دیتاشیت LED مید-پاور مدل 3030 - ابعاد 3.0x3.0 میلی‌متر - ولتاژ 5.0-5.4 ولت - توان 1.2 وات - نور سفید سرد/خنثی/گرم - سند فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند مشخصات سری‌ای از LED‌های مید-پاور با فاکتور فرم 3030 (3.0x3.0 میلی‌متر) و بسته‌بندی پیشرفته EMC (ترکیب قالب‌گیری اپوکسی) را به تفصیل شرح می‌دهد. این سری برای ارائه تعادل بهینه‌ای از بازده نوری، قابلیت اطمینان و مقرون‌به‌صرفه بودن مهندسی شده و انتخابی پیشرو در بخش مید-پاور محسوب می‌شود. فلسفه طراحی هسته‌ای بر مدیریت حرارتی و عملکرد نوری متمرکز است که امکان کار در سطوح توان تا 1.5 وات را فراهم می‌کند.

بازارهای هدف اصلی این سری LED شامل راه‌حل‌های روشنایی جایگزین (رتروفیت) برای تعویض لامپ‌های رشته‌ای یا فلورسنت سنتی، روشنایی عمومی برای فضاهای مسکونی و تجاری، نور پس‌زمینه تابلوهای داخلی و خارجی، و کاربردهای روشنایی معماری یا تزئینی است که در آن‌ها هم عملکرد و هم کیفیت زیبایی‌شناختی از اهمیت بالایی برخوردار است.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

2.1 مشخصات الکترواپتیکال

All measurements are standardized at a forward current (I_F) of 25mA and an ambient temperature (T_a) of 25°C with 60% relative humidity. The product line offers a range of Correlated Color Temperatures (CCT) from warm white (2725K) to cool white (6530K), catering to diverse lighting needs. A minimum Color Rendering Index (CRI or R_a) of 80 ensures good color fidelity for general lighting applications.

The luminous flux output is categorized by both color bin and flux rank. Typical luminous flux values range from approximately 122 lumens to 156 lumens at the test condition of 25mA, depending on the specific CCT and flux bin. It is critical to note the stated measurement tolerances: ±7% for luminous flux and ±2 for CRI. The forward voltage (V_F) typically falls between 5.0V and 5.4V at 25mA, with a specified measurement tolerance of ±0.5V.

2.2 پارامترهای الکتریکی و حرارتی

The absolute maximum ratings define the operational boundaries for reliable performance. The maximum continuous forward current (I_F) is 30mA, with a pulsed forward current (I_FP) of 40mA allowed under specific conditions (pulse width ≤ 100µs, duty cycle ≤ 1/10). The maximum power dissipation (P_D) is 1.5W. Exceeding these ratings may cause permanent degradation or failure.

Thermal management is a key strength of the EMC package. The thermal resistance from the junction to the solder point (R_{th j-sp}) is specified at a typical value of 11 °C/W. This low thermal resistance facilitates efficient heat transfer from the LED chip to the printed circuit board (PCB), helping to maintain a lower junction temperature (T_j), which is critical for long-term lumen maintenance and reliability. The maximum allowable junction temperature is 115°C.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

3.1 دسته‌بندی رنگ (دمای رنگ CCT)

LEDها بر اساس مختصات رنگی آن‌ها در نمودار CIE 1931، با دقت در دسته‌های رنگی دقیق مرتب می‌شوند. ساختار دسته‌بندی برای CCTهای بین 2600K تا 7000K از استاندارد Energy Star پیروی می‌کند که ثبات رنگ را در یک ناحیه تعریف‌شده تضمین می‌کند. هر کد رنگ (مثلاً 27M5، 30M5) مربوط به یک نقطه مرکزی خاص (مختصات x, y) و یک ناحیه تحمل بیضوی است که توسط محورهای اصلی/فرعی (a, b) و یک زاویه (φ) تعریف می‌شود. عدم قطعیت اندازه‌گیری برای مختصات رنگی ±0.007 است.

3.2 دسته‌بندی شار نوری

علاوه بر رنگ، LEDها بر اساس خروجی شار نوری آن‌ها در جریان آزمایش استاندارد نیز دسته‌بندی می‌شوند. رتبه‌های شار با کدهایی (مثلاً 2E، 2F، 2G، 2H) مشخص می‌شوند که هر کدام نشان‌دهنده یک محدوده لومن خاص هستند (مثلاً 122-130 لومن، 130-139 لومن). این دسته‌بندی دو بعدی (رنگ و شار) به طراحان اجازه می‌دهد تا قطعاتی را انتخاب کنند که هم نیازهای رنگی و هم روشنایی کاربردشان را برآورده می‌کنند و یکنواختی را در محصول روشنایی نهایی تضمین می‌نمایند.

