ورقة بيانات مصباح LED طراز T-1 3/4 رقم 334-15/X1C5-1QSA - أبيض دافئ - جهد أمامي نموذجي 3.2 فولت - زاوية رؤية 50 درجة - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تحدد هذه الوثيقة مواصفات مصباح LED أبيض دافئ عالي الأداء. تم تصميم الجهاز للتطبيقات التي تتطلب إخراجًا ضوئيًا كبيرًا ضمن غلاف مضغوط قياسي في الصناعة. وظيفته الأساسية هي توفير إضاءة فعالة وموثوقة عبر مجموعة من تطبيقات المؤشرات والإضاءة.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تشمل المزايا الأساسية لهذا LED إخراجه العالي للطاقة الضوئية وانبعاثه للضوء الأبيض الدافئ، والذي يتم تحقيقه من خلال نظام تحويل الفوسفور. وهو موجود في غلاف دائري T-1 3/4 شائع، مما يضمن توافقًا واسعًا مع المقابس والتصميمات الحالية. الجهاز متوافق أيضًا مع معايير البيئة والمعالجة ذات الصلة، ويتميز بحماية من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) والامتثال لمعايير RoHS. تطبيقاته المستهدفة متنوعة، تشمل لوحات الرسائل، والمؤشرات البصرية، ووحدات الإضاءة الخلفية، وأضواء العلامات حيث تكون الإشارة الواضحة والمشرقة مطلوبة.

2. تحليل عميق للمعايير التقنية

يقدم هذا القسم تحليلاً موضوعيًا للخصائص الكهربائية والبصرية والحرارية الرئيسية للجهاز كما هو محدد في ورقة البيانات.

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد هذه القيم حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. لا يُقصد بها التشغيل العادي.

• التيار الأمامي المستمر (IF):30 مللي أمبير. تجاوز هذا التيار بشكل مستمر سيجهد تقاطع أشباه الموصلات بشكل زائد.
• التيار الأمامي الذروي (IFP):100 مللي أمبير عند دورة عمل 1/10 وتردد 1 كيلوهرتز. هذا يسمح بنبضات قصيرة من تيار أعلى، وهو مفيد في تطبيقات العرض المتعدد.
• الجهد العكسي (VR):5 فولت. تطبيق جهد انحياز عكسي أكبر من هذا يمكن أن يتسبب في انهيار التقاطع.
• تبديد الطاقة (Pd):110 ملي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن للغلاف تبديدها كحرارة في ظل الظروف المحددة.
• درجة حرارة التشغيل والتخزين:-40°C إلى +85°C و -40°C إلى +100°C على التوالي، مما يحدد متانة الجهاز البيئية.
• مقاومة التفريغ الكهروستاتيكي (HBM):4 كيلو فولت، مما يشير إلى مستوى جيد من الحماية ضد التفريغ الكهروستاتيكي أثناء المعالجة.
• درجة حرارة اللحام:260°C لمدة 5 ثوانٍ، تحدد تحمل ملف تعريف لحام إعادة التدفق.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

هذه هي معايير الأداء النموذجية المقاسة عند 25°C في ظل ظروف الاختبار القياسية (IF=20mA ما لم يُذكر خلاف ذلك).

• الجهد الأمامي (VF):2.8V إلى 3.6V. انخفاض الجهد عبر LED عند التوصيل. القيمة النموذجية تتركز حول 3.2V. يجب على المصممين التأكد من أن دائرة القيادة يمكنها استيعاب هذا النطاق.
• الشدة الضوئية (IV):تتراوح من 3600 مكد إلى 7150 مكد كحد أدنى، اعتمادًا على التصنيف المحدد (انظر القسم 3). هذه الشدة العالية هي ميزة رئيسية للتطبيقات التي تتطلب وضوحًا عاليًا.
• زاوية الرؤية (2θ1/2):50 درجة (نموذجي). هذا يحدد العرض الزاوي الذي تنخفض عنده الشدة الضوئية إلى نصف قيمتها القصوى، مما ينتج عنه حزمة معتدلة الاتساع.
• إحداثيات اللونية (x, y):x=0.40, y=0.39 (نموذجي) وفقًا لفضاء الألوان CIE 1931. هذا يضع اللون المنبعث في منطقة الأبيض الدافئ.
• الجهد العكسي للزينر (Vz):5.2V نموذجي عند Iz=5mA. ميزة الحماية المتكاملة هذه تساعد في حماية LED من التغيرات العابرة للجهد العكسي.
• التيار العكسي (IR):50 ميكرو أمبير كحد أقصى عند VR=5V، مما يشير إلى تسرب منخفض جدًا في حالة الإيقاف.

