ورقة بيانات LED أبيض 3030 SMD - الحجم 3.0x3.0x0.66 مم - الجهد 5.9 فولت - الطاقة 0.71 واط - وثيقة تقنية باللغة العربية

1. نظرة عامة على المنتج

تقدم هذه الوثيقة تفاصيل مواصفات LED أبيض عالي الأداء ذو الرؤية العلوية، في عبوة سطحية صغيرة الحجم 3030 (SMD). مصمم لتطبيقات الإضاءة العامة، يوفر هذا المكون مزيجًا من إخراج ضوئي عالٍ، وإدارة حرارية قوية، وتشغيل موثوق تحت الظروف الصعبة. تشمل أسواقه الرئيسية حلول الإضاءة التحديثية، والإضاءة العامة، وإضاءة خلفية اللافتات الداخلية والخارجية.

تنبع المزايا الأساسية لهذه السلسلة من LED من تصميم عبوة محسن حرارياً، مما يسهل تبديد الحرارة بكفاءة من التقاطع شبه الموصل. هذا التصميم حاسم للحفاظ على الأداء والعمر الطويل، خاصة عند التشغيل بتيارات دفع عالية. توفر العبوة زاوية رؤية واسعة تبلغ 120 درجة، مما يضمن توزيعًا موحدًا للضوء. علاوة على ذلك، فإنه متوافق مع توجيهات RoHS ومناسب لعمليات لحام إعادة التدفق الخالية من الرصاص، بما يتماشى مع معايير التصنيع والبيئة الحديثة.

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

يتم توصيف أداء هذا LED تحت ظروف اختبار محددة، عادة عند درجة حرارة تقاطع (Tj) تبلغ 25 درجة مئوية وتيار أمامي (IF) قدره 120 مللي أمبير. من المهم فهم أن الأداء في العالم الحقيقي سيتغير مع درجة حرارة التشغيل وتيار الدفع.

2.1 الخصائص الكهروضوئية

يرتبط إخراج التدفق الضوئي ارتباطًا مباشرًا بدرجة حرارة اللون المترابطة (CCT) ومؤشر تجسيد اللون (Ra). بالنسبة لظروف الاختبار القياسية IF=120mA، يتراوح التدفق الضوئي النموذجي من حوالي 94 لومن لـ LED بدرجة 2700K و Ra90 إلى 129 لومن لـ LED الأبيض الأكثر برودة (4000K-6500K) مع Ra70. يقيس جهد الأمام (VF) عادة 5.9 فولت عند 120 مللي أمبير، مع تفاوت محدد يبلغ ±0.2 فولت. زاوية الرؤية (2θ1/2)، المعرفة كزاوية خارج المحور حيث تنخفض شدة الإضاءة إلى نصف قيمتها القصوى، هي 120 درجة.

2.2 القيم القصوى المطلقة والخصائص الكهربائية

لضمان موثوقية الجهاز، يجب ألا يتجاوز التشغيل أبدًا القيم القصوى المطلقة. الحد الأقصى لتيار الأمام المستمر (IF) هو 200 مللي أمبير، مع السماح بتيار أمامي نابض (IFP) قدره 300 مللي أمبير تحت ظروف محددة (عرض النبضة ≤100 ميكروثانية، دورة العمل ≤10%). الحد الأقصى لتبديد الطاقة (PD) هو 1280 ملي واط. يمكن للجهاز تحمل جهد عكسي (VR) يصل إلى 5 فولت. نطاق درجة حرارة التشغيل (Topr) هو من -40 درجة مئوية إلى +105 درجة مئوية، والحد الأقصى المسموح به لدرجة حرارة التقاطع (Tj) هو 120 درجة مئوية.

2.3 الخصائص الحرارية

تعد الإدارة الحرارية ذات أهمية قصوى لأداء LED وعمره الافتراضي. المعلمة الرئيسية هنا هي المقاومة الحرارية من التقاطع إلى نقطة اللحام (Rth j-sp)، والمحددة بـ 13 درجة مئوية/واط. تشير هذه القيمة إلى مدى فعالية نقل الحرارة المتولدة عند شريحة LED إلى لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). المقاومة الحرارية الأقل هي دائماً مرغوبة. توفر ورقة البيانات منحنيات تخفيض توضح كيف ينخفض الحد الأقصى المسموح به لتيار الأمام مع زيادة درجة الحرارة المحيطة لمنع تجاوز درجة حرارة التقاطع لحدها.

3. شرح نظام التصنيف

بسبب التباينات في التصنيع، يتم فرز LEDs إلى مجموعات أداء لضمان الاتساق في التطبيق. يستخدم هذا المنتج نظام تصنيف متعدد الأبعاد.

3.1 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تجميع LEDs بناءً على التدفق الضوئي المقاس عند 120 مللي أمبير. يحدد رمز المجموعة (مثل 5G، 5H، 5J) نطاق لومن محدد. على سبيل المثال، لـ LED بدرجة 4000K مع Ra80، يتوافق رمز المجموعة 5H مع نطاق تدفق من 115-120 لومن، بينما يتوافق 5J مع 120-125 لومن. تختلف المجموعات المتاحة مع تركيبات CCT و CRI.

