مواصفات سلسلة T20 لمصابيح LED البيضاء - عبوة 2016 - 2.0x1.6x1.75 مم - 11 فولت نموذجي - 0.33 واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تمثل سلسلة T20 حلاً مضغوطاً وعالي الأداء لمصابيح LED البيضاء، مصممة لتطبيقات الإضاءة الحديثة. هذا المصباح ذو الرؤية العلوية، والمُصنف بحجم العبوة 2016، مُصمم لتقديم إضاءة موثوقة وفعالة. تنبع مزاياها الأساسية من تصميم عبوة مُحسّن حرارياً، مما يُسهل تبديد الحرارة بشكل أفضل، ويسمح بالتشغيل بتيار أعلى واستمرارية الإخراج الضوئي. يتميز الجهاز بزاوية مشاهدة واسعة، مما يجعله مناسباً للتطبيقات التي تتطلب توزيعاً واسعاً للضوء. وهو متوافق بالكامل مع عمليات لحام إعادة التدفق الخالية من الرصاص، ويلتزم بمعايير RoHS البيئية، مما يضمن التوافق مع متطلبات التصنيع المعاصرة واللوائح العالمية.

السوق المستهدف لهذا المصباح متنوع، ويشمل قطاعي الإضاءة التجارية والسكنية. تشمل تطبيقاته الأساسية تركيبات الإضاءة الداخلية، وحلول التحديث لاستبدال مصادر الضوء التقليدية، والإضاءة المحيطة العامة، والإضاءة المعمارية أو الزخرفية حيث يكون الأداء والشكل الحجمي أمران بالغا الأهمية.

2. تعمق في المعلمات التقنية

2.1 الخصائص الكهروضوئية

يُحدد الأداء الأساسي للمصباح عند حالة اختبار قياسية لتيار أمامي (IF) بقيمة 30 مللي أمبير ودرجة حرارة تقاطع (Tj) تبلغ 25 درجة مئوية. يختلف ناتج التدفق الضوئي مع درجة حرارة اللون المرتبطة (CCT). على سبيل المثال، يقدم مصباح LED بدرجة 2700 كلفن (أبيض دافئ) تدفقاً ضوئياً نموذجياً يبلغ 34.5 لومن بحد أدنى 32 لومن، بينما تقدم درجات CCT الأكثر برودة مثل 4000K و5000K و5700K و6500K ناتجاً نموذجياً أعلى يبلغ 36.5 لومن (34 لومن كحد أدنى). تحتفظ جميع المتغيرات بمؤشر تجسيد ألوان مرتفع (CRI) يبلغ Ra80، مما يضمن دقة ألوان جيدة. التسامح في قياس التدفق الضوئي هو ±7%، وتسامح CRI هو ±2.

يتميز الجهاز بزاوية مشاهدة واسعة جداً (2θ1/2) تبلغ 120 درجة، مما يوفر نمط إشعاع ضوئي واسع وموحد، مثالي للإضاءة المساحية.

2.2 المعلمات الكهربائية

الجهد الأمامي (VF) عند 30 مللي أمبير هو نموذجياً 11 فولت، مع نطاق يتراوح من 9.5 فولت إلى 12 فولت، وتسامح قياس يبلغ ±0.3 فولت. تحدد التقييمات القصوى المطلقة الحدود التشغيلية: تيار أمامي مستمر (IF) بقيمة 40 مللي أمبير، وتيار أمامي نابض (IFP) بقيمة 60 مللي أمبير (تحت ظروف نبضية محددة)، واستهلاك طاقة أقصى (PD) يبلغ 440 مللي واط. الجهد العكسي (VR) محدود بـ 5 فولت. يجب الحرص على عدم تجاوز هذه التقييمات لضمان الموثوقية طويلة الأمد.

2.3 الخصائص الحرارية

إدارة الحرارة أمر بالغ الأهمية لأداء المصباح وعمره الافتراضي. المقاومة الحرارية من التقاطع إلى نقطة اللحام (Rth j-sp) محددة بـ 40 درجة مئوية/واط تحت ظروف الاختبار القياسية. درجة حرارة التقاطع القصوى المطلقة (Tj) هي 120 درجة مئوية. تم تصنيف الجهاز لنطاق درجة حرارة تشغيل (Topr) يتراوح من -40 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية. يوضح منحنى تخفيض التصنيف (الشكل 8) بوضوح كيف يجب تقليل التيار الأمامي المسموح به مع زيادة درجة الحرارة المحيطة لمنع ارتفاع درجة الحرارة والفشل المبكر.

