LED أبيض منظر علوي 67-21/T2C-ZV1W2E/2T - عبوة P-LCC-2 - 2.75-3.65 فولت - 110 ميغاواط - ورقة البيانات الفنية

1. نظرة عامة على المنتج

يُفصّل هذا المستند مواصفات ثنائي باعث للضوء (LED) أبيض عالي الأداء، والذي يستخدم شريحة LED زرقاء مدمجة مع طلاء فسفوري. الجهاز مُحاط بعبوة سطحية مدمجة من نوع P-LCC-2 (حامل الشريحة الرصاصي البلاستيكي)، مُصممة لتطبيقات المنظر العلوي حيث يكون انبعاث الضوء عموديًا على مستوى التثبيت. تتضمن التقنية الأساسية تحفيز الفسفور الأصفر بواسطة LED أزرق؛ وينتج عن الخلط الناتج بين الضوء الأزرق والأصفر انبعاثًا أبيض. يُعد هذا النهج معياريًا لإنتاج الضوء الأبيض من مصادر الحالة الصلبة ويوفر مزايا في الكفاءة وضبط اللون.

يتميز LED بكثافته الضوئية العالية وكفاءته. تم تصنيعه باستخدام مواد خالية من الرصاص (Pb-free) ويتوافق مع اللوائح البيئية الرئيسية بما في ذلك RoHS، وEU REACH، ومعايير الخلو من الهالوجين (Br<900 جزء في المليون، Cl<900 جزء في المليون، Br+Cl<1500 جزء في المليون). تمت تهيئة الجهاز مسبقًا وفقًا لمستوى الحساسية للرطوبة 3 (JEDEC J-STD-020D)، مما يشير إلى متانته لعمليات تجميع السطح القياسية.

2. تعمق في المعلمات الفنية

2.1 التقييمات القصوى المطلقة

يجب عدم تشغيل الجهاز خارج هذه الحدود لمنع تلف دائم. تشمل التقييمات الرئيسية أقصى جهد عكسي (VR) يبلغ 5 فولت، وتيار أمامي مستمر (IF) يبلغ 30 مللي أمبير، وتيار أمامي ذروي (IFP) يبلغ 100 مللي أمبير في ظروف النبض (دورة عمل 1/10 عند 1 كيلو هرتز). أقصى تبديد للطاقة (Pd) هو 110 ميغاواط. نطاق درجة حرارة التشغيل من -40°C إلى +85°C، مع نطاق تخزين أوسع قليلاً من -40°C إلى +90°C. بالنسبة للحام، يمكنه تحمل ملفات إعادة التدفق بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260°C لمدة 10 ثوانٍ أو الحام اليدوي عند 350°C لمدة 3 ثوانٍ. جهد تحمل التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) هو 1000 فولت (نموذج جسم الإنسان).

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم تعريف معلمات الأداء الرئيسية عند قياسها في ظروف اختبار قياسية بدرجة حرارة محيطة 25°C وتيار أمامي 20 مللي أمبير. تتراوح الكثافة الضوئية (Iv) بشكل نموذجي من حد أدنى 715 ملي كانديلا (mcd) إلى حد أقصى 2240 mcd، مع تفاوت محدد يبلغ ±11%. زاوية الرؤية (2θ1/2)، المُعرّفة على أنها الزاوية الكاملة عند نصف الكثافة، تبلغ نموذجيًا 120 درجة، مما يوفر نمط حزمة واسع. يتراوح الجهد الأمامي (VF) من 2.75 فولت إلى 3.65 فولت عند 20 مللي أمبير، مع تفاوت يبلغ ±0.05 فولت. يتم تحديد التيار العكسي (IR) بحد أقصى 50 ميكرو أمبير عند تطبيق انحياز عكسي 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات بناءً على المعلمات الرئيسية. وهذا يسمح للمصممين باختيار القطع التي تلبي متطلبات التطبيق المحددة للسطوع والخصائص الكهربائية.

