دیتاشیت سری LED مید-پاور 3030 - ابعاد 3.0x3.0x?mm - ولتاژ 6.8V - توان 1.3W - سفید سرد، خنثی و گرم - مستندات فنی فارسی

1. مرور محصول

این سند مشخصات قطعات LED سری 3030 از نوع مید-پاور را به تفصیل شرح می‌دهد. این سری که برای کاربردهای نورپردازی عمومی طراحی شده، از بسته‌بندی ترکیب قالب‌گیری اپوکسی تقویت‌شده حرارتی (EMC) بهره می‌برد و تعادلی بهینه بین بازده نوری، مقرون‌به‌صرفه بودن و قابلیت اطمینان ارائه می‌دهد. این سری با ابعاد پایه 3.0 میلی‌متر در 3.0 میلی‌متر مشخص می‌شود و قادر به کار در سطوح توان تا 1.3 وات است که آن را بین LEDهای مید-پاور سنتی و LEDهای های-پاور سطح ابتدایی قرار می‌دهد.

1.1 مزایا و جایگاه اصلی

ارزش اصلی این سری LED در دستیابی به یکی از بهترین نسبت‌های لومن بر وات (lm/W) و لومن بر دلار (lm/$) در دسته LEDهای مید-پاور نهفته است. بسته‌بندی EMC در مقایسه با پلاستیک‌های استاندارد PPA یا PCT، مدیریت حرارتی برتری فراهم می‌کند که امکان استفاده از جریان‌های راه‌اندازی بالاتر و بهبود ماندگاری بلندمدت شار نوری را فراهم می‌سازد. این محصول با فرآیندهای لحیم‌کاری بی‌سرب رفلو سازگار است و با استانداردهای تولید مدرن و دوستدار محیط زیست همسو می‌باشد.

1.2 کاربردهای هدف

این سری LED همه‌کاره برای طیف گسترده‌ای از راه‌حل‌های نورپردازی طراحی شده است. حوزه‌های کلیدی کاربرد شامل لامپ‌های جایگزین (رتروفیت) طراحی‌شده برای جایگزینی منابع سنتی رشت‌ای یا فلورسنت، نورپردازی محیطی عمومی برای فضاهای مسکونی و تجاری، نور پس‌زمینه برای تابلوهای علائم داخلی و خارجی، و نورپردازی معماری یا تزئینی است که در آن‌ها هم عملکرد و هم کیفیت رنگ زیبایی‌شناختی حائز اهمیت هستند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

تمامی پارامترها تحت شرایط آزمایش استاندارد دمای محیط (Ta) برابر 25 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی 60% اندازه‌گیری شده‌اند، مگر آنکه خلاف آن ذکر شده باشد.

2.1 مشخصات الکترو-اپتیکال

عملکرد فتومتریک در جریان مستقیم (I_F) 150 میلی‌آمپر تعریف شده است. این سری طیفی از دمای رنگ مرتبط (CCT) از سفید گرم (2725K) تا سفید سرد (6530K) را ارائه می‌دهد که همگی دارای حداقل شاخص نمود رنگ (CRI یا Ra) 80 هستند. مقادیر معمول شار نوری بسته به دسته CCT متفاوت است و در 150mA از حدود 107 لومن تا 120 لومن متغیر می‌باشد. توجه به تلرانس‌های اندازه‌گیری ذکر شده حائز اهمیت است: ±7% برای شار نوری و ±2 برای CRI. زاویه دید غالب (2Θ1/2) 110 درجه است که توزیع پرتوی وسیعی مناسب برای روشنایی عمومی فراهم می‌کند.

2.2 پارامترهای الکتریکی و حرارتی

ولتاژ مستقیم معمول (V_F) در 150mA برابر 6.8 ولت است، با تلرانس ±0.1 ولت. حداکثر جریان مستقیم مطلق 200mA DC است و جریان مستقیم پالسی (I_FP) 300mA تحت شرایط خاص مجاز است (عرض پالس ≤ 100µs، چرخه وظیفه ≤ 1/10). حداکثر اتلاف توان 1360 میلی‌وات است. یک پارامتر حرارتی حیاتی، مقاومت حرارتی اتصال به نقطه لحیم (R_{th j-sp}) است که معمولاً 17 درجه سانتی‌گراد بر وات می‌باشد. این مقاومت حرارتی پایین مستقیماً ناشی از مزیت بسته‌بندی EMC است و انتقال حرارت کارآمد از اتصال LED را ممکن می‌سازد.

