دیتاشیت LED سفید 7070 - ابعاد 7.0x7.0x2.8 میلی‌متر - ولتاژ 26-30 ولت - توان 10.5 وات - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند به تفصیل مشخصات سری T7C از دیودهای نوری سفید پرتوان (LED) را شرح می‌دهد. این سری حول قالب بسته‌بندی 7070 طراحی شده که نشان‌دهنده ابعاد فیزیکی 7.0x7.0 میلی‌متر است. این LEDها برای کاربردهایی که نیازمند خروجی نوری بالا و عملکرد حرارتی قوی هستند، مهندسی شده‌اند. فلسفه طراحی هسته بر تعادل بین قابلیت جریان بالا و اتلاف حرارت کارآمد تأکید دارد و آن‌ها را برای محیط‌های روشنایی پرتقاضا مناسب می‌سازد.

موقعیت‌دهی اصلی این خط تولید در بازارهای روشنایی عمومی و معماری است. مزایای کلیدی آن شامل ابعاد فشرده نسبت به توان پردازشی، زاویه دید گسترده برای روشنایی وسیع و انطباق با استانداردهای مدرن تولید و محیط‌زیست مانند لحیم‌کاری بی‌سرب رفلو و دستورالعمل‌های RoHS می‌باشد. کاربردهای هدف متنوع هستند، از نور پس زمینه تابلوهای داخلی و خارجی گرفته تا نورپردازی تأکیدی معماری و نوسازی روشنایی عمومی، جایی که قابلیت اطمینان و خروجی نور یکنواخت حیاتی است.

2. تحلیل پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های الکترواپتیکال

عملکرد پایه LED در شرایط آزمایش استاندارد جریان مستقیم (IF) 300 میلی‌آمپر و دمای پیوند (Tj) 25 درجه سلسیوس تعریف می‌شود. شار نوری خروجی مستقیماً با دمای رنگ مرتبط (CCT) و شاخص نمود رنگ (CRI) مرتبط است. برای مثال، یک LED با دمای رنگ 4000K و CRI برابر 70 (Ra70) دارای شار نوری معمول 1410 لومن است، با حداقل مقدار تضمین‌شده 1300 لومن. با افزایش CRI به 90 (Ra90)، خروجی معمول به 1170 لومن کاهش می‌یابد، با حداقل 1000 لومن، که نشان‌دهنده مبادله معمول بین کیفیت رنگ و بازدهی خروجی نور است. تمام اندازه‌گیری‌های شار نوری دارای تلرانس اعلام‌شده ±7% و اندازه‌گیری‌های CRI دارای تلرانس ±2 هستند.

2.2 رتبه‌بندی‌های الکتریکی و حرارتی

حداکثر رتبه‌بندی مطلق، مرزهای عملیاتی برای استفاده ایمن و قابل اطمینان را تعیین می‌کند. حداکثر جریان مستقیم پیوسته (IF) 350 میلی‌آمپر است، با جریان پالسی بالاتر (IFP) 480 میلی‌آمپر که تحت شرایط خاصی مجاز است (عرض پالس ≤100μs، چرخه وظیفه ≤1/10). حداکثر اتلاف توان (PD) 10.5 وات است. دستگاه می‌تواند ولتاژ معکوس (VR) تا 5 ولت را تحمل کند. محدوده دمای کاری (Topr) از 40- درجه سلسیوس تا 105+ درجه سلسیوس مشخص شده است، در حالی که دمای ذخیره‌سازی (Tstg) از 40- درجه سلسیوس تا 85+ درجه سلسیوس متغیر است. حداکثر دمای پیوند مجاز (Tj) 120 درجه سلسیوس است. پروفیل دمای لحیم‌کاری برای مونتاژ حیاتی است، با اوج 230 درجه سلسیوس یا 260 درجه سلسیوس که حداکثر به مدت 10 ثانیه در طول رفلو حفظ می‌شود.