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

Forward voltage is also categorized to aid in circuit design, particularly for applications involving multiple LEDs in series. Voltage bins are defined by codes (e.g., 1, 2) with specified minimum and maximum voltage ranges (e.g., 4.6-4.8V, 4.8-5.0V). Matching V_F bins can help achieve more uniform current distribution and simplified driver design.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

4.1 مشخصات جریان-ولتاژ و شار نوری

شکل 3 رابطه بین جریان مستقیم و شار نوری نسبی را نشان می‌دهد. خروجی زیرخطی است؛ افزایش جریان فراتر از محدوده توصیه‌شده 25-30 میلی‌آمپر، بازده کمتری در خروجی نور دارد و در عین حال تولید گرما و تنش روی قطعه را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. شکل 4 منحنی ولتاژ مستقیم در مقابل جریان را نشان می‌دهد که برای طراحی مدار محدودکننده جریان مناسب ضروری است.

4.2 وابستگی به دما

The performance of LEDs is highly temperature-sensitive. Figure 6 demonstrates that relative luminous flux decreases as ambient temperature (T_a) increases. Figure 7 shows that forward voltage typically decreases with rising temperature. Figure 5 details the shift in chromaticity coordinates (CIE x, y) with temperature, which is crucial for applications requiring stable color points across operating conditions. Figure 8 is critical for thermal design, showing the derating curve for maximum allowable forward current as a function of ambient temperature for two different junction-to-ambient thermal resistance scenarios (35°C/W and 55°C/W).

4.3 توزیع طیفی و زاویه دید

Figure 1 provides the relative spectral power distribution, which defines the light's color quality. Figure 2 depicts the spatial radiation pattern (viewing angle distribution). The typical viewing angle (2θ_1/2), where intensity is half the peak value, is 110 degrees, indicating a wide, Lambertian-like emission pattern suitable for general diffuse lighting.

5. دستورالعمل‌های مونتاژ و جابجایی

5.1 لحیم کاری ریفلو

این LEDها با فرآیندهای لحیم کاری ریفلو بدون سرب سازگار هستند. پروفیل حداکثر دمای لحیم کاری نباید از 230 درجه سانتی‌گراد یا 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه تجاوز کند، همانطور که در رتبه‌بندی حداکثر مطلق مشخص شده است. پیروی از پروفیل ریفلو توصیه‌شده توسط سازنده برای جلوگیری از شوک حرارتی یا آسیب به بسته‌بندی EMC و اتصال داخلی تراشه امری ضروری است.

5.2 انبارش و جابجایی

محدوده دمای توصیه‌شده برای انبارش 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد است. برای جلوگیری از جذب رطوبت که می‌تواند در حین ریفلو باعث پاپ کورن شدن شود، LEDها باید در محیط خشک، ترجیحاً در کیسه‌های مهر و موم شده ضد رطوبت همراه با جاذب رطوبت نگهداری شوند. در حین جابجایی باید احتیاط‌های استاندارد ESD (تخلیه الکترواستاتیک) رعایت شود، زیرا این قطعات دارای ولتاژ تحمل ESD معادل 1000 ولت (مدل بدن انسان) هستند.

6. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی

6.1 مدیریت حرارتی

هیت سینک مؤثر مهم‌ترین عامل برای دستیابی به عملکرد و طول عمر درجه‌بندی شده است. مقاومت حرارتی پایین 11 درجه سانتی‌گراد بر وات از اتصال تا نقطه لحیم، تنها در صورتی مؤثر است که طراحی PCB و سیستم، دفع گرما را تسهیل کند. استفاده از PCBهای هسته فلزی (MCPCB) یا بردهایی با وایاهای حرارتی کافی برای کاربردهایی که در جریان/توان حداکثر یا نزدیک به آن کار می‌کنند، به شدت توصیه می‌شود. باید از منحنی کاهش رتبه (شکل 8) برای تعیین جریان عملیاتی ایمن در محیط حرارتی واقعی کاربرد استفاده کرد.

6.2 درایو الکتریکی

A constant current driver is mandatory for reliable operation. The driver should be designed to supply a stable current up to the maximum of 30mA, accounting for the forward voltage bin and its negative temperature coefficient. For designs using multiple LEDs in series, consider the voltage binning to ensure the total string voltage is within the driver's output range. Parallel connections are generally not recommended without additional balancing circuitry due to V_F variations.

6.3 یکپارچه‌سازی نوری

زاویه دید گسترده 110 درجه‌ای، این LEDها را برای کاربردهایی که نیاز به روشنایی یکنواخت و وسیع بدون اپتیک ثانویه دارند، مناسب می‌سازد. برای روشنایی جهت‌دار می‌توان از اپتیک اولیه مناسب (لنزها) یا رفلکتورها استفاده کرد. CRI بالا (≥80) آن‌ها را برای نورپردازی فروشگاهی، نورپردازی کاری و سایر محیط‌هایی که درک دقیق رنگ مهم است، عالی می‌کند.

