ورقة بيانات مصباح LED أبيض دافئ طراز T-1 3/4 - 334-15/X2C5-1-PSB - عبوة 5.0 مم - جهد 2.8-3.6 فولت - قدرة 110 ملي واط

1. نظرة عامة على المنتج

يُفصّل هذا المستند مواصفات مصباح LED أبيض دافئ عالي الأداء. يستخدم الجهاز شريحة شبه موصلة من نوع InGaN مدمجة مع عاكس مملوء بالفوسفور لتحويل الانبعاث الأزرق إلى ضوء أبيض دافئ. وهو مُغلف في عبوة دائرية شائعة من طراز T-1 3/4، مما يجعله مناسبًا لمجموعة واسعة من تطبيقات المؤشرات والإضاءة التي تتطلب إخراجًا ضوئيًا عاليًا.

تشمل المزايا الأساسية لهذا المصباح قدرته الضوئية العالية وخصائص لونه المتسقة، مع تعريف إحداثيات اللون النموذجية. تم تصميمه ليكون موثوقًا ومتوافقًا مع المعايير البيئية الحديثة، بما في ذلك RoHS، وREACH التابع للاتحاد الأوروبي، ومتطلبات الخلو من الهالوجين (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون). يتوفر المنتج بكميات كبيرة أو على بكرات شريطية لعمليات التجميع الآلي.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

تم تصميم الجهاز للعمل ضمن حدود صارمة لضمان الموثوقية على المدى الطويل. يُصنف تيار الأمام المستمر (I_F) عند 30 مللي أمبير، مع تيار أمامي ذروي (I_FP) مسموح به يصل إلى 100 مللي أمبير في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10 @ 1 كيلو هرتز). الحد الأقصى لجهد العكس (V_R) هو 5 فولت. يجب ألا تتجاوز قدرة التبديد الكلية (P_d) 110 ملي واط. نطاق درجة حرارة التشغيل هو من -40°C إلى +85°C، بينما يمكن أن تكون درجة حرارة التخزين من -40°C إلى +100°C. يمكن للجهاز تحمل تفريغ كهربائي ساكن (ESD) بقيمة 4 كيلو فولت (نموذج جسم الإنسان). الحد الأقصى لدرجة حرارة اللحام هو 260°C لمدة 5 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس معايير الأداء الرئيسية في حالة اختبار قياسية بدرجة حرارة محيطة 25°C وتيار أمامي 20 مللي أمبير.

• جهد الأمام (V_F):يتراوح من حد أدنى 2.8 فولت إلى حد أقصى 3.6 فولت. هذه المعلمة حاسمة لتصميم السائق واختيار مصدر الطاقة.
• الشدة الضوئية (I_V):الحد الأدنى للشدة الضوئية هو 2850 ملي كانديلا (mcd). لم يتم تحديد القيمة النموذجية، لكن الحد الأقصى يصل إلى 7150 mcd، مما يشير إلى عائلة منتجات ذات انتشار سطوع كبير يتم إدارته من خلال نظام التصنيف.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):النصف الزاوية النموذجي هو 50 درجة، مما يحدد التوزيع الزاوي للضوء المنبعث.
• إحداثيات اللون:نقطة اللون النموذجية، وفقًا لمعيار CIE 1931، هي x=0.40، y=0.39. هذا يضع الضوء الأبيض في منطقة الأبيض الدافئ من فضاء الألوان.
• حماية الزينر:يتضمن الجهاز صمام ثنائي زينر للحماية من جهد العكس، مع جهد عكسي نموذجي (V_Z) بقيمة 5.2 فولت عند تيار اختبار 5 مللي أمبير.
• تيار العكس (I_R):الحد الأقصى لتيار التسرب العكسي هو 50 ميكرو أمبير عند تطبيق 5 فولت في انحياز عكسي.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في السطوع، وجهد الأمام، واللون، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات تصنيف محددة. هذا يسمح للمصممين باختيار القطع التي تلبي المتطلبات الدقيقة لتطبيقهم.

3.1 تصنيف الشدة الضوئية

يتم تصنيف مصابيح LED إلى أربع مجموعات تصنيف رئيسية بناءً على شدتها الضوئية المقاسة عند 20 مللي أمبير. التسامح داخل كل مجموعة هو ±10%.

