ورقة بيانات مصباح LED طراز LTW2P3D12J - عبوة T-1 3/4 - جهد 3.0 فولت - قدرة 165 ملي واط - لون أبيض - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تقدم هذه الوثيقة تفاصيل مواصفات مصباح LED أبيض عالي السطوع مصمم للتركيب عبر الثقب. تم هندسة الجهاز لتطبيقات خارجية قوية، ويتميز بعدسة شفافة وحجم عبوة يتوافق مع المعيار الشائع T-1 3/4. أهداف التصميم الأساسية هي كفاءة إضاءة عالية، وموثوقية في البيئات القاسية، واستهلاك منخفض للطاقة، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات اللافتات الإلكترونية والمؤشرات.

1.1 الميزات الرئيسية والسوق المستهدف

يقدم الـ LED عدة مزايا للمصممين. إنه منتج خالٍ من الرصاص متوافق مع توجيهات RoHS. يوفر إخراجًا ضوئيًا عاليًا مع متطلبات تيار منخفضة نسبيًا، مما يضمن التوافق مع الدوائر المتكاملة. العبوة متعددة الاستخدامات للتركيب على لوحات الدوائر المطبوعة أو الألواح. تشمل الأسواق المستهدفة الرئيسية لافتات عرض الرسائل (مثل تلك الموجودة في الحافلات أو لوحات المعلومات العامة)، وتطبيقات الإعلانات الخارجية، وأنظمة إشارات المرور حيث يكون الضوء الأبيض الساطع والواضح مطلوبًا.

2. المعلمات التقنية: تفسير موضوعي متعمق

2.1 الحدود القصوى المطلقة

يتم تحديد الحدود التشغيلية للجهاز عند درجة حرارة محيطة (TA) تبلغ 25 درجة مئوية. الحد الأقصى لتبديد الطاقة المستمر هو 165 ملي واط. الحد الأقصى المطلق للتيار المباشر الأمامي هو 50 مللي أمبير، مع تيار أمامي ذروة أعلى يبلغ 100 مللي أمبير مسموح به في ظل ظروف النبض (دورة عمل ≤ 1/10، عرض النبضة ≤ 10 مللي ثانية). نطاق درجة حرارة التشغيل محدد من -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، ويمتد نطاق التخزين من -40 درجة مئوية إلى +100 درجة مئوية. بالنسبة للحام، يمكن للأطراف أن تتحمل 260 درجة مئوية لمدة أقصاها 5 ثوانٍ عند القياس على بعد 2.0 مم من جسم الـ LED. ينطبق عامل تخفيض قدره 0.77 مللي أمبير/درجة مئوية خطيًا من 30 درجة مئوية فما فوق، مما يعني أن التيار المستمر المسموح به يتناقص مع زيادة درجة الحرارة للبقاء ضمن حد تبديد الطاقة.

2.2 الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس الأداء الأساسي عند TA=25 درجة مئوية وتيار أمامي (IF) قدره 20 مللي أمبير. شدة الإضاءة (Iv) لها قيمة نموذجية تبلغ 16000 ملي كانديلا (mcd)، مع حد أدنى 12000 mcd وحد أقصى 27000 mcd. من المهم ملاحظة أن ضمان Iv يتضمن تسامح اختبار ±15%. زاوية الرؤية (2θ1/2)، المعرفة على أنها الزاوية الكاملة التي تنخفض عندها الشدة إلى نصف قيمتها المحورية، هي نموذجيًا 25 درجة. الجهد الأمامي (VF) يقيس نموذجيًا 3.0 فولت، يتراوح من 2.6 فولت إلى 3.3 فولت. التيار العكسي (IR) هو بحد أقصى 10 ميكرو أمبير عند جهد عكسي (VR) قدره 5 فولت، على الرغم من أن الجهاز غير مصمم صراحةً للتشغيل العكسي. إحداثيات اللونية (x, y) على مخطط CIE 1931 هي تقريبًا (0.32, 0.33).

3. شرح نظام التصنيف

يتم تصنيف المنتج وفقًا لمستويات أداء لضمان الاتساق في التطبيقات.

3.1 تصنيف التدفق الضوئي

يتم فرز مصابيح LED إلى مستويات بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند 20 مللي أمبير. رموز المستويات ونطاقاتها هي: المستوى Z (12,000 - 16,000 mcd)، المستوى 1 (16,000 - 21,000 mcd)، والمستوى 2 (21,000 - 27,000 mcd). ينطبق تسامح ±15% على كل حد للمستوى.

