دیتاشیت فنی LED سفید سرامیکی 3 وات سری 3535 - ابعاد 3.5x3.5x? میلی‌متر - ولتاژ 3.2 ولت - توان 3 وات

1. مرور کلی محصول

این سند جزئیات مشخصات یک LED سفید پرقدرت سری سرامیکی 3535 با توان 3 وات را ارائه می‌دهد. این قطعه برای کاربردهایی طراحی شده است که نیازمند خروجی شار نوری بالا و عملکرد قابل اعتماد در محیط‌های حرارتی چالش‌برانگیز هستند. بستر سرامیکی رسانایی حرارتی عالی ارائه می‌دهد که آن را برای کار در جریان بالا و استفاده طولانی‌مدت مناسب می‌سازد.

1.1 موقعیت‌یابی محصول و مزایای اصلی

مزیت اصلی این سری LED در بسته‌بندی سرامیکی آن نهفته است. در مقایسه با بسته‌بندی‌های پلاستیکی سنتی، سرامیک اتلاف حرارت برتری ارائه می‌دهد که مستقیماً به قابلیت اطمینان بلندمدت بالاتر، خروجی رنگ پایدار و طول عمر عملیاتی بیشتر، به ویژه هنگام راه‌اندازی با جریان‌های بالا مانند جریان معمول 700 میلی‌آمپر مشخص‌شده، منجر می‌شود. ابعاد 3535 یک استاندارد رایج صنعتی است که طراحی و جایگزینی را تسهیل می‌کند.

1.2 بازار هدف و کاربردها

این LED برای کاربردهای روشنایی حرفه‌ای که عملکرد و طول عمر در آن‌ها حیاتی است، هدف‌گیری شده است. موارد استفاده معمول شامل:

• روشنایی صنعتی سقف‌بلند
• چراغ‌های توکار و اسپات‌لایت تجاری
• روشنایی فضای باز
• روشنایی تخصصی باغبانی
• هر کاربرد دیگری که نیازمند منابع نور سفید قوی و پرخروجی باشد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

تمامی پارامترها در دمای نقطه لحیم‌کاری (Ts) برابر 25 درجه سلسیوس مشخص شده‌اند، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد.

2.1 مقادیر حداکثر مطلق

این مقادیر نشان‌دهنده محدودیت‌هایی هستند که فراتر از آن‌ها ممکن است آسیب دائمی به قطعه وارد شود. عملکرد تحت این شرایط تضمین نمی‌شود.

• جریان مستقیم (IF):1000 میلی‌آمپر (DC)
• جریان پالسی مستقیم (IFP):1400 میلی‌آمپر (عرض پالس ≤10 میلی‌ثانیه، چرخه کاری ≤1/10)
• توان اتلافی (PD):3400 میلی‌وات
• دمای عملیاتی (Topr):40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس
• دمای انبارداری (Tstg):40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس
• دمای اتصال (Tj):125 درجه سلسیوس
• دمای لحیم‌کاری (Tsld):لحیم‌کاری ریفلو در 230 درجه سلسیوس یا 260 درجه سلسیوس حداکثر به مدت 10 ثانیه.

2.2 مشخصات الکترو-نوری (معمولی/حداکثر)

• ولتاژ مستقیم (VF):3.2 ولت / 3.6 ولت (در IF=700 میلی‌آمپر)
• ولتاژ معکوس (VR):5 ولت
• جریان معکوس (IR):50 میکروآمپر (حداکثر)
• زاویه دید (2θ1/2):120 درجه (معمولی)

3. توضیح سیستم باینینگ

LED بر اساس یک سیستم باینینگ چندپارامتری طبقه‌بندی می‌شود تا ثبات رنگ و عملکرد تضمین شود.

3.1 باینینگ دمای رنگ مرتبط (CCT)

محصول در CCTهای استاندارد از 2700 کلوین (سفید گرم) تا 8000 کلوین (سفید سرد) موجود است. هر CCT توسط یک ناحیه رنگی خاص در نمودار CIE تعریف می‌شود (به عنوان مثال، 2700K مربوط به نواحی 8A، 8B، 8C، 8D است). این اطمینان می‌دهد که نور سفید ساطع‌شده در یک فضای رنگ دقیق قرار می‌گیرد.

3.2 باینینگ شار نوری

شار نوری بر اساس حداقل خروجی در 700 میلی‌آمپر باین می‌شود. باین‌ها توسط یک کد (مثلاً 2H، 2J، 2K) با مقادیر حداقل و معمولی شار نوری مرتبط بر حسب لومن تعریف می‌شوند. به عنوان مثال، یک LED سفید خنثی با CRI برابر 70 (3700-5000K) در باین 2L دارای شار حداقل 172 لومن و شار معمولی 182 لومن است. توجه: محموله‌ها حداقل شار و ناحیه رنگی CCT را تضمین می‌کنند؛ شار واقعی ممکن است بیشتر باشد.

