلغي الحاجة إلى الخبز قبل الاستخدام في الظروف العادية، مما يبسط إدارة المخزون. نطاق درجة حرارة التخزين هو -40°C إلى +100°C.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 التصميم الحراري

وسادة التبريد المعزولة كهربائيًا هي ميزة كبيرة. يجب على المصممين ضمان مسار حراري كافٍ من الوسادة إلى مبرد حرارة اللوحة المطبوعة (PCB)، باستخدام ثقوب حرارية ومساحة نحاسية كافية. يعتبر تبريد الحرارة المناسب أمرًا ضروريًا للحفاظ على درجة حرارة التقاطع أقل من 125°C لضمان إخراج ضوئي مصنف وطول العمر. يجب أخذ المقاومات الحرارية المختلفة للألوان المختلفة في الاعتبار في النموذج الحراري.

8.2 التصميم الكهربائي

يوصى باستخدام سائق تيار ثابت للحصول على أداء واستقرار مثاليين. يجب استخدام معلومات تصنيف جهد التشغيل الأمامي لحساب جهد السائق المناسب، خاصة عند توصيل عدة مصابيح LED على التوالي. حماية ESD بقوة 8 كيلو فولت قوية، ولكن لا يزال يُنصح باتخاذ احتياطات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع.

8.3 التصميم البصري

يوفر نمط الإشعاع Lambertian (لمعظم المتغيرات) توزيع ضوء واسع وموحد. بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب بصريات ثانوية، يكون هذا النمط مناسبًا بشكل عام. يجب على المصممين مراعاة قيم التدفق الضوئي الدنيا في حساباتهم الضوئية للنظام.

9. أسئلة شائعة بناءً على المعلمات التقنية

س: ما هو استهلاك الطاقة الفعلي لمصباح LED \"1 واط\"؟
ج: يشير تعيين \"1 واط\" عادةً إلى حالة تشغيل شائعة، غالبًا حوالي 350 مللي أمبير. الطاقة المستهلكة الفعلية هي حاصل ضرب جهد التشغيل الأمامي (V_f) وتيار التشغيل (I_f). على سبيل المثال، عند 350 مللي أمبير و V_f بقيمة 3.2 فولت، تكون الطاقة حوالي 1.12 واط.

س: كيف تؤثر درجة حرارة وسادة التبريد على إخراج الضوء؟
ج: ينخفض إخراج الضوء مع زيادة درجة حرارة التقاطع. تحدد ورقة البيانات التدفق عند T_pad=25°C. في التطبيقات الحقيقية، يعد التبريد الفعال ضروريًا لتقليل ارتفاع درجة الحرارة والحفاظ على الكفاءة العالية واللون المتسق.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بتيارات أعلى من 350 مللي أمبير؟
ج: الحد الأقصى المطلق للتيار المباشر هو 700 مللي أمبير. بينما يمكن التشغيل حتى هذا التيار، إلا أنه سينتج حرارة أكبر بكثير، ويتطلب إدارة حرارية أكثر قوة، وقد يؤثر على العمر الافتراضي واستقرار اللون. يتم تقديم بيانات الأداء (التدفق الضوئي) عند 350 مللي أمبير.

10. مثال عملي لحالة استخدام

فكر في تصميم مصباح داونلايت عالي الجودة للاستخدام السكني يتطلب ضوءًا أبيض دافئًا (3000 كلفن) مع تجسيد جيد للألوان (CRI >75). سيختار المصمم رقم قطعة مثل ELSW-F71M1-0LPGS-C3000 من ورقة البيانات. يحدد هذا تدفقًا أدنى يبلغ 70 لومن عند 350 مللي أمبير، و CCT بقيمة 3000 كلفن (ضمن مجموعات 30K-1 إلى 30K-4)، وجهد تشغيل أمامي بين 2.65 فولت و 3.55 فولت، وحد أدنى لـ CRI بقيمة 75. بعد ذلك سيقوم المصمم بما يلي:

1. تصميم لوحة مطبوعة (PCB) بوسادة نحاسية كافية وثقوب حرارية أسفل وسادة التبريد الخاصة بـ LED لتبديد الحرارة.
2. اختيار سائق تيار ثابت قادر على تقديم 350 مللي أمبير مع توافق جهد يستوعب نطاق V_f لعدة مصابيح LED إذا تم استخدامها على التوالي.
3. دمج بصريات مناسبة (على سبيل المثال، عدسة ثانوية أو عاكس) لتحقيق زاوية الشعاع المطلوبة للداونلايت.
4. استخدام قيمة التدفق الدنيا البالغة 70 لومن في حساب اللومن الكلي للنظام لضمان أن التركيبة النهائية تفي بأهدافها الضوئية.

11. مقدمة عن مبدأ التشغيل

الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LED) هي أجهزة أشباه موصلات تشع الضوء عندما يمر تيار كهربائي عبرها. تحدث هذه الظاهرة، التي تسمى الإضاءة الكهربائية (Electroluminescence)، عندما تتحد الإلكترونات مع فجوات الإلكترون داخل الجهاز، مما يطلق الطاقة في شكل فوتونات. يتم تحديد الطول الموجي المحدد (اللون) للضوء بواسطة فجوة النطاق الطاقي لمواد أشباه الموصلات المستخدمة. عادةً ما يتم إنشاء مصابيح LED البيضاء باستخدام شريحة LED زرقاء أو فوق بنفسجية مطلية بمادة فسفورية. يمتص الفسفور جزءًا من ضوء الشريحة ويعيد إشعاعه بأطوال موجية أطول (أصفر، أحمر)، ويمزج مع الضوء الأزرق المتبقي لإنتاج ضوء أبيض. يتم التحكم في درجة حرارة اللون المترابطة (CCT) ومؤشر تجسيد اللون (CRI) من خلال تركيب وسُمك طبقة الفسفور.

12. اتجاهات الصناعة والسياق

تتوافق سلسلة Shwo، بتنسيقها SMD، وقدرتها العالية، ووسادة التبريد المعزولة، مع عدة اتجاهات رئيسية في الإضاءة ذات الحالة الصلبة. تواصل الصناعة السعي نحو كفاءة أعلى (لومن لكل واط)، وموثوقية محسنة، وتكامل تصميمي أكبر. تتيح عبوات SMD التجميع الآلي بكميات كبيرة، مما يقلل تكاليف التصنيع. يساهم التوجه نحو التصنيف القياسي (مثل ANSI) في تسهيل الاتساق والقابلية للتبادل في منتجات الإضاءة. علاوة على ذلك، تعالج ميزات مثل شهادة LM-80 والامتثال الخالي من الهالوجين الطلبات المتزايدة في السوق للطول العمري، والاستدامة، والمسؤولية البيئية. تعكس ملاءمة الجهاز لتطبيقات متنوعة، من الإضاءة العامة إلى السيارات والزراعة، الدور المتوسع لمصابيح LED خارج الإضاءة البسيطة إلى مجالات مثل الإضاءة المتمحورة حول الإنسان، والاتصالات (Li-Fi)، وتحفيز نمو النباتات.