وثيقة مواصفات مصباح LED أبيض عالي الشدة 334-15/T1 C3-2TVA - عبوة T-1 3/4 - جهد أقصى 3.6 فولت - تيار 30 مللي أمبير - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

تحدد هذه الوثيقة مواصفات مصباح LED أبيض عالي اللمعان. تم بناء الجهاز باستخدام رقاقة شبه موصلة من إن جي إن (InGaN) ونظام تحويل الفوسفور داخل عبوة دائرية شائعة من نوع T-1 3/4. الهدف التصميمي الأساسي هو تقديم شدة إضاءة عالية مناسبة لمجموعة من تطبيقات المؤشرات والإضاءة. يلتزم المنتج بعدة معايير بيئية وأمان، بما في ذلك التوافق مع RoHS، ولوائح الاتحاد الأوروبي REACH، ومتطلبات الخلو من الهالوجين (Br <900 جزء في المليون، Cl <900 جزء في المليون، Br+Cl < 1500 جزء في المليون). كما يتميز بجهد تحمل قوي للكهرباء الساكنة (ESD) يصل إلى 4 كيلو فولت (HBM).

2. الغوص العميق في المعلمات التقنية

2.1 القيم القصوى المطلقة

يتم تحديد الحدود التشغيلية للجهاز في ظل ظروف درجة حرارة المحيط Ta=25°C. تجاوز هذه التقييمات قد يتسبب في تلف دائم.

• التيار الأمامي المستمر (I_F):30 مللي أمبير
• التيار الأمامي الذروي (I_FP):100 مللي أمبير (دورة عمل 1/10 @ 1 كيلو هرتز)
• الجهد العكسي (V_R):5 فولت
• تبديد الطاقة (P_d):110 ملي واط
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):-40°C إلى +85°C
• درجة حرارة التخزين (T_stg):-40°C إلى +100°C
• مقاومة الكهرباء الساكنة (HBM):4000 فولت
• التيار العكسي للزينر (I_z):100 مللي أمبير
• درجة حرارة اللحام (T_sol):260°C لمدة 5 ثوانٍ.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس معلمات الأداء الرئيسية عند Ta=25°C وتيار اختبار قياسي قدره I_F=20mA.

• الجهد الأمامي (V_F):الحد الأدنى 2.8 فولت، النموذجي --، الحد الأقصى 3.6 فولت. هذا يحدد انخفاض الجهد عبر LED أثناء التشغيل.
• الجهد العكسي للزينر (V_z):النموذجي 5.2 فولت عند I_z=5mA، مما يشير إلى ميزة حماية مدمجة.
• التيار العكسي (I_R):الحد الأقصى 50 ميكرو أمبير عند V_R=5V.
• شدة الإضاءة (I_V):الحد الأدنى 7150 ملي كانديلا، النموذجي --، الحد الأقصى 14250 ملي كانديلا. هذا هو المقياس الأساسي لإخراج الضوء.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):النموذجية 30 درجة. هذا يحدد الانتشار الزاوي حيث تكون شدة الإضاءة على الأقل نصف القيمة القصوى.
• إحداثيات اللونية (CIE 1931):النموذجية x=0.26، y=0.27. هذا يضع إخراج الضوء الأبيض ضمن منطقة محددة على مخطط الألوان.

3. شرح نظام التصنيف (Binning)

يتم فرز مصابيح LED إلى مجموعات (Bins) بناءً على معلمات رئيسية لضمان الاتساق في عمليات الإنتاج.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف مصابيح LED إلى ثلاث مجموعات (T، U، V) بناءً على شدة إضاءتها المقاسة عند I_F=20mA، مع تسامح معلن قدره ±10%.

• المجموعة T:7150 ملي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 9000 ملي كانديلا (الحد الأقصى)
• المجموعة U:9000 ملي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 11250 ملي كانديلا (الحد الأقصى)
• المجموعة V:11250 ملي كانديلا (الحد الأدنى) إلى 14250 ملي كانديلا (الحد الأقصى)

3.2 تصنيف الجهد الأمامي

يتم تصنيف الجهد الأمامي إلى أربعة رموز (0، 1، 2، 3) مع عدم يقين قياس قدره ±0.1 فولت.

• المجموعة 0:2.8 فولت (الحد الأدنى) إلى 3.0 فولت (الحد الأقصى)
• المجموعة 1:3.0 فولت (الحد الأدنى) إلى 3.2 فولت (الحد الأقصى)
• المجموعة 2:3.2 فولت (الحد الأدنى) إلى 3.4 فولت (الحد الأقصى)
• المجموعة 3:3.4 فولت (الحد الأدنى) إلى 3.6 فولت (الحد الأقصى)

3.3 تصنيف اللون

يتم تعريف اللون ضمن حدود محددة لإحداثيات اللونية. تشير ورقة البيانات إلى مجموعات تجمع بين مجموعات محددة (مثال: المجموعة 1: A1+A0). تحتل الرتب اللونية A1 و A0 مربعات إحداثيات محددة على مخطط CIE 1931، مع عدم يقين قياس قدره ±0.01 لكل من إحداثيات x و y.

4. تحليل منحنيات الأداء

تتضمن ورقة البيانات عدة منحنيات مميزة توضح سلوك الجهاز تحت ظروف متغيرة.

• الشدة النسبية مقابل الطول الموجي:يُظهر توزيع القدرة الطيفية للضوء الأبيض، وهو مزيج من انبعاث رقاقة إن جي إن الزرقاء والانبعاث الأصفر الأوسع المحول بواسطة الفوسفور.
• نمط التوجيه:رسم قطري يصور زاوية الرؤية النموذجية البالغة 30 درجة، ويوضح كيف تنخفض شدة الضوء من المحور المركزي.
• التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V):يوضح العلاقة الأسية، وهي حاسمة لتصميم دوائر تحديد التيار.
• الشدة النسبية مقابل التيار الأمامي:يوضح كيف يزداد إخراج الضوء مع تيار القيادة، وهو أمر مهم للتحكم في السطوع وفهم الكفاءة.
• إحداثيات اللونية مقابل التيار الأمامي:يشير إلى كيف قد يتحول اللون الملحوظ للضوء الأبيض قليلاً مع تغيرات تيار التشغيل.
• التيار الأمامي مقابل درجة حرارة المحيط:يوضح تخفيض تصنيف الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي مع زيادة درجة حرارة المحيط، وهو أمر بالغ الأهمية للإدارة الحرارية.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

يستخدم الجهاز عبوة دائرية قياسية من نوع T-1 3/4 (حوالي 5 مم) مع دبوسين محوريين. تشمل الملاحظات الأبعاد الرئيسية:

• جميع الأبعاد بالمليمترات (مم).
• ينطبق تسامح عام قدره ±0.25 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك.
• يتم قياس تباعد الدبابيس عند النقطة التي تخرج فيها الدبابيس من جسم العبوة.
• الحد الأقصى لبروز الراتنج تحت الحافة هو 1.5 مم.
• يوفر الرسم التفصيلي للعبوة قياسات مفصلة لقطر العدسة، وطول الجسم، وطول وقطر الدبوس، ومستوى الجلوس.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 تشكيل الدبابيس

• يجب أن يحدث الانحناء على بعد 3 مم على الأقل من قاعدة لمبة الإيبوكسي.
• قم بتشكيل الدبابيس قبل اللحام.
• تجنب إجهاد العبوة أثناء الانحناء لمنع تلف داخلي أو كسر.
• اقطع الدبابيس في درجة حرارة الغرفة؛ قد يتسبب القطع في درجات حرارة عالية في فشل.
• تأكد من محاذاة ثقوب لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) تمامًا مع دبابيس LED لتجنب إجهاد التركيب.

6.2 التخزين

• التخزين الموصى به: ≤30°C و ≤70% رطوبة نسبية.
• العمر الافتراضي للتخزين بعد الشحن: 3 أشهر.
• للتخزين لفترات أطول (حتى سنة واحدة)، استخدم حاوية محكمة الغلق بجو نيتروجين ومادة مجففة.
• تجنب التغيرات السريعة في درجة الحرارة في ظروف الرطوبة العالية لمنع التكثيف.

6.3 اللحام

حافظ على مسافة لا تقل عن 3 مم بين نقطة اللحام ولمبة الإيبوكسي.

اللحام اليدوي:درجة حرارة طرف المكواة القصوى 300°C (لمكواة بقدرة قصوى 30 واط)، وقت اللحام الأقصى 3 ثوانٍ.

اللحام بالموجة/الغمس:درجة حرارة التسخين المسبق القصوى 100°C (لأقصى 60 ثانية)، درجة حرارة حمام اللحام القصوى 260°C لمدة 5 ثوانٍ.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات التعبئة

• التعبئة:يتم تعبئة مصابيح LED في أكياس مضادة للكهرباء الساكنة، توضع في صناديق داخلية، والتي يتم بعد ذلك تعبئتها في صناديق خارجية رئيسية.
• كمية التعبئة:200-500 قطعة لكل كيس. 5 أكياس لكل صندوق داخلي. 10 صناديق داخلية لكل صندوق خارجي.

7.2 شرح الملصقات

تشمل الملصقات على العبوة: رقم إنتاج العميل (CPN)، رقم الإنتاج (P/N)، الكمية (QTY)، رتب شدة الإضاءة والجهد الأمامي (CAT)، رتبة اللون (HUE)، المرجع (REF)، ورقم الدفعة (LOT No).

7.3 تسمية الإنتاج / ترقيم القطع

يتبع رقم الجزء التنسيق:334-15/T1C3- □ □ □ □. المربعات الفارغة (□) هي أماكن لحجز رموز المجموعات المحددة المتعلقة بمجموعة اللون، ومجموعة شدة الإضاءة، ومجموعة الجهد، مما يسمح بالاختيار الدقيق لخصائص الأداء.

8. اقتراحات التطبيق

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• لوحات الرسائل والمؤشرات الضوئية:يستفيد من شدة الإضاءة العالية لرؤية ممتازة.
• الإضاءة الخلفية:مناسبة للإضاءة الخلفية للوحات أو الأيقونات الصغيرة.
• أضواء العلامات:مثالية للإشارة إلى الحالة أو الموقع.

8.2 اعتبارات التصميم

• تحديد التيار:استخدم دائمًا مقاومًا على التوالي أو محرك تيار ثابت لتحديد I_Fإلى 30 مللي أمبير أو أقل.
• الإدارة الحرارية:ضع في اعتبارك منحنى تخفيض التصنيف (التيار الأمامي مقابل درجة حرارة المحيط). في البيئات عالية الحرارة أو المساحات المغلقة، قلل تيار القيادة للحفاظ على الموثوقية.
• حماية الكهرباء الساكنة (ESD):على الرغم من تصنيفها بـ 4 كيلو فولت HBM، فإن تنفيذ حماية ESD قياسية على لوحات الدوائر المطبوعة هو ممارسة جيدة، خاصة في التعامل والتجميع.
• التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية البالغة 30 درجة حزمة ضوئية مركزة نسبيًا. للإضاءة الأوسع، قد تكون البصريات الثانوية (العدسات، المشتتات) مطلوبة.

9. المقارنة التقنية والتمييز

تشمل المميزات الرئيسية لهذا LED في فئته (LED أبيض T-1 3/4):

• شدة إضاءة عالية:الحد الأدنى البالغ 7150 ملي كانديلا مرتفع بشكل ملحوظ بالنسبة لحجم العبوة هذا، مما يوفر سطوعًا فائقًا.
• حماية زينر مدمجة:يشير جهد الزينر العكسي المحدد (Vz) إلى وجود حماية مدمجة ضد الجهد العكسي، وهي ليست موجودة دائمًا في مصابيح LED الأساسية، مما يعزز المتانة في تصميم الدوائر.
• تصنيف شامل:يسمح التصنيف التفصيلي للشدة والجهد واللون بالمطابقة الدقيقة في التطبيقات التي تتطلب اتساقًا عبر وحدات متعددة.
• الامتثال البيئي:يلبي المعايير الحديثة مثل الخلو من الهالوجين وREACH، والتي قد تكون حاسمة لأسواق معينة وتصميمات واعية بيئيًا.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات التقنية)

س1: ما هو تيار التشغيل الموصى به؟

ج1: الحد الأقصى المطلق للتيار المستمر هو 30 مللي أمبير. نقطة التشغيل النموذجية هي 20 مللي أمبير، وهي حالة الاختبار القياسية للمواصفات البصرية المدرجة (شدة الإضاءة، اللون). يوفر التشغيل عند 20 مللي أمبير توازنًا جيدًا بين السطوع والكفاءة والعمر الافتراضي.

س2: كيف أفسر مجموعات شدة الإضاءة (T، U، V)؟

ج2: تضمن هذه المجموعات حدًا أدنى لإخراج الضوء. على سبيل المثال، الطلب من المجموعة V يضمن أن كل LED سيكون لديه على الأقل 11250 ملي كانديلا عند 20 مللي أمبير. هذا أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي يجب فيها تلبية مستوى سطوع أدنى. تسمح المجموعات للمصممين باختيار مستوى أداء مناسب من حيث التكلفة.

س3: هل يمكنني تشغيل هذا LED بمصدر طاقة 5 فولت؟

ج3: ليس مباشرة بدون مقاوم محدد للتيار. الجهد الأمامي (Vf) يتراوح بين 2.8 فولت و 3.6 فولت. سيتسبب توصيل 5 فولت مباشرة في تيار مفرط، مما يدمر LED. يجب عليك حساب واستخدام مقاوم على التوالي: R = (جهد المصدر - Vf) / I_F. باستخدام Vf نموذجي قدره 3.2 فولت و I_F=20mA مع مصدر طاقة 5 فولت: R = (5 - 3.2) / 0.02 = 90 أوم.

س4: ماذا يعني تصنيف 4 كيلو فولت ESD للتعامل؟

ج4: يعني أن LED يمكنه عادةً تحمل تفريغ كهروستاتيكي بقوة 4000 فولت وفقًا لنموذج جسم الإنسان (HBM) دون تلف. على الرغم من أن هذا قوي، إلا أنه لا يزال من الضروري اتباع احتياطات ESD القياسية أثناء التعامل والتجميع (مثل استخدام محطات عمل مؤرضة، وأسوار المعصم) لمنع التلف التراكمي أو العيوب الكامنة.

س5: ما مدى أهمية المسافة الدنيا البالغة 3 مم لللحام/انحناء الدبوس؟

ج5: مهمة للغاية. راتنج الإيبوكسي والروابط السلكية الداخلية بالقرب من قاعدة العبوة حساسة للحرارة والإجهاد الميكانيكي. انتهاك هذه المسافة يمكن أن يسبب فشلاً فوريًا (تشقق الراتنج، كسر الرابطة) أو مشاكل موثوقية طويلة الأجل (تدهور إخراج الضوء، فشل مبكر).

11. مثال عملي لحالة الاستخدام

السيناريو: تصميم لوحة مؤشر حالة عالية الوضوح

يحتاج مصمم إلى 20 مؤشرًا أبيض ساطعًا للوحة تحكم يجب أن تكون مرئية تحت إضاءة محيطية عالية. يختارون مصابيح LED من أعلى مجموعة لشدة الإضاءة (V) لضمان سطوع كافٍ. لضمان مظهر موحد، يحددون أيضًا مجموعة ألوان ضيقة (مثال: المجموعة 1). تم تصميم دائرة تشغيل بسيطة باستخدام خط طاقة 5 فولت. لكل LED، يتم حساب مقاوم 100 أوم، 1/8 واط (باستخدام Vf متحفظ قدره 3.4 فولت للمجموعة 2/3: (5-3.4)/0.02=80 أوم؛ 100 أوم هي قيمة قياسية توفر ~16 مللي أمبير، وهي نقطة تشغيل آمنة ومشرقة). يضمن تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) مسافة خالية تبلغ 3 مم بين وسادة اللحام ومخطط جسم LED. أثناء التجميع، يتم استخدام قالب لحام للحفاظ على مسافة انحناء الدبوس البالغة 3 مم قبل إدخاله في اللوحة.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

هذا هو LED أبيض محول بالفوسفور. القلب عبارة عن رقاقة شبه موصلة مصنوعة من نيتريد الغاليوم الإنديوم (InGaN). عند تطبيق تيار أمامي، تتحد الإلكترونات والثقوب داخل الرقاقة، وتنبعث الفوتونات في المنطقة الزرقاء من الطيف (عادة حوالي 450-455 نانومتر). لا ينبعث هذا الضوء الأزرق مباشرة. بدلاً من ذلك، يصطدم بطبقة من مادة الفوسفور الصفراء (أو الصفراء والحمراء) المترسبة داخل كأس عاكس يحيط بالرقاقة. يمتص الفوسفور جزءًا من الضوء الأزرق ويعيد إصداره كطيف أوسع من الضوء ذي الطول الموجي الأطول (الأصفر). يختلط الضوء الأزرق المتبقي غير الممتص مع الضوء الفوسفوري الأصفر، وترى العين البشرية هذا المزيج كضوء أبيض. يتم تحديد الظل الدقيق أو "درجة حرارة اللون" للضوء الأبيض من خلال نسبة الضوء الأزرق إلى الأصفر، والتي يتم التحكم فيها من خلال تركيب وتركيز الفوسفور.

13. الاتجاهات والسياق التكنولوجي

تمثل عبوة T-1 3/4 تقنية ناضجة مثبتة عبر الثقب تُستخدم على نطاق واسع لعقود في تطبيقات المؤشرات. يعد استخدام رقاقة InGaN مع تحويل الفوسفور هو الطريقة القياسية لإنتاج مصابيح LED البيضاء منذ اختراع LED الأزرق. تتحرك الاتجاهات الحالية في صناعة LED الأوسع نحو:

• أجهزة التركيب السطحي (SMDs):للتجميع الآلي وعوامل شكل أصغر، حلت عبوات مثل 3528، 5050، أو 2835 محل مصابيح LED المثبتة عبر الثقب إلى حد كبير في التصميمات الجديدة عالية الحجم.
• كفاءة أعلى:يركز التطوير المستمر على زيادة لومن لكل واط (lm/W)، وتقليل الطاقة الكهربائية اللازمة لنفس إخراج الضوء.
• تحسين تجسيد اللون (CRI):استخدام خلطات فوسفور متعددة أو رقائق بنفسجية/زرقاء مع فوسفور أحمر/أخضر لإنتاج ضوء أبيض يجسد ألوان الأشياء بدقة أكبر.
• حلول متكاملة:مصابيح LED مع منظمات تيار مدمجة، أو وحدات تحكم، أو حتى قدرات خلط ألوان RGB كاملة.

على الرغم من هذه الاتجاهات، تظل مصابيح LED المثبتة عبر الثقب مثل هذه ذات صلة لصنع النماذج الأولية، والإصلاح، وصيانة الأنظمة القديمة، والأغراض التعليمية، والتطبيقات التي يتطلب فيها التجميع اليدوي أو المتانة القصوى. تضمن شدتها العالية في عبوة بسيطة وقوية استمرار وجود مكانة خاصة في مشهد المكونات الإلكترونية.