3. شرح نظام التصنيف

يتم تصنيف الجهاز إلى مجموعات لضمان الاتساق في المعايير الرئيسية. هذا يسمح للمصممين باختيار مصابيح LED التي تطابق متطلباتهم المحددة للسطوع والجهد الأمامي.

3.1 تصنيف الشدة الضوئية

يتم فرز مصابيح LED إلى ثلاث مجموعات رئيسية بناءً على الحد الأدنى للشدة الضوئية عند 20mA:

- المجموعة Q:3600 - 4500 مكد

- المجموعة R:4500 - 5650 مكد

- المجموعة S:5650 - 7150 مكد

ينطبق تسامح ±10% على هذه القيم. اختيار مجموعة أعلى (مثل S) يضمن جهازًا أكثر سطوعًا.

3.2 تصنيف الجهد الأمامي

لمساعدة في مطابقة التيار للوصلات التسلسلية أو تصميم السائق الدقيق، يتم أيضًا تصنيف مصابيح LED حسب الجهد الأمامي:

- المجموعة 0:2.8 - 3.0 فولت

- المجموعة 1:3.0 - 3.2 فولت

- المجموعة 2:3.2 - 3.4 فولت

- المجموعة 3:3.4 - 3.6 فولت

عدم اليقين في القياس هو ±0.1V.

3.3 تصنيف اللون (اللونية)

يتم تعريف اللون الأبيض الدافئ ضمن منطقة محددة على مخطط اللونية CIE 1931. توفر ورقة البيانات الإحداثيات الزاوية لست درجات لونية (D1, D2, E1, E2, F1, F2)، والتي يتم تجميعها معًا (المجموعة 1). يشير هذا التجميع إلى أن جميع هذه الدرجات تقع ضمن نطاق لوني مقبول للأبيض الدافئ، حيث تكون F1/F2 أكثر دفئًا (درجة حرارة لونية مترابطة أقل) و D1/D2 أكثر برودة. تقع الإحداثيات النموذجية (x=0.40, y=0.39) ضمن هذه المنطقة المجمعة.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر الرسوم البيانية المقدمة نظرة ثاقبة على سلوك الجهاز في ظل ظروف مختلفة.

4.1 الشدة النسبية مقابل الطول الموجي

يظهر منحنى توزيع القدرة الطيفية ذروة انبعاث واسعة في الطيف المرئي، وهي سمة مميزة لـ LED أبيض محول بالفوسفور. الذروة في المنطقة الصفراء، مع مكون أزرق أساسي من شريحة InGaN، مما يؤدي إلى المظهر الأبيض الدافئ.

4.2 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى IV)

يظهر هذا المنحنى العلاقة الأسية النموذجية للدايود. يزداد الجهد الأمامي لوغاريتميًا مع التيار. المنحنى ضروري لتصميم سائقي التيار الثابت، حيث أن تغييرًا صغيرًا في الجهد يمكن أن يؤدي إلى تغيير كبير في التيار.

4.3 الشدة النسبية مقابل التيار الأمامي

يزداد الإخراج الضوئي مع التيار الأمامي ولكن ليس خطيًا. قد يظهر المنحنى منطقة زيادة شبه خطية تليها انخفاض عند التيارات الأعلى بسبب انخفاض الكفاءة والتأثيرات الحرارية. يُنصح بالتشغيل عند أو أقل من تيار الاختبار الموصى به 20mA للحصول على أفضل كفاءة وعمر افتراضي.

