مواصفات مصباح LED أبيض 3030 - حجم 3.00x3.00x0.55مم - جهد 2.8-3.6 فولت - طاقة ~1.5 واط - وثيقة فنية

1. الوصف

توفر هذه الوثيقة المواصفات الفنية لمكون مصباح LED أبيض عالي السطوع. تم تصميم الجهاز للتركيب بتقنية التركيب السطحي (SMT)، ويتميز بمقاس علبة قياسي 3030 في الصناعة.

1.1 نظرة عامة

يتم تصنيع مصباح LED الأبيض باستخدام تقنية شريحة زرقاء وفوسفور لإنتاج الضوء الأبيض. المكون مغلف في علبة من مركب إيبوكسي قولبة (EMC)، مما يوفر استقرارًا حراريًا وميكانيكيًا جيدًا لأداء موثوق.

1.1.1 الميزات

• علبة من مركب إيبوكسي قولبة لتعزيز الموثوقية.
• زاوية مشاهدة واسعة للغاية، مناسبة للإضاءة المنتشرة.
• متوافق تمامًا مع عمليات التركيب السطحي (SMT) القياسية وعمليات إعادة تدفق اللحام.
• يتم توريده على شريط وبكرة لتسهيل التركيب الآلي.
• مستوى حساسية الرطوبة (MSL): المستوى 3.
• متوافق مع توجيهات RoHS البيئية.

1.1.2 التطبيقات

• إضاءة خلفية لشاشات LCD وأجهزة التلفزيون والشاشات.
• إضاءة المفاتيح والرموز.
• مؤشرات ضوئية للأغراض العامة.
• تطبيقات العرض الداخلية.
• تركيبات الإضاءة الأنبوبية.
• استخدامات الإضاءة العامة.

1.2 أبعاد العلبة والمخطط الميكانيكي

يتميز مصباح LED بمقاس علبة مضغوط 3030. أبعاده الميكانيكية الرئيسية هي كما يلي:

• طول العلبة: 3.00 مم (تحمّل ±0.2 مم).
• عرض العلبة: 3.00 مم (تحمّل ±0.2 مم).
• ارتفاع العلبة: 0.55 مم (تقريبي).
• يتميز العدسة بشكل مقبب بقطر يبلغ حوالي 2.6 مم.
• توجد وسادات الأنود والكاثود في الجزء السفلي من العلبة، مع تقديم الأبعاد الموصى بها لوسادات اللحام لتصميم لوحة الدوائر المطبوعة (2.26 مم × 1.45 مم لكل وسادة مع فجوة 0.69 مم بينهما).

جميع وحدات الأبعاد بالمليمترات، والتسامح القياسي هو ±0.2 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. تحديد القطبية الصحيحة أمر بالغ الأهمية؛ تتضمن العلبة علامات مرئية للتمييز بين أطراف الأنود والكاثود.

1.3 معايير المنتج: الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم تحديد جميع المعاملات عند درجة حرارة التقاطع (T_J) 25 درجة مئوية. فهم هذه التصنيفات ضروري لتصميم دائرة موثوقة وإدارة حرارية فعالة.

الخصائص الكهربائية والبصرية (T_S=25 درجة مئوية)

المقاييس الرئيسية للأداء في ظل ظروف التشغيل النموذجية:

• الجهد الأمامي (V_F): 2.8 فولت (الحد الأدنى) إلى 3.6 فولت (الحد الأقصى) عند تيار اختبار 500 مللي أمبير. تقع القيمة النموذجية ضمن هذا النطاق.
• التيار العكسي (I_R): الحد الأقصى 10 ميكرو أمبير عند جهد عكسي 5 فولت.
• التدفق الضوئي (Φ): 115 لومن (الحد الأدنى) إلى 180 لومن (الحد الأقصى) عند 500 مللي أمبير.
• زاوية المشاهدة (2θ_1/2): 120 درجة نموذجية، مما يوفر نمط حزمة ضوئية واسع جدًا.
• المقاومة الحرارية (R_THJ-S): 12 درجة مئوية/واط نموذجية، مقاسة من التقاطع إلى نقطة اللحام.

التصنيفات القصوى المطلقة (T_S=25 درجة مئوية)

تعرف هذه التصنيفات الحدود التي إذا تم تجاوزها قد يحدث تلف دائم. يجب عدم تجاوزها أبدًا أثناء التشغيل.