3.2 تصنيف اللون (اللونية)

يتم أيضًا تصنيف نقطة اللون الأبيض. توفر ورقة البيانات جدولاً لرتب اللون (مثل 5U, 5L, 6U, 6L, 7U, 7L)، كل منها محدد بمجموعة من أربعة أزواج من إحداثيات اللونية (x, y) تشكل شكلًا رباعيًا على مخطط CIE. يتم فرز مصابيح LED في هذه المناطق اللونية المحددة مسبقًا. بدل القياس لإحداثيات اللون هو ±0.01.

4. تحليل منحنيات الأداء

بينما يتم الإشارة إلى بيانات رسومية محددة في ملف PDF، فإن المنحنيات النموذجية لمثل هذا الجهاز ستوضح العلاقات الرئيسية. يُظهر منحنى التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (I-V) العلاقة الأسية، وهي بالغة الأهمية لتصميم دوائر تحديد التيار. يُظهر منحنى شدة الإضاءة النسبية مقابل التيار الأمامي كيف يزداد إخراج الضوء مع التيار، عادةً بطريقة شبه خطية قبل أن تنخفض الكفاءة عند التيارات الأعلى. سيظهر منحنى شدة الإضاءة النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة الانخفاض المتوقع في إخراج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع، وهو اعتبار بالغ الأهمية للإدارة الحرارية في التطبيقات عالية الطاقة أو درجة الحرارة.

5. معلومات الميكانيكا والتغليف

5.1 الأبعاد الخارجية

يتوافق الـ LED مع عبوة قياسية قطرها T-1 3/4 (حوالي 5 مم). تشمل ملاحظات الأبعاد الرئيسية: جميع الأبعاد بالمليمترات، مع تسامح عام ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك؛ أقصى بروز للراتنج تحت الحافة هو 1.0 مم؛ ويتم قياس تباعد الأطراف حيث تخرج الأطراف من جسم العبوة. سيوضح الرسم التفصيلي للأبعاد القطر الدقيق للجسم، شكل العدسة، طول الطرف، وقطر الطرف.

5.2 تحديد القطبية

لمصابيح LED ذات التركيب عبر الثقب، عادةً ما يتم الإشارة إلى القطبية بطول الطرف (الطرف الأطول هو الأنود) و/أو بنقطة مسطحة أو شق على حافة العدسة بالقرب من طرف الكاثود. يجب أن يوضح الرسم الخارجي في ورقة البيانات الأنود والكاثود بوضوح.

6. إرشادات اللحام والتجميع

المناولة الصحيحة ضرورية للموثوقية.

6.1 تشكيل الأطراف

إذا كانت هناك حاجة لثني الأطراف، فيجب أن يتم ذلك قبل اللحام وفي درجة حرارة الغرفة العادية. يجب أن يكون الانحناء على الأقل على بعد 3 مم من قاعدة عدسة الـ LED. لا يجب استخدام قاعدة إطار الطرف كنقطة ارتكاز أثناء الثني لتجنب الإجهاد على التثبيت الداخلي للرقاقة.

6.2 عملية اللحام

يجب الحفاظ على مسافة صغرى قدرها 2 مم بين قاعدة العدسة ونقطة اللحام. يجب تجنب غمر العدسة في اللحام. تم تحديد طريقتين للحام:

• مكواة اللحام:أقصى درجة حرارة 350 درجة مئوية، أقصى وقت 3 ثوانٍ لكل طرف (مرة واحدة فقط).
• اللحام بالموجة:تسخين مسبق إلى أقصى حد 100 درجة مئوية لمدة تصل إلى 60 ثانية. موجة اللحام بحد أقصى 260 درجة مئوية لمدة تصل إلى 5 ثوانٍ. يجب ألا يكون موقع الغمر أقل من 2 مم من قاعدة عدسة الإيبوكسي.

ملاحظة مهمة:يُذكر صراحةً أن لحام إعادة التدفق بالأشعة تحت الحمراء (IR) غير مناسب لمنتج الـ LED هذا ذو التركيب عبر الثقب. يمكن أن تؤدي درجة الحرارة أو الوقت المفرط إلى تشوه العدسة أو فشل كارثي.

6.3 التخزين والتنظيف

للتخزين، يجب ألا تتجاوز البيئة المحيطة 30 درجة مئوية أو 70٪ رطوبة نسبية. يجب استخدام مصابيح LED التي تم إزالتها من تغليفها الأصلي في غضون ثلاثة أشهر. للتخزين لفترات أطول خارج العبوة الأصلية، يجب الاحتفاظ بها في وعاء محكم مع مجفف أو في بيئة نيتروجين. إذا كان التنظيف ضروريًا، فيجب استخدام المذيبات القائمة على الكحول فقط مثل كحول الأيزوبروبيل.

