ورقة بيانات LED أبيض 5050 SMD - الحجم 5.0x5.0x1.9 مم - الجهد 25 فولت - الطاقة 5 واط - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

توضح هذه الوثيقة مواصفات سلسلة T5C من مكونات LED البيضاء عالية الطاقة من النوع العلوي في عبوة SMD 5050. مصممة لتطبيقات الإضاءة العامة المتطلبة، يجمع هذا LED بين عبوة محسنة حرارياً وإخراج تدفق ضوئي عالي وزاوية رؤية واسعة. وهو مناسب لعمليات لحام الريفلو ومتوافق مع معايير البيئة ذات الصلة.

1.1 المزايا الأساسية

• تصميم عبوة محسنة حرارياً:مُحسّن لتبديد الحرارة بكفاءة، مما يدعم تيارات تشغيل أعلى ويحسن طول العمر.
• إخراج تدفق ضوئي عالي:يوفر مستويات سطوع عالية مناسبة لتركيبات الإضاءة البديلة والعامة.
• قدرة عالية على التيار:مصنّف لتيار أمامي (IF) قدره 200 مللي أمبير، مع تصنيف أقصى للنبض يبلغ 330 مللي أمبير.
• حجم عبوة مضغوط (5050):المساحة البالغة 5.0 مم × 5.0 مم تسمح بتخطيطات PCB عالية الكثافة.
• زاوية رؤية واسعة (120°):يوفر إضاءة موحدة على مساحة واسعة.
• خالي من الرصاص ومتوافق مع RoHS:مناسب للاستخدام في المنتجات التي تتطلب الامتثال لتوجيهات البيئة.

1.2 التطبيقات المستهدفة

تم تصميم هذا LED لمجموعة متنوعة من تطبيقات الإضاءة الداخلية والمعمارية حيث تكون الموثوقية والسطوع وجودة اللون ذات أهمية قصوى.

• الإضاءة الداخلية:الأنوار المدمجة، أنوار الألواح، وغيرها من التركيبات المدمجة.
• الاستبدال (Retrofits):استبدال مباشر لمصادر الإضاءة التقليدية في التركيبات الحالية.
• الإضاءة العامة:إضاءة المهام، الإضاءة التوجيهية، وإضاءة المناطق.
• الإضاءة المعمارية / الزخرفية:إضاءة الكوف، اللافتات، وعناصر الإضاءة الجمالية.

2. تحليل متعمق للمعايير التقنية

يقدم هذا القسم تفصيلاً مفصلاً للخصائص الكهربائية والبصرية والحرارية للـ LED تحت ظروف الاختبار القياسية (Tj = 25°C، IF = 200 مللي أمبير).

2.1 الخصائص الكهروضوئية

تحدد المقاييس الأساسية للأداء إخراج الضوء وجودة اللون. عادةً ما تؤخذ القياسات عند درجة حرارة تقاطع (Tj) تبلغ 25°C وتيار أمامي قدره 200 مللي أمبير.

ملاحظات رئيسية:مقدار التسامح في التدفق الضوئي هو ±7%. مقدار التسامح في قياس مؤشر تجسيد اللون (Ra) هو ±2. توفر النسخ ذات CRI أعلى (Ra90) دقة لونية فائقة ولكن مع انخفاض طفيف في إخراج اللومن مقارنة بتصنيفات Ra70 و Ra80.

2.2 القيم القصوى المطلقة

هذه هي حدود الإجهاد التي قد يتسبب تجاوزها في حدوث تلف دائم للجهاز. يجب الحفاظ على التشغيل دائمًا ضمن هذه الحدود.

اعتبارات التصميم:ينطبق تصنيف التيار الأمامي النبضي (IFP) فقط تحت ظروف محددة: عرض النبضة ≤ 100 ميكروثانية ودورة العمل ≤ 1/10. يمكن أن يؤدي تجاوز أي تصنيف أقصى مطلق إلى تغيير خصائص الجهاز ويؤدي إلى فشله.

2.3 الخصائص الكهربائية والحرارية

تحدد هذه المعايير سلوك التشغيل تحت الظروف العادية.

ملاحظات رئيسية:مقدار التسامح في الجهد الأمامي هو ±3%. قيمة المقاومة الحرارية بالغة الأهمية لتصميم إدارة الحرارة؛ تشير القيمة الأقل إلى نقل حرارة أفضل من تقاطع LED إلى اللوحة PCB. يتطلب تصنيف ESD البالغ 1000 فولت HBM احتياطات التعامل القياسية مع ESD أثناء التجميع.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

لضمان اتساق اللون والسطوع في الإنتاج، يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات بناءً على الأداء المقاس. وهذا يسمح للمصممين باختيار المكونات التي تلبي متطلبات التطبيق المحددة.