3. شرح نظام التصنيف

3.1 تصنيف التدفق الضوئي

يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات تصنيفية للتدفق الضوئي لضمان الاتساق. على سبيل المثال، يمكن العثور على مصباح LED بدرجة 4000K وRa80 في المجموعات E1 (34-36 لومن)، وE2 (36-38 لومن)، وE3 (38-42 لومن). رمز التصنيف (مثل D9، E1، E2) هو جزء من نظام ترقيم القطع ويسمح للمصممين باختيار مصابيح LED بمستويات إخراج دقيقة لتطبيقهم.

3.2 تصنيف الجهد الأمامي

وبالمثل، يتم تصنيف الجهد الأمامي للمساعدة في تصميم الدائرة، خاصةً لقيادة عدة مصابيح LED على التوالي. تشمل مجموعات التصنيف المتاحة 1C (8-9 فولت)، و1D (9-10 فولت)، و5X (10-12 فولت). يمكن أن يساعد اختيار مصابيح LED من نفس مجموعة تصنيف الجهد في تحقيق توزيع تيار أكثر تجانساً.

3.3 تصنيف اللونية

يتم التحكم بإحكام في اتساق اللون باستخدام مخطط اللونية CIE 1931. يتم تعريف كل CCT (مثل 2700K، 3000K) بإحداثيات مركز مستهدف (x, y) وبيضاوي تسامح. تنص المواصفات على أن درجات اللون تقع ضمن بيضاوي MacAdam من 5 خطوات، وهو معيار لتحديد الاختلافات اللونية الملحوظة. يتم تطبيق معايير تصنيف Energy Star عبر نطاق 2600K إلى 7000K، مما يضمن أن مصابيح LED تلبي متطلبات اتساق اللون الصارمة لمنتجات الإضاءة عالية الجودة.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة رسوم بيانية رئيسية لفهم الأداء تحت ظروف متغيرة.

Relative Intensity vs. Forward Current (Fig. 3): This curve shows how light output increases with current. It is typically non-linear, and operating beyond the recommended current can lead to efficiency droop and accelerated degradation.

Forward Voltage vs. Forward Current (Fig. 4): This IV characteristic curve is essential for designing the driver circuit. It shows the relationship between the voltage across the LED and the current flowing through it.

Relative Luminous Flux vs. Ambient Temperature (Fig. 5): This graph demonstrates the negative impact of rising temperature on light output. As the ambient (and consequently junction) temperature increases, the luminous flux decreases. This underscores the importance of effective thermal design.

Relative Forward Voltage vs. Ambient Temperature (Fig. 6): The forward voltage has a negative temperature coefficient, meaning it decreases slightly as temperature rises. This can be a factor in constant-current driver design.

Chromaticity Shift vs. Ambient Temperature (Fig. 7): This plot is critical for color-sensitive applications. It shows how the x and y color coordinates drift with changes in temperature, which is vital information for maintaining color consistency in varying environments.

Color Spectrum (Fig. 1): This graph displays the spectral power distribution of the emitted white light, which is a combination of the blue LED chip and the phosphor coating. It helps in understanding the color quality and potential applications.

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

يستخدم المصباح عبوة ذات بصمة 2016، بأبعاد طول 2.0 مم، وعرض 1.6 مم، وارتفاع 1.75 مم. يوفر رسم العبوة منظراً سفلياً يوضح نمط وسادات اللحام. يتم عرض تحديد القطبية بوضوح: القطب السالب مُعلّم. التسامح البعدي، ما لم يُذكر خلاف ذلك، هو ±0.1 مم. يسمح هذا الحجم المضغوط بتخطيطات PCB عالية الكثافة، مما يجعله مناسباً لتركيبات الإضاءة النحيفة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