2.3 مقادیر حداکثر مطلق

کارکرد دستگاه فراتر از این محدودیت‌ها ممکن است باعث آسیب دائمی شود. مقادیر کلیدی شامل موارد زیر است: جریان مستقیم: 200 میلی‌آمپر؛ ولتاژ معکوس: 5 ولت؛ دمای اتصال: 115 درجه سانتی‌گراد؛ محدوده دمای عملیاتی: 40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد؛ محدوده دمای انبارش: 40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد. پروفیل دمای لحیم‌کاری نباید بیش از 230 درجه سانتی‌گراد یا 260 درجه سانتی‌گراد برای مدت بیش از 10 ثانیه باشد.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی (بینینگ)

برای اطمینان از یکنواختی رنگ و روشنایی در تولید، LEDها در دسته‌های مختلف (بین) مرتب می‌شوند.

3.1 دسته‌بندی رنگ (CCT)

محصول از یک ساختار دسته‌بندی بیضوی روی نمودار رنگ‌سنجی CIE 1931 استفاده می‌کند که با الزامات Energy Star برای محدوده 2600K تا 7000K مطابقت دارد. شش کد رنگ اصلی تعریف شده است (مانند 27M5, 30M5...65M6) که هر کدام دارای مختصات مرکزی (x, y)، محور نیمه‌اصلی (a)، محور نیمه‌فرعی (b) و زاویه (Φ) هستند. عدم قطعیت اندازه‌گیری برای مختصات رنگ ±0.007 است. این دسته‌بندی دقیق، تفاوت رنگ قابل مشاهده حداقلی را درون یک چراغ تضمین می‌کند.

3.2 دسته‌بندی شار نوری

درون هر دسته رنگ، LEDها بر اساس خروجی شار نوری خود در 150mA بیشتر دسته‌بندی می‌شوند. چندین رتبه شار تعریف شده است (مانند 2A, 2B, 2C, 2D, 2E) که هر کدام محدوده لومن خاصی را پوشش می‌دهند (مانند 94-100 لومن، 100-107 لومن و غیره). این امر به طراحان اجازه می‌دهد دسته‌هایی را انتخاب کنند که با نیازهای دقیق روشنایی کاربردشان مطابقت دارد.

3.3 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

LEDها همچنین بر اساس افت ولتاژ مستقیم در جریان آزمایش دسته‌بندی می‌شوند. در حالی که مقادیر و محدوده‌های کد خاص در جدول دیتاشیت به تفصیل آمده است، این دسته‌بندی در طراحی مدارهای درایور کارآمدتر و یکنواخت‌تر، به ویژه در رشته‌های چند LEDی، کمک می‌کند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

4.1 مشخصات جریان-ولتاژ (IV) و شار نوری نسبی

شکل 3 رابطه بین جریان مستقیم و شار نوری نسبی را نشان می‌دهد. خروجی تا حداکثر جریان نامی نسبتاً خطی است، اما طراحان باید توجه داشته باشند که بازده (lm/W) معمولاً در جریان‌های بالاتر به دلیل افزایش بار حرارتی و افت بازده کاهش می‌یابد. شکل 4 منحنی ولتاژ مستقیم در مقابل جریان را نشان می‌دهد که برای طراحی درایور به منظور اطمینان از تطابق ولتاژ مناسب ضروری است.

4.2 وابستگی دمایی

شکل‌های 6 و 7 اثرات دمای محیط (T_a) بر عملکرد را نشان می‌دهند. خروجی نوری با افزایش دما کاهش می‌یابد که ویژگی تمام LEDهاست. در مقابل، ولتاژ مستقیم با افزایش دما کاهش می‌یابد. شکل 5 جابجایی مختصات رنگ‌سنجی (CIE x, y) با دما را نشان می‌دهد که برای کاربردهای نیازمند نقاط رنگ پایدار حیاتی است. شکل 8 یک نمودار طراحی حیاتی ارائه می‌دهد: حداکثر جریان مستقیم مجاز در مقابل دمای محیط برای دو سناریوی مقاومت حرارتی مختلف (R_j-a=35°C/W و 45°C/W). این نمودار برای تعیین جریان‌های عملیاتی ایمن در محیط‌های حرارتی واقعی حیاتی است.