تحت شرایط الکتریکی استاندارد (IF=300mA)، ولتاژ مستقیم (VF) معمولاً بین 26 ولت و 30 ولت قرار می‌گیرد، با تلرانس ±3%. مقاومت حرارتی از پیوند تا نقطه لحیم (Rth j-sp) یک پارامتر کلیدی برای طراحی مدیریت حرارت است، با مقدار معمول 1.5 درجه سلسیوس بر وات. این مقدار کم نشان‌دهنده طراحی بسته‌بندی تقویت‌شده حرارتی است که انتقال حرارت از تراشه LED را تسهیل می‌کند. زاویه دید (2θ1/2)، که به عنوان زاویه‌ای تعریف می‌شود که شدت نصف مقدار اوج است، 120 درجه است و یک الگوی پرتو گسترده فراهم می‌کند.

3. توضیح سیستم باینینگ

3.1 باینینگ شار نوری و CCT/CRI

محصول به منظور اطمینان از یکنواختی برای کاربر نهایی، در سطوح عملکردی (باین) دسته‌بندی می‌شود. ساختار باینینگ چندبعدی است و شار نوری، ولتاژ مستقیم و رنگ‌سنجی را پوشش می‌دهد. برای شار نوری، باین‌ها با یک کد حرفی (مثلاً 3C، 3D، 3E) با محدوده‌های لومن حداقل و حداکثر خاص تعریف می‌شوند. این محدوده‌ها بسته به ترکیب CCT و CRI متفاوت است. برای مثال، یک LED با دمای رنگ 3000K و Ra80 دارای باین‌هایی از 3B (1100-1200 لومن) تا 3E (1400-1500 لومن) است. این به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی با روشنایی کنترل‌شده دقیق برای کاربردهای روشنایی یکنواخت انتخاب کنند.

3.2 باینینگ ولتاژ مستقیم و رنگ‌سنجی

ولتاژ مستقیم در دو کد باین می‌شود: 6F (26-28V) و 6G (28-30V). انتخاب LEDها از یک باین ولتاژ یکسان می‌تواند طراحی درایور را ساده‌تر و بازدهی سیستم را بهبود بخشد. رنگ‌سنجی برای هر CCT در داخل یک بیضی 5-گام مک‌آدام کنترل می‌شود، که تفاوت رنگ قابل درک حداقلی بین LEDها را تضمین می‌کند. مختصات مرکز (x, y) و پارامترهای بیضی (a, b, Φ) برای CCTهای استاندارد مانند 2700K، 4000K و 6500K ارائه شده است. سند خاطرنشان می‌کند که استانداردهای باینینگ Energy Star برای تمام محصولات در محدوده 2600K تا 7000K اعمال می‌شود، که یک الزام رایج برای پروژه‌های روشنایی تجاری است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت شامل چندین نمایش گرافیکی از عملکرد است. رابطه بین جریان مستقیم و شار نوری نسبی نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان افزایش می‌یابد، اما همچنین نیاز به مدیریت حرارت در جریان‌های بالاتر را القا می‌کند. نمودارهای طیف برای سطوح مختلف CRI (Ra70، Ra80، Ra90) به صورت بصری طیف کامل‌تر و پیوسته‌تر مرتبط با مقادیر CRI بالاتر را نشان می‌دهند، که برای نمود رنگ دقیق حیاتی است. نمودار توزیع زاویه دید، الگوی تابش شبه لامبرتی با نیم‌زاویه 120 درجه را تأیید می‌کند.