تم تصميم الجهاز لعمليات لحام إعادة التدفق. يتم توفير ملف تعريف مفصل لإعادة التدفق بمعلمات محددة: يجب ألا يتجاوز معدل التسخين من درجة حرارة السيولة (TL=217°C) إلى درجة الحرارة القصوى (Tp=260°C كحد أقصى) 3°C/ثانية. يجب أن يكون الوقت المحتفظ به فوق TL (tL) بين 60 و150 ثانية. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة جسم العبوة القصوى 260°C، ويجب أن يكون الوقت ضمن 5°C من هذه القمة (tp) بحد أقصى 30 ثانية. يجب أن يكون معدل التبريد بحد أقصى 6°C/ثانية. يجب ألا يتجاوز الوقت الإجمالي من 25°C إلى درجة الحرارة القصوى 8 دقائق. الالتزام بهذا الملف الشخصي أمر بالغ الأهمية لمنع التلف الحراري لعبوة LED، ووصلات اللحام، ومواد رقاقة التثبيت الداخلية.

7. معلومات التعبئة والطلب

نظام ترقيم القطع شامل، مما يسمح بتحديد المواصفات بدقة. النموذج هو T20**811A-*****. يتفكك نظام الترقيم على النحو التالي: X1 يشير إلى رمز النوع (20 للعبوة 2016). X2 هو رمز CCT (مثال: 27 لـ 2700K). X3 هو مؤشر تجسيد الألوان (8 لـ Ra80). X4 و X5 يشيران إلى عدد الرقائق المتسلسلة والمتوازية على التوالي. X6 هو رمز مكون. X7 هو رمز لوني يحدد درجات أداء محددة (مثل M للمعيار ANSI). X8 و X9 و X10 مخصصة للرموز الداخلية والاحتياطية. يتيح هذا النظام للمستخدمين طلب متغير LED الدقيق المطلوب لتصميمهم.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

كما هو مذكور، التطبيقات الأساسية هي الإضاءة الداخلية، والتحديثات، والإضاءة العامة، والإضاءة المعمارية/الزخرفية. يجعله ناتجه الضوئي العالي وزاويته الواسعة ممتازاً للمصابيح الموجهة للأسفل، ومصابيح اللوحات، ومصابيح الأنابيب، والشرائط الزخرفية. زاوية الشعاع البالغة 120 درجة مفيدة بشكل خاص للتركيبات التي تتطلب تغطية إضاءة واسعة دون نقاط ساخنة.

8.2 اعتبارات التصميم

Thermal Management: Given the thermal resistance of 40°C/W, proper heat sinking is mandatory, especially when operating at or near the maximum current. The PCB should be designed with adequate thermal vias and possibly connected to a metal core or heatsink to maintain a low junction temperature.

Electrical Driving: A constant current driver is recommended to ensure stable light output and color over the LED's lifetime. The driver should be selected based on the forward voltage bin and the required operating current, ensuring it does not exceed the absolute maximum ratings. The derating curve must be consulted for high-temperature environments.

Optical Design: The top-view nature and wide beam angle may require secondary optics (lenses or diffusers) if a specific beam pattern or glare control is needed.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED متوسطة الطاقة القياسية، تقدم عبوة T20/2016 توازناً بين الحجم المضغوط والأداء الحراري الجيد بفضل تصميمها المُحسّن حرارياً. يشير جهدها الأمامي النموذجي البالغ 11 فولت عند 30 مللي أمبير إلى أنها قد تحتوي داخلياً على تكوينات رقائق متعددة. زاوية المشاهدة الواسعة البالغة 120 درجة هي مُميز رئيسي عن مصابيح LED ذات حزم أضيق، مما يجعلها أكثر ملاءمة للإضاءة العامة بدلاً من الإضاءة المركزة. الالتزام ببيضاويات MacAdam من 5 خطوات وتصنيف Energy Star يضعها في فئة تركز على اتساق لوني عالٍ، وهي ميزة كبيرة مقارنة بمصابيح LED ذات تسامح لوني أوسع.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

Q: What is the actual power consumption of this LED?
A: At the typical operating condition of 30mA and 11V, the power consumption is 0.33W (30mA * 11V = 330mW). This is below the maximum power dissipation rating of 440mW.

Q: Can I drive this LED with a 12V supply?
A: Not directly. The LED requires a constant current driver, not a constant voltage supply. Connecting it directly to a 12V source would likely cause excessive current flow, exceeding the absolute maximum rating and destroying the LED. A driver circuit that regulates current to 30mA (or another desired level within spec) must be used.