• المجموعة P:2850 mcd (الحد الأدنى) إلى 3600 mcd (الحد الأقصى)
• المجموعة Q:3600 mcd إلى 4500 mcd
• المجموعة R:4500 mcd إلى 5650 mcd
• المجموعة S:5650 mcd إلى 7150 mcd

3.2 تصنيف جهد الأمام

يتم أيضًا تصنيف جهد الأمام للمساعدة في تصميم الدائرة، خاصة للتطبيقات الحساسة لانخفاض الجهد أو استهلاك الطاقة. عدم اليقين في القياس هو ±0.1 فولت.

• المجموعة 0:2.8 فولت إلى 3.0 فولت
• المجموعة 1:3.0 فولت إلى 3.2 فولت
• المجموعة 2:3.2 فولت إلى 3.4 فولت
• المجموعة 3:3.4 فولت إلى 3.6 فولت

3.3 تصنيف اللون (اللونية)

يتم التحكم بإحكام في إخراج اللون وتقسيمه إلى مناطق محددة على مخطط اللونية CIE 1931. رتب اللون المحددة هي D1، D2، E1، E2، F1، وF2. تمثل هذه المجموعات رباعيات مختلفة ضمن طيف الأبيض الدافئ، حيث تكون F1/F2 هي الأكثر دفئًا (أقل درجة حرارة لون مترابطة) بينما تكون D1/D2 أكثر برودة نسبيًا. عدم اليقين في قياس إحداثيات اللون هو ±0.01. تجمع ورقة البيانات هذه في مجموعة اختيار واحدة (المجموعة 1: D1+D2+E1+E2+F1+F2)، مما يشير إلى أن جميع رتب الألوان هذه متاحة لهذه السلسلة من المنتجات.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة توضح سلوك الجهاز في ظل ظروف مختلفة.

4.1 الشدة النسبية مقابل الطول الموجي

يُظهر منحنى التوزيع الطيفي هذا الشدة النسبية للضوء المنبعث عبر أطوال موجية مختلفة. بالنسبة لمصباح LED أبيض دافئ، سيُظهر المنحنى عادةً ذروة مهيمنة في المنطقة الزرقاء (من شريحة InGaN) وذروة أو هضبة أوسع في المنطقة الصفراء/الحمراء (من تحويل الفوسفور). الشكل الدقيق يحدد خصائص تجسيد اللون لمصباح LED.

4.2 نمط الاتجاهية

يرسم منحنى الاتجاهية الشدة النسبية مقابل زاوية الإشعاع، مؤكدًا بصريًا زاوية الرؤية النموذجية البالغة 50 درجة. يُظهر كيف تنخفض شدة الضوء مع الابتعاد عن المحور المركزي (0 درجة).

4.3 تيار الأمام مقابل جهد الأمام (منحنى I-V)

يُظهر هذا المنحنى الأساسي العلاقة الأسية بين التيار والجهد للصمام الثنائي. إنه حاسم لتحديد نقطة التشغيل ولتصميم دوائر تحديد التيار أو السوائق ذات التيار الثابت.

4.4 الشدة النسبية مقابل تيار الأمام

يوضح هذا الرسم البياني كيف يزداد إخراج الضوء (الشدة النسبية) مع زيادة تيار الأمام. يكون خطيًا بشكل عام على مدى معين ولكنه قد يشبع عند تيارات أعلى بسبب تأثيرات الانخفاض الحراري والكفاءة.

4.5 إحداثيات اللون مقابل تيار الأمام

هذا المنحنى مهم للتطبيقات الحساسة للون. يُظهر كيف قد تتحرك نقطة اللون (إحداثيات x، y) مع تغير تيار القيادة. من المرغوب وجود نقطة لون مستقرة عبر مستويات التيار المختلفة.

4.6 تيار الأمام مقابل درجة الحرارة المحيطة

يشير منحنى التخفيض هذا إلى الحد الأقصى المسموح به لتيار الأمام مع زيادة درجة الحرارة المحيطة. لمنع ارتفاع درجة الحرارة وضمان الموثوقية، يجب تقليل الحد الأقصى للتيار عند العمل في درجات حرارة عالية.