4.4 اللونية مقابل التيار الأمامي والأداء الحراري

قد تتحول إحداثيات اللونية قليلاً مع تيار القيادة. الرسم البياني الذي يظهر التيار الأمامي مقابل درجة حرارة البيئة حاسم للإدارة الحرارية. مع ارتفاع درجة حرارة البيئة، ينخفض الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي لدرجة حرارة تقاطع معينة. يجب اتباع منحنى التخفيض هذا لمنع ارتفاع درجة الحرارة.

4.5 نمط التوجيه

يوضح رسم نمط الإشعاع التوزيع المكاني للضوء. ينتج غلاف T-1 3/4 مع عدسة مستديرة حزمة ناعمة وعريضة بزاوية الرؤية المعلنة البالغة 50 درجة.

5. المعلومات الميكانيكية والمتعلقة بالغلاف

5.1 أبعاد الغلاف

يستخدم LED غلافًا دائريًا قياسيًا T-1 3/4 (5 مم). تشمل الملاحظات الأبعادية الرئيسية:

- جميع الأبعاد بالمليمترات مع تسامح عام ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.

- يتم قياس تباعد الأطراف عند النقطة التي تخرج فيها الأطراف من جسم الغلاف.

- أقصى بروز للراتنج أسفل الحافة هو 1.5 مم.

- يوفر الرسم الأبعادي قياسات دقيقة للطول الإجمالي، وقطر العدسة، وقطر الطرف، ونقاط الانحناء، وهي حرجة لتصميم بصمة PCB والتركيب الميكانيكي.

5.2 تحديد القطبية

يُشار إلى القطبية عادةً بطول الطرف (الطرف الأطول هو الأنود) أو بنقطة مسطحة على حافة الغلاف. عادةً ما يكون الكاثود متصلًا بالطرف المجاور لهذه النقطة المسطحة. القطبية الصحيحة ضرورية للتشغيل ولتجنب تطبيق انحياز عكسي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

المعالجة السليمة حاسمة للموثوقية.

6.1 تشكيل الأطراف

• يجب أن يحدث الانحناء على الأقل 3 مم من قاعدة لمبة الإيبوكسي لتجنب الإجهاد على القالب الداخلي وروابط الأسلاك.
• شكل الأطراف قبل اللحام. تطبيق الإجهاد على وصلة ملحومة يمكن أن يتلف PCB أو LED.
• استخدم الأدوات المناسبة لتجنب إجهاد الغلاف. سوء المحاذاة أثناء تركيب PCB يمكن أن يسبب إجهادًا دائمًا.
• اقطع الأطراف في درجة حرارة الغرفة. القطع في درجة حرارة عالية يمكن أن ينقل الحرارة ويتلف الجهاز.
• تأكد من محاذاة ثقوب PCB تمامًا مع أطراف LED لتجنب الإدخال القسري.

6.2 معلمات اللحام

• اللحام اليدوي:أقصى درجة حرارة لطرف المكواة 300°C (لمكواة بقدرة قصوى 30 واط)، مع وقت لحام لا يتجاوز 3 ثوانٍ لكل طرف.
• اللحام بالموجة/الغمس:أقصى درجة حرارة تسخين مسبق 100°C لمدة تصل إلى 60 ثانية.
• حافظ على مسافة تزيد عن 3 مم من وصلة اللحام إلى لمبة الإيبوكسي. يُنصح باللحام بعد قاعدة شريط الربط (الدعامة المعدنية الصغيرة بين الأطراف داخل الغلاف).

