Spesifikasi LED Pakej EMC Kuasa Sederhana 3020 - 3.0x2.0mm - Voltan 3.4V - Kuasa 0.5W/0.8W - Cahaya Putih Sejuk/Sederhana/Suam - Dokumen Teknikal

1. Gambaran Produk

Dokumen ini menerangkan secara terperinci spesifikasi teknikal dan ciri prestasi siri LED kuasa sederhana 3020 yang menggunakan pembungkusan EMC (Epoxy Molding Compound) termaju. Siri ini direka khas untuk aplikasi pencahayaan umum, mencapai keseimbangan optimum antara kecekapan cahaya, keberkesanan kos dan kebolehpercayaan.

1.1 Penentuan Posisi Produk dan Kelebihan Teras

LED 3020 diposisikan dalam pasaran kuasa sederhana, terutamanya untuk senario aplikasi yang mempunyai keperluan ketat terhadap prestasi tinggi dan nisbah harga-prestasi yang tinggi. Kelebihan terasnya berasal daripada teknologi pembungkusan dan reka bentuk elektriknya.

• Pembungkusan EMC Prestasi Terma Dipertingkatkan: Berbanding dengan plastik PPA atau PCT tradisional, bahan EMC mempunyai kekonduksian terma dan ketahanan suhu tinggi yang lebih baik, seterusnya memberikan penyelenggaraan fluks cahaya yang lebih baik dan jangka hayat yang lebih panjang.
• Kecekapan Cahaya Tinggi dan Nisbah Harga-Prestasi (lumen/dolar): Produk ini bertujuan untuk menyediakan metrik lumen per watt dan lumen per dolar terbaik dalam kalangan produk sejenis, sangat sesuai untuk projek pencahayaan pukal yang sensitif terhadap kos.
• Fleksibiliti kuasa: Walaupun dinilai sebagai siri 0.5W, pembungkusan teguhnya membolehkan operasi kuasa sehingga 0.8W, menyediakan fleksibiliti reka bentuk untuk keperluan arus pemacu yang berbeza.
• Kualiti warna tinggi: Indeks Pembiakan Warna (CRI) minimum 80, memastikan pemulihan warna yang baik, sesuai untuk pencahayaan dalaman umum yang memerlukan ketepatan warna.
• Keupayaan Pemacu yang Kuat: Menyokong arus hadapan maksimum (IF) 240mA dan arus denyut (IFP) 300mA, boleh menyesuaikan diri dengan pelbagai skema pemacu.

1.2 Pasaran Sasaran dan Aplikasi Utama

Kepelbagaian LED 3020 menjadikannya sesuai untuk pelbagai aplikasi pencahayaan.

• Lampu dan Mentol Penggantian: Gantikan mentol pijar tradisional, lampu penjimatan tenaga atau modul LED lama secara langsung dalam mentol, tiub lampu dan lampu downlight.
• Pencahayaan Am: Sumber cahaya utama untuk lampu kediaman, komersial dan perindustrian (seperti lampu panel, lampu gril, lampu high bay).
• Pencahayaan Latar Belakang: Digunakan untuk pencahayaan tanda dalaman dan luaran, kotak lampu, dan panel hiasan.
• Pencahayaan Seni Bina dan Hiasan: Pencahayaan fokus, pencahayaan alur lampu, dan aplikasi lain yang memerlukan output cahaya stabil dan konsistensi warna.

2. Analisis Mendalam Parameter Teknikal

Semua parameter diukur dalam keadaan ujian piawai: Arus hadapan (IF) = 150mA, suhu persekitaran (Ta) = 25°C, kelembapan relatif (RH) = 60%.

2.1 Ciri-ciri Fotoelektrik

Penunjuk prestasi utama yang mentakrifkan output cahaya dan warna LED.

• Fluks bercahaya: Pada 150mA, julat nilai tipikal adalah dari 58 lm hingga 68 lm, bergantung pada pembahagian Suhu Warna Berkaitan (CCT). Setiap pembahagian juga menetapkan nilai jaminan minimum. Toleransi pengukuran ialah ±7%.
• Voltan Ke Hadapan (VF): Pada 150mA, susut voltan tipikal merentasi LED ialah 3.4V, dengan julat dari 3.1V (minimum) hingga 3.4V (tipikal). Toleransi ialah ±0.1V. Parameter ini adalah penting untuk reka bentuk pemacu dan pengurusan haba.
• Sudut Pandangan (2θ1/2): Sudut pandangan lebar tipikal 110 darjah memberikan taburan cahaya yang luas dan sekata, sangat sesuai untuk pencahayaan am.
• Indeks Penghasilan Warna (CRI/Ra): Nilai Ra minimum ialah 80, dengan toleransi pengukuran ±2. Ini menunjukkan ketepatan warna yang baik.
• Arus balik (IR): Pada voltan balik (VR) 5V, nilai maksimum ialah 10 μA, menunjukkan integriti simpang yang baik.

2.2 Elektrik dan Nilai Maksimum Mutlak

Nilai-nilai ini menentukan had operasi yang boleh menyebabkan kerosakan kekal.

• Arus Hadapan Maksimum (IF_max): 240 mA (arus terus).
• Arus hadapan denyut maksimum (IFP_max): adalah 300 mA di bawah keadaan tertentu (lebar denyut ≤ 100µs, kitar tugas ≤ 1/10).
• Kuasa Helaian Maksimum (PD_max): 816 mW. Ini ialah kuasa kehilangan haba maksimum yang dibenarkan pada simpang.
• Voltan Songsang Maksimum (VR_max): 5 V.
• Suhu Simpang (Tj_max): 115 °C. Suhu mutlak maksimum untuk sambungan semikonduktor.
• Suhu Operasi dan Penyimpanan: -40 °C hingga +85 °C.
• Suhu Paterian: Boleh menahan 230°C atau 260°C selama 10 saat, serasi dengan keluk reflow tanpa plumbum standard.

2.3 Ciri-ciri Terma

Pengurusan haba yang berkesan adalah penting untuk prestasi dan jangka hayat.

• Rintangan haba (Rθ_J-SP): 21 °C/W (nilai tipikal). Ini adalah rintangan haba dari sambungan LED ke titik pateri. Nilai yang lebih rendah menunjukkan pemindahan haba yang lebih baik dari cip ke papan litar. Parameter ini adalah kunci untuk mengira kenaikan suhu sambungan berbanding suhu titik pateri: ΔTj = PD * Rθ_J-SP。
• Keupayaan rintangan nyahcas elektrostatik (ESD): Mampu menahan 1000V (model badan manusia), dengan keteguhan operasi yang baik.

3. Penerangan Sistem Penggredan

Untuk memastikan konsistensi warna dan kecerahan dalam pengeluaran, LED disusun ke dalam gred yang berbeza. Siri ini menggunakan sistem penggredan pelbagai parameter.

3.1 Penggredan Suhu Warna dan Kromatisiti

Produk ini menawarkan enam pilihan utama CCT, dari putih hangat hingga putih sejuk, mengikut definisi pilihan ENERGY STAR untuk julat 2600K-7000K.

• Model dan Julat CCT:
  • T3427811C-**AA: Putih Hangat (nilai tipikal 2725K, julat 2580K-2870K)
  • T3430811C-**AA: Putih Hangat (nilai tipikal 3045K, julat 2870K-3220K)
  • T3440811C-**AA: Putih Neutral (nilai tipikal 3985K, julat 3710K-4260K)
  • T3450811C-**AA: Putih Neutral (nilai tipikal 5028K, julat 4745K-5311K)
  • T3457811C-**AA: Putih Sejuk (nilai tipikal 5665K, julat 5310K-6020K)
  • T3465811C-**AA: Putih Sejuk (nilai tipikal 6530K, julat 6020K-7040K)
• Struktur Penggredan Kromatisiti (Jadual 5): Setiap gred CCT (cth. 27M5, 30M5) ditakrifkan oleh satu elips pada rajah kromatisiti CIE 1931. Jadual ini menentukan koordinat pusat elips (x, y), paksi separa utama (a) dan paksi separa kecil (b), serta sudut putarannya (Φ). Ketidakpastian pengukuran bagi koordinat warna ialah ±0.007.

3.2 Pengelasan Fluks Cahaya

Dalam setiap kelompok kromatisiti, LED dikelaskan lebih lanjut berdasarkan keluaran cahayanya pada 150mA.

• Kod Fluks Cahaya: Kod seperti E7, E8, E9, F1, F2 mewakili julat lumen tertentu. Contohnya, dalam penggredan kromatik 27M5:
  • Kod E7: 54 lm (minimum) hingga 58 lm (maksimum)
  • Kod E8: 58 lm hingga 62 lm
  • Kod E9: 62 lm hingga 66 lm
• Kod fluks bercahaya yang tersedia berbeza mengikut bin kromatik, biasanya bin CCT yang lebih tinggi menawarkan kod fluks bercahaya yang lebih tinggi (contohnya, sehingga F2: 70-72 lm).

3.3 Peringkat Voltan Hadapan

LED juga dikelaskan berdasarkan voltan hadapannya untuk memudahkan reka bentuk pemacu dan memastikan tingkah laku rentetan lampu konsisten apabila disambung secara bersiri.

• Kod voltan:
  • Kod 1: VF = 2.8V hingga 3.0V
  • Kod 2: VF = 3.0V hingga 3.2V
  • Kod 3: VF = 3.2V hingga 3.4V
• Toleransi pengukuran VF ialah ±0.1V.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Graf yang disediakan memberikan pandangan penting tentang tingkah laku LED dalam pelbagai keadaan operasi.

4.1 Ciri-ciri IV dan Fluks Cahaya Relatif

Rajah 3 (IF vs. Fluks Cahaya Relatif): Menunjukkan hubungan antara arus pemacu dan keluaran cahaya. Fluks cahaya meningkat secara sublinear dengan arus. Walaupun pemacuan pada arus yang lebih tinggi (contohnya 240mA) menghasilkan jumlah cahaya keseluruhan yang lebih banyak, kecekapan cahaya (lumen per watt) biasanya menurun disebabkan peningkatan kehilangan haba dan elektrik. Pereka perlu mencapai keseimbangan antara keperluan keluaran dengan kecekapan cahaya dan beban haba.

Rajah 4 (IF vs VF): Menggambarkan lengkung IV diod. Voltan hadapan meningkat dengan peningkatan arus. Lengkung ini adalah penting untuk mengira kuasa