5. المعلومات الميكانيكية والمتعلقة بالعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يستخدم مصباح LED عبوة دائرية قياسية من طراز T-1 3/4. تشمل الملاحظات الأبعادية الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالمليمترات (مم).
• التسامح العام هو ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• يتم قياس تباعد الأطراف عند النقطة التي تخرج فيها الأطراف من جسم العبوة.
• الحد الأقصى لبروز الراتنج تحت الحافة هو 1.5 مم.

يتم توفير رسم تفصيلي بأبعاد في ورقة البيانات، يحدد القطر الكلي، وطول وقطر الأطراف، ومستوى الجلوس، وهندسة العدسة البصرية.

6. إرشادات اللحام والتجميع

التعامل السليم ضروري للحفاظ على أداء وموثوقية مصباح LED.

6.1 تشكيل الأطراف

• يجب أن يحدث الانحناء عند نقطة على الأقل 3 مم من قاعدة لمبة الإيبوكسي.
• شكّل الأطرافقبللحام المكون.
• تجنب تطبيق إجهاد على عبوة LED أثناء الانحناء، لأن ذلك قد يتلف الوصلات الداخلية أو يتسبب في تشقق الإيبوكسي.
• اقطع الأطراف في درجة حرارة الغرفة. قد يتسبب القطع في درجات حرارة عالية في حدوث أعطال.
• تأكد من محاذاة ثقوب لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) تمامًا مع أطراف LED لتجنب إجهاد التركيب.

6.2 ظروف التخزين

• التخزين الموصى به: ≤30°C و ≤70% رطوبة نسبية.
• العمر الافتراضي في هذه الظروف هو 3 أشهر من تاريخ الشحن.
• للتخزين لفترات أطول (حتى سنة واحدة)، استخدم حاوية محكمة الغلق بجو نيتروجين ومجفف.
• تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة في البيئات الرطبة لمنع التكثيف.

6.3 عملية اللحام

• حافظ على مسافة تزيد عن 3 مم من نقطة اللحام إلى لمبة الإيبوكسي.
• يوصى بلحام حتى قاعدة شريط الربط على إطار الأطراف فقط.
• الالتزام بحد أقصى لدرجة حرارة اللحام 260°C لمدة 5 ثوانٍ.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

يتم تعبئة مصابيح LED لمنع تفريغ الكهرباء الساكنة (ESD) وتلف الرطوبة.

• التعبئة الأولية:أكياس مضادة للكهرباء الساكنة.
• الكمية:200 إلى 500 قطعة لكل كيس.
• التعبئة الثانوية:يتم وضع 5 أكياس في صندوق داخلي واحد.
• التعبئة الثالثية:يتم تعبئة 10 صناديق داخلية في صندوق رئيسي (خارجي) واحد.

7.2 شرح الملصق

تحتوي الملصقات على العبوة على معلومات رئيسية:

• CPN:رقم جزء العميل.
• P/N:رقم جزء الشركة المصنعة.
• QTY:كمية القطع في العبوة.
• CAT:رمز لمجموعة الشدة الضوئية وجهد الأمام مجتمعة.
• HUE:رمز رتبة اللون (مثل D1، F2).
• REF:معلومات مرجعية.
• LOT No:رقم دفعة التصنيع للتتبع.

7.3 تسمية رقم الموديل

يتبع رقم الجزء تنسيقًا منظمًا:334-15/X2C5-□ □ □ □. المساحات الفارغة (□) تتوافق مع رموز محددة لاختيارمجموعة اللون, مجموعة الشدة الضوئية, ومجموعة جهد الأمامالمطلوبة. هذا يسمح للمستخدمين بتحديد خصائص الأداء الدقيقة المطلوبة لتطبيقهم.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 التطبيقات النموذجية

هذا المصباح LED الأبيض الدافئ عالي السطوع مناسب جدًا لـ:

• لوحات الرسائل والمعلومات:حيث تكون هناك حاجة إلى تباين عالي وقابلية للقراءة.
• مؤشرات الحالة البصرية:في الإلكترونيات الاستهلاكية، والمعدات الصناعية، ولوحات عدادات السيارات.
• الإضاءة الخلفية:لشاشات LCD الصغيرة، أو مفاتيح الغشاء، أو الألواح الزخرفية.
• أضواء العلامات والمواقع:لتوفير الإضاءة أو الإشارة.