3.1 تصنيف الكثافة الضوئية

يتم تصنيف الناتج الضوئي إلى خمس فئات متميزة: V1 (715-900 mcd)، V2 (900-1120 mcd)، W1 (1120-1420 mcd)، W2 (1420-1800 mcd)، و BA (1800-2240 mcd). جميع القياسات مأخوذة عند IF=20 مللي أمبير.

3.2 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تجميع الجهد الأمامي في ثلاث فئات ضمن المجموعة العامة "V": E5 (2.75-3.05 فولت)، 6 (3.05-3.35 فولت)، و 7 (3.35-3.65 فولت). التفاوت لهذا التصنيف هو ±0.1 فولت.

3.3 تصنيف إحداثيات اللونية

يتم التحكم بدقة في لون الضوء الأبيض وتصنيفه وفقًا لإحداثياته على مخطط اللونية CIE 1931. يتم تسمية الفئات (مثل A0-1، A0-2، A0+1، A0+2، إلخ.) وتحديد مناطق رباعية محددة في فضاء اللون x,y. يتم تطبيق تفاوت ±0.01 على هذه الإحداثيات. يتم عادةً توفير رسم بياني لتصور هذه الفئات على مخطط اللونية، مما يضمن وقوع الضوء الأبيض المنبعث ضمن نطاق درجة حرارة لونية وظل مرغوب فيه.

4. تحليل منحنى الأداء

توفر البيانات الرسومية نظرة أعمق على سلوك LED في ظل ظروف متغيرة.

• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى IV):يُظهر هذا المنحنى العلاقة غير الخطية بين التيار والجهد. وهو ضروري لتصميم دائرة تحديد التيار.
• الكثافة الضوئية النسبية مقابل التيار الأمامي:يوضح هذا الرسم البياني كيف يزداد الناتج الضوئي مع التيار، عادةً بطريقة شبه خطية عند التيارات الأعلى بسبب انخفاض الكفاءة.
• الكثافة الضوئية النسبية مقابل درجة الحرارة المحيطة:يُظهر هذا المنحنى الحرج انخفاض الناتج الضوئي مع ارتفاع درجة حرارة التقاطع. فهم هذا التخفيض في التصنيف أمر حيوي للإدارة الحرارية في التطبيق.
• منحنى تخفيض تصنيف التيار الأمامي:يحدد هذا أقصى تيار أمامي مسموح به كدالة لدرجة الحرارة المحيطة للبقاء ضمن حدود تبديد الطاقة.
• توزيع الطيف:رسم بياني للكثافة النسبية مقابل الطول الموجي، يُظهر ذروة انبعاث الفسفور الأصفر الواسعة المميزة مجتمعة مع ذروة LED الزرقاء الأضيق.
• مخطط الإشعاع:رسم قطري يوضح التوزيع المكاني لشدة الضوء، مؤكدًا زاوية الرؤية البالغة 120 درجة.

5. المعلومات الميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد العبوة

تحتوي عبوة P-LCC-2 على رسومات ميكانيكية محددة توضح طولها وعرضها وارتفاعها وأبعاد الأطراف ونمط مساحة اللوحة الموصى به. جميع الأبعاد بالمليمترات مع تفاوت قياسي يبلغ ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تتميز العبوة بطرفين للتوصيل الكهربائي، مع مؤشر قطبية واضح (عادةً شق أو كاثود مُعلّم).

5.2 تحديد القطبية

يوضح مخطط شرح الملصق كيف يتوافق وضع العلامات على المنتج أعلى LED مع فئات أدائه: رمز واحد لرتبة الكثافة الضوئية (CAT)، وواحد لرتبة الطول الموجي السائد/اللونية (HUE)، وواحد لرتبة الجهد الأمامي (REF).