3.2 تصنيف جهد الأمام

يتم أيضًا تصنيف جهد الأمام للمساعدة في تصميم الدائرة، خاصة لدفع عدة LEDs على التوالي. يتم تسمية المجموعات بـ Z3 (5.6-5.8V)، A4 (5.8-6.0V)، B4 (6.0-6.2V)، و C4 (6.2-6.4V). يمكن أن يساعد اختيار LEDs من نفس مجموعة الجهد في تحقيق توزيع تيار أكثر اتساقًا في السلاسل المتوازية.

3.3 تصنيف اللونية (اللون)

يتم التحكم في إحداثيات اللونية (x, y على مخطط CIE) ضمن قطع ناقص MacAdam من 5 خطوات لكل درجة CCT اسمية (2700K، 3000K، 4000K، 5000K، 5700K، 6500K). يضمن القطع الناقص من 5 خطوات أن تكون الاختلافات اللونية بين LEDs داخل نفس المجموعة بالكاد ملحوظة للعين البشرية تحت ظروف الرؤية القياسية. توفر ورقة البيانات الإحداثيات المركزية ومعلمات القطع الناقص لكل رتبة CCT عند درجات حرارة تقاطع 25 درجة مئوية و 85 درجة مئوية، مع الاعتراف بالتحول اللوني الذي يحدث مع درجة الحرارة.

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات عدة رسوم بيانية أساسية لمهندسي التصميم.

4.1 توزيع القدرة الطيفية

يتم توفير رسوم بيانية للأطياف مع Ra≥70، Ra≥80، و Ra≥90. تظهر الأطياف ذات CRI الأعلى طيفًا أكثر امتلاءً، خاصة في المنطقة الحمراء، مما يؤدي إلى تجسيد لون أكثر دقة للأجسام المضاءة.

4.2 تيار الأمام مقابل شدة الإضاءة النسبية والجهد

يظهر منحنى شدة الإضاءة النسبية علاقة شبه خطية مع التيار في النطاق المنخفض، عادةً ما يشبع عند التيارات الأعلى بسبب انخفاض الكفاءة والتأثيرات الحرارية. يظهر منحنى جهد الأمام الارتفاع الأسي المميز مع التيار، وهو أمر بالغ الأهمية لتصميم مشغلات التيار الثابت.

4.3 منحنيات التخفيض الحراري

يظهر منحنى "درجة الحرارة المحيطة مقابل التدفق الضوئي النسبي" انخفاض إخراج الضوء مع زيادة درجة حرارة تشغيل LED. يظهر منحنى "درجة الحرارة المحيطة مقابل جهد الأمام النسبي" انخفاض VF مع ارتفاع درجة الحرارة، وهو معامل درجة حرارة سلبي نموذجي لأشباه الموصلات. الرسم البياني "الحد الأقصى لتيار الأمام مقابل درجة الحرارة المحيطة" هو منحنى تخفيض، يحدد أعلى تيار تشغيل آمن عند أي درجة حرارة محيطة معينة للحفاظ على Tj أقل من 120 درجة مئوية.

5. المعلومات الميكانيكية والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

يتم وضع LED في عبوة 3030، مما يعني أن مساحتها الأساسية تقريبًا 3.0 مم × 3.0 مم. الارتفاع الكلي هو 0.66 مم. تُظهر الرسومات الميكانيكية التفصيلية مناظر علوية وسفلية وجانبية بأبعاد حرجة، بما في ذلك انحناء العدسة وتخطيط وسادة اللحام. جميع التفاوتات غير المحددة هي ±0.2 مم.

5.2 تصميم الوسادة وتحديد القطبية

يظهر المنظر السفلي بوضوح وسادتي اللحام للأنود والكاثود. يتم تمييز القطبية على العبوة نفسها، مع علامة مميزة تشير إلى جانب الكاثود. هذا أمر بالغ الأهمية للتوجيه الصحيح أثناء التجميع. تم تصميم نمط وسادة اللحام لتسهيل تكوين وصلة لحام جيدة والاستقرار الميكانيكي أثناء إعادة التدفق.

6. إرشادات اللحام والتجميع

تم تصنيف المكون للحام إعادة التدفق الخالي من الرصاص. يتم تحديد ملف درجة حرارة اللحام الأقصى: يجب ألا تتجاوز درجة حرارة جسم العبوة 230 درجة مئوية أو 260 درجة مئوية لأكثر من 10 ثوانٍ، اعتمادًا على الملف المحدد المستخدم. ملفات IPC/JEDEC J-STD-020 القياسية للمعالجة الخالية من الرصاص قابلة للتطبيق. يوصى باتباع الملف المقترح من الشركة المصنعة لتجنب الصدمة الحرارية، أو عيوب وصلة اللحام، أو تلف المواد الداخلية لـ LED. يجب تخزين الأجهزة في بيئة جافة وخاضعة للتحكم قبل الاستخدام.