ویژگی‌های حرارتی به طور بیشتر در منحنی‌هایی که شار نوری نسبی و ولتاژ مستقیم را به عنوان توابعی از دمای نقطه لحیم (Ts) نشان می‌دهند، تشریح شده است. این منحنی‌ها برای پیش‌بینی عملکرد در شرایط واقعی که LED بالاتر از 25 درجه سلسیوس کار می‌کند، ضروری هستند. نمودار حداکثر جریان مستقیم مجاز در مقابل دمای محیط، یک راهنمای کاهش رتبه برای جلوگیری از گرمای بیش از حد ارائه می‌دهد. علاوه بر این، یک نمودار تغییر مختصات رنگ‌سنجی CIE با افزایش دمای محیط را نشان می‌دهد، که برای کاربردهایی که پایداری رنگ حیاتی است، مهم می‌باشد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

بسته‌بندی یک دستگاه نصب سطحی (SMD) با ابعاد طول و عرض 7.00 میلی‌متر (±0.1mm) و ارتفاع 2.80 میلی‌متر (±0.1mm) است. یک نقشه ابعادی دقیق ارائه شده است، شامل ویژگی‌های کلیدی مانند طرح پد لحیم که اندازه آن 6.10x6.10 میلی‌متر است. آرایش تراشه در داخل بسته‌بندی به صورت 9 سری و 2 موازی مشخص شده است، که ولتاژ مستقیم نسبتاً بالای معمول 28 ولت را توضیح می‌دهد. علامت‌گذاری قطبیت به وضوح نشان داده شده است، پدهای کاتد و آند را شناسایی می‌کند تا از نصب نادرست جلوگیری شود. الگوی لند توصیه‌شده برای طراحی PCB نیز نشان داده شده است، که یک پد 7.50x7.50 میلی‌متر با فاصله 6.01 میلی‌متر بین بخش‌های آند و کاتد را نشان می‌دهد.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

LED با فرآیندهای لحیم‌کاری رفلو بی‌سرب سازگار است. حداکثر دمای مطلق لحیم‌کاری به وضوح بیان شده است: دستگاه می‌تواند یک دمای اوج 230 درجه سلسیوس یا 260 درجه سلسیوس را حداکثر به مدت 10 ثانیه تحمل کند. رعایت این پروفیل برای تکنسین‌های مونتاژ برای جلوگیری از آسیب به لنز سیلیکونی داخلی، لایه فسفر یا اتصالات سیمی حیاتی است. شرایط ذخیره‌سازی نیز مشخص شده است، که نیازمند محیطی بین 40- درجه سلسیوس و 85+ درجه سلسیوس برای حفظ قابلیت اطمینان بلندمدت قبل از استفاده است. در طول جابجایی باید مراقبت شود تا از تخلیه الکترواستاتیک (ESD) جلوگیری شود، زیرا دستگاه دارای رتبه تحمل ESD برابر 1000 ولت (مدل بدن انسان) است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

سیستم شماره‌گذاری قطعه الفبایی-عددی است و در یک جدول به تفصیل شرح داده شده است. ساختار کد اجازه مشخص‌کردن چندین پارامتر را می‌دهد. موقعیت اول (X1) نوع بسته‌بندی را نشان می‌دهد، که در آن "7C" مربوط به بسته‌بندی 7070 است. موقعیت دوم (X2) CCT یا رنگ را تعریف می‌کند (مثلاً 27 برای 2700K، 40 برای 4000K، BL برای آبی). موقعیت سوم (X3) شاخص نمود رنگ را نشان می‌دهد (7 برای Ra70، 8 برای Ra80، 9 برای Ra90). موقعیت‌های بعدی تعداد تراشه‌های سری و موازی، کدهای قطعه و طبقه‌بندی‌های داخلی را مشخص می‌کنند. یک شماره قطعه معمولی مطابق با این قرارداد T7C***92R-***** خواهد بود، که ارقام و حروف خاص آن، باین عملکرد و ویژگی‌های دقیق آن را تعریف می‌کنند.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

به دلیل شار نوری بالا و قابلیت توان آن، این سری LED برای چندین کاربرد بسیار مناسب است. در نورپردازی معماری و تزئینی، می‌تواند برای نورپردازی دیوار، نور مخفی یا برجسته‌سازی ویژگی‌های ساختاری استفاده شود. برای پروژه‌های نوسازی، می‌تواند منابع نور سنتی پرتوان در چراغ‌های توکار یا پنلی را جایگزین کند و صرفه‌جویی انرژی و عمر طولانی‌تر ارائه دهد. خروجی آن برای روشنایی عمومی در محیط‌های تجاری یا صنعتی مؤثر است. زاویه دید گسترده به ویژه برای نور پس‌زمینه تابلوهای علائم داخلی و خارجی مفید است و روشنایی یکنواخت در سراسر منطقه تابلو را تضمین می‌کند.