8.2 اعتبارات التصميم

• قيادة التيار:استخدم دائمًا سائق تيار ثابت أو مقاومة تحديد تيار مناسبة بناءً على مجموعة جهد الأمام (V_F) وجهد الإمداد. لا تتجاوز القيم القصوى المطلقة.
• الإدارة الحرارية:على الرغم من أن تبديد الطاقة منخفض نسبيًا (110 ملي واط)، تأكد من وجود غطاء حراري كافٍ أو تدفق هواء في بيئات درجة الحرارة المحيطة العالية، خاصة إذا كنت تقود بالقرب من الحد الأقصى للتيار. راجع منحنى تخفيض تيار الأمام مقابل درجة الحرارة المحيطة.
• التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية البالغة 50 درجة حزمة ضوئية واسعة إلى حد ما. للضوء المركز، قد تكون هناك حاجة إلى بصريات ثانوية (عدسات).
• حماية ESD:على الرغم من أن الجهاز يحمل تصنيف 4kV HBM، يجب اتباع احتياطات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع.
• اتساق اللون:للتطبيقات التي تتطلب مظهر لوني موحد، حدد مجموعة ألوان ضيقة (HUE) وتأكد من أن جميع مصابيح LED في المصفوفة من نفس المجموعات أو المجموعات المجاورة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

يتميز هذا المصباح LED بشكل أساسي من خلال الجمع بين عبوة T-1 3/4 الكلاسيكية والمعتمدة على نطاق واسع مع شدة ضوئية عالية مناسبة للانبعاث الأبيض الدافئ. مقارنة بمصابيح LED السطحية (SMD) الأصغر، يمكن أن يكون تصميم الثقب المار (Through-Hole) مفيدًا للنماذج الأولية، والتجميع اليدوي، أو التطبيقات التي تتطلب سطوعًا أعلى للنقطة الواحدة. تضمين صمام ثنائي زينر للحماية من جهد العكس هو ميزة ملحوظة تعزز المتانة في تصميمات الدوائر حيث قد تحدث طفرات جهد عكسي. يقدم نظام التصنيف التفصيلي متعدد المعايير (الشدة، الجهد، اللون) للمصممين درجة عالية من التحكم في أداء واتساق المنتج النهائي، وهو أمر بالغ الأهمية في الإنتاج بالجملة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعايير التقنية)

10.1 ما هي دائرة السائق الموصى بها؟

مقاومة متسلسلة بسيطة كافية للاستخدام الأساسي كمؤشر. احسب قيمة المقاومة كـ R = (V_{الإمداد}- V_F) / I_F. استخدم الحد الأقصى لـ V_Fمن المجموعة (مثل 3.6V للمجموعة 3) لضمان ألا يتجاوز التيار 20mA في أسوأ الظروف. للحصول على استقرار وكفاءة مثاليين، خاصة في المصفوفات أو عند تيارات أعلى، يوصى باستخدام سائق تيار ثابت.

10.2 كيف تؤثر درجة الحرارة على الأداء؟

مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة، ينخفض جهد الأمام لمصباح LED قليلاً، ولكن كفاءته الداخلية قد تنخفض، مما يقلل من إخراج الضوء لنفس التيار. والأهم من ذلك، أن درجة الحرارة المفرطة يمكن أن تقلل من عمر مصباح LED. استشر دائمًا منحنى تخفيض تيار الأمام مقابل درجة الحرارة المحيطة وتأكد من بقاء درجة حرارة التقاطع ضمن الحدود الآمنة من خلال التصميم الحراري المناسب.

10.3 هل يمكنني استخدام هذا لتطبيقات خلط الألوان؟

هذا مصباح LED أبيض دافئ محول بالفوسفور، وليس أحادي اللون. لم يتم تصميمه لخلط ألوان RGB. لخلط الألوان، يجب استخدام مصابيح LED حمراء وخضراء وزرقاء (RGB) مخصصة.