6.3 ظروف التخزين

• قم بالتخزين عند ≤30°C و ≤70% رطوبة نسبية بعد الاستلام. العمر الافتراضي للتخزين الموصى به في هذه الحالة هو 3 أشهر.
• للتخزين لفترات أطول (حتى عام واحد)، ضع مصابيح LED في وعاء محكم الغلق بجو نيتروجين ومجفف.
• تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة في الرطوبة العالية لمنع التكثيف على وداخل الغلاف.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم تعبئة مصابيح LED لمنع التلف من الرطوبة، والكهرباء الساكنة، والصدمات المادية:

- معبأة في أكياس مضادة للكهرباء الساكنة.

- من 200 إلى 500 قطعة كحد أقصى لكل كيس.

- توضع خمسة أكياس في صندوق داخلي واحد.

- يتم تعبئة عشرة صناديق داخلية في صندوق رئيسي (خارجي) واحد.

7.2 شرح الملصق

يحتوي الملصق على الكيس على معلومات تتبع ومواصفات حرجة:

- P/N:رقم القطعة.

- QTY:الكمية في الكيس.

- CAT:رمز مزيج لمجموعات الشدة الضوئية والجهد الأمامي.

- HUE:درجة اللون (مثل D1, F2).

- LOT No:رقم دفعة التصنيع للتتبع.

7.3 تسمية رقم الموديل

يتبع رقم القطعة 334-15/X1C5-1QSA تنسيقًا منظمًا حيث تمثل المربعات الموضعية (□) على الأرجح رموزًا لمجموعات محددة من الشدة الضوئية، والجهد الأمامي، ودرجة اللون، مما يسمح بالطلب الدقيق لدرجة الأداء المطلوبة.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• لوحات الرسائل ولوحات النتائج:شدة عالية وزاوية رؤية واسعة تجعله مناسبًا لإضاءة الأحرف في العروض الداخلية/الخارجية.
• المؤشرات البصرية:مثالي لأضواء الحالة على المعدات الصناعية، أو الإلكترونيات الاستهلاكية، أو لوحات التحكم حيث يُفضل مؤشر أبيض دافئ.
• الإضاءة الخلفية:يمكن استخدامه للإضاءة الجانبية للوحات الصغيرة، أو اللافتات، أو الإضاءة الزخرفية.
• أضواء العلامات:مناسب لمؤشرات الموضع، أو علامات الخروج، أو إضاءة المسارات المحيطة منخفضة المستوى.

8.2 اعتبارات التصميم

• الحد من التيار:قم دائمًا بتشغيله بمصدر تيار ثابت أو مقاومة محددة للتيار. احسب قيمة المقاومة بناءً على جهد الإمداد (Vs)، والجهد الأمامي لـ LED (Vf من مجموعته)، والتيار المطلوب (مثل 20mA): R = (Vs - Vf) / I_f.
• الإدارة الحرارية:بينما لم يتم تصميم الغلاف لتبديد طاقة عالية، تأكد من التهوية الكافية في التطبيق، خاصة إذا تم استخدام مصابيح LED متعددة أو إذا تم التشغيل بالقرب من أقصى تيار. اتبع منحنى تخفيض التيار لدرجات حرارة البيئة المرتفعة.
• حماية التفريغ الكهروستاتيكي (ESD):على الرغم من تصنيفه بـ 4kV HBM، نفذ احتياطات ESD القياسية أثناء التجميع.
• التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية 50° توازنًا جيدًا بين عرض الحزمة والشدة. للحزم الأضيق، ستكون البصريات الثانوية (العدسات) مطلوبة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

مقارنة بمصابيح LED البيضاء العامة 5 مم، يقدم هذا الجهاز عدة مزايا مميزة:

1. شدة ضوئية عالية:مع مجموعات تصل إلى 7150 مكد كحد أدنى، فإنه يوفر إخراج ضوء أكبر بكثير من مصابيح LED المؤشر القياسية، مما يتيح الاستخدام في ظروف إضاءة محيطة أعلى.

2. لونية بيضاء دافئة محددة:تضمن إحداثيات اللون المحددة والتصنيف لونًا أبيضًا دافئًا متسقًا وممتعًا، على عكس مصابيح LED البيضاء الباردة أو المائلة للزرقة.