7. اقتراحات التطبيق

7.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

هذا LED مناسب جدًا لـ:
- مصابيح التحديث:استبدال مباشر للمصابيح التقليدية المتوهجة أو الهالوجين أو الفلورية المدمجة في المصابيح الزنبركية، ومصابيح المسار، والمصابيح.
- الإضاءة العامة:الوحدات الخطية، ومصابيح اللوحات، وتركيبات الإضاءة العالية حيث يكون مطلوبًا إخراج تدفق عالٍ.
- إضاءة اللافتات والمعمارية:الإضاءة الخلفية للافتات الداخلية/الخارجية، والحروف القنوية، والإضاءة الزخرفية التكميلية بسبب زاوية رؤيتها الواسعة وسطوعها.

7.2 اعتبارات التصميم

1. الإدارة الحرارية:المقاومة الحرارية المنخفضة Rth j-sp تكون فعالة فقط إذا كان للـ PCB مسار مقاومة حرارية منخفض إلى مشتت حراري. استخدم لوحات دوائر مطبوعة ذات قلب معدني (MCPCBs) أو ركائز محسنة حرارياً أخرى.
2. تيار الدفع:على الرغم من قدرته على 200 مللي أمبير، فإن التشغيل عند أو أقل من تيار الاختبار البالغ 120 مللي أمبير غالبًا ما يوفر توازنًا أفضل بين الكفاءة، والعمر الافتراضي، والحمل الحراري.
3. البصريات:قد تتطلب زاوية الرؤية البالغة 120 درجة بصريات ثانوية (عدسات، عواكس) للتطبيقات التي تحتاج إلى حزمة أضيق.
4. التصميم الكهربائي:استخدم مشغل تيار ثابت يتطابق مع مجموعة جهد الأمام وتيار التشغيل المطلوب. ضع في اعتبارك معامل درجة حرارة VF السلبي عند تصميم حلقات التغذية الراجعة.

8. الأسئلة الشائعة بناءً على المعلمات التقنية

س: ما هو استهلاك الطاقة الفعلي عند نقطة التشغيل النموذجية؟
ج: عند IF=120mA و VF=5.9V، تكون طاقة الإدخال الكهربائية حوالي 0.71 واط (120mA * 5.9V = 0.708W).

س: كيف يؤثر مؤشر تجسيد اللون (CRI) على إخراج الضوء؟
ج: كما هو موضح في الجدول الكهروضوئي، لنفس CCT، فإن LEDs ذات CRI أعلى (Ra90) لها تدفق ضوئي نموذجي أقل مقارنة بتلك ذات CRI القياسي (Ra70). هذا هو مقايضة أساسية في LEDs البيضاء المحولة بالفوسفور.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر جهد ثابت؟
ج: هذا غير موصى به بشدة. العلاقة الأسية I-V لـ LEDs تعني أن التغيرات الصغيرة في الجهد تسبب تغيرات كبيرة في التيار، مما يؤدي إلى الهروب الحراري والفشل. استخدم دائمًا مشغل تيار ثابت.

س: ماذا يعني القطع الناقص MacAdam من 5 خطوات لتطبيقي؟
ج: يضمن اتساق لوني شديد الضيق. ستبدو LEDs من نفس مجموعة CCT متطابقة تقريبًا في اللون لمعظم المراقبين، وهو أمر بالغ الأهمية في تركيبات LED المتعددة لتجنب التباين اللوني المرئي (الخلط اللوني).

9. مبدأ التشغيل

هذا هو LED أبيض محول بالفوسفور. تبعث شريحة أشباه الموصلات الأساسية ضوءًا أزرقًا عندما يمر تيار كهربائي عبره (الانبعاث الكهربائي الضوئي). يصطدم هذا الضوء الأزرق بطبقة من مادة الفوسفور المترسبة على الشريحة أو بالقرب منها. يمتص الفوسفور جزءًا من الفوتونات الزرقاء ويعيد إصدار الضوء بأطوال موجية أطول (أصفر، وغالبًا أحمر لأنواع CRI العالية). يؤدي مزيج الضوء الأزرق المتبقي وانبعاث الفوسفور واسع الطيف إلى إدراك الضوء الأبيض. يحدد المزيج المحدد للفوسفورات CCT و CRI للإخراج النهائي.

10. اتجاهات الصناعة

يمثل تنسيق العبوة 3030 توازنًا بين قدرة التعامل مع الطاقة العالية والمساحة الأساسية الصغيرة، مما يجعله خيارًا شائعًا في قطاع LED متوسط الطاقة. تستمر اتجاهات الصناعة في التركيز على زيادة الفعالية الضوئية (لومن لكل واط)، وتحسين اتساق اللون وتجسيده، وتعزيز الموثوقية عند درجات حرارة تشغيل أعلى. هناك أيضًا دفع نحو عمليات تصنيع ومواد أكثر استدامة. يعد دمج الفوسفورات المتقدمة لجودة طيفية أفضل وتحسين هندسة العبوة لأداء حراري فائق من مجالات التطوير المستمرة في عبوات هذه الفئة.