3.1 نظام ترقيم الأجزاء

يتبع رقم الجزء رمزاً منظماً:T5C***82C-R****. تشمل العناصر الرئيسية:

• X1 (رمز النوع):"5C" تشير إلى عبوة 5050.
• X2 (رمز CCT):مثال: "27" لـ 2700 كلفن، "40" لـ 4000 كلفن، "65" لـ 6500 كلفن.
• X3 (رمز تجسيد اللون):"7" لـ Ra70، "8" لـ Ra80، "9" لـ Ra90.
• X4 & X5 (تكوين الشريحة):يشير إلى عدد شرائح LED المتسلسلة والمتوازية داخل العبوة (1-Z).
• X7 (رمز اللون):يحدد معيار تصنيف اللونية (مثل ANSI، ERP).

3.2 تصنيف التدفق الضوئي

يتم تجميع مصابيح LED حسب الحد الأدنى والأقصى للإخراج الضوئي عند 200 مللي أمبير. على سبيل المثال، لـ LED 4000 كلفن، Ra80:

• الرمز GN:600 لومن (الحد الأدنى) إلى 650 لومن (الحد الأقصى)
• الرمز GP:650 لومن (الحد الأدنى) إلى 700 لومن (الحد الأقصى)
• الرمز GQ:700 لومن (الحد الأدنى) إلى 750 لومن (الحد الأقصى)

يضمن اختيار مجموعة أعلى (مثل GQ) سطوعاً أدنى أعلى.

3.3 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

لمساعدة تصميم السائق ومطابقة التيار، يتم أيضًا تصنيف مصابيح LED حسب جهد التشغيل الأمامي (VF).

• الرمز 6D:VF = 22 فولت إلى 24 فولت
• الرمز 6E:VF = 24 فولت إلى 26 فولت
• الرمز 6F:VF = 26 فولت إلى 28 فولت

3.4 تصنيف اللونية

يتم التحكم بدقة في نقطة اللون (إحداثيات x، y على مخطط CIE). تشير المواصفات إلى قطع ناقص MacAdam من 5 خطوات، مما يعني أن جميع مصابيح LED داخل مجموعة معينة لا يمكن تمييزها بصريًا في اللون تحت ظروف الرؤية القياسية. يتم توفير إحداثيات المركز ومعلمات القطع الناقص لكل CCT عند درجات حرارة تقاطع 25°C و 85°C، مع الأخذ في الاعتبار تغير اللون مع درجة الحرارة. يتم تطبيق تصنيف Energy Star لجميع قيم CCT من 2600K إلى 7000K.

4. منحنى الأداء والتحليل الطيفي

تتضمن ورقة البيانات تمثيلات بيانية للجوانب الرئيسية للأداء.

4.1 توزيع القدرة الطيفية

يتم توفير أطياف منفصلة لإصدارات Ra≥70 و Ra≥80 و Ra≥90. ستظهر الأطياف ذات CRI أعلى منحنى أكثر امتلاءً عبر الطيف المرئي، خاصة في المناطق الحمراء والسيانية، مما يؤدي إلى تجسيد لوني أكثر دقة.

4.2 توزيع زاوية الرؤية

يوضح الرسم القطبي نمط الإشعاع المكاني. تشير زاوية العرض الكاملة النموذجية البالغة 120° عند نصف القيمة القصوى (FWHM) إلى توزيع لامبرتي أو شبه لامبرتي، حيث تكون شدة الضوء أعلى عند 0° (عمودي على سطح LED) وتتناقص وفقًا لقانون جيب التمام.

5. معلومات الميكانيكا والعبوة

5.1 أبعاد العبوة

تحتوي عبوة SMD 5050 على الأبعاد الحرجة التالية (بالمليمتر، تسامح ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك):

• الحجم الكلي:5.00 (الطول) × 5.18 (العرض) × 1.90 (الارتفاع) كحد أقصى.
• مساحة شريحة LED:4.20 × 4.54.
• المسافة بين الأطراف والحجم:يظهر تخطيط الوسادة المفصل لتكوين وصلة لحام مثالية واتصال حراري.

5.2 تحديد القطبية

يوضح مخطط المنظر السفلي بوضوح وسادات الكاثود والأنود. القطبية الصحيحة ضرورية أثناء تجميع PCB لمنع تلف الانحياز العكسي.

