مشخصات فنی LED سفید سری T3C - سایز 3.0x3.0x0.69 میلی‌متر - ولتاژ 6.0 ولت - توان 0.72 وات

1. مرور کلی محصول

سری T3C نمایانگر یک LED سفید با نمای بالا و عملکرد بالا است که برای کاربردهای روشنایی عمومی طراحی شده است. این پکیج 3030 (3.0x3.0 میلی‌متر) برای ارائه خروجی شار نوری بالا در حالی که فاکتور فرم فشرده‌ای مناسب برای طراحی‌های روشنایی مدرن و محدود از نظر فضا حفظ می‌شود، مهندسی شده است. طراحی پکیج تقویت‌شده حرارتی آن یک ویژگی کلیدی است که امکان اتلاف حرارت بهتر و عملکرد قابل اطمینان در جریان‌های راه‌اندازی بالاتر را فراهم می‌کند که به قابلیت جریان بالای آن کمک می‌کند. این قطعه با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب سازگار است و برای مطابقت با دستورالعمل‌های RoHS طراحی شده است که آن را برای بازارهای جهانی با مقررات سختگیرانه زیست‌محیطی مناسب می‌سازد.

1.1 مزایای اصلی و بازار هدف

مزایای اصلی این LED شامل بازده نوری بالا، عملکرد حرارتی قوی و زاویه دید گسترده 120 درجه است که توزیع نور یکنواختی را تضمین می‌کند. این ویژگی‌ها آن را به انتخابی ایده‌آل برای کاربردهای نوسازی که می‌تواند جایگزین منابع نور سنتی، روشنایی محیطی عمومی و نورپردازی پشت تابلوهای علائم داخلی و خارجی شود، تبدیل می‌کند. عملکرد آن همچنین برای پروژه‌های روشنایی معماری و تزئینی که در آن‌ها رنگ یکنواخت و خروجی بالا مورد نیاز است، مناسب می‌باشد.

2. تحلیل عمیق پارامترهای فنی

این بخش تفسیر دقیق و عینی از پارامترهای عملکرد کلیدی مشخص شده در دیتاشیت را ارائه می‌دهد که برای مهندسان طراحی حیاتی است.

2.1 ویژگی‌های الکترواپتیکی

خروجی شار نوری در جریان تست 120 میلی‌آمپر و دمای اتصال (Tj) 25 درجه سلسیوس مشخص شده است. مقادیر معمولی به طور قابل توجهی با دمای رنگ مرتبط (CCT) و شاخص نمود رنگ (CRI) تغییر می‌کند. به عنوان مثال، یک LED با دمای رنگ 4000K و CRI برابر 70 (Ra70) دارای شار نوری معمولی 114 لومن است، در حالی که همان CCT با CRI برابر 90 (Ra90) به 91 لومن کاهش می‌یابد. این رابطه معکوس بین CRI و خروجی نور یک مصالحه اساسی در طراحی LED است. تمام اندازه‌گیری‌های شار نوری دارای تلرانس اعلام‌شده ±7% هستند و اندازه‌گیری‌های CRI دارای تلرانس ±2 می‌باشند.

2.2 پارامترهای الکتریکی و حرارتی

مقادیر حداکثر مطلق محدودیت‌های عملیاتی را تعریف می‌کنند. حداکثر جریان مستقیم پیوسته (IF) 200 میلی‌آمپر است، با جریان مستقیم پالسی (IFP) 300 میلی‌آمپر تحت شرایط خاص (عرض پالس ≤100 میکروثانیه، چرخه کاری ≤1/10). حداکثر اتلاف توان (PD) 1280 میلی‌وات است. ولتاژ مستقیم (VF) معمولاً در 120 میلی‌آمپر 6.0 ولت اندازه‌گیری می‌شود، با محدوده‌ای از 5.6 ولت تا 6.4 ولت. یک پارامتر حیاتی برای مدیریت حرارتی، مقاومت حرارتی از اتصال به نقطه لحیم (Rth j-sp) است که به عنوان 17 درجه سلسیوس بر وات مشخص شده است. این مقدار نشان می‌دهد که حرارت با چه کارایی از چیپ LED به برد مدار چاپی منتقل می‌شود که مستقیماً بر طول عمر و پایداری عملکرد LED تأثیر می‌گذارد.

3. توضیح سیستم باینینگ

محصول به منظور اطمینان از ثبات در پارامترهای کلیدی، که برای کاربردهای نیازمند خروجی نور و رنگ یکنواخت حیاتی است، در بین‌ها طبقه‌بندی می‌شود.

3.1 باینینگ شار نوری و ولتاژ مستقیم

ساختار باینینگ شار نوری پیچیده است و توسط CCT، CRI و یک کد شار (مثلاً 5D، 5E) تعریف می‌شود. به عنوان مثال، یک LED با دمای رنگ 3000K و Ra80 می‌تواند به صورت 5D (95-100 لومن)، 5E (100-105 لومن)، 5F (105-110 لومن) یا 5G (110-115 لومن) بین‌بندی شود. به طور مشابه، ولتاژ مستقیم در چهار کد بین‌بندی می‌شود: Z3 (5.6-5.8V)، A4 (5.8-6.0V)، B4 (6.0-6.2V) و C4 (6.2-6.4V). این امر به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی را انتخاب کنند که با نیازهای مدار درایور خود برای دستیابی به بهینه‌ترین بازده مطابقت دارند.

3.2 باینینگ رنگ‌سنجی

ثبات رنگ در داخل یک بیضی مک‌آدام 5 مرحله‌ای در نمودار رنگ‌سنجی CIE برای هر بین CCT (مثلاً 27R5 برای 2700K) کنترل می‌شود. دیتاشیت مختصات مرکز را در هر دو دمای 25°C و 85°C، همراه با پارامترهای بیضی (a, b, Φ) ارائه می‌دهد. این باینینگ دقیق، که با استانداردهایی مانند Energy Star برای 2600K-7000K همسو است، تضمین می‌کند که حداقل تفاوت رنگ قابل مشاهده بین LEDهای یک دسته وجود دارد که برای تجهیزات چند LED حیاتی است.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

داده‌های گرافیکی بینشی از رفتار LED تحت شرایط عملیاتی مختلف ارائه می‌دهند.

4.1 طیف و توزیع زاویه‌ای

نمودارهای طیف رنگ (برای Ra70، Ra80، Ra90) توزیع توان طیفی نسبی را نشان می‌دهند. LEDهای با CRI بالاتر طیف پرتر و کامل‌تری، به ویژه در ناحیه قرمز، نشان می‌دهند که منجر به نمود رنگ بهتر اما بازده کلی کمی پایین‌تر می‌شود. نمودار توزیع زاویه دید، الگوی پرتو گسترده 120 درجه را تأیید می‌کند که با توزیع لامبرتی یا نزدیک به لامبرتی مشخص می‌شود.

4.2 وابستگی‌های الکتریکی و حرارتی

منحنی جریان مستقیم در مقابل شدت نسبی، رابطه فوق‌خطی بین جریان راه‌اندازی و خروجی نور را نشان می‌دهد. منحنی جریان مستقیم در مقابل ولتاژ مستقیم، مشخصه نمایی IV دیود را نشان می‌دهد. شاید مهم‌تر از همه، نمودار دمای محیط در مقابل شار نوری نسبی، تأثیر منفی افزایش دما بر خروجی نور را نشان می‌دهد. به طور مشابه، نمودار دمای محیط در مقابل ولتاژ مستقیم نسبی، ضریب دمای منفی ولتاژ مستقیم را نشان می‌دهد که یک ملاحظه کلیدی برای درایورهای جریان ثابت است.

5. اطلاعات مکانیکی و پکیج

5.1 ابعاد و قطبیت

پکیج دارای فوت‌پرینت استاندارد 3030 با ابعاد 3.00x3.00 میلی‌متر و ارتفاع 0.69 میلی‌متر است. نمودار نمای پایین به وضوح طرح پدهای لحیم و شناسایی قطبیت را نشان می‌دهد. آند و کاتد مشخص شده‌اند، که کاتد معمولاً با یک ویژگی متمایز مانند یک بریدگی یا علامت سبز روی خود پکیج نشان داده می‌شود. الگوی لحیم‌کاری برای مونتاژ سطحی قابل اطمینان طراحی شده است.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری و مونتاژ

این LED برای لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب درجه‌بندی شده است. حداکثر درجه حرارت مجاز برای لحیم‌کاری (Tsld) به عنوان 230°C یا 260°C برای حداکثر 10 ثانیه مشخص شده است. این به دمای اوج اندازه‌گیری شده در پدهای لحیم LED در طی پروفایل ریفلو اشاره دارد. پیروی از یک پروفایل ریفلو توصیه‌شده که با نرخ‌های کنترل‌شده گرم و سرد می‌شود برای جلوگیری از شوک حرارتی که می‌تواند باعث ترک خوردن پکیج یا خرابی اتصال لحیم شود، حیاتی است. محدوده دمای عملیاتی -40°C تا +105°C و محدوده دمای نگهداری -40°C تا +85°C است.

7. سیستم شماره‌گذاری مدل و اطلاعات سفارش

شماره قطعه از ساختار زیر پیروی می‌کند: T3C***21A-*****. کدهای خاص درون این ساختار ویژگی‌های حیاتی را تعریف می‌کنند:

• X1 (کد نوع):'3C' برای پکیج 3030.
• X2 (کد CCT):مثلاً '27' برای 2700K، '40' برای 4000K.
• X3 (نمود رنگ):'7' برای Ra70، '8' برای Ra80، '9' برای Ra90.
• X4 و X5 (پیکربندی چیپ):تعداد چیپ‌های سری و موازی را نشان می‌دهد (1-Z).
• X6 (کد قطعه):تعیین داخلی (A-Z).
• X7 (کد رنگ):استاندارد بین رنگ‌سنجی را تعریف می‌کند (مثلاً 'R' برای ANSI 85°C).

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی متداول

این LED برای موارد زیر بسیار مناسب است:

• لامپ‌های نوسازی:جایگزین مستقیم برای لامپ‌های رشته‌ای، هالوژن یا CFL در داون‌لایت‌ها، لامپ‌ها و تیوب‌ها.
• روشنایی عمومی:تجهیزات خطی، چراغ‌های پنلی و روشنایی سقف بلند که در آن‌ها شار بالا و یکنواختی خوب مورد نیاز است.
• نورپردازی پشت تابلو علائم:تابلوهای علائم داخلی/خارجی با نور لبه‌ای یا مستقیم که نیازمند نور سفید یکنواخت هستند.
• روشنایی معماری:روشنایی کاو، نورپردازی نما و سایر کاربردهای تزئینی.

8.2 ملاحظات طراحی

عوامل کلیدی طراحی شامل موارد زیر است:

• مدیریت حرارتی:مقاومت حرارتی 17°C/W نیازمند یک هیت‌سینک مؤثر است. حفظ دمای اتصال پایین برای دستیابی به طول عمر درجه‌بندی شده و حفظ خروجی نور و ثبات رنگ بسیار مهم است.
• جریان راه‌اندازی:در حالی که قابلیت کار تا 200mA را دارد، عملکرد در جریان تست 120mA یا پایین‌تر از آن اغلب تعادل بهتری از بازده، طول عمر و بار حرارتی ارائه می‌دهد.
• اپتیک:زاویه دید گسترده ممکن است برای کاربردهای نیازمند پرتو متمرکزتر، نیاز به اپتیک ثانویه (لنزها، رفلکتورها) داشته باشد.
• انتخاب باینینگ:برای طراحی‌های چند LED، مشخص کردن بین‌های دقیق برای شار، ولتاژ و رنگ‌سنجی برای اجتناب از ناهماهنگی‌های قابل مشاهده (تغییر رنگ، تغییر روشنایی) ضروری است.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با پکیج‌های قدیمی‌تر مانند 3528 یا 5050، فرمت 3030 چگالی لومن بالاتری در یک پکیج با اندازه متوسط ارائه می‌دهد. طراحی تقویت‌شده حرارتی آن معمولاً نسبت به پکیج‌های استاندارد 3030 از نظر حداکثر جریان راه‌اندازی و خروجی نور پایدار در دماهای بالا برتری دارد. در دسترس بودن گزینه‌های با CRI بالا (Ra90) در همان پکیج، انعطاف‌پذیری را برای طراحان در کاربردهایی که کیفیت رنگ حیاتی است بدون نیاز به تغییر فوت‌پرینت مکانیکی فراهم می‌کند.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

س: مصرف توان واقعی در نقطه عملیاتی معمول چیست؟

پ: در شرایط تست IF=120mA و VF=6.0V، توان الکتریکی 0.72W است (120mA * 6.0V = 720mW).

س: دما چگونه بر خروجی نور تأثیر می‌گذارد؟

پ: همانطور که در شکل 7 نشان داده شده است، شار نوری نسبی با افزایش دمای محیط (و در نتیجه اتصال) کاهش می‌یابد. برای به حداقل رساندن این افت، هیت‌سینک مناسب مورد نیاز است.

س: چه توپولوژی درایوری توصیه می‌شود؟

پ: یک درایور جریان ثابت برای LEDها اجباری است. جریان خروجی درایور باید بر اساس خروجی نور مورد نظر و طراحی حرارتی تنظیم شود و از 200mA تجاوز نکند. درایور همچنین باید محدوده بین ولتاژ مستقیم (5.6V-6.4V) را در نظر بگیرد.

س: آیا می‌توان چند LED را به صورت سری متصل کرد؟

پ: بله، اما مجموع ولتاژ مستقیم سری باید در محدوده ولتاژ تطبیق درایور باشد. تغییرات در بین ولتاژ مستقیم باید برای اطمینان از تقسیم جریان یکنواخت، به ویژه در رشته‌های موازی، در نظر گرفته شود.

11. مطالعه موردی طراحی و استفاده

سناریو: طراحی یک تیوب LED به طول 1200 میلی‌متر برای نوسازی دفتر.

یک طراح ممکن است از 120 عدد LED با دمای رنگ 4000K، Ra80، بین 5G (110-115 لومن) که به صورت آرایه خطی چیده شده‌اند، استفاده کند. در جریان 120mA برای هر LED، شار کل سیستم تقریباً 13200-13800 لومن خواهد بود. با استفاده از یک درایور جریان ثابت درجه‌بندی شده برای 120mA و یک ولتاژ تطبیق به اندازه کافی بالا برای پوشش 120 LED به صورت سری (120 * ~6V = 720V) یا ترکیبی از رشته‌های سری-موازی. یک کانال آلومینیومی هم به عنوان ساختار و هم به عنوان هیت‌سینک عمل می‌کند، طراحی شده تا دمای اتصال LED را زیر 85°C نگه دارد تا بیش از 90% خروجی لومن اولیه در طول عمر هدف حفظ شود. زاویه دید گسترده، روشنایی خوب سطح کار را بدون خیرگی بیش از حد تضمین می‌کند.

12. معرفی اصل عملکرد

یک LED سفید معمولاً از یک چیپ نیمه‌هادی نیترید گالیم ایندیوم (InGaN) نورافشان آبی استفاده می‌کند. بخشی از این نور آبی توسط یک لایه فسفر که چیپ را می‌پوشاند، به طول موج‌های بلندتر (زرد، قرمز) تبدیل می‌شود. مخلوط نور آبی باقی‌مانده و نور تبدیل‌شده توسط فسفر منجر به درک نور سفید می‌شود. ترکیب خاص فسفرها، CCT (سفید گرم، سفید سرد) و CRI را تعیین می‌کند. اصل الکتریکی آن مانند یک دیود نیمه‌هادی است: هنگامی که یک ولتاژ مستقیم بیش از گپ انرژی آن اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه فعال بازترکیب شده و انرژی را به شکل فوتون (نور) آزاد می‌کنند.

13. روندهای فناوری

روند کلی در LEDهای با توان متوسط مانند 3030 به سمت بازده بالاتر (لومن بیشتر بر وات)، ثبات رنگ بهبودیافته (باینینگ دقیق‌تر) و قابلیت اطمینان بالاتر در دماهای بالا است. همچنین تقاضای رو به رشدی برای LEDهای با CRI بالا و تنظیم طیفی خاص (مثلاً برای روشنایی انسان‌محور) بدون جریمه قابل توجه بازده وجود دارد. فناوری پکیج‌سازی همچنان در حال تکامل است تا عملکرد حرارتی را بهبود بخشد و امکان جریان‌های راه‌اندازی و چگالی‌های توان بالاتر از همان فوت‌پرینت را فراهم کند. علاوه بر این، ادغام داده‌های تست فتومتریک و رنگ‌سنجی مستقیماً در شماره‌های قطعه قابل ردیابی یا پاسپورت‌های دیجیتال محصول برای کمک به تولید خودکار و کنترل کیفیت رایج‌تر می‌شود.