دیتاشیت فنی LED مید پاور SMD مدل XI3030E - پکیج PLCC-2 - حداکثر 6.8 ولت - 150 میلی‌آمپر - سفید

1. مرور کلی محصول

XI3030E یک ال‌ای‌دی مید پاور نصب سطحی (SMD) است که در پکیج PLCC-2 قرار دارد. این محصول به عنوان یک ال‌ای‌دی سفید طراحی شده است که ترکیبی از بازده نوری بالا، شاخص نمود رنگ (CRI) بالا، مصرف انرژی پایین و زاویه دید گسترده را ارائه می‌دهد. اندازه فشرده آن، این قطعه را به یک المان همه‌کاره مناسب برای طیف وسیعی از کاربردهای روشنایی تبدیل می‌کند که در آنها خروجی نور قابل اعتماد و کارآمد مورد نیاز است.

1.1 مزایای اصلی

ویژگی‌های کلیدی که مشخصات عملکرد این ال‌ای‌دی را تعریف می‌کنند عبارتند از: خروجی شدت نور بالا که روشنایی درخشان را تضمین می‌کند؛ زاویه دید گسترده 120 درجه که توزیع نور یکنواختی فراهم می‌آورد؛ مطابقت با دستورالعمل RoHS (محدودیت مواد خطرناک) که آن را سازگار با محیط زیست می‌سازد؛ استفاده از سیستم باینینگ استاندارد ANSI برای ویژگی‌های ثابت رنگ و شار نوری؛ و ساختار بدون سرب.

1.2 بازار هدف و کاربردها

این ال‌ای‌دی به عنوان یک راه‌حل ایده‌آل برای بخش‌های مختلف روشنایی طراحی شده است. حوزه‌های کاربرد اصلی شامل روشنایی عمومی برای فضاهای مسکونی و تجاری، روشنایی تزئینی و تفریحی برای ایجاد جلوه‌های محیطی، چراغ‌های نشانگر روی دستگاه‌های الکترونیکی، روشنایی تابلوها و نمایشگرها و چراغ‌های کلید می‌شوند.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

این بخش تفسیر دقیق و عینی از پارامترهای کلیدی عملکرد ال‌ای‌دی را همانطور که در دیتاشیت تحت شرایط آزمایش استاندارد (دمای نقطه لحیم‌کاری 25 درجه سانتی‌گراد) تعریف شده است، ارائه می‌دهد.

2.1 مشخصات الکترواپتیکال

متریک‌های عملکرد اولیه در جریان مستقیم (I_F) 150 میلی‌آمپر اندازه‌گیری می‌شوند. شار نوری (Φ) محدوده معمولی از 135 لومن تا 195 لومن دارد که بسته به نوع خاص محصول و کد باین متفاوت است و تلرانس اعلام شده ±11% می‌باشد. ولتاژ مستقیم (V_F) از حداقل 5.4 ولت تا حداکثر 6.8 ولت متغیر است، با تلرانس ±0.1 ولت. شاخص نمود رنگ (Ra) حداقل مقدار 70 را دارد (برای سری استاندارد فهرست شده) با تلرانس ±2. توجه به مقدار R9 (قرمز اشباع) که با مقدار معمولی 40- مشخص شده است، حائز اهمیت است. این یک پارامتر حیاتی برای کاربردهایی است که به نمود رنگ با کیفیت بالا، به ویژه برای تن‌های قرمز نیاز دارند. زاویه دید (2θ_1/2) به طور معمول 120 درجه است.

2.2 ریتینگ‌های حداکثر مطلق

این ریتینگ‌ها محدوده‌هایی را تعریف می‌کنند که فراتر از آنها ممکن است آسیب دائمی به دستگاه وارد شود. حداکثر جریان مستقیم پیوسته 180 میلی‌آمپر است. یک جریان مستقیم پیک 300 میلی‌آمپر تحت شرایط پالسی (سیکل وظیفه 1/10، عرض پالس 10ms) مجاز است. حداکثر اتلاف توان 1224 میلی‌وات است. دستگاه می‌تواند در محدوده دمای محیطی 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد کار کند و می‌تواند بین 40- درجه سانتی‌گراد و 100+ درجه سانتی‌گراد نگهداری شود. حداکثر دمای اتصال 125 درجه سانتی‌گراد است. مقاومت حرارتی از اتصال به نقطه لحیم‌کاری 17 درجه سانتی‌گراد بر وات است که یک پارامتر کلیدی برای طراحی مدیریت حرارتی محسوب می‌شود.

2.3 شرایط لحیم‌کاری

این ال‌ای‌دی در حین مونتاژ به حرارت حساس است. برای لحیم‌کاری ریفلو، حداکثر دمای 260 درجه سانتی‌گراد به مدت 10 ثانیه مشخص شده است. برای لحیم‌کاری دستی، دمای نوک هویه نباید از 350 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند و زمان تماس باید به 3 ثانیه محدود شود. دستگاه همچنین به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس است و نیاز به رعایت اقدامات احتیاطی مناسب ESD در حین جابجایی دارد.

3. توضیح سیستم باینینگ

محصول از یک سیستم باینینگ جامع برای اطمینان از ثبات در پارامترهای کلیدی عملکرد استفاده می‌کند. شماره محصول خود چندین مورد از این باین‌ها را کدگذاری می‌کند.

3.1 رمزگشایی شماره محصول

شماره مدل XI3030E/LKE-HXXXX68Z15/2T حاوی کدهای خاصی است: \"HXX\" نشان‌دهنده کد CRI و دمای رنگ، \"XX\" نشان‌دهنده باین حداقل شار نوری، \"68\" نشان‌دهنده حداکثر ولتاژ مستقیم (6.8V) و \"Z15\" مشخص‌کننده جریان مستقیم (150mA) است.

3.2 باینینگ شاخص نمود رنگ (CRI)

دیتاشیت جدولی ارائه می‌دهد که نمادهای تک حرفی را به مقادیر حداقل CRI نگاشت می‌کند، به عنوان مثال: L = 70, Q = 75, K = 80, P = 85, H = 90. فهرست تولید انبوه استاندارد بر روی انواعی با حداقل CRI برابر 70 (کد L) متمرکز است.

3.3 باینینگ دمای رنگ مرتبط (CCT) و شار نوری

این ال‌ای‌دی در چندین CCT از 2200K (سفید گرم) تا 6500K (سفید سرد) موجود است. برای هر CCT، باین‌های شار نوری خاصی وجود دارد. به عنوان مثال، \"سری برای 4000K با 165 لومن\" شامل محصولاتی با CCT از 2200K تا 6500K است که هر کدام شار حداقل تعریف‌شده‌ای دارند (مثلاً 135 لومن برای 2200K، 165 لومن برای 4000K). یک سری با خروجی بالاتر \"175 لومن\" نیز برای CCTهای منتخب (2700K تا 6500K) موجود است. جداول دقیق محدوده باین، خروجی شار را به کدهای کوچکتر تقسیم می‌کنند (مثلاً 165L5، 170L5) که مقادیر حداقل و حداکثر شار را برای انتخاب دقیق مشخص می‌کنند.

3.4 باینینگ ولتاژ مستقیم

ولتاژ مستقیم در گام‌های 0.2 ولت از 5.4 ولت تا 6.8 ولت باین‌بندی شده است. کدهای باین عبارتند از 54B (5.4-5.6V)، 56B (5.6-5.8V)، ...، تا 66B (6.6-6.8V). این امر به طراحان اجازه می‌دهد تا ال‌ای‌دی‌هایی با افت ولتاژ ثابت برای طراحی مدار تنظیم جریان انتخاب کنند.

3.5 باینینگ مختصات رنگی

دیتاشیت شامل بخشی در مورد نمودار رنگی CIE 1931 است و محدوده‌های باین دقیقی را برای مختصات رنگی (x, y) برای CCTهای خاص، مانند 2200K ارائه می‌دهد. این باین‌ها (مثلاً 22K-A، 22K-B) چهارضلعی‌های کوچکی روی نمودار فضای رنگ تعریف می‌کنند تا ثبات رنگ دقیق درون یک بچ تضمین شود. محدوده مرجع برای باین‌های 2200K، به عنوان مثال، بین 2070K و 2320K است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

در حالی که گزیده دیتاشیت ارائه شده حاوی منحنی‌های عملکرد گرافیکی (مانند منحنی‌های جریان-ولتاژ، شار نسبی در مقابل دما، یا توزیع توان طیفی) نیست، این موارد معمولاً برای طراحی حیاتی هستند. بر اساس پارامترهای داده شده، می‌توان رفتارهای مورد انتظار را استنباط کرد. ولتاژ مستقیم با افزایش دمای اتصال کمی افزایش می‌یابد. شار نوری با افزایش دمای اتصال کاهش می‌یابد، ویژگی‌ای که در تمام ال‌ای‌دی‌ها مشترک است. زاویه دید گسترده 120 درجه نشان‌دهنده الگوی تابش لامبرتی یا نزدیک به لامبرتی است. برای طراحی دقیق، مشاوره با دیتاشیت کامل سازنده برای این نمودارها ضروری است.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

ال‌ای‌دی از یک پکیج نصب سطحی استاندارد PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier) استفاده می‌کند. نامگذاری \"XI3030E\" نشان‌دهنده ابعاد تقریبی پکیج 3.0mm x 3.0mm است. دستگاه دارای یک ال‌ای‌دی سفید با نمای از بالا است. جنس رزین شفاف است. جنس چیپ InGaN (ایندیوم گالیم نیترید) است که برای تولید نور سفید از طریق یک چیپ آبی ترکیب شده با یک لایه فسفر استاندارد است.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

همانطور که در ریتینگ‌های حداکثر مطلق ذکر شد، باید پروفایل‌های حرارتی دقیقی رعایت شوند. برای لحیم‌کاری ریفلو، دمای پیک 260 درجه سانتی‌گراد نباید بیش از 10 ثانیه تجاوز کند. یک پروفایل ریفلو توصیه شده با مراحل پیش‌گرم، خیساندن، ریفلو و خنک‌سازی باید استفاده شود تا تنش حرارتی به حداقل برسد. در صورت امکان باید از لحیم‌کاری دستی اجتناب کرد، اما در صورت لزوم، باید به سرعت و با کنترل دما انجام شود. قطعات به ESD حساس هستند و باید با اقدامات اتصال به زمین مناسب جابجا شوند. نگهداری باید در یک محیط خشک و کنترل شده در محدوده دمای مشخص شده انجام شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

فهرست تولید انبوه به عنوان راهنمای اصلی سفارش عمل می‌کند. کدهای محصول خاص مانند XI3030E/LKE-H4016568Z15/2T را می‌توان بر اساس CCT مورد نیاز (4000K)، حداقل شار (165 لومن)، CRI (حداقل 70) و ولتاژ مستقیم (حداکثر 6.8V) انتخاب کرد. قالب بسته‌بندی (نوار و قرقره، تعداد در هر قرقره) در گزیده مشخص نشده است اما برای قطعات SMD استاندارد است.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

این ال‌ای‌دی برای موارد زیر بسیار مناسب است: لامپ‌ها و تیوب‌های ال‌ای‌دی برای روشنایی عمومی، که در آنها بازده بالا و CRI خوب مهم است؛ نورپردازی تأکیدی معماری و نورپردازی صحنه، که از زاویه دید گسترده بهره می‌برد؛ نور پس‌زمینه کلیدها و پنل‌های کنترل؛ و روشنایی نمایشگاه‌های خرده‌فروشی یا تابلوها.

8.2 ملاحظات طراحی

مدیریت حرارتی:با مقاومت حرارتی (R_{th J-S}) برابر 17°C/W، هیت‌سینک مؤثر بسیار حیاتی است. حداکثر دمای اتصال 125 درجه سانتی‌گراد نباید تجاوز کند. طراحی چیدمان PCB و هرگونه هیت‌سینک خارجی باید به گونه‌ای باشد که دمای نقطه لحیم‌کاری را در حین کار تا حد ممکن پایین نگه دارد.
درایو جریان:یک درایور جریان ثابت برای خروجی نور پایدار و عمر طولانی توصیه می‌شود. جریان نامی 150 میلی‌آمپر است، با حداکثر مطلق 180 میلی‌آمپر. برای قابلیت اطمینان، کار در جریان نامی یا پایین‌تر از آن توصیه می‌شود.
طراحی اپتیکال:زاویه دید 120 درجه ذاتی پکیج است. برای زوایای باریک‌تر پرتو، اپتیک ثانویه (لنزها) مورد نیاز خواهد بود.
ثبات رنگ:از اطلاعات باینینگ برای انتخاب ال‌ای‌دی‌هایی از باین‌های شار، ولتاژ و رنگی یکسان برای کاربردهایی که نیاز به ظاهر یکنواخت دارند استفاده کنید.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های کم‌توان سنتی، این ال‌ای‌دی مید پاور شار نوری به مراتب بالاتری را در یک پکیج فشرده ارائه می‌دهد و چگالی لومن را بهبود می‌بخشد. CRI بالا (با انواع تا 90) آن را از ال‌ای‌دی‌های مید پاور استاندارد که اغلب CRI در محدوده 70-80 دارند متمایز می‌سازد و آن را برای کاربردهایی که کیفیت رنگ حیاتی است مناسب می‌کند. مقدار مشخص شده R9، اگرچه در سری استاندارد منفی است، یک پارامتر شفاف است که به طراحان اجازه می‌دهد مناسب بودن را برای نورپردازی تمام طیف ارزیابی کنند. زاویه دید گسترده 120 درجه یک مزیت کلیدی نسبت به ال‌ای‌دی‌هایی با پرتوهای باریک‌تر برای کاربردهای روشنایی منطقه‌ای است.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: مصرف توان واقعی این ال‌ای‌دی چقدر است؟
ج: توان (P) به صورت ولتاژ مستقیم (V_F) × جریان مستقیم (I_F) محاسبه می‌شود. با V_Fمعمولی حدود 6 ولت و I_Fدر 150 میلی‌آمپر، توان معمولی تقریباً 0.9 وات است (6V * 0.15A). ریتینگ حداکثر اتلاف توان 1.224 وات است.

س: آیا می‌توانم این ال‌ای‌دی را با منبع تغذیه 12 ولت راه‌اندازی کنم؟
ج: خیر، به طور مستقیم نمی‌توان. خود ال‌ای‌دی ولتاژ مستقیم حدود 6 ولت دارد. اتصال مستقیم آن به 12 ولت باعث جریان بیش از حد و خرابی فوری می‌شود. شما باید از یک درایور جریان ثابت یا یک مدار (مانند یک مقاومت سری با منبع ولتاژ) استفاده کنید که برای محدود کردن جریان به 150 میلی‌آمپر با در نظر گرفتن اختلاف ولتاژ طراحی شده است.

س: مقدار منفی R9 به چه معناست؟
ج: R9 اندازه‌گیری می‌کند که یک منبع نور چگونه رنگ قرمز تیره را نمایش می‌دهد. یک مقدار منفی نشان می‌دهد که منبع نور در واقع آن رنگ آزمایش قرمز خاص را در مقایسه با یک منبع نور مرجع، کمتر اشباع یا کدرتر نشان می‌دهد. این در برخی از سیستم‌های فسفر ال‌ای‌دی سفید رایج است. برای کاربردهایی که قرمزهای زنده حیاتی هستند (مانند نمایش گوشت، خرده‌فروشی)، انتخاب یک ال‌ای‌دی با مقدار R9 مثبت بالا مهم است.

س: چگونه بین سری 165 لومن و 175 لومن انتخاب کنم؟
ج: انتخاب بستگی به خروجی نور مورد نیاز و بازده برای کاربرد شما دارد. سری 175 لومن خروجی لومن بالاتری برای همان جریان (150 میلی‌آمپر) فراهم می‌کند، به این معنی که بازده بالاتر (لومن بر وات). این اغلب با هزینه کمی بالاتر همراه است. بر اساس نیازهای لومنی و اهداف هزینه‌ای خود انتخاب کنید.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

مورد: طراحی یک ماژول ال‌ای‌دی جایگزین برای یک چراغ توکار.
1. نیازمندی‌ها:چراغ توکار به 800 لومن نور سفید گرم (3000K) با نمود رنگ خوب (CRI >80) برای جایگزینی یک لامپ هالوژن 60 وات نیاز دارد.
2. انتخاب ال‌ای‌دی:از فهرست تولید انبوه، XI3030E/LKE-H3016368Z15/2T انتخاب می‌شود (3000K، حداقل 163 لومن، CRI 70). با این حال، از آنجایی که CRI >80 مورد نیاز است، یک نوع با کد CRI \"K\" (حداقل 80) یا بالاتر باید از محدوده کامل محصول انتخاب شود، که احتمالاً با کد شار کمی متفاوت خواهد بود.
3. محاسبه تعداد:برای دستیابی به 800 لومن، تقریباً به 5 ال‌ای‌دی (800 لومن / 163 لومن به ازای هر ال‌ای‌دی) از نوع انتخاب شده نیاز است، با در نظر گرفتن تلفات اپتیکال و حرارتی، ممکن است از 6-7 ال‌ای‌دی استفاده شود.
4. طراحی حرارتی:با 6 ال‌ای‌دی هر کدام حدود 0.9 وات، کل حرارت حدود 5.4 وات است. یک PCB با هسته فلزی (MCPCB) با وایاهای حرارتی کافی و اتصال به بدنه چراغ توکار به عنوان هیت‌سینک طراحی می‌شود تا دمای اتصال به خوبی زیر 125 درجه سانتی‌گراد نگه داشته شود.
5. طراحی الکتریکی:یک درایور جریان ثابت که قادر به تأمین 150 میلی‌آمپر به یک رشته از 6 ال‌ای‌دی (مجموع V_f~ 36 ولت) باشد انتخاب می‌شود. به طور جایگزین، می‌توان از دو رشته موازی هر کدام 3 ال‌ای‌دی با پیکربندی درایور متفاوت استفاده کرد.

12. اصل عملکرد

XI3030E یک ال‌ای‌دی سفید تبدیل شده با فسفر است. هسته آن یک چیپ نیمه‌هادی از جنس InGaN است که وقتی جریان الکتریکی از آن در جهت مستقیم می‌گذرد (الکترولومینسانس) نور آبی ساطع می‌کند. این نور آبی تا حدی توسط یک لایه پوشش فسفر زرد (و اغلب قرمز/سبز) که روی یا اطراف چیپ رسوب داده شده است جذب می‌شود. فسفر نور را در طول موج‌های بلندتر (زرد، قرمز) مجدداً ساطع می‌کند. مخلوط نور آبی جذب نشده و نور زرد/قرمز ساطع شده از فسفر ترکیب می‌شود تا درک نور سفید را ایجاد کند. نسبت دقیق ساطع‌شده آبی و فسفر، دمای رنگ مرتبط (CCT) نور سفید را تعیین می‌کند.

13. روندهای فناوری

بخش ال‌ای‌دی مید پاور، که توسط پکیج‌هایی مانند PLCC-2 (3030) نمایندگی می‌شود، همچنان در حال تکامل است. روندهای کلیدی صنعت شامل بهبود مستمر بازده نوری (لومن بر وات) است که توسط فناوری چیپ بهتر و بازده فسفر هدایت می‌شود. تمرکز قوی بر افزایش کیفیت رنگ، فشار برای مقادیر CRI بالاتر (90+) و بهبود R9 و سایر شاخص‌های رنگ اشباع شده (R12، R13 و غیره) برای نورپردازی تمام طیف وجود دارد. روند دیگر بهبود قابلیت اطمینان و عمر تحت جریان‌های درایو بالاتر و دمای عملیاتی است. علاوه بر این، فناوری بسته‌بندی در حال پیشرفت است تا امکان چگالی شار بالاتر و مدیریت حرارتی بهتر از همان ابعاد را فراهم کند. توسعه سیستم‌های باینینگ دقیق‌تر و ثابت‌تر نیز همچنان یک اولویت است تا تولید انبوه محصولات روشنایی با یکنواختی رنگ عالی را ممکن سازد.