مشخصات فنی سری T20 ال‌ای‌دی سفید - بسته‌بندی 2016 - ابعاد 2.0x1.6x1.75mm - ولتاژ معمولی 11V - توان 0.33W - سند فنی فارسی

1. مرور کلی محصول

سری T20 نمایانگر یک راه‌حل ال‌ای‌دی سفید فشرده و با عملکرد بالا است که برای کاربردهای روشنایی مدرن طراحی شده است. این ال‌ای‌دی با دید از بالا، با اندازه بسته‌بندی 2016 مشخص شده، برای ارائه روشنایی قابل اعتماد و کارآمد مهندسی شده است. مزایای اصلی آن ناشی از طراحی بسته‌بندی تقویت‌شده حرارتی است که تخلیه حرارت بهتر را تسهیل می‌کند و امکان کار با جریان بالاتر و خروجی نوری پایدار را فراهم می‌آورد. این قطعه با زاویه دید گسترده مشخص می‌شود که آن را برای کاربردهای نیازمند توزیع نور وسیع مناسب می‌سازد. این دستگاه کاملاً با فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو بدون سرب مطابقت دارد و از استانداردهای زیست‌محیطی RoHS پیروی می‌کند که تضمین‌کننده سازگاری با الزامات تولید مدرن و مقررات جهانی است.

بازار هدف این ال‌ای‌دی متنوع است و هر دو بخش روشنایی تجاری و مسکونی را در بر می‌گیرد. کاربردهای اصلی آن شامل لوازم روشنایی داخلی، راه‌حل‌های نوسازی برای جایگزینی منابع نور سنتی، روشنایی محیطی عمومی و روشنایی معماری یا تزئینی است که در آن‌ها هم عملکرد و هم اندازه فاکتور حیاتی هستند.

2. بررسی عمیق پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های الکترواپتیکی

عملکرد پایه ال‌ای‌دی در شرایط آزمایش استاندارد جریان مستقیم (IF) 30 میلی‌آمپر و دمای پیوند (Tj) 25 درجه سلسیوس تعریف شده است. شار نوری خروجی با دمای رنگ مرتبط (CCT) تغییر می‌کند. به عنوان مثال، یک ال‌ای‌دی 2700K (سفید گرم) شار نوری معمولی 34.5 لومن با حداقل 32 لومن ارائه می‌دهد، در حالی که CCTهای خنک‌تر مانند 4000K، 5000K، 5700K و 6500K خروجی معمولی بالاتری معادل 36.5 لومن (حداقل 34 لومن) فراهم می‌کنند. همه انواع شاخص بازتاب رنگ (CRI) بالای Ra80 را حفظ می‌کنند که تضمین‌کننده وفاداری رنگ خوب است. تلرانس اندازه‌گیری شار نوری ±7% و تلرانس CRI ±2 است.

این دستگاه دارای زاویه دید بسیار گسترده (2θ1/2) 120 درجه است که الگوی انتشار نور وسیع و یکنواختی را فراهم می‌آورد و برای روشنایی منطقه‌ای ایده‌آل است.

2.2 پارامترهای الکتریکی

ولتاژ مستقیم (VF) در 30 میلی‌آمپر معمولاً 11 ولت است، با محدوده 9.5 تا 12 ولت و تلرانس اندازه‌گیری ±0.3 ولت. ریتینگ‌های حداکثر مطلق محدودیت‌های عملیاتی را تعریف می‌کنند: جریان مستقیم پیوسته (IF) 40 میلی‌آمپر، جریان مستقیم پالسی (IFP) 60 میلی‌آمپر (تحت شرایط پالس خاص) و حداکثر اتلاف توان (PD) 440 میلی‌وات. ولتاژ معکوس (VR) به 5 ولت محدود شده است. باید دقت شود که از این ریتینگ‌ها تجاوز نشود تا قابلیت اطمینان بلندمدت تضمین گردد.

2.3 ویژگی‌های حرارتی

مدیریت حرارتی برای عملکرد و طول عمر ال‌ای‌دی حیاتی است. مقاومت حرارتی از پیوند تا نقطه لحیم (Rth j-sp) تحت شرایط آزمایش استاندارد 40 درجه سلسیوس بر وات مشخص شده است. حداکثر دمای مطلق پیوند (Tj) 120 درجه سلسیوس است. این دستگاه برای محدوده دمای عملیاتی (Topr) 40- درجه تا 105+ درجه سلسیوس ریت شده است. منحنی کاهش ریت (شکل 8) به وضوح نشان می‌دهد که چگونه جریان مستقیم مجاز باید با افزایش دمای محیط کاهش یابد تا از گرمای بیش از حد و خرابی زودرس جلوگیری شود.

3. توضیح سیستم دسته‌بندی

3.1 دسته‌بندی شار نوری

ال‌ای‌دی‌ها بر اساس شار نوری دسته‌بندی می‌شوند تا یکنواختی تضمین شود. به عنوان مثال، یک ال‌ای‌دی 4000K با Ra80 می‌تواند در دسته‌های E1 (34-36 لومن)، E2 (36-38 لومن) و E3 (38-42 لومن) یافت شود. کد دسته (مثلاً D9, E1, E2) بخشی از سیستم شماره‌گذاری قطعه است و به طراحان اجازه می‌دهد ال‌ای‌دی‌هایی با سطوح خروجی دقیق برای کاربرد خود انتخاب کنند.

3.2 دسته‌بندی ولتاژ مستقیم

به طور مشابه، ولتاژ مستقیم برای کمک به طراحی مدار، به ویژه برای راه‌اندازی چندین ال‌ای‌دی به صورت سری، دسته‌بندی شده است. دسته‌های موجود شامل 1C (8-9 ولت)، 1D (9-10 ولت) و 5X (10-12 ولت) می‌شود. انتخاب ال‌ای‌دی‌ها از یک دسته ولتاژ یکسان می‌تواند به دستیابی توزیع جریان یکنواخت‌تر کمک کند.

3.3 دسته‌بندی رنگ‌سنجی

یکنواختی رنگ با استفاده از نمودار رنگ‌سنجی CIE 1931 به شدت کنترل می‌شود. هر CCT (مثلاً 2700K، 3000K) توسط یک مختصات مرکزی هدف (x, y) و یک بیضی تلرانس تعریف می‌شود. مشخصات بیان می‌کند که رتبه‌های رنگ درون یک بیضی 5-گام MacAdam قرار می‌گیرند که استانداردی برای تعریف تفاوت‌های رنگ قابل درک است. استانداردهای دسته‌بندی Energy Star در محدوده 2600K تا 7000K اعمال می‌شود و اطمینان حاصل می‌کند که ال‌ای‌دی‌ها الزامات سختگیرانه یکنواختی رنگ برای محصولات روشنایی با کیفیت را برآورده می‌کنند.

4. تحلیل منحنی‌های عملکرد

دیتاشیت چندین نمودار کلیدی برای درک عملکرد تحت شرایط مختلف ارائه می‌دهد.

Relative Intensity vs. Forward Current (Fig. 3): This curve shows how light output increases with current. It is typically non-linear, and operating beyond the recommended current can lead to efficiency droop and accelerated degradation.

Forward Voltage vs. Forward Current (Fig. 4): This IV characteristic curve is essential for designing the driver circuit. It shows the relationship between the voltage across the LED and the current flowing through it.

Relative Luminous Flux vs. Ambient Temperature (Fig. 5): This graph demonstrates the negative impact of rising temperature on light output. As the ambient (and consequently junction) temperature increases, the luminous flux decreases. This underscores the importance of effective thermal design.

Relative Forward Voltage vs. Ambient Temperature (Fig. 6): The forward voltage has a negative temperature coefficient, meaning it decreases slightly as temperature rises. This can be a factor in constant-current driver design.

Chromaticity Shift vs. Ambient Temperature (Fig. 7): This plot is critical for color-sensitive applications. It shows how the x and y color coordinates drift with changes in temperature, which is vital information for maintaining color consistency in varying environments.

Color Spectrum (Fig. 1): This graph displays the spectral power distribution of the emitted white light, which is a combination of the blue LED chip and the phosphor coating. It helps in understanding the color quality and potential applications.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

ال‌ای‌دی از فوت‌پرینت بسته‌بندی 2016 استفاده می‌کند، با ابعاد طول 2.0 میلی‌متر، عرض 1.6 میلی‌متر و ارتفاع 1.75 میلی‌متر. نقشه بسته‌بندی یک نمای پایین را نشان می‌دهد که الگوی پد لحیم‌کاری را ترسیم می‌کند. شناسایی قطبیت به وضوح نشان داده شده است: کاتد علامت‌گذاری شده است. تلرانس ابعادی، مگر اینکه خلاف آن مشخص شده باشد، ±0.1 میلی‌متر است. این اندازه فشرده امکان چیدمان PCB با چگالی بالا را فراهم می‌آورد و آن را برای لوازم روشنایی باریک مناسب می‌سازد.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

این دستگاه برای فرآیندهای لحیم‌کاری ریفلو طراحی شده است. یک پروفایل ریفلو دقیق با پارامترهای خاص ارائه شده است: نرخ افزایش دما از دمای مایع (TL=217°C) تا دمای اوج (Tp=260°C حداکثر) نباید از 3 درجه سلسیوس بر ثانیه تجاوز کند. زمان نگهداری بالاتر از TL (tL) باید بین 60 تا 150 ثانیه باشد. حداکثر دمای بدنه بسته نباید از 260 درجه سلسیوس تجاوز کند و زمان در محدوده 5 درجه‌ای این اوج (tp) حداکثر باید 30 ثانیه باشد. نرخ کاهش دما حداکثر باید 6 درجه سلسیوس بر ثانیه باشد. کل زمان از 25 درجه سلسیوس تا دمای اوج نباید از 8 دقیقه تجاوز کند. رعایت این پروفایل برای جلوگیری از آسیب حرارتی به بسته ال‌ای‌دی، اتصالات لحیم و مواد اتصال داخلی تراشه حیاتی است.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

سیستم شماره‌گذاری قطعه جامع است و امکان مشخصات دقیق را فراهم می‌آورد. مدل T20**811A-***** است. سیستم شماره‌گذاری به شرح زیر تجزیه می‌شود: X1 نشان‌دهنده کد نوع (20 برای بسته‌بندی 2016) است. X2 کد CCT است (مثلاً 27 برای 2700K). X3 شاخص بازتاب رنگ است (8 برای Ra80). X4 و X5 به ترتیب نشان‌دهنده تعداد تراشه‌های سری و موازی هستند. X6 یک کد قطعه است. X7 یک کد رنگ است که درجه‌های عملکرد خاص را تعریف می‌کند (مثلاً M برای استاندارد ANSI). X8، X9 و X10 برای کدهای داخلی و یدکی هستند. این سیستم به کاربران امکان می‌دهد نوع دقیق ال‌ای‌دی مورد نیاز برای طراحی خود را سفارش دهند.

8. پیشنهادات کاربردی

8.1 سناریوهای کاربردی معمول

همانطور که فهرست شده، کاربردهای اصلی روشنایی داخلی، نوسازی، روشنایی عمومی و روشنایی معماری/تزئینی هستند. شار نوری بالا و زاویه وسیع آن را برای چراغ‌های توکار، پنل‌های نوری، لامپ‌های تیوبی و نوارهای تزئینی عالی می‌سازد. زاویه پرتو 120 درجه به ویژه برای لوازم نیازمند پوشش روشنایی وسیع بدون نقاط داغ مفید است.

8.2 ملاحظات طراحی

Thermal Management: Given the thermal resistance of 40°C/W, proper heat sinking is mandatory, especially when operating at or near the maximum current. The PCB should be designed with adequate thermal vias and possibly connected to a metal core or heatsink to maintain a low junction temperature.

Electrical Driving: A constant current driver is recommended to ensure stable light output and color over the LED's lifetime. The driver should be selected based on the forward voltage bin and the required operating current, ensuring it does not exceed the absolute maximum ratings. The derating curve must be consulted for high-temperature environments.

Optical Design: The top-view nature and wide beam angle may require secondary optics (lenses or diffusers) if a specific beam pattern or glare control is needed.

9. مقایسه و تمایز فنی

در مقایسه با ال‌ای‌دی‌های میان‌توان استاندارد، بسته‌بندی T20/2016 به دلیل طراحی تقویت‌شده حرارتی خود، تعادلی بین اندازه فشرده و عملکرد حرارتی خوب ارائه می‌دهد. ولتاژ مستقیم معمولی 11 ولت آن در 30 میلی‌آمپر نشان می‌دهد که ممکن است به طور داخلی شامل پیکربندی‌های تراشه چندگانه باشد. زاویه دید وسیع 120 درجه یک تمایز کلیدی از ال‌ای‌دی‌های با پرتو باریک‌تر است که آن را برای روشنایی عمومی مناسب‌تر می‌سازد تا نورافکنی. پیروی از بیضی‌های 5-گام MacAdam و دسته‌بندی Energy Star آن را در دسته‌ای قرار می‌دهد که بر یکنواختی رنگ بالا متمرکز است، که یک مزیت قابل توجه نسبت به ال‌ای‌دی‌های با تلرانس رنگ بازتر است.

10. پرسش‌های متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

Q: What is the actual power consumption of this LED?
A: At the typical operating condition of 30mA and 11V, the power consumption is 0.33W (30mA * 11V = 330mW). This is below the maximum power dissipation rating of 440mW.

Q: Can I drive this LED with a 12V supply?
A: Not directly. The LED requires a constant current driver, not a constant voltage supply. Connecting it directly to a 12V source would likely cause excessive current flow, exceeding the absolute maximum rating and destroying the LED. A driver circuit that regulates current to 30mA (or another desired level within spec) must be used.

Q: How does temperature affect the light output?
A: As shown in Fig. 5, light output decreases as ambient temperature rises. Effective heat sinking is crucial to maintain high luminous flux and long life.

Q: What does "5-step MacAdam ellipse" mean for my application?
A: It means the LEDs are binned so tightly that the color difference between any two LEDs in the same bin is virtually imperceptible to the human eye under standard viewing conditions. This is essential for applications where color uniformity across multiple LEDs is critical, such as in panel lights or linear fixtures.

11. مورد عملی طراحی و استفاده

طراحی یک لامپ تیوبی ال‌ای‌دی نوسازی برای جایگزینی لامپ فلورسنت سنتی T8 را در نظر بگیرید. یک طراحی معمولی ممکن است از 120 عدد از این ال‌ای‌دی T20 استفاده کند که به صورت خطی روی یک PCB با هسته فلزی (MCPCB) چیده شده‌اند. با توجه به زاویه دید وسیع 120 درجه‌ای آن، توزیع نور برای روشنایی عمومی دفتر عالی خواهد بود. طراح ال‌ای‌دی‌هایی را از یک دسته شار نوری و ولتاژ یکسان (مثلاً E2 و 5X) انتخاب می‌کند تا یکنواختی روشنایی و تقسیم جریان تضمین شود. MCPCB به یک محفظه آلومینیومی که به عنوان هیت‌سینک عمل می‌کند متصل خواهد شد. یک درایور جریان ثابت طراحی می‌شود تا تقریباً 30 میلی‌آمپر برای هر رشته ال‌ای‌دی فراهم کند، با در نظر گرفتن ولتاژ مستقیم کل ال‌ای‌دی‌های متصل به صورت سری. پروفایل لحیم‌کاری ریفلو در طول مونتاژ به شدت رعایت خواهد شد. این تنظیمات از کارایی بالا، عمر طولانی و بازتاب رنگ خوب ال‌ای‌دی استفاده می‌کند تا یک محصول روشنایی با کیفیت بالا و صرفه‌جویی در انرژی ایجاد کند.

12. معرفی اصل عملکرد

یک ال‌ای‌دی سفید بر اساس اصل الکترولومینسانس در یک ماده نیمه‌هادی، ترکیب شده با تبدیل فسفر عمل می‌کند. هسته آن یک تراشه نیمه‌هادی است، معمولاً از نیترید گالیم ایندیم (InGaN) ساخته شده، که هنگام اعمال جریان مستقیم نور آبی ساطع می‌کند. این نور آبی سپس به یک لایه پوشش فسفر (اغلب بر پایه گارنت آلومینیوم ایتریم یا YAG) که روی یا اطراف تراشه رسوب داده شده برخورد می‌کند. فسفر بخشی از نور آبی را جذب کرده و آن را به عنوان نور زرد مجدداً ساطع می‌کند. ترکیب نور آبی باقی‌مانده و نور زرد ساطع‌شده توسط چشم انسان به عنوان نور سفید درک می‌شود. سایه دقیق سفید (CCT) توسط ترکیب و ضخامت لایه فسفر کنترل می‌شود. زاویه دید وسیع از طریق طراحی بسته‌بندی و پخش نور از طریق لنز محافظ حاصل می‌شود.

13. روندها و توسعه فناوری

صنعت روشنایی به دنبال افزایش کارایی (لومن بر وات)، بهبود کیفیت رنگ (مقادیر CRI و R9 بالاتر) و قابلیت اطمینان بهتر ادامه می‌دهد. روندها شامل توسعه مواد فسفر نوآورانه برای انتشار قرمز اشباع‌شده‌تر (بهبود CRI R9)، استفاده از طراحی‌های فسفر دور برای یکنواختی رنگ و مدیریت حرارتی بهتر، و ادغام فناوری‌های بسته‌بندی در مقیاس تراشه (CSP) برای اندازه‌های حتی کوچک‌تر است. علاوه بر این، تمرکز فزاینده‌ای بر روشنایی هوشمند وجود دارد که نیازمند ال‌ای‌دی‌هایی است که بتوانند به طور قابل اعتمادی توسط پروتکل‌هایی مانند DALI یا Zigbee کنترل و کم‌نور شوند. سری T20، با بسته‌بندی تقویت‌شده حرارتی و دسته‌بندی یکنواخت خود، با تقاضای صنعت برای قطعات با کیفیت بالا و قابل اعتماد که پایه‌ای برای سیستم‌های روشنایی پایه و پیشرفته هستند همسو است. حرکت به سمت روشنایی انسان‌محور (HCL)، که رنگ و شدت نور را برای پشتیبانی از ریتم‌های شبانه‌روزی تنظیم می‌کند، نیز بر عملکرد پایدار و قابل پیش‌بینی ال‌ای‌دی‌هایی مانند نمونه‌های این سری متکی است.