6. إرشادات اللحام والتجميع

الجهاز مناسب لخطوط تجميع SMT القياسية. يجب الالتزام الصارم بتقييمات درجة حرارة اللحام القصوى: درجة حرارة ذروية 260°C لمدة 10 ثوانٍ أثناء لحام إعادة التدفق، أو 350°C لمدة 3 ثوانٍ إذا كان اللحام يدويًا. مستوى الحساسية للرطوبة (MSL) هو 3، مما يعني أن المكونات مُعبأة في كيس حاجز للرطوبة مع مجفف ولها عمر افتراضي أرضي يبلغ 168 ساعة (أسبوع واحد) بعد فتح الكيس في ظروف المصنع (<30°C/60% رطوبة نسبية).

7. معلومات التغليف والطلب

يتم توريد مصابيح LED على شرائط ناقلة بارزة للتثبيت الآلي. يحتوي كل بكرة على 2000 قطعة. يتم توفير أبعاد مفصلة لجيوب الشريط الناقل والبكرة الكلية. يتم شحن المكونات في كيس ألومنيوم محكم مقاوم للرطوبة يحتوي على مجفف، مع مؤشر رطوبة مناسب وملصقات تحذيرية ملصقة على الخارج.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا LED الأبيض عالي السطوع مناسب لمجموعة متنوعة من التطبيقات التي تتطلب إضاءة مدمجة وفعالة. تشمل الاستخدامات الأساسية الإضاءة الخلفية لشاشات الكريستال السائل (LCD) الملونة الكاملة في الإلكترونيات الاستهلاكية واللوحات الصناعية، وأضواء المؤشر والإضاءة للحالة في معدات أتمتة المكاتب (OA)، وإضاءة وتشوير داخل السيارات، وكبديل للمصابيح المتوهجة التقليدية الصغيرة أو المصابيح الفلورية في اللافتات والإضاءة الزخرفية.

8.2 اعتبارات التصميم

قيادة التيار:مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. مصدر تيار ثابت أو مقاومة تحديد تيار على التوالي مع مصدر جهد إلزاميان لمنع الانحراف الحراري وضمان ناتج ضوئي مستقر. يجب أن يأخذ التصميم في الاعتبار فئة الجهد الأمامي وتغيرها مع درجة الحرارة.
الإدارة الحرارية:على الرغم من كفاءتها، تولد مصابيح LED حرارة عند التقاطع. تقلل درجة الحرارة المفرطة من الناتج الضوئي وعمر التشغيل. تأكد من أن اللوحة توفر تخفيفًا حراريًا كافيًا، خاصة عند التشغيل عند التيار الأقصى أو بالقرب منه.
التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية 120 درجة حزمة واسعة منتشرة. للضوء المركز، ستكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (عدسات، عواكس). لون الراتنج الشفاف المائي هو الأمثل للتطبيقات التي لا يجب فيها تلوين شريحة LED نفسها.

9. المقارنة الفنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED البيضاء ذات الثقب المار السابقة، تقدم عبوة SMT P-LCC-2 هذه مزايا كبيرة في توفير مساحة اللوحة، وملاءمتها للتجميع الآلي، ومسار حراري محتمل أفضل إلى اللوحة. توفر فئات الكثافة الضوئية العالية المحددة (W2، BA) أداءً مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب سطوعًا عاليًا في مساحة صغيرة. يوفر نظام التصنيف الشامل للكثافة والجهد واللونية للمصممين المرونة لاختيار القطع لتصميمات مُحسّنة التكلفة أو حرجة الأداء، مما يضمن اتساق اللون والسطوع داخل التجميع.

10. الأسئلة المتكررة (بناءً على المعلمات الفنية)

س: ما هو تيار التشغيل النموذجي لهذا LED؟
ج: يتم إعطاء حالة الاختبار القياسية ومعظم مواصفات ورقة البيانات عند 20 مللي أمبير. يمكن تشغيله حتى الحد الأقصى المطلق وهو 30 مللي أمبير تيار مستمر، ولكن يجب التحقق من الناتج الضوئي والكفاءة من منحنيات الأداء، وتصبح الإدارة الحرارية أكثر أهمية.