Q: How does temperature affect the light output?
A: As shown in Fig. 5, light output decreases as ambient temperature rises. Effective heat sinking is crucial to maintain high luminous flux and long life.

Q: What does "5-step MacAdam ellipse" mean for my application?
A: It means the LEDs are binned so tightly that the color difference between any two LEDs in the same bin is virtually imperceptible to the human eye under standard viewing conditions. This is essential for applications where color uniformity across multiple LEDs is critical, such as in panel lights or linear fixtures.

11. حالة عملية للتصميم والاستخدام

فكر في تصميم مصباح أنبوب LED للتحديث لاستبدال أنبوب الفلورسنت التقليدي T8. قد يستخدم تصميم نموذجي 120 قطعة من مصباح T20 هذا مرتبة خطياً على لوحة دائرة مطبوعة ذات قلب معدني (MCPCB). نظراً لزاوية مشاهدته الواسعة البالغة 120 درجة، سيكون توزيع الضوء ممتازاً للإضاءة العامة للمكاتب. سيختار المصمم مصابيح LED من نفس مجموعة تصنيف التدفق الضوئي والجهد (مثل E2 و 5X) لضمان سطوع موحد وتقاسم التيار. سيتم تثبيت MCPCB على هيكل ألومنيوم يعمل كمشتت حراري. سيتم تصميم محرك تيار ثابت لتوفير حوالي 30 مللي أمبير لكل سلسلة LED، مع مراعاة إجمالي الجهد الأمامي لمصابيح LED المتصلة على التوالي. سيتم اتباع ملف تعريف لحام إعادة التدفق بدقة أثناء التجميع. سيعتمد هذا الإعداد على كفاءة المصباح العالية، وعمره الطويل، وتجسيد ألوانه الجيد لإنشاء منتج إضاءة عالي الجودة وموفر للطاقة.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعمل مصباح LED الأبيض على مبدأ الإضاءة الكهربائية في مادة شبه موصلة، مجتمعة مع تحويل الفوسفور. القلب هو رقاقة شبه موصلة، عادةً ما تكون مصنوعة من نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN)، والتي تصدر ضوءاً أزرقاً عند تطبيق تيار أمامي. يضرب هذا الضوء الأزرق بعد ذلك طبقة من طلاء الفوسفور (غالباً ما يعتمد على الإيتريوم ألومنيوم غارنيت أو YAG) المترسبة على الرقاقة أو حولها. يمتص الفوسفور جزءاً من الضوء الأزرق ويعيد إصداره كضوء أصفر. يُدرك العين البشرية مزيج الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر المنبعث على أنه ضوء أبيض. يتم التحكم في الظل الدقيق للون الأبيض (CCT) من خلال تركيب وسُمك طبقة الفوسفور. يتم تحقيق زاوية المشاهدة الواسعة من خلال تصميم العبوة وانتشار الضوء عبر العدسة المغلفة.

13. اتجاهات التكنولوجيا والتطوير

تواصل صناعة الإضاءة السعي لتحقيق كفاءة أعلى (لومن لكل واط)، وجودة لونية محسنة (قيم CRI و R9 أعلى)، وموثوقية أفضل. تشمل الاتجاهات تطوير مواد فوسفورية جديدة لإشعاع أحمر أكثر تشبعاً (تحسين CRI R9)، واستخدام تصميمات الفوسفور البعيدة لتحقيق اتساق لوني أفضل وإدارة حرارية محسنة، ودمج تقنيات عبوة مقياس الرقاقة (CSP) لأشكال حجمية أصغر. علاوة على ذلك، هناك تركيز متزايد على الإضاءة الذكية، مما يتطلب مصابيح LED يمكن تخفيفها والتحكم فيها بشكل موثوق عبر بروتوكولات مثل DALI أو Zigbee. تتماشى سلسلة T20، مع عبوتها المُحسّنة حرارياً وتصنيفها المتسق، مع طلب الصناعة لمكونات موثوقة وعالية الجودة تشكل أساس أنظمة الإضاءة الأساسية والمتقدمة على حد سواء. يعتمد الانتقال نحو الإضاءة المتمحورة حول الإنسان (HCL)، والتي تضبط لون الضوء وشدته لدعم الإيقاعات اليومية، أيضاً على الأداء المستقر والقابل للتنبؤ لمصابيح LED مثل تلك الموجودة في هذه السلسلة.