7. معلومات التغليف والطلب

مواصفات التعبئة القياسية هي كما يلي: 500 أو 200 أو 100 قطعة لكل كيس تغليف مضاد للكهرباء الساكنة. يتم وضع عشرة من هذه الأكياس في صندوق كرتون داخلي، بإجمالي 5,000 قطعة. ثم يتم تعبئة ثمانية صناديق داخلية في صندوق شحن خارجي، مما ينتج عنه إجمالي 40,000 قطعة لكل صندوق خارجي. تلاحظ ورقة البيانات أنه في كل دفعة شحن، قد يحتوي العبوة النهائية فقط على كمية غير كاملة. يتم وضع رمز مستوى شدة الإضاءة على كل كيس تغليف فردي للتعريف.

8. توصيات التطبيق

8.1 دوائر التطبيق النموذجية

الـ LED هو جهاز يعمل بالتيار. لضمان سطوع موحد عند توصيل عدة مصابيح LED على التوازي، يوصى بشدة باستخدام مقاومة تحديد تيار على التوالي مع كل LED (الدائرة أ). لا يُنصح بتوصيل مصابيح LED مباشرة على التوازي بدون مقاومات فردية (الدائرة ب) لأن الاختلافات الطفيفة في خاصية الجهد الأمامي (Vf) لكل LED ستسبب اختلافات كبيرة في التيار المتدفق عبر كل منها، مما يؤدي إلى سطوع غير متساوٍ.

8.2 الحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD)

يمكن أن يتلف الـ LED بسبب التفريغ الكهروستاتيكي أو طفرات الطاقة. يجب مراعاة ممارسات منع ESD القياسية أثناء المناولة والتجميع. وهذا يشمل استخدام محطات عمل مؤرضة، وأسوار معصم، وحاويات موصلة.

8.3 اعتبارات التصميم

عند تصميم تخطيط اللوحة المطبوعة (PCB)، استخدم أقل قوة تثبيت ممكنة أثناء الإدخال لتجنب الإجهاد الميكانيكي. ضع في الاعتبار البيئة الحرارية، حيث سينخفض إخراج الضوء مع ارتفاع درجة حرارة المحيط/التقاطع (راجع منحنى التخفيض). للتطبيقات الخارجية، تأكد من حماية دائرة القيادة من التغيرات المفاجئة في الجهد. توفر تركيبة الإيبوكسي للجهاز مقاومة للرطوبة والحماية من الأشعة فوق البنفسجية، ولكن يجب أن يأخذ تصميم النظام الشامل في الاعتبار أيضًا العزل البيئي إذا لزم الأمر.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED العامة ذات التركيب عبر الثقب، يركز هذا المنتج على ميزات للبيئات المتطلبة. يعد استخدام تقنية الإيبوكسي المتقدمة لتعزيز مقاومة الرطوبة والحماية من الأشعة فوق البنفسجية ميزة تمييز رئيسية للموثوقية طويلة الأمد في الأماكن الخارجية. نطاق درجة حرارة التشغيل الواسع المحدد (-40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية) يتجاوز ذلك الخاص بالعديد من مصابيح LED الداخلية القياسية. العدسة الشفافة ونمط الإشعاع المحدد مصممان خصيصًا لتطبيقات اللافتات التي تتطلب حزمة ضوئية ناعمة وعريضة مناسبة لقابلية قراءة الرسالة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س: ما قيمة المقاومة التي يجب أن أستخدمها لمصدر طاقة 12 فولت؟

ج: باستخدام قانون أوم: R = (Vsupply - Vf_LED) / If. لجهد أمامي نموذجي Vf قدره 3.0 فولت عند 20 مللي أمبير: R = (12V - 3.0V) / 0.020A = 450 أوم. ستكون مقاومة قياسية 470 أوم مناسبة، مما يؤدي إلى تيار أقل قليلاً (~19 مللي أمبير). احسب دائمًا تصنيف الطاقة للمقاومة أيضًا: P = I^2 * R.

س: هل يمكنني تشغيل هذا الـ LED بمصدر جهد ثابت؟

ج: غير موصى به. جهد الـ LED الأمامي له نطاق (2.6V-3.3V). يمكن أن يتسبب الجهد الثابت المحدد ضمن هذا النطاق في تيار مفرط في بعض مصابيح LED (تلك ذات Vf المنخفض) وتيار غير كافٍ في أخرى (تلك ذات Vf العالي). استخدم دائمًا آلية تحديد تيار، أبسطها مقاومة على التوالي مع مصدر جهد، أو محرك تيار ثابت مخصص.