4.3 توزیع طیفی و زاویه‌ای

شکل 1 یک توزیع توان طیفی معمول را ارائه می‌دهد که طیف نور سفید تبدیل‌شده با فسفر وسیعی را نشان می‌دهد که مشخصه یک LED پمپ آبی با پوشش فسفر است. شکل 2 توزیع شدت فضایی (الگوی زاویه دید) را به تصویر می‌کشد که الگوی پرتوی وسیع شبه لامبرتی نشان‌داده‌شده توسط زاویه دید 110 درجه را تأیید می‌کند.

5. دستورالعمل‌های کاربردی و ملاحظات طراحی

5.1 مدیریت حرارتی

هیت‌سینک مؤثر برای عملکرد و طول عمر از اهمیت بالایی برخوردار است. علیرغم مقاومت حرارتی پایین R_{th j-sp}، مسیر حرارتی از نقطه لحیم به محیط اطراف (R_{th sp-a}) باید از طریق طراحی PCB مناسب (استفاده از وایاهای حرارتی، مساحت کافی مس) و هیت‌سینک در سطح سیستم به حداقل برسد. به شکل 8 مراجعه کنید تا جریان عملیاتی بر اساس دمای محیط تخمینی T_aو مقاومت حرارتی سیستم R_j-a.

کاهش داده شود.

5.2 راه‌اندازی الکتریکی_Fاستفاده از یک درایور جریان ثابت به شدت توصیه می‌شود تا خروجی نور و رنگ پایدار تضمین شود. درایور باید به گونه‌ای طراحی شود که در محدوده مقادیر حداکثر مطلق کار کند و اثرات دسته‌بندی ولتاژ و دما بر V

را در نظر بگیرد. برای طراحی‌های نزدیک به جریان حداکثر، مصالحه بین خروجی نور بالاتر و کاهش بازده/طول عمر را در نظر بگیرید.

5.3 یکپارچه‌سازی نوری

زاویه دید 110 درجه‌ای، این LEDها را برای کاربردهای نیازمند روشنایی وسیع و پخش‌شده بدون اپتیک ثانویه مناسب می‌سازد. برای نورپردازی جهت‌دار، باید لنزها یا رفلکتورهای مناسب انتخاب شوند. دسته‌بندی یکنواخت رنگ و شار، ظاهر یکدست را در آرایه‌های چند LEDی ممکن می‌سازد.

6. لحیم‌کاری و جابجایی

قطعه با پروفیل‌های استاندارد لحیم‌کاری بی‌سرب رفلو سازگار است. حداکثر دمای لحیم‌کاری نباید از 230 درجه سانتی‌گراد یا 260 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند، با زمان قرارگیری بالای 217 درجه سانتی‌گراد محدود به 60 ثانیه و زمان در دمای اوج محدود به 10 ثانیه. احتیاط‌های استاندارد ESD (تخلیه الکترواستاتیک) باید در حین جابجایی رعایت شود، زیرا دستگاه دارای ولتاژ تحمل ESD معادل 1000 ولت (مدل بدن انسان) است.

7. مقایسه و تمایز فنی

مشخصه متمایزکننده اصلی این سری، استفاده از بسته‌بندی EMC در فرم فاکتور مید-پاور 3030 است. در مقایسه با بسته‌بندی‌های پلاستیکی استاندارد (PPA/PCT)، EMC هدایت حرارتی به مراتب بالاتر و مقاومت در برابر دمای بالا و قرارگیری در معرض UV ارائه می‌دهد که منجر به ماندگاری شار نوری بهتر و پایداری رنگ در طول عمر محصول می‌شود. این امر به LED اجازه می‌دهد در جریان‌های بالاتری (تا 200mA) نسبت به LEDهای مید-پاور معمولی راه‌اندازی شود و فاصله تا دستگاه‌های های-پاور را پر کند، در حالی که مزایای هزینه و نوری پلتفرم مید-پاور حفظ می‌شود.

8. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: مصرف توان واقعی در نقطه عملیاتی معمول چقدر است؟_Fپ: در I_F= 150mA و V

= 6.8V، توان الکتریکی معمول 150mA * 6.8V = 1.02 وات است.

س: چگونه دسته CCT و شار مناسب را برای پروژه خود انتخاب کنم؟

پ: دمای رنگ (CCT) (مانند سفید گرم 3000K، سفید خنثی 4000K، سفید سرد 6500K) را بر اساس فضای مورد نظر انتخاب کنید. یک دسته شار را بر اساس خروجی لومن هدف به ازای هر LED، با در نظر گرفتن جداول دسته‌بندی و تلرانس‌های اندازه‌گیری انتخاب نمایید. برای آرایه‌های یکنواخت، یک دسته دقیق واحد را برای هر دو مورد رنگ و شار مشخص کنید.

س: آیا می‌توانم این LED را به طور مداوم در 200mA راه‌اندازی کنم؟_{پ: بله می‌توانید، اما تنها در صورتی که دمای اتصال به خوبی زیر حداکثر آن یعنی 115 درجه سانتی‌گراد نگه داشته شود. این امر نیازمند مدیریت حرارتی عالی است. به شکل 8 مراجعه کنید؛ در دمای محیط 85 درجه سانتی‌گراد، حداکثر جریان مجاز برای یک سیستم با R}j-a

=45°C/W تنها حدود 89mA است. بنابراین، راه‌اندازی در 200mA تنها در محیط‌های با خنک‌سازی بسیار خوب و دمای محیط پایین امکان‌پذیر است.

9. مثال طراحی و مورد استفاده

سناریو: طراحی یک لامپ LED جایگزین 1200 لومنی (A19).

هدف: 1200 لومن، دمای رنگ 2700K، ورودی AC 120 ولت.

1. مراحل طراحی:انتخاب LED:

2. مدل T3C27821C-**AA (دمای رنگ 2725K) را انتخاب کنید. یک دسته شار نوری بالا (مانند 2D یا 2E) را برای حداکثر خروجی به ازای هر LED انتخاب نمایید.محاسبه تعداد:

3. با فرض 115 لومن به ازای هر LED (مقدار معمول از دسته 2D)، تقریباً به 1200 لومن / 115 لومن/LED ≈ 11 عدد LED نیاز است.طراحی الکتریکی:

4. 11 عدد LED را در یک رشته سری پیکربندی کنید. ولتاژ مستقیم کل در 150mA تقریباً 11 * 6.8V = 74.8 ولت خواهد بود. یک درایور LED ایزوله، جریان ثابت با خروجی منطبق بر 74.8 ولت، 150 میلی‌آمپر انتخاب کنید.طراحی حرارتی:

5. اتلاف توان کل تقریباً 1.02W/LED * 11 LED = 11.22 وات است. بخش قابل توجهی از آن گرما است. لامپ باید شامل یک هیت‌سینک آلومینیومی یا مشابه باشد تا دمای نقطه لحیم LED زیر منحنی کاهش‌بار در شکل 8 نگه داشته شود و طول عمر و خروجی نور پایدار تضمین گردد.طراحی نوری:

زاویه پرتوی وسیع 110 درجه‌ای ممکن است برای کاربردهای لامپ همه‌جهته کافی باشد. از یک پوشش پخش‌کننده برای ادغام منابع نقطه‌ای متعدد به یک درخشش یکنواخت استفاده می‌شود.

10. اصول و روندهای فنی

10.1 اصل عملکرد

این یک LED سفید تبدیل‌شده با فسفر است. عنصر نیمه‌هادی هسته، یک دیود نورافشان آبی از جنس InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) است. بخشی از نور آبی توسط یک پوشش فسفر YAG آلومینیوم گارنت دوپ‌شده با سریم (YAG:Ce) جذب می‌شود که آن را به عنوان نور زرد با طیف وسیع مجدداً منتشر می‌کند. ترکیب نور آبی باقی‌مانده و نور زرد تبدیل‌شده منجر به درک نور سفید می‌شود. نسبت نور آبی به زرد، که توسط ترکیب و ضخامت فسفر کنترل می‌شود، دمای رنگ مرتبط (CCT) را تعیین می‌کند.

10.2 روندهای صنعت