8.2 ملاحظات طراحی

اجرای موفق نیازمند طراحی دقیق است. مدیریت حرارتی از اهمیت بالایی برخوردار است؛ مقاومت حرارتی پایین 1.5 درجه سلسیوس بر وات تنها در صورتی مؤثر است که LED بر روی یک PCB با هسته فلزی (MCPCB) به درستی طراحی شده با هیت سینک کافی نصب شود. درایور باید قادر به تأمین جریان ثابت تا 350mA و تحمل ولتاژ مستقیم بالا (تا 30V) باشد. طراحان باید به منحنی کاهش رتبه برای حداکثر جریان مستقیم مراجعه کنند تا قابلیت اطمینان در دمای محیط بالا را تضمین کنند. برای کاربردهای حساس به رنگ، مشخص کردن یک باین رنگ‌سنجی دقیق (5-گام مک‌آدام) و درک تغییر رنگ با دما (همانطور که در شکل 9 نشان داده شده است) ضروری است.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با LEDهای با بسته‌بندی کوچک‌تر (مانند 3030، 5050)، بسته‌بندی 7070 حداکثر اتلاف توان (10.5W) و خروجی شار نوری به مراتب بالاتری ارائه می‌دهد و آن را به انتخابی برای کاربردهای با شدت بالاتر بدون نیاز به تراکم بالا از LEDهای کم‌توان بر روی برد تبدیل می‌کند. طراحی بسته‌بندی تقویت‌شده حرارتی، که با Rth j-sp پایین مشهود است، یک تمایز کلیدی است که از عملیات جریان بالا پایدار پشتیبانی می‌کند. پیکربندی تراشه سری-موازی یکپارچه (9S2P) منجر به ولتاژ کاری بالاتر می‌شود، که می‌تواند در برخی توپولوژی‌های درایور با کاهش نیازمندی جریان برای همان سطح توان، یک مزیت باشد.

10. پرسش‌های متداول (FAQ)

س: تفاوت بین مقادیر "Typ" و "Min" برای شار نوری چیست؟

پ: مقدار "Typ" (معمول) نشان‌دهنده میانگین خروجی از تولید است. مقدار "Min" (حداقل) حد پایین تضمین‌شده است؛ هر LED ارسال‌شده در آن باین این مقدار را برآورده یا فراتر خواهد رفت. طراحان باید از مقدار "Min" برای طراحی محافظه‌کارانه سیستم استفاده کنند.

س: آیا می‌توانم این LED را به طور پیوسته با 350mA راه‌اندازی کنم؟

پ: در حالی که 350mA حداکثر رتبه‌بندی مطلق است، عملیات پیوسته در این جریان نیازمند مدیریت حرارتی عالی برای نگه داشتن دمای پیوند به خوبی زیر 120 درجه سلسیوس است. مراجعه به منحنی کاهش رتبه (شکل 10) ضروری است. کار کردن در یا زیر جریان آزمایش 300mA برای عمر بهینه و قابلیت اطمینان توصیه می‌شود.

س: چگونه نمودار رنگ‌سنجی CIE و بیضی 5-گام را تفسیر کنم؟

پ: نمودار CIE رنگ را در یک فضای دو بعدی ترسیم می‌کند. بیضی منطقه‌ای را تعریف می‌کند که مختصات رنگ LED در آن قرار خواهد گرفت. یک بیضی 5-گام مک‌آدام یک معیار استاندارد برای یکنواختی رنگ است؛ LEDهای داخل یک بیضی یکسان تحت شرایط دید معمول تقریباً یکسان به نظر خواهند رسید.