س: لماذا زاوية الرؤية مهمة للافتة الخاصة بي؟

ج: تحدد زاوية الرؤية (25 درجة نموذجيًا) مخروط الضوء الذي يظهر فيه الـ LED ساطعًا. تنتج الزاوية الأضيق حزمة ضوئية أكثر تركيزًا، مما قد يكون جيدًا للمشاهدة عن بعد ولكن يمكن أن يخلق نقاطًا ساخنة على اللافتة. النمط الأوسع والأكثر نعومة هو بشكل عام أفضل لإضاءة لوحة الرسائل بشكل متساوٍ عند مشاهدتها من زوايا مختلفة.

11. دراسة حالة تطبيقية عملية

السيناريو: تصميم لافتة وجهة حافلة.يحتاج المصمم إلى مصابيح LED بيضاء ساطعة وموثوقة لإضاءة خلفية شاشة LCD أو عرض مجزأ يظهر أرقام المسارات والوجهات. يعتبر LTW2P3D12J مرشحًا. سيقوم المصمم بما يلي:

1. تحديد شدة الإضاءة المطلوبة لكل LED بناءً على حجم العرض، خصائص الناشر، واحتياجات الرؤية النهارية، واختيار مستوى التدفق الضوئي المناسب (مثل المستوى 2 لأعلى سطوع).

2. تصميم مصفوفة توالي-توازي، مع ضمان أن يكون لكل LED مقاومة تحديد تيار خاصة به متصلة بمصدر طاقة تيار مستمر مستقر (مثل نظام 12V/24V للمركبة مع تنظيم مناسب وحماية من التغيرات المفاجئة).

3. تصميم اللوحة المطبوعة (PCB) بتباعد ثقوب صحيح والتأكد من أن ارتفاع عدسة الـ LED يتناسب مع الغلاف الميكانيكي للافتة.

4. تحديد لحام الموجة أثناء تجميع اللوحة المطبوعة، والالتزام الصارم بمسافة 2 مم وحدود درجة الحرارة/الوقت لمنع التلف.

5. التخطيط للتعتيم المحتمل ليلاً باستخدام إشارة PWM (تعديل عرض النبضة) للتحكم في محرك الـ LED، مما يقلل من استهلاك الطاقة والوهج.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) هو جهاز تقاطع أشباه موصلات من النوع p-n. عند تطبيق جهد أمامي، يتم حقق الإلكترونات من المنطقة من النوع n والفجوات من المنطقة من النوع p في منطقة التقاطع. عندما تتحد هذه حاملات الشحنة، يتم إطلاق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). يتم تحديد لون الضوء بواسطة فجوة النطاق الطاقي لمادة أشباه الموصلات. من المحتمل أن يستخدم هذا الـ LED الأبيض رقاقة نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN) الباعثة للون الأزرق مدمجة مع طلاء فسفوري. الضوء الأزرق من الرقاقة يحفز الفسفور، الذي يصدر بعد ذلك ضوءًا أصفر. يدرك العين البشرية مزيج الضوء الأزرق والأصفر على أنه ضوء أبيض. تعمل عدسة الإيبوكسي الشفافة على حماية الرقاقة وأسلاك التوصيل، وتشكل أيضًا نمط إشعاع الضوء المنبعث.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يواصل سوق الـ LED ذو التركيب عبر الثقب، رغم نضجه، التحسينات التدريجية. تشمل الاتجاهات:

زيادة الكفاءة:يؤدي التطوير المستمر في تقنية الترسيب البلوري للطبقات الرقيقة لأشباه الموصلات وتقنية الفسفور إلى زيادة لومن لكل واط (lm/W)، مما يسمح إما بعروض أكثر سطوعًا أو استهلاك طاقة أقل.

تعزيز الموثوقية:توفر التحسينات في مواد تغليف الإيبوكسي والسيليكون مقاومة أفضل للدورات الحرارية والرطوبة والإشعاع فوق البنفسجي، مما يطيل العمر التشغيلي في الأماكن الخارجية.

اتساق اللون:تؤدي مواصفات التصنيف الأكثر تشددًا وضوابط التصنيع المتقدمة إلى توافق لوني أفضل عبر مصفوفات كبيرة من مصابيح LED، وهو أمر بالغ الأهمية للافتات عالية الجودة.

التكامل:بينما هذا مكون منفصل، هناك اتجاه موازٍ نحو وحدات LED متكاملة أو محركات ضوئية تجمع بين عدة مصابيح LED، ومحركات، وبصريات في وحدة واحدة لتسهيل التجميع. ومع ذلك، تظل مصابيح LED المنفصلة ذات التركيب عبر الثقب شائعة بسبب مرونة تصميمها، وتكلفتها المنخفضة، وسهولة إصلاحها.