5.3 التكوين الداخلي

يشير الترميز "8 Series 2 Parallel" إلى أن العبوة تحتوي على شرائح LED متعددة متصلة في مصفوفة متسلسلة-متوازية مجمعة لتحقيق جهد أمامي عالٍ محدد (~25 فولت) وقدرة تيار.

6. إرشادات اللحام والتركيب

6.1 ملف تعريف لحام الريفلو

يتم توفير ملف تعريف ريفلو مفصل لضمان وصلات لحام موثوقة دون الإضرار بـ LED. تشمل المعايير الرئيسية:

• درجة حرارة جسم العبوة القصوى (Tp):260°C كحد أقصى.
• الوقت فوق نقطة الانصهار (TL=217°C):60 إلى 150 ثانية.
• الوقت ضمن 5°C من Tp:30 ثانية كحد أقصى.
• معدل التسخين:3°C/ثانية كحد أقصى.
• معدل التبريد:6°C/ثانية كحد أقصى.

اعتبارات حرجة:الالتزام بهذا الملف الشخصي أمر حيوي. يمكن أن يؤدي ارتفاع درجة الحرارة أو الوقت المفرط إلى تدهور المواد الداخلية لـ LED (الإيبوكسي، الفوسفور) والوصلات الملحومة، مما يؤدي إلى فشل مبكر أو فقدان الأداء.

6.2 التخزين والتعامل

على الرغم من عدم تفصيله صراحةً في المقتطف المقدم، بناءً على تصنيف درجة حرارة التخزين (Tstg: -40 إلى +85°C)، يجب تخزين المكونات في بيئة باردة وجافة. يوصى باحتياطات مستوى حساسية الرطوبة القياسية (MSL) لمكونات SMD، ويجب خبز مصابيح LED قبل الريفلو إذا تعرضت العبوة للرطوبة المحيطة لفترات طويلة.

7. اعتبارات تصميم التطبيق

7.1 إدارة الحرارة

مع تبديد طاقة يصل إلى 5.94 واط ومقاومة حرارية تبلغ 3°C/واط (من التقاطع إلى نقطة اللحام)، فإن وجود بالوعة حرارة فعالة أمر لا يمكن التفاوض عليه. يجب أن تستخدم اللوحة PCB لوحة PCB ذات قلب معدني (MCPCB) أو ركيزة موصلة حرارياً أخرى. يتم حساب ارتفاع درجة الحرارة من نقطة اللحام إلى التقاطع بواسطة ΔT = الطاقة * Rth j-sp. على سبيل المثال، عند 5 واط، ΔT = 15°C. يجب الحفاظ على درجة حرارة نقطة اللحام منخفضة بما يكفي لضمان بقاء درجة حرارة التقاطع (Tj) أقل من تصنيفها الأقصى البالغ 120°C أثناء التشغيل.

7.2 التشغيل الكهربائي

سائق تيار ثابت إلزامي لتشغيل LED. يجب تحديد السائق لتيار إخراج قدره 200 مللي أمبير (أو أقل، إذا كان التعتيم مطلوباً) وامتثال جهد يغطي نطاق تصنيف الجهد الأمامي لـ LED (مثل 22-28 فولت). بالنسبة للتصميمات التي تستخدم عدة مصابيح LED، يكون الاتصال التسلسلي شائعًا بسبب ارتفاع Vf؛ يتطلب الاتصال المتوازي موازنة تيار دقيقة.

7.3 التصميم البصري

زاوية الرؤية البالغة 120° مناسبة للتطبيقات التي تتطلب إضاءة واسعة منتشرة. للحصول على حزم أكثر تركيزًا، ستكون البصريات الثانوية (العدسات أو العواكس) ضرورية. يعني تصميم المنظر العلوي أن الضوء ينبعث بشكل أساسي بشكل عمودي على مستوى التركيب.

8. المقارنة والتمييز

مقارنة بمصابيح LED متوسطة الطاقة القياسية (مثل عبوات 2835، 3030)، يقدم هذا LED 5050 تدفقاً ضوئياً أعلى بكثير لكل عبوة، مما يقلل من عدد المكونات المطلوبة لإخراج ضوئي معين. يقلل جهد التشغيل الأمامي الأعلى من متطلبات التيار لقدرة معينة، مما يمكن أن يقلل من الخسائر المقاومة في المسارات والموصلات. المقايضة الأساسية هي زيادة تحدي إدارة الحرارة بسبب كثافة الطاقة الأعلى.