11. مطالعه موردی کاربردی عملی

طراحی یک چراغ LED سقف بلند برای یک انبار صنعتی را در نظر بگیرید. هدف جایگزینی چراغ‌های هالید فلزی 400 وات است. یک طراحی با استفاده از چندین LED 7070 می‌تواند توسعه یابد. طراح یک باین 5000K، Ra80 (مثلاً 3E برای 1300-1400 لومن) را برای تعادل بین بازده و کیفیت رنگ انتخاب می‌کند. LEDها بر روی یک MCPCB آلومینیومی بزرگ که به عنوان پخش‌کننده حرارت عمل می‌کند نصب می‌شوند، که سپس به محفظه آلومینیومی چراغ متصل می‌شود. یک درایور جریان ثابت با رتبه ولتاژ کل (تعداد LEDهای سری * VF) و جریان (~300mA در هر رشته) استفاده خواهد شد. زاویه پرتو گسترده 120 درجه به کاهش تعداد چراغ‌های مورد نیاز با ارائه پوشش وسیع از هر نقطه کمک می‌کند. طراحی با آزمایش حرارتی اعتبارسنجی می‌شود تا اطمینان حاصل شود دمای پیوند تحت حداکثر دمای محیط انبار در محدوده ایمن باقی می‌ماند.

12. معرفی اصل فنی

یک LED سفید معمولاً از یک تراشه نیمه‌هادی نیترید گالیم ایندیوم (InGaN) منتشرکننده آبی استفاده می‌کند. بخشی از نور آبی توسط یک لایه فسفر که تراشه را می‌پوشاند، به طول‌موج‌های بلندتر (زرد، قرمز) تبدیل می‌شود. مخلوط نور آبی تبدیل‌نشده و نور منتشرشده از فسفر منجر به درک نور سفید می‌شود. دمای رنگ مرتبط (CCT) توسط ترکیب فسفر کنترل می‌شود، نقطه سفید را از گرم (2700K، بیشتر قرمز/زرد) به سرد (6500K، بیشتر آبی) تغییر می‌دهد. شاخص نمود رنگ (CRI) اندازه‌گیری می‌کند که LED چگونه رنگ‌ها را در مقایسه با یک منبع نور مرجع نمایش می‌دهد؛ CRI بالاتر نیازمند ترکیب فسفری است که طیف پیوسته‌تری در سراسر محدوده مرئی منتشر می‌کند، که اغلب نور آبی اولیه بیشتری را جذب می‌کند و بازده کلی (لومن بر وات) را کاهش می‌دهد.

13. روندها و تحولات صنعت

بازار LED پرتوان همچنان به سمت بازدهی بالاتر (لومن بیشتر بر وات)، کیفیت رنگ بهبودیافته (CRI بالاتر با جریمه بازدهی کمتر) و قابلیت اطمینان بیشتر در حال تکامل است. روندی وجود دارد که بسته‌بندی‌هایی مانند 7070 با بهبود فناوری تراشه، جریان‌های درایو حداکثر و اتلاف توان افزایش‌یافته ارائه دهند. روند مهم دیگر استانداردسازی باینینگ رنگ و شار برای ساده‌سازی زنجیره تأمین برای تولیدکنندگان بزرگ روشنایی است. علاوه بر این، یکپارچه‌سازی فزاینده اپتیک ثانویه و حتی اجزای درایور در داخل بسته‌بندی LED برای کاهش پیچیدگی سیستم وجود دارد. تأکید بر عملکرد حرارتی، همانطور که در مشخصه Rth j-sp پایین این دیتاشیت مشاهده می‌شود، همچنان یک حوزه تمرکز حیاتی باقی می‌ماند و راه‌حل‌های روشنایی کوچک‌تر، قدرتمندتر و با دوام‌تر را ممکن می‌سازد.