3. حماية زينر مدمجة:يوفر الصمام الثنائي زينر المدمج 5.2V عبر LED قدرًا من الحماية ضد ذروات الجهد العكسي، مما يعزز الموثوقية في البيئات الكهربائية الصاخبة.

4. مواصفات قوية:توفر التصنيفات القصوى التفصيلية، ومنحنيات الأداء، وإرشادات المعالجة للمهندسين البيانات اللازمة للتصميم الموثوق طويل الأمد.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

س: ما الفرق بين المجموعات Q و R و S؟

ج: تصنف هذه المجموعات الحد الأدنى للشدة الضوئية. المجموعة S هي الأكثر سطوعًا (5650-7150 مكد كحد أدنى)، والمجموعة R متوسطة (4500-5650 مكد كحد أدنى)، والمجموعة Q هي السطوع القياسي (3600-4500 مكد كحد أدنى). اختر بناءً على متطلبات السطوع لتطبيقك.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED عند 30mA بشكل مستمر؟

ج: بينما 30mA هو الحد الأقصى المطلق للتصنيف المستمر، فإن حالة الاختبار القياسية ونقطة التشغيل النموذجية هي 20mA. التشغيل عند 30mA سينتج المزيد من الضوء ولكنه سينتج المزيد من الحرارة، مما قد يقلل العمر الافتراضي ويغير اللون. للحصول على أفضل موثوقية، صمم لـ 20mA أو أقل.

س: كيف أفسر إحداثيات اللون (x=0.40, y=0.39)؟

ج: ترسم هذه الإحداثيات نقطة على مخطط اللونية CIE 1931. تقع هذه النقطة المحددة ضمن منطقة \"الأبيض الدافئ\"، والتي ترتبط عادةً بدرجة حرارة لونية مترابطة (CCT) في نطاق 3000K-4000K، مشابهة للأبيض الدافئ لمصباح وهاج أو هالوجين.

س: يحتوي LED على صمام ثنائي زينر. هل هذا يعني أنني لا أحتاج إلى مقاومة تسلسلية للحماية العكسية؟

ج: لا. يقوم صمام ثنائي زينر بشكل أساسي بتثبيت الجهد العكسي إلى حوالي 5.2V، لحماية LED من الانحياز العكسي. لا تزال تحتاج مطلقًا إلى مقاومة محددة للتيار (أو سائق تيار ثابت) على التوالي عند تشغيل LED في الاتجاه الأمامي للتحكم في التيار ومنع الانحراف الحراري.

11. دراسة حالة التصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم علامة خروج متعددة LED.

1. المتطلبات:12 LED لإضاءة كلمة \"خروج\". تحتاج إلى سطوع ولون متسقين عبر جميع مصابيح LED. تعمل من مصدر طاقة 12VDC في بيئة داخلية (أقصى درجة حرارة بيئة ~40°C).

2. اختيار LED:اختر مصابيح LED من نفس مجموعة الشدة (مثل المجموعة R) ونفس مجموعة اللون (المجموعة 1) لضمان التجانس. اختيار نفس مجموعة الجهد الأمامي (مثل المجموعة 1) سيساعد أيضًا إذا تم التوصيل على التوازي.

3. تصميم الدائرة:قم بتوصيل 3 مصابيح LED على التوالي مع مقاومة محددة للتيار، وأنشئ 4 سلاسل متطابقة من هذا القبيل على التوازي. لمصباح LED من المجموعة 1 (Vf نموذجي 3.1V)، ثلاثة على التوالي تسقط ~9.3V. لمصدر طاقة 12V وتيار مستهدف 18mA (مخفض قليلاً لطول العمر)، R = (12V - 9.3V) / 0.018A ≈ 150 Ω. احسب تصنيف قدرة المقاومة: P = I²R = (0.018)² * 150 ≈ 0.049W، لذا فإن مقاومة قياسية 1/8W (0.125W) كافية.