• استهلاك الطاقة (P_D): 2160 مللي واط كحد أقصى.
• التيار الأمامي المستمر (I_F): 600 مللي أمبير كحد أقصى.
• تيار الذروة الأمامي (I_FP): 900 مللي أمبير كحد أقصى، في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، عرض النبضة 0.1 مللي ثانية).
• الجهد العكسي (V_R): 5 فولت كحد أقصى.
• تصريف الكهرباء الاستاتيكية (ESD) HBM: يتحمل حتى 2000 فولت (HBM) مع نسبة إنتاج تزيد عن 90%، ومع ذلك لا تزال الحماية من الكهرباء الاستاتيكية مطلوبة أثناء التعامل.
• درجة حرارة التشغيل (T_OPR): من -10 درجة مئوية إلى +80 درجة مئوية.
• درجة حرارة و رطوبة التخزين: من 5 درجة مئوية إلى 30 درجة مئوية عند رطوبة نسبية ≤60%.
• الحد الأقصى لدرجة حرارة التقاطع (T_J): 115 درجة مئوية. هذا حد حاسم لعمر مصباح LED الافتراضي.

ملاحظة تصميم حاسمة:يجب تحديد الحد الأقصى لتيار التشغيل بعد قياس درجة حرارة العلبة الفعلية أثناء التشغيل. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة التقاطع التصنيف الأقصى البالغ 115 درجة مئوية. يجب الحرص على ألا يتجاوز إجمالي استهلاك الطاقة (V_Fx I_F) التصنيف الأقصى المطلق البالغ 2160 مللي واط.

1.4 نظام تصنيف المنتج

لضمان اتساق اللون والسطوع في التطبيقات الإنتاجية، يتم فرز مصابيح LED في فئات بناءً على المعايير الرئيسية المقاسة عند I_F= 500 مللي أمبير.

• تصنيف الجهد الأمامي (V_F): يتم فرز مصابيح LED إلى ثماني فئات (G1, G2, H1, H2, I1, I2, J1, J2)، تمثل كل منها خطوة 0.1 فولت من 2.8-2.9 فولت حتى 3.5-3.6 فولت. يتيح ذلك للمصممين اختيار مصابيح LED ذات تسامح جهد أضيق لمطابقة التيار في مصفوفات LED المتعددة.
• تصنيف التدفق الضوئي (Φ): يتم فرز مصابيح LED في فئات تدفق ضوئي تحمل علامات T115, T120, T125، إلخ، تمثل كل منها خطوة 5 لومن بدءًا من 115-120 لومن. وهذا يمكّن من التحكم الدقيق في إجمالي الناتج الضوئي في التطبيق.

من خلال تحديد مزيج من فئات V_Fو Φ، يمكن للمهندسين تحقيق أداء موحد للغاية في منتجاتهم النهائية. توفر المواصفات ملاحظات التسامح لقياس الجهد الأمامي (±0.1 فولت) والتدفق الضوئي (±5%).

1.5 الخصائص البصرية وقياس اللون

تشير الوثيقة إلى مخطط اللونية C.I.E. 1931، وهو المعيار الدولي لتعريف اللون. بالنسبة لمصابيح LED البيضاء، يتم تعريف اللون من خلال إحداثياته (x، y) على هذا المخطط. تتضمن المواصفات جدولاً برموز الفئات مع نطاقات إحداثيات CIE (x, y) المستهدفة المقابلة (مثل CIE-X1, CIE-Y1, CIE-X2, CIE-Y2). التسامح النموذجي لقياس إحداثيات اللون هذه هو ±0.005. إن اختيار مصابيح LED من نفس الفئة اللونية أو الفئات المجاورة أمر ضروري لتجنب الاختلافات اللونية المرئية (تحول اللون) بين مصابيح LED الفردية في التجميع.

2. التغليف ومعلومات الطلب

يتم توريد المنتج بتنسيق مُحسّن للإنتاج الآلي بكميات كبيرة.

2.1 مواصفات التغليف

يتم تسليم مصباح LED على شريط حامل نافر ملفوف على بكرات. يتم توفير أبعاد مفصلة لجيوب الشريط الحامل وقطر البكرة وحجم المركز لضمان التوافق مع معدات التركيب السطحي (SMT) القياسية. كما يتم تعريف مواصفات الملصق للبكرة. تتضمن عملية التغليف إجراءات مقاومة للرطوبة مناسبة لتصنيف MSL 3، ويتم تعبئة الوحدات بشكل إضافي في صناديق كرتونية للنقل والتخزين.