3.3 باینینگ ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم نیز باین می‌شود تا در طراحی مدار برای تنظیم جریان کمک کند.

• کد 2:VF = 2.8 ولت تا 3.0 ولت
• کد 3:VF = 3.0 ولت تا 3.2 ولت
• کد 4:VF = 3.2 ولت تا 3.4 ولت

3.4 قانون شماره‌گذاری مدل

مدل محصول از یک کد ساختاریافته پیروی می‌کند: T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□. ارقام به ترتیب نشان‌دهنده: سری محصول، کد بسته‌بندی (مثلاً '19' برای سرامیکی 3535)، کد تعداد چیپ (مثلاً 'P' برای یک دی پرقدرت)، کد لنز/اپتیک، کد رنگ نوری (مثلاً 'L' برای سفید گرم، 'C' برای سفید خنثی، 'W' برای سفید سرد)، کد داخلی، کد باین شار نوری و کد باین ولتاژ مستقیم هستند.

4. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

4.1 نقشه کلی و ابعاد

LED از یک بسته سرامیکی استاندارد 3.5 میلی‌متر در 3.5 میلی‌متر استفاده می‌کند. نقشه‌های ابعادی دقیق، نمای بالا، نمای جانبی و اندازه‌گیری‌های حیاتی را نشان می‌دهند. تلرانس‌ها برای ابعاد .X به صورت ±0.10 میلی‌متر و برای ابعاد .XX به صورت ±0.05 میلی‌متر مشخص شده‌اند.

4.2 الگوی پد و طراحی استنسیل توصیه‌شده

یک طراحی الگوی لند برای چیدمان PCB ارائه شده است که اطمینان از لحیم‌کاری و اتصال حرارتی مناسب را تضمین می‌کند. همچنین طراحی استنسیل متناسب نیز توصیه می‌شود تا حجم خمیر لحیم در حین مونتاژ ریفلو کنترل شود، که برای دستیابی به یک اتصال لحیم قابل اعتماد و مسیر حرارتی بهینه به PCB حیاتی است.

5. تحلیل منحنی‌های عملکرد

5.1 جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم (منحنی I-V)

منحنی I-V برای طراحی درایور ضروری است. این منحنی رابطه غیرخطی بین جریان و ولتاژ را نشان می‌دهد، که ولتاژ مستقیم معمولی در 700 میلی‌آمپر برابر 3.2 ولت است. طراحان باید از یک درایور جریان ثابت استفاده کنند تا عملکرد پایدار را تضمین کرده و از فرار حرارتی جلوگیری کنند.

5.2 جریان مستقیم در مقابل شار نوری نسبی

این منحنی نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با افزایش جریان افزایش می‌یابد. معمولاً در جریان‌های بالاتر به دلیل افت بازده و افزایش دمای اتصال، یک رابطه زیرخطی نشان می‌دهد. کار در جریان توصیه‌شده 700 میلی‌آمپر تعادلی بین خروجی و کارایی ایجاد می‌کند.

3.3 توزیع توان طیفی و اثرات دمای اتصال

منحنی توزیع توان طیفی نسبی شدت نور را در طول‌موج‌های مختلف برای یک LED سفید نشان می‌دهد، که ترکیبی از تابش دی آبی و تبدیل فسفر است. یک منحنی جداگانه نشان می‌دهد که چگونه طیف ممکن است با افزایش دمای اتصال تغییر کند، که می‌تواند بر نقطه رنگ (رنگ‌سنجی) تأثیر بگذارد و نیازمند مدیریت حرارتی مناسب در طراحی نهایی است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری ریفلو

این LED با پروفایل‌های ریفلو استاندارد بدون سرب سازگار است. حداکثر دمای بدنه در حین لحیم‌کاری نباید از 230 درجه سلسیوس به مدت 10 ثانیه یا 260 درجه سلسیوس به مدت 10 ثانیه تجاوز کند. پیروی از پروفایل دمایی توصیه‌شده برای جلوگیری از آسیب به دی داخلی، اتصالات سیمی یا فسفر حیاتی است.