7. مقایسه فنی و مزایا

مشخصه متمایزکننده اصلی این سری 3030 EMC در فناوری بسته‌بندی آن نهفته است. در مقایسه با پلاستیک‌های سنتی PPA (پلی‌فتالامید) یا PCT، ماده EMC رسانایی حرارتی برتر، مقاومت دمایی بالاتر و مقاومت بهتری در برابر زردی و تخریب ناشی از قرارگیری در معرض UV و گرما ارائه می‌دهد. این امر به عملکرد نوری پایدارتر در طول عمر LED منجر می‌شود و هم خروجی لومن و هم نقطه رنگ را بهتر از جایگزین‌های بسته‌بندی شده با پلاستیک حفظ می‌کند.

ترکیب بسته‌بندی مستحکم EMC، بازده نوری بالا و دسته‌بندی چندبعدی دقیق، مزیت قابل توجهی در کاربردهایی که نیازمند قابلیت اطمینان بالا، عمر طولانی و کیفیت یکنواخت هستند (مانند تجهیزات روشنایی تجاری و تابلوهای خارجی) فراهم می‌کند.

8. پرسش‌های متداول (FAQ)

Q: What is the actual power consumption at the typical operating point?
A: At the test condition of I_F=25mA and V_F=5.4V (typical max), the power is 25mA * 5.4V = 135mW. The "1.2W Series" designation refers to its capability and thermal package rating, not the standard operating point.

Q: How does the luminous flux change if I drive the LED at 30mA instead of 25mA?
A: Refer to Figure 3. The relative luminous flux increases with current but not linearly. Driving at 30mA will yield more light but also generate significantly more heat. You must ensure the junction temperature remains below 115°C by implementing excellent thermal management, as per the derating curve in Figure 8.

Q: Can I use these LEDs for outdoor applications?
A: Yes, the EMC package offers good environmental resistance. However, for outdoor use, the entire luminaire must be properly sealed and designed to manage condensation and environmental stresses. The operating temperature range of -40°C to +85°C supports most outdoor conditions.

Q: Why is the forward voltage tolerance ±0.5V important?
A: This tolerance impacts the design of the power supply, especially when connecting multiple LEDs in series. The driver must accommodate the total possible voltage range of the string. Selecting LEDs from the same voltage bin (Table 7) can simplify driver design and improve system efficiency.

9. مطالعه موردی طراحی و کاربرد

Scenario: Designing a 1200lm LED Panel Light for Office Use.
A designer aims to create a 600mm x 600mm LED panel light with a neutral white color (4000K, CRI>80) and an output of 1200 lumens.

Component Selection: The designer selects the T3C40821C-**AA model (Neutral White, 3985K typical). From Table 6, for the 40M5 color bin, a flux rank of 2H offers 148-156 lumens at 25mA. Choosing the typical value of 152 lm for calculation.

Quantity Calculation: To achieve 1200 lm, approximately 1200 lm / 152 lm per LED ≈ 8 LEDs are needed at 25mA each.

Thermal & Electrical Design: The 8 LEDs will be arranged on an aluminum MCPCB. Total power at 25mA and typical V_F (5.2V): 8 * (0.025A * 5.2V) = 1.04W. The thermal design must ensure the LED solder point temperature remains low enough to keep the junction below 115°C, utilizing the R_{th j-sp} of 11°C/W. A constant current driver outputting 25mA with a voltage compliance covering 8 * V_F (considering bin 2: 4.8-5.0V) is selected.

Outcome: This design leverages the LED's high efficacy and EMC thermal performance to create a reliable, efficient, and uniform office lighting fixture.

10. اصول فنی و روندها

10.1 اصل عملکرد

این LEDها مبتنی بر فناوری نیمه‌هادی هستند. هنگامی که یک ولتاژ مستقیم به دو سر پیوند p-n اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند. مواد و ساختار خاص لایه‌های نیمه‌هادی، طول موج (رنگ) نور ساطع شده را تعیین می‌کند. یک پوشش فسفری روی تراشه نورده آبی اعمال می‌شود تا بخشی از نور آبی را به طول‌موج‌های بلندتر تبدیل کند و طیف گسترده نور سفید با CCT و CRI مورد نظر را ایجاد نماید.

10.2 روندهای صنعت

بخش LEDهای مید-پاور همچنان به سمت بازده بالاتر (لومن بر وات) و قابلیت اطمینان بهبودیافته در نقاط قیمتی رقابتی در حال تکامل است. روندهای کلیدی شامل پذیرش گسترده EMC و سایر مواد بسته‌بندی شبیه سرامیک برای عملکرد حرارتی و طول عمر بهتر است. همچنین تمرکز قوی‌ای بر افزایش کیفیت و ثبات رنگ وجود دارد، به طوری که استانداردهای دسته‌بندی سخت‌گیرانه‌تر و گزینه‌های CRI بالاتر در حال عادی شدن هستند. علاوه بر این، یکپارچه‌سازی درایور و قابلیت کنترل هوشمند برای سیستم‌های روشنایی نسل بعدی اهمیت فزاینده‌ای پیدا می‌کنند. پلتفرم 3030 EMC نمایانگر یک راه‌حل بالغ و بهینه‌شده در چارچوب این تحولات جاری صنعت است.