س: كيف أفسر رموز فئات اللونية (مثل A0+2)؟
ج: تتوافق هذه الرموز مع مناطق محددة على مخطط ألوان CIE المحدد في ورقة البيانات. وهي تضمن أن النقطة البيضاء (درجة حرارة اللون المترابطة والظل) ضمن نطاق مضبوط. يجب على المصممين اختيار الفئات التي تطابق متطلبات اتساق اللون لمنتجهم.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED مباشرة من مصدر طاقة 5 فولت؟
ج: لا، دون آلية تحديد تيار. الجهد الأمامي عادةً حوالي 3.0-3.4 فولت. سيؤدي توصيل 5 فولت مباشرة إلى تيار مفرط، يتجاوز التصنيف الأقصى ويدمر LED. مقاومة على التوالي أو محرك تيار ثابت ضروريان.

11. حالة تطبيق عملية

السيناريو: تصميم لوحة مؤشر حالة لمعدات صناعية.يتم استخدام عدة مصابيح LED بيضاء لإضاءة أيقونات شفافة. لضمان سطوع موحد، يجب اختيار مصابيح LED من نفس فئة الكثافة الضوئية (مثل W1). يمكن تصميم دائرة قيادة بسيطة باستخدام خط 12 فولت ومقاومة على التوالي لكل LED. يتم حساب قيمة المقاومة كـ R = (جهد_المصدر - VF_LED) / I_LED. باستخدام VF نموذجي 3.2 فولت من الفئة 6 وتيار مطلوب 20 مللي أمبير، R = (12V - 3.2V) / 0.02A = 440 أوم (ستؤدي مقاومة قياسية 470 أوم إلى ~18.7 مللي أمبير، وهو مقبول). تضمن زاوية الرؤية الواسعة 120 درجة إضاءة الأيقونة بالتساوي دون نقاط ساخنة.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

هذا هو LED أبيض محول بالفسفور. المصدر الضوئي الأساسي هو شريحة أشباه موصلات مصنوعة من نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN) تبعث ضوءًا أزرق عند انحياز أمامي (إضاءة كهربائية). يمتص الفسفور جزئيًا هذا الضوء الأزرق بواسطة طبقة من فسفور الإيتريوم ألومنيوم غارنت المطعمة بالسيريوم (YAG:Ce) المطبق فوق الشريحة. يمتص الفسفور فوتونات الضوء الأزرق عالية الطاقة ويعيد إصدار ضوء أصفر أقل طاقة من خلال عملية تسمى الإضاءة الضوئية. يختلط الضوء الأزرق المتبقي غير الممتص مع الضوء الأصفر المنبعث. تدرك العين البشرية هذا المزيج من المكونات الطيفية كضوء أبيض. يمكن ضبط الظل الدقيق أو درجة حرارة اللون للضوء الأبيض عن طريق تعديل تركيب الفسفور وسمكه.

13. اتجاهات التكنولوجيا

كان تطوير مصابيح LED البيضاء محوريًا في ثورة الإضاءة ذات الحالة الصلبة. تركز الاتجاهات المستمرة على زيادة الفعالية الضوئية (لومن لكل واط)، وتحسين مؤشر تجسيد اللون (CRI) للحصول على ضوء أكثر طبيعية، وتحقيق موثوقية أعلى وعمر تشغيل أطول. تسمح التطورات في تكنولوجيا الفسفور، بما في ذلك استخدام النقاط الكمومية أو خلطات الفسفور المتعددة، بتحكم أدق في طيف الانبعاث. هناك أيضًا توجه نحو التصغير مع الحفاظ على الناتج الضوئي أو زيادته، كما هو الحال في مصابيح LED الدقيقة. علاوة على ذلك، فإن دمج إلكترونيات التحكم مباشرة مع عبوة LED لتطبيقات الإضاءة الذكية هو مجال تنموي متزايد.