6.2 اقدامات احتیاطی در حمل و نگهداری

LEDها به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس هستند. با رعایت اقدامات احتیاطی مناسب ESD آن‌ها را جابجا کنید. در یک محیط خشک و کنترل‌شده در محدوده دمایی مشخص‌شده (40- درجه سلسیوس تا 100+ درجه سلسیوس) نگهداری کنید تا از جذب رطوبت که می‌تواند در حین ریفلو باعث "پاپ‌کورنینگ" شود، جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 بسته‌بندی نوار و قرقره

محصول بر روی نوار حامل برجسته‌دار پیچیده شده روی قرقره عرضه می‌شود که مناسب برای ماشین‌های مونتاژ اتوماتیک پیک و پلیس است. ابعاد دقیق جیب‌های نوار حامل و مشخصات قرقره ارائه شده است تا سازگاری با تجهیزات تولید تضمین شود.

7.2 مشخصات بسته‌بندی

مشخصات شامل تعداد در هر قرقره، قرقره در هر جعبه داخلی و جعبه در هر کارتن حمل است. بسته‌بندی مناسب از قطعات در حین حمل‌ونقل و نگهداری محافظت می‌کند.

8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

8.1 مدیریت حرارتی

این حیاتی‌ترین جنبه طراحی با LEDهای پرقدرت است. بسته سرامیکی مقاومت حرارتی پایینی دارد، اما این مزیت بدون یک مسیر حرارتی مناسب از دست می‌رود. PCB باید یک طراحی رسانای حرارتی داشته باشد، که اغلب از PCBهای با هسته فلزی (MCPCB) یا بسترهای فلزی عایق‌شده (IMS) استفاده می‌کند، همراه با هیت‌سینک کافی برای حفظ دمای اتصال به خوبی زیر حداکثر مقدار مجاز 125 درجه سلسیوس برای طول عمر طولانی و عملکرد پایدار.

8.2 راه‌اندازی الکتریکی

همیشه از یک درایور LED جریان ثابت استفاده کنید. باین ولتاژ (کد 2، 3 یا 4) باید هنگام طراحی ولتاژ تطبیق درایور در نظر گرفته شود. اطمینان حاصل کنید که جریان درایور با نقطه عملیاتی مورد نظر (مثلاً 700 میلی‌آمپر) مطابقت دارد و دارای محافظت‌های مناسب در برابر اضافه جریان، اضافه ولتاژ و مدار باز/کوتاه است.

8.3 طراحی نوری

این LED دارای زاویه دید گسترده 120 درجه است. برای روشنایی جهت‌دار، اپتیک ثانویه (لنزها یا رفلکتورها) مورد نیاز است. نقشه‌های مکانیکی ابعاد لازم را برای طراحی یا انتخاب اپتیک سازگار ارائه می‌دهند.

9. مقایسه و تمایز فنی

متمایزکننده کلیدی این LED سرامیکی 3535 در مقایسه با بسته‌های پلاستیکی استاندارد 3535، عملکرد حرارتی آن است. ماده سرامیکی معمولاً مقاومت حرارتی کمتری از اتصال به نقطه لحیم ارائه می‌دهد، که به آن اجازه می‌دهد جریان‌های راه‌اندازی بالاتر را تحمل کند یا در دمای اتصال پایین‌تری برای همان جریان کار کند، که مستقیماً طول عمر (معیارهای L70، L90) را بهبود بخشیده و تغییر رنگ در طول زمان را کاهش می‌دهد. این آن را برای کاربردهای با قابلیت اطمینان بالا یا تحت تنش بالا ترجیح‌پذیر می‌سازد.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

10.1 آیا می‌توانم این LED را به طور مداوم در 1000 میلی‌آمپر راه‌اندازی کنم؟

در حالی که حداکثر مقدار مطلق 1000 میلی‌آمپر است، شرایط عملیاتی معمول 700 میلی‌آمپر است. کار مداوم در 1000 میلی‌آمپر گرمای بسیار بیشتری تولید می‌کند، دمای اتصال را به سمت حد مجاز آن سوق داده و طول عمر را به شدت کاهش می‌دهد و به طور بالقوه باعث تغییر رنگ می‌شود. بدون مدیریت حرارتی استثنایی و درک کاهش قابلیت اطمینان، توصیه نمی‌شود.

10.2 معنای باین شار نوری "حداقل" چیست؟

مقدار حداقل تضمین شده است؛ هر LED ارسال‌شده در آن باین، تحت شرایط آزمایش استاندارد، آن خروجی نوری را برآورده کرده یا از آن فراتر خواهد رفت. مقدار معمولی میانگین خروجی است که می‌توانید انتظار داشته باشید. دیتاشیت ذکر می‌کند که محصول ارسال‌شده ممکن است از مقدار حداقل باین فراتر رود اما همیشه به ناحیه رنگی CCT مشخص‌شده پایبند خواهد بود.