10.4 ما هو الغرض من مواصفات جهد الزينر؟

تم دمج صمام ثنائي زينر عبر مصباح LED للحماية. إذا تم تطبيق جهد عكسي يتجاوز حوالي 5.2V عن طريق الخطأ، سيوصل صمام ثنائي الزينر، مما يثبت الجهد ويحمي تقاطع LED من التلف. يشير تصنيف تيار عكس الزينر (I_Z) البالغ 100 مللي أمبير إلى قدرته على التعامل مع التيار في هذا الدور الوقائي.

11. دراسة حالة التصميم والاستخدام

السيناريو: تصميم مؤشر حالة عالي الوضوح للمعدات الصناعية.

يحتاج مهندس إلى ضوء حالة ساطع وموثوق لآلة تعمل في بيئة مصنع مضاءة جيدًا. يجب أن يكون الضوء مرئيًا بوضوح من زوايا مختلفة وأن يكون له لون دافئ ومميز. يختارون هذا المصباح LED في المجموعة S (أعلى شدة، 5650-7150 mcd) ورتبة اللون F1/F2 لمظهر دافئ. يصممون لوحة دوائر مطبوعة (PCB) بسكة إمداد 12 فولت. باستخدام الحد الأقصى لـ V_Fبقيمة 3.6 فولت والهدف I_Fبقيمة 20 مللي أمبير، يحسبون مقاومة متسلسلة: R = (12V - 3.6V) / 0.02A = 420Ω. تم اختيار مقاومة قياسية 430Ω، 1/4W. يتبعون إرشادات التجميع، ويثنون الأطراف على بعد 4 مم من الجسم قبل الإدخال. يوفر المؤشر النهائي وضوحًا ممتازًا حتى في الضوء المحيط، ويضمن نظام التصنيف المتسق أن تبدو جميع الوحدات على خط الإنتاج متطابقة.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

يعمل هذا المصباح LED على مبدأ الإضاءة الكهربائية في أشباه الموصلات. الأساس هو شريحة InGaN (إنديوم جاليوم نيتريد). عند تطبيق جهد أمامي، تتحد الإلكترونات والثقوب داخل المنطقة النشطة للشريحة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يسبب التركيب المحدد لسبيكة InGaN هذا الانبعاث في نطاق الطول الموجي الأزرق. لإنشاء ضوء أبيض، يتم توجيه الضوء الأزرق إلى طلاء فوسفور داخل كأس العاكس. يمتص الفوسفور جزءًا من الفوتونات الزرقاء ويعيد إصدار الضوء بأطوال موجية أطول، صفراء وحمراء. يدرك العين البشرية خليط الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر/الأحمر المحول بالفوسفور على أنه ضوء أبيض دافئ. يتم تحديد الظل الدقيق (درجة حرارة اللون المترابطة) من خلال تركيب وتركيز الفوسفور.

13. الاتجاهات والسياق التكنولوجي

بينما تهيمن مصابيح LED ذات الأجهزة السطحية (SMD) على الإنتاج بكميات كبيرة بسبب حجمها وملاءمتها للتجميع الآلي، تظل مصابيح LED ذات الثقب المار (Through-Hole) مثل عبوة T-1 3/4 هذه ذات صلة. تشمل مزاياها الرئيسية سهولة اللحام اليدوي والنماذج الأولية، وإمكانية سطوع أعلى للنقطة الواحدة بسبب عبوة وشريحة أكبر، والمتانة في بعض البيئات القاسية. يستمر الاتجاه في تكنولوجيا LED البيضاء نحو كفاءة أعلى (المزيد من اللومن لكل واط)، وتحسين مؤشر تجسيد اللون (CRI)، واتساق لوني أكبر. يعكس دمج ميزات الحماية مثل صمامات ثنائي الزينر، كما هو الحال في هذا الجهاز، تركيزًا على تحسين الموثوقية وتبسيط تصميم الدائرة النهائية. علاوة على ذلك، فإن الامتثال للوائح البيئية (RoHS، REACH، الخالي من الهالوجين) أصبح الآن متطلبًا قياسيًا، مدفوعًا بمبادرات الاستدامة العالمية.