4. التخطيط:اتبع الرسم الميكانيكي لتباعد وسادات PCB. تأكد من مراعاة قاعدة الانحناء 3 مم للأطراف إذا كان تشكيل الأطراف مطلوبًا. وفر بعض المسافة بين مصابيح LED لتبديد الحرارة.

5. النتيجة:علامة مضاءة بموثوقية بمظهر موحد، تعمل ضمن جميع الحدود المحددة لـ LED.

12. مقدمة مبدأ التشغيل

هذا هو LED أبيض محول بالفوسفور. العنصر الأساسي الباعث للضوء هو شريحة أشباه موصلات مصنوعة من نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN)، والتي تصدر ضوءًا أزرقًا عند تطبيق تيار أمامي عبر تقاطعها p-n (الانبعاث الكهربائي الضوئي). لا ينبعث هذا الضوء الأزرق مباشرة. بدلاً من ذلك، يتم ملء كوب عاكس LED بمادة فوسفور صفراء (أو صفراء-حمراء). عندما تصطدم الفوتونات الزرقاء من الشريحة بجزيئات الفوسفور، يتم امتصاصها. ثم يعيد الفوسفور إصدار الضوء عبر طيف أوسع، بشكل أساسي في المناطق الصفراء والحمراء. يخلط المزيج من الضوء الأزرق المتبقي غير الممتص والضوء الأصفر/الأحمر المنبعث حديثًا إدراكيًا لخلق ضوء أبيض. يحدد المزيج المحدد للفوسفور درجة حرارة اللون - في هذه الحالة، \"أبيض دافئ\" مع محتوى طيفي أحمر أكثر. صمام ثنائي زينر المتكامل هو مكون أشباه موصلات منفصل متصل على التوازي ولكن بقطبية معاكسة (كاثود إلى أنود) لحماية تقاطع LED الهش من انهيار الجهد العكسي.

13. اتجاهات التكنولوجيا والسياق

يمثل الجهاز الموصوف تقنية ناضجة ومعتمدة على نطاق واسع. كان غلاف T-1 3/4 (5 مم) ذو الثقب المار معيارًا صناعيًا لعقود لتطبيقات المؤشرات والإضاءة منخفضة المستوى. تتجه الاتجاهات الحالية في صناعة LED الأوسع نحو:

1. زيادة الكفاءة (لومن/واط):تستمر تصميمات الشرائح الأحدث والفوسفور المتقدم في تحسين كمية إخراج الضوء لكل واط كهربائي، مما يقلل استهلاك الطاقة.

2. هيمنة أجهزة التركيب السطحي (SMD):لمعظم التصميمات الجديدة، تُفضل أغلفة SMD (مثل 3528، 5050، أو أصغر) بسبب حجمها الأصغر، وملاءمتها للتجميع الآلي، وغالبًا مسار حراري أفضل إلى PCB.

3. جودة لون أعلى وتناسق:أصبح التصنيف الأكثر ضيقًا للون (باستخدام مقاييس مثل MacAdam Ellipses) ومؤشر تجسيد اللون (CRI) المحسن معيارًا لتطبيقات الإضاءة.

4. حلول متكاملة:تزداد شعبية مصابيح LED مع سائقات مدمجة (دوائر متكاملة للتيار الثابت)، أو وحدات تحكم، أو قنوات ألوان متعددة (RGB، RGBW) في غلاف واحد للإضاءة الذكية.

على الرغم من هذه الاتجاهات، يظل مصباح LED ذو الثقب المار ذا صلة عالية للتطبيقات التي تتطلب استبدالاً بسيطًا، أو شدة نقطة واحدة عالية، أو متانة في البيئات القاسية، أو حيث يتم تحديد تجميع PCB ذو الثقب المار. تجعل خصائصه المحددة جيدًا وتاريخه الطويل خيارًا موثوقًا ومتوقعًا للعديد من التصميمات الهندسية.