10.3 چگونه باینینگ CCT با کدهایی مانند 5A، 5B، 5C، 5D را تفسیر کنم؟

این‌ها چهارضلعی‌های (یا نواحی) خاصی در نمودار رنگ‌سنجی CIE 1931 هستند. یک LED با CCT اسمی 4000K، مختصات رنگ آن در یکی از این چهار ناحیه از پیش تعریف‌شده (5A، 5B، 5C یا 5D) قرار خواهد گرفت. این سیستم ثبات رنگ دقیق درون یک دسته و بین دسته‌های سفارش‌شده با مشخصات یکسان را تضمین می‌کند.

11. مطالعه موردی طراحی عملی

سناریو:طراحی یک چراغ سقف‌بلند 50 واتی با استفاده از چندین LED.
مراحل طراحی:
1. خروجی هدف:تعیین مجموع لومن مورد نیاز.
2. انتخاب LED:انتخاب یک باین شار (مثلاً 2M برای حدود 190 لومن معمولی در 700 میلی‌آمپر). محاسبه تعداد LEDها: هدف 50,000 لومن / 190 لومن به ازای هر LED ≈ 263 LED. در عمل، تلفات نوری و حرارتی باید در نظر گرفته شوند.
3. طراحی حرارتی:برای 263 LED در 3.2 ولت، 0.7 آمپر هر کدام، توان الکتریکی کل حدود 589 وات است. با فرض بازده 40% از پریز دیوار، حدود 353 وات گرما است. یک هیت‌سینک عظیم با خنک‌کننده فعال یا توزیع شده در چندین ماژول ضروری است.
4. طراحی الکتریکی:استفاده از چندین درایور جریان ثابت، که هر کدام یک رشته سری-موازی از LEDها را تغذیه می‌کنند، با اطمینان از اینکه ولتاژ مستقیم کل هر رشته در محدوده تطبیق درایور قرار دارد، با در نظر گرفتن باین VF.
5. طراحی نوری:استفاده از لنزهای ثانویه جداگانه یا یک رفلکتور بزرگ واحد برای دستیابی به الگوی پرتو و توزیع نور مطلوب.

12. معرفی اصل عملکرد

یک LED سفید بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک نیمه‌هادی و تبدیل فسفر عمل می‌کند. یک چیپ نیمه‌هادی با گاف باند مستقیم (معمولاً نیترید گالیم ایندیم - InGaN) هنگامی که الکترون‌ها تحت بایاس مستقیم در سراسر گاف باند با حفره‌ها بازترکیب می‌شوند، نور آبی ساطع می‌کند. این نور آبی سپس به یک لایه از ماده فسفر (معمولاً گارنت آلومینیوم ایتریم - YAG:Ce) که روی یا نزدیک چیپ رسوب داده شده است، برخورد می‌کند. فسفر بخشی از فوتون‌های آبی را جذب کرده و نور را در یک طیف گسترده‌تر در ناحیه زرد مجدداً ساطع می‌کند. ترکیب نور آبی باقی‌مانده و تابش گسترده زرد توسط چشم انسان به عنوان نور سفید درک می‌شود. نسبت دقیق آبی به زرد و ترکیب فسفر خاص، دمای رنگ مرتبط (CCT) و شاخص بازتاب رنگ (CRI) نور سفید را تعیین می‌کند.

13. روندهای فناوری

بازار LED پرقدرت به سمت بازده بالاتر (لومن بیشتر در هر وات)، قابلیت اطمینان بهبودیافته و کیفیت رنگ بهتر ادامه می‌دهد. روندهای مرتبط با این بسته سرامیکی 3535 شامل:
افزایش کارایی:بهبودهای مداوم در بازده کوانتومی داخلی دی آبی و بازده تبدیل فسفر.
کیفیت رنگ:توسعه سیستم‌های فسفر با CRI بالاتر (Ra >90) و مقادیر R9 (قرمز اشباع) بهبودیافته برای بازتاب رنگ بهتر، به ویژه در روشنایی خرده‌فروشی و موزه.
مدیریت حرارتی:اصلاح مداوم مواد بسته‌بندی سرامیکی و دیگر مواد با رسانایی حرارتی بالا (مانند مبتنی بر سیلیکون، کامپوزیت) برای کاهش بیشتر مقاومت حرارتی، که امکان چگالی توان بالاتر را فراهم می‌کند.
کوچک‌سازی و یکپارچه‌سازی:در حالی که ابعاد 3535 همچنان محبوب است، روندی به سمت بسته‌های در مقیاس چیپ (CSP) و ماژول‌های یکپارچه وجود دارد که چندین چیپ LED، درایورها و گاهی حسگرها را در یک واحد واحد و آسان‌تر برای مونتاژ ترکیب می‌کنند، اگرچه این‌ها اغلب بخشی از عملکرد حرارتی یک بسته سرامیکی اختصاصی مانند این را قربانی می‌کنند.