9. الأسئلة الشائعة بناءً على المعايير التقنية

9.1 هل يمكنني تشغيل هذا LED بتيار 150 مللي أمبير بدلاً من 200 مللي أمبير؟

نعم، سيؤدي التشغيل بتيار أقل إلى تقليل إخراج الضوء (يتناسب تقريبًا مع التيار) وتحسين الكفاءة بشكل كبير (لومن لكل واط) وعمر التشغيل بسبب انخفاض درجة حرارة التقاطع.

9.2 ما هو العمر الافتراضي المتوقع (L70/B50)؟

على الرغم من عدم ذكره صراحةً في ورقة البيانات هذه، فإن عمر LED يعتمد بشكل أساسي على درجة حرارة التقاطع. تشغيل LED بشكل جيد ضمن تصنيفاته، وخاصة الحفاظ على Tj منخفضة من خلال تصميم حراري جيد، هو المفتاح لتحقيق عمر طويل (عادة 50,000 ساعة إلى L70 أو أكثر).

9.3 كيف يتغير اللون مع درجة الحرارة ومع مرور الوقت؟

يتم تحديد إحداثيات اللونية عند كل من 25°C و 85°C، مما يظهر التغير المتوقع. بشكل عام، تتحول مصابيح LED البيضاء قليلاً في اللون مع زيادة درجة الحرارة. على المدى الطويل، تقلل إدارة الحرارة المناسبة من تدهور الفوسفور، وهو السبب الرئيسي لتغير اللون واستهلاك اللومن.

10. دراسة حالة تصميمية عملية

السيناريو:تصميم وحدة LED بديلة بقدرة 1200 لومن، 4000 كلفن، Ra80 لاستبدال مصباح هالوجين 20 واط.

1. اختيار المكونات:اختر 4000 كلفن، Ra80، مجموعة التدفق الضوئي GP (الحد الأدنى 650 لومن) أو GQ (الحد الأدنى 700 لومن).
2. حساب الكمية:لمجموعة GP: 1200 لومن / 650 لومن = ~1.85 LED. استخدم 2 LED على التوالي لـ ~1300-1400 لومن، ثم قم بالتعتيم قليلاً إذا لزم الأمر.
3. مواصفات السائق:اختر سائق تيار ثابت: الإخراج = 200 مللي أمبير، يجب أن يغطي نطاق الجهد 2 * VF (مثال: 2 * 24-28 فولت = 48-56 فولت).
4. التصميم الحراري:إجمالي الطاقة ≈ 2 LED * (25 فولت * 0.2 أمبير) = 10 واط. استخدم MCPCB مع بالوعة حرارة قادرة على تبديد 10 واط مع الحفاظ على درجة حرارة نقطة لحام LED منخفضة بما يكفي للحفاظ على Tj<120°C في البيئة المحيطة بالتركيبة.
5. تخطيط PCB:اتبع نمط وسادة اللحام الموصى به. استخدم مسارات عريضة لمسارات التيار العالي. تأكد من وجود عزل كهربائي كافٍ للجهد العالي.

11. مبدأ التشغيل

LED الأبيض هو في الأساس ثنائي أشباه الموصلات. عند انحيازه للأمام، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات (ضوء). هذا الضوء الأساسي يكون عادةً في الطيف الأزرق أو فوق البنفسجي. لإنشاء ضوء أبيض، يتم تطبيق طلاء فوسفور على شريحة أشباه الموصلات. يمتص هذا الفوسفور جزءًا من الضوء الأزرق/فوق البنفسجي الأساسي ويعيد إصداره كضوء عبر طيف أوسع (أصفر، أحمر، أخضر). يؤدي مزيج الضوء الأزرق المتبقي والضوء المحول بالفوسفور إلى إدراك الضوء الأبيض. يتم التحكم في درجة حرارة اللون المترابطة (CCT) ومؤشر تجسيد اللون (CRI) من خلال التركيب الدقيق وسمك طبقة الفوسفور.

12. اتجاهات التكنولوجيا

يستمر سوق LED SMD عالي الطاقة في التطور نحو كفاءة أعلى (المزيد من اللومن لكل واط)، وتحسين اتساق اللون، وموثوقية أعلى. تشمل الاتجاهات اعتماد تقنيات فوسفور جديدة (مثل النقاط الكمومية، الفوسفور في الزجاج) لتجسيد لوني واستقرار أفضل، واستخدام مواد عبوة خزفية أو متقدمة أخرى لأداء حراري فائق. هناك أيضًا دفع نحو عوامل شكل وبصمات قياسية لتبسيط التصميم والتصنيع عبر صناعة الإضاءة. تظل مبادئ إدارة الحرارة والتشغيل بالتيار الثابت أساسية لجميع تطبيقات LED عالية الطاقة.