2.1.6 اختبارات الموثوقية

يخضع المنتج لسلسلة من اختبارات الموثوقية لضمان الأداء تحت مختلف الضغوط البيئية. تُدرج المواصفات بنود الاختبار والشروط، والتي تشمل عادةً اختبارات مثل التخزين بدرجة حرارة عالية، والتخزين بدرجة حرارة منخفضة، ودورة درجات الحرارة، ومقاومة الرطوبة، ومقاومة حرارة اللحام. يتم تعريف شروط محددة (مثل درجة الحرارة، المدة، عدد الدورات) لكل اختبار.

2.1.7 معايير التلف

يتم وضع معايير بصرية ووظيفية واضحة للحكم على ما إذا كان المكون قد تعرض للتلف بعد اختبارات الموثوقية أو التعامل. قد يتضمن ذلك معايير مثل علبة مشقوقة، تغير اللون، انفصال الأطراف، أو انحراف كبير عن المعايير الكهربائية/البصرية الأولية.

3. إرشادات لحام إعادة التدفق SMT

اللحام السليم أمر بالغ الأهمية للنزاهة الميكانيكية والأداء الحراري. تم تصميم المكون لعمليات لحام إعادة التدفق الخالية من الرصاص.

تحدد الإرشادات منحنى درجة حرارة لحام إعادة التدفق. يحدد هذا المنحنى معايير رئيسية مثل درجة حرارة التسخين المسبق ومدتها، ومعدل زيادة درجة الحرارة، ودرجة الحرارة القصوى، والوقت فوق السائل، ومعدل التبريد. الالتزام بهذا المنحنى يمنع الصدمة الحرارية لمصباح LED، والتي يمكن أن تسبب إجهادًا داخليًا، أو انفصال طبقات، أو فشل مبكر. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الجسم القصوى أثناء اللحام الحد المحدد.

3.1.1 استخدام مكواة اللحام (لإعادة العمل)

إذا كانت إعادة العمل اليدوية ضرورية، فيجب اتخاذ احتياطات محددة. يجب التحكم في درجة حرارة طرف مكواة اللحام، ويجب تقليل وقت التلامس مع أطراف مصباح LED إلى الحد الأدنى (عادةً أقل من 3 ثوانٍ) لمنع انتقال الحرارة المفرطة إلى شريحة مصباح LED وتلفها أو الروابط الداخلية.

3.1.2 عملية الإصلاح

يتم تقديم عملية موصى بها لإزالة واستبدال مصباح LED معيب. يتضمن ذلك عادةً تطبيق الحرارة بعناية على وصلات اللحام لإزالة المكون القديم، وتنظيف الوسادة، وتطبيق عجينة لحام جديدة، ثم وضع المكون الجديد وإعادة تدفقه، باتباع المنحنى القياسي.

3.1.3 احتياطات عامة

• لا تطبق إجهادًا ميكانيكيًا على عدسة مصباح LED.
• تجنب لمس سطح العدسة بالأصابع أو الأدوات لمنع التلوث.
• تأكد من أن تصميم وسادة لوحة الدوائر المطبوعة يتطابق مع نموذج اللحام الموصى به لتحقيق حشوة لحام موثوقة ومحاذاة صحيحة.

4. احتياطات التعامل والتخزين

للحفاظ على الجودة والموثوقية، يتم التأكيد على عدة احتياطات للتعامل:

• الحماية من الكهرباء الاستاتيكية: على الرغم من أن مصباح LED له تصنيف 2000 فولت HBM ESD، إلا أنه لا يزال جهازًا شبه موصل. يجب استخدام إجراءات التعامل المضادة للكهرباء الاستاتيكية (مثل محطات العمل المؤرضة، أسوار المعصم) لمنع التلف الناتج عن التفريغ الكهروستاتيكي.
• حساسية الرطوبة: كمكون من المستوى MSL 3، يمكن للعلبة امتصاص الرطوبة من الهواء. إذا تم فتح أو إتلاف كيس الحاجز الرطوبي المغلق، فيجب استخدام المكونات خلال وقت محدد (عادة 168 ساعة عند <30 درجة مئوية/60% RH) أو يجب إعادة تجفيفها وفقًا للإجراء المحدد قبل لحام إعادة التدفق لمنع ظاهرة "الفرقعة" (تشقق العلبة بسبب تبخر الرطوبة أثناء إعادة التدفق).
• ظروف التخزين: قم بالتخزين في بيئة باردة وجافة كما هو محدد (5-30 درجة مئوية، RH ≤ 60%). تجنب التعرض لأشعة الشمس المباشرة، أو الغازات المسببة للتآكل، أو الغبار المفرط.
• التنظيف: إذا كان التنظيف بعد اللحام مطلوبًا، فاستخدم المذيبات والطرق المعتمدة والمتوافقة مع مادة علبة مصباح LED. تجنب التنظيف بالموجات فوق الصوتية ما لم يتم التحقق من أنها آمنة للمكون المحدد.

5. إرشادات التطبيق واعتبارات التصميم

5.1 الإدارة الحرارية في التصميم

العامل الأكثر أهمية لأداء مصباح LED وعمره الافتراضي هو إدارة درجة حرارة التقاطع (T_J). المقاومة الحرارية من التقاطع إلى نقطة اللحام تبلغ 12 درجة مئوية/واط نموذجية. لحساب T_J:

T_J= T_PCB+ (R_THJ-S× استهلاك الطاقة)

حيث T_PCBهي درجة الحرارة عند وسادات اللحام على لوحة الدوائر المطبوعة. يجب على المصممين ضمان مساحة نحاسية كافية في لوحة الدوائر المطبوعة (وسادات حرارية أو مستويات) وربما تبديد حراري إضافي للحفاظ على T_Jأقل بكثير من الحد الأقصى البالغ 115 درجة مئوية، ويفضل أن تكون أقل من 85-100 درجة مئوية لعمر افتراضي طويل. استخدام تيار أمامي أقل من الحد الأقصى البالغ 600 مللي أمبير هو طريقة فعالة لتقليل استهلاك الطاقة وتوليد الحرارة.

5.2 تصميم دائرة القيادة

مصابيح LED هي أجهزة تعمل بالتيار. يوصى بشدة باستخدام مُشغل تيار ثابت بدلاً من مشغل جهد ثابت لضمان إخراج ضوئي مستقر ومنع الهروب الحراري. يجب تصميم المشغل للحد من التيار إلى المستوى المطلوب (مثل 500 مللي أمبير للسطوع الاسمي) مع مراعاة تباين الجهد الأمامي (2.8-3.6 فولت). لمصفوفات LED المتعددة، يساعد التوصيل التسلسلي في ضمان مطابقة التيار، بينما تتطلب التوصيلات المتوازية اختيارًا دقيقًا للفئات أو تحديد تيار فردي لمراعاة V_F variations.

5.3 اعتبارات التصميم البصري

تجعل زاوية المشاهدة 120 درجة هذا مصباح LED مناسبًا للتطبيقات التي تتطلب إضاءة منتشرة وواسعة بدلاً من بقعة مركزة. لتطبيقات الإضاءة الخلفية، تستخدم عادةً المشتتات الضوئية وأدلة الضوء لتوزيع الضوء بالتساوي. يجب أخذ التدفق الضوئي الأولي وانخفاضه التدريجي بمرور الوقت (صيانة اللومن) في الاعتبار في متطلبات إخراج الضوء الإجمالية للنظام.

5.4 دوائر التطبيق النموذجية

تتضمن دائرة تطبيق أساسية مشغل LED بتيار ثابت IC أو مقاومة تحديد تيار بسيطة في سلسلة مع مصباح LED عند التشغيل من مصدر جهد. يتم حساب قيمة المقاومة التسلسلية كـ R = (V_{مصدر الطاقة}- V_F) / I_F. يجب أن يكون تصنيف قوة المقاومة كافيًا (P = (I_F)²× R). هذه الطريقة أقل كفاءة من مشغل التيار الثابت التبديلي ولكن قد تكون مقبولة للتطبيقات البسيطة منخفضة الطاقة. للتشغيل بتيار 500 مللي أمبير، يوصى دائمًا تقريبًا باستخدام مشغل LED مخصص IC للكفاءة والتحكم والحماية.