Dokumen Teknikal LED Putih 0.2W Siri 3020 - Dimensi 3.0x2.0mm - Voltan 3.2V - Kuasa 0.2W

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Siri 3020 ialah peranti permukaan-pasang (SMD) LED yang padat dan berprestasi tinggi, direka untuk aplikasi pencahayaan am yang memerlukan sumber cahaya putih yang cekap tenaga dan boleh dipercayai. LED putih cip tunggal 0.2W ini menawarkan keseimbangan antara kecekapan bercahaya, prestasi terma, dan keberkesanan kos, menjadikannya sesuai untuk pelbagai produk pencahayaan komersial dan perindustrian.

Kelebihan terasnya termasuk saiz padat 3.0mm x 2.0mm, sudut pandangan luas 110 darjah, dan pembinaan teguh yang sesuai untuk proses pateri reflow standard. Pasaran sasaran merangkumi unit lampu latar, pencahayaan hiasan, lampu penunjuk, dan penyepaduan ke dalam pelbagai elektronik pengguna dan papan tanda.

2. Parameter dan Spesifikasi Teknikal

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak (T_s=25°C)

Parameter berikut menentukan had di mana kerosakan kekal pada LED mungkin berlaku. Operasi di bawah keadaan ini tidak dijamin.

• Arus Kehadapan (I_F):80 mA (Berterusan)
• Arus Denyut Kehadapan (I_FP):120 mA (Lebar denyut ≤10ms, Kitar tugas ≤1/10)
• Pelesapan Kuasa (P_D):280 mW
• Suhu Operasi (T_opr):-40°C hingga +80°C
• Suhu Penyimpanan (T_stg):-40°C hingga +80°C
• Suhu Simpang (T_j):125°C
• Suhu Paterian (T_sld):230°C atau 260°C selama 10 saat (Reflow)

2.2 Ciri Elektro-Optik (T_s=25°C, I_F=60mA)

Ini adalah parameter prestasi tipikal di bawah keadaan ujian standard.

• Voltan Kehadapan (V_F):Tipikal 3.2V, Maksimum 3.5V
• Voltan Songsang (V_R):5V
• Arus Songsang (I_R):Maksimum 10 µA
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):110°

3. Penjelasan Sistem Binning

Produk ini dikelaskan ke dalam bin untuk memastikan konsistensi warna dan kecerahan dalam sesuatu aplikasi. Kod pesanan menentukan bin ini.

3.1 Peraturan Penomboran Model

Struktur nombor bahagian ialah: T [Kod Bentuk] [Kiraan Cip] [Kod Kanta] [Kod Dalaman] - [Kod Fluks] [Kod CCT]. Contohnya, T3400SLA sepadan dengan bentuk 3020 (34), cip kuasa kecil tunggal (S), tiada kanta (00), kod dalaman A, dengan bin fluks dan CCT tertentu yang ditakrifkan oleh akhiran akhir.

3.2 Pengelasan Suhu Warna Berkaitan (CCT)

LED dikelaskan ke dalam elips kromatisiti tertentu pada rajah CIE untuk menjamin keseragaman warna. Bin pesanan standard adalah:

• 2725K ±145K (Bin 27M5)
• 3045K ±175K (Bin 30M5)
• 3985K ±275K (Bin 40M5)
• 5028K ±283K (Bin 50M5)
• 5665K ±355K (Bin 57M7)
• 6530K ±510K (Bin 65M7)

Setiap bin ditakrifkan oleh titik pusat elips (x, y), jejari paksi utama/kecil, dan sudut putaran, mematuhi piawaian elips MacAdam 5-langkah atau 7-langkah untuk kawalan warna yang ketat.

3.3 Pengelasan Fluks Bercahaya

Fluks dikelaskan mengikut nilai minimum pada 60mA. Jadual menentukan julat fluks minimum dan tipikal untuk Putih Hangat (2700-3700K), Putih Neutral (3700-5000K), dan Putih Sejuk (5000-7000K), setiap satu tersedia dalam versi standard (CRI≥70) dan render-warna tinggi (CRI≥80). Kod bermula dari D1 (cth., 18-19 lm min) hingga D8 (cth., 25-26 lm min).

3.4 Pengelasan Voltan Kehadapan

Untuk membantu pemadanan arus dalam reka bentuk pelbagai LED, V_Fdikelaskan dalam langkah 0.1V. Bin adalah: B (2.8-2.9V), C (2.9-3.0V), D (3.0-3.1V), E (3.1-3.2V), F (3.2-3.3V), G (3.3-3.4V), H (3.5-3.6V).

3.5 Toleransi Pengukuran

• Fluks Bercahaya: ±7%
• Voltan Kehadapan: ±0.08V
• Indeks Render Warna (CRI): ±2
• Koordinat Kromatisiti: ±0.005

4. Analisis Lengkung Prestasi

4.1 Lengkung Ciri Arus-Voltan (I-V)

Graf menunjukkan hubungan antara voltan kehadapan dan arus kehadapan. Lengkung ini tipikal untuk LED berasaskan GaN, menunjukkan kenaikan eksponen selepas voltan hidup (~2.7V). Beroperasi pada 60mA yang disyorkan memastikan kecekapan dan jangka hayat optimum, mengelakkan kawasan arus tinggi di mana kecekapan menurun dan penjanaan haba meningkat dengan ketara.

4.2 Fluks Bercahaya Relatif vs. Arus Kehadapan

Lengkung ini menunjukkan pergantungan output cahaya pada arus pemacu. Walaupun fluks meningkat dengan arus, ia menjadi sub-linear pada arus yang lebih tinggi disebabkan oleh penurunan kecekapan dan peningkatan suhu simpang. Titik operasi 60mA dipilih untuk mengimbangi output dan keberkesanan. Memacu melebihi penarafan maksimum mutlak (80mA berterusan) mengurangkan jangka hayat dan kebolehpercayaan dengan ketara.

4.3 Taburan Kuasa Spektrum (SPD)

Lengkung tenaga spektrum relatif menunjukkan spektrum pancaran untuk julat CCT yang berbeza (2600-3700K, 3700-5000K, 5000-10000K). LED putih sejuk mempunyai puncak biru yang lebih kuat daripada cip dan kurang cahaya kuning/merah yang ditukar fosfor, manakala LED putih hangat menunjukkan pancaran fosfor yang lebih luas, menghasilkan kandungan spektrum merah yang lebih tinggi dan suhu warna berkaitan yang lebih rendah.

4.4 Suhu Simpang vs. Tenaga Spektrum Relatif

Graf ini menggambarkan kesan suhu simpang (T_j) pada spektrum LED. Apabila T_jmeningkat, output spektrum keseluruhan biasanya berkurangan (penurunan kecekapan), dan panjang gelombang puncak mungkin beralih sedikit. Pengurusan terma yang berkesan adalah penting untuk mengekalkan titik warna dan output cahaya yang konsisten sepanjang hayat produk.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Garis Besar

Pakej LED mempunyai dimensi 3.0mm (panjang) x 2.0mm (lebar). Lukisan dimensi menentukan semua ukuran kritikal, termasuk ketinggian kanta dan lokasi pad. Toleransi ditakrifkan sebagai ±0.10mm untuk dimensi .X dan ±0.05mm untuk dimensi .XX.

5.2 Susun Atur Pad dan Reka Bentuk Stensil

Rajah berasingan disediakan untuk corak tanah PCB yang disyorkan (susun atur pad) dan reka bentuk stensil pes pateri. Corak tanah memastikan pembentukan sendi pateri yang betul dan kestabilan mekanikal. Reka bentuk stensil mengawal jumlah pes pateri yang didepositkan, yang penting untuk mencapai sendi pateri yang boleh dipercayai tanpa jambatan atau pateri yang tidak mencukupi. Mengikuti garis panduan ini adalah penting untuk pemasangan hasil tinggi.

5.3 Pengenalpastian Polarity

Katod biasanya ditanda pada pakej LED. Rajah susun atur pad juga menunjukkan sambungan anod dan katod. Polarity yang betul mesti dipatuhi semasa pemasangan untuk mengelakkan bias songsang, yang boleh merosakkan LED pada voltan melebihi penarafan voltan songsang (5V).

6. Panduan Paterian dan Pemasangan

6.1 Kepekaan Kelembapan dan Pembakaran

Pakej LED 3020 adalah sensitif kelembapan (dikelaskan MSL mengikut IPC/JEDEC J-STD-020C). Pendedahan kepada kelembapan ambien selepas membuka beg penghalang kelembapan boleh menyebabkan retakan popcorn atau delaminasi semasa paterian reflow disebabkan oleh pengembangan wap yang cepat.

• Penyimpanan:Beg yang belum dibuka hendaklah disimpan di bawah 30°C/85% RH. Selepas dibuka, simpan pada 5-30°C dengan kelembapan serendah mungkin (<20% RH disyorkan).
• Jangka Hayat Lantai:Masa antara pembukaan beg dan reflow mesti dikawal. Periksa kad penunjuk kelembapan di dalam beg sebaik sahaja dibuka.
• Keadaan Pembakaran:Jika LED telah terdedah kepada kelembapan melebihi spesifikasi, ia mesti dibakar sebelum reflow. Pembakaran disyorkan: 60°C selama 24 jam pada gegelung asal. Jangan melebihi 60°C. Gunakan dalam masa 1 jam selepas pembakaran atau simpan dalam kabinet kering (<20% RH).

6.2 Profil Paterian Reflow

LED boleh menahan suhu puncak reflow 230°C atau 260°C selama maksimum 10 saat. Profil reflow bebas plumbum standard (SAC305) boleh digunakan. Pastikan kadar kenaikan suhu dikawal untuk mengurangkan kejutan terma. Penarafan suhu paterian maksimum yang disediakan tidak boleh dilebihi untuk mengelakkan kerosakan pada kanta epoksi, fosfor, atau ikatan wayar.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

LED biasanya dibekalkan pada pita dan gegelung untuk pemasangan pick-and-place automatik. Saiz gegelung spesifik dan kuantiti pembungkusan perlu disahkan dengan pembekal. Pesanan dibuat menggunakan nombor model lengkap, yang menentukan semua parameter bin: bentuk, kiraan cip, kanta, CCT, dan fluks bercahaya. Gabungan bin tersuai di luar tawaran standard mungkin tersedia atas permintaan.

8. Cadangan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

8.1 Senario Aplikasi Tipikal

• Lampu Latar:Panel bercahaya tepi atau langsung untuk LCD, papan tanda, dan paparan.
• Pencahayaan Hiasan:Pencahayaan aksen, pencahayaan kontur, dan pencahayaan suasana.
• Pencahayaan Am:Disepadukan ke dalam mentol, tiub, dan panel sebagai tatasusunan.
• Lampu Penunjuk:Penunjuk status pada perkakas dan elektronik.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pemacu Arus:Gunakan pemacu arus malar, bukan sumber voltan malar, untuk output cahaya yang stabil dan konsisten. Arus operasi yang disyorkan ialah 60mA.
• Pengurusan Terma:Walaupun kuasanya rendah, penyingkiran haba yang berkesan adalah penting untuk mengekalkan fluks bercahaya, kestabilan warna, dan jangka hayat panjang. Pastikan PCB mempunyai via terma dan kawasan kuprum yang mencukupi yang disambungkan ke pad terma LED (jika ada) atau pad katod.
• Reka Bentuk Optik:Sudut pandangan 110 darjah memberikan pencahayaan yang luas dan meresap. Untuk pancaran fokus, optik sekunder (kanta, pemantul) diperlukan.
• Susun Atur Elektrik:Jejak pemacu pendek dan lebar untuk mengurangkan kejatuhan voltan. Dalam tatasusunan, pertimbangkan untuk menyambungkan LED secara bersiri jika mungkin untuk memastikan arus yang sama, atau gunakan rentetan selari dengan perintang had arus individu, pilih LED dari bin V_Fyang sama untuk keseimbangan arus yang lebih baik.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan pakej lama seperti 3528, 3020 menawarkan saiz padat yang lebih baik, berpotensi ketumpatan reka bentuk yang lebih tinggi. Reka bentuk cip tunggal 0.2Wnya memberikan keseimbangan yang baik untuk aplikasi yang memerlukan lebih banyak cahaya daripada LED 0.1W tipikal tetapi di mana cabaran terma LED 0.5W atau 1W adalah terlarang. Sudut pancaran luas 110 darjah adalah pembeza utama daripada LED sudut sempit, menghapuskan keperluan penyebar dalam banyak aplikasi dan memberikan pencahayaan yang lebih seragam.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

10.1 Apakah perbezaan antara voltan kehadapan tipikal dan maksimum?

V_Ftipikal (3.2V) ialah nilai jangkaan untuk kebanyakan unit di bawah keadaan ujian. V_Fmaksimum (3.5V) ialah had atas yang dijamin oleh spesifikasi. Litar pemacu anda mesti direka untuk membekalkan arus yang diperlukan walaupun V_FLED berada pada nilai maksimum, terutamanya apabila LED disambungkan secara bersiri.

10.2 Bolehkah saya memacu LED ini pada 80mA secara berterusan?

Walaupun 80mA ialah penarafan arus berterusan maksimum mutlak, beroperasi pada had ini akan menjana lebih banyak haba, mengurangkan kecekapan bercahaya (lm/W), mempercepatkan susut nilai lumen, dan berpotensi memendekkan jangka hayat LED. Untuk prestasi dan kebolehpercayaan optimum, arus operasi yang disyorkan 60mA harus digunakan.

10.3 Mengapakah pembakaran diperlukan, dan bagaimana saya tahu jika LED saya memerlukannya?

Pembakaran mengeluarkan kelembapan yang diserap dari pakej plastik untuk mengelakkan kerosakan semasa proses paterian reflow suhu tinggi. Periksa kad penunjuk kelembapan di dalam beg penghalang kelembapan tertutup sebaik sahaja dibuka. Jika kad menunjukkan had pendedahan kelembapan telah dilebihi (cth., titik merah jambu lebih gelap daripada rujukan), atau jika beg telah dibuka dalam persekitaran lembap melebihi jangka hayat lantai yang dibenarkan, pembakaran diperlukan.

10.4 Bagaimanakah saya mentafsir kod bin fluks bercahaya (cth., D5)?

Kod fluks (D5) sepadan dengan nilai fluks bercahaya minimum pada 60mA untuk bin CCT dan CRI tertentu. Contohnya, LED Putih Sejuk (5000-7000K), CRI≥70 dengan kod D5 mempunyai fluks minimum 22 lumen dan maksimum tipikal 23 lumen. Anda harus mereka bentuk sistem anda berdasarkan nilai minimum untuk memastikan sasaran prestasi dipenuhi walaupun dengan unit bin rendah.

11. Kajian Kes Aplikasi Praktikal

Senario: Reka Bentuk Bar Cahaya LED Linear.Seorang pereka mencipta bar cahaya 24V, 0.6-meter menggunakan LED 3020. Mensasarkan pencahayaan tertentu, mereka mengira memerlukan 60 LED. Untuk kuasa dari 24V, mereka memutuskan 7 LED secara bersiri (7 * 3.2V_tip= 22.4V), meninggalkan ruang kepala untuk pengatur arus. Mereka akan mencipta 8 rentetan selari 7 LED bersiri (56 LED keseluruhan). Untuk memastikan kecerahan yang sekata, mereka menentukan semua LED dari bin CCT yang sama (cth., Putih Neutral 4000K, bin 40M5) dan bin fluks yang ketat (cth., D5). Mereka juga menentukan bin V_Fyang sama (cth., bin F: 3.2-3.3V) untuk meningkatkan keseimbangan arus antara 8 rentetan selari. PCB direka dengan lapisan kuprum 2-oz dan via terma di bawah pad LED yang disambungkan ke substrat aluminium untuk penyingkiran haba. Arahan pemasangan mewajibkan pembakaran gegelung jika kelembapan lantai kilang tinggi, diikuti oleh proses reflow terkawal menggunakan profil yang disyorkan.

12. Pengenalan Prinsip Operasi

LED putih pada asasnya ialah diod semikonduktor. Apabila voltan kehadapan melebihi tenaga jurang jalurnya dikenakan, elektron dan lubang bergabung semula di kawasan aktif (cip), membebaskan tenaga dalam bentuk foton. Pancaran utama ini biasanya dalam spektrum biru atau ultraungu untuk cip berasaskan GaN. Untuk menghasilkan cahaya putih, sebahagian cahaya utama ini diserap oleh salutan fosfor (yttrium aluminium garnet didop serium - YAG:Ce adalah biasa) yang didepositkan pada atau di sekeliling cip. Fosfor menukar foton biru/UV bertenaga tinggi kepada spektrum luas cahaya kuning bertenaga rendah. Campuran cahaya biru yang tinggal dari cip dan cahaya kuning yang ditukar dari fosfor kelihatan putih kepada mata manusia. Dengan melaraskan komposisi dan ketebalan fosfor, Suhu Warna Berkaitan (CCT) yang berbeza dari putih hangat ke putih sejuk boleh dicapai.

13. Trend dan Perkembangan Teknologi

Trend umum dalam LED SMD seperti 3020 adalah ke arah kecekapan bercahaya yang lebih tinggi (lebih lumen per watt), render warna yang lebih baik (CRI dan nilai R9 yang lebih tinggi untuk render merah), dan konsistensi warna yang lebih besar (binning yang lebih ketat). Terdapat juga fokus pada kebolehpercayaan dan jangka hayat yang dipertingkatkan di bawah suhu operasi yang lebih tinggi, didorong oleh permintaan untuk luminer yang lebih padat. Tambahan pula, industri terus membangunkan bahan pakej yang lebih teguh dan tahan kelembapan untuk memudahkan proses pengendalian dan pemasangan. Dorongan untuk pencahayaan "berpusatkan manusia" membawa kepada LED dengan CCT boleh ditala dan pengoptimuman spektrum untuk menyokong irama sirkadian. Walaupun lembaran data ini menerangkan LED putih standard, teknologi pakej asas adalah platform yang boleh disesuaikan untuk ciri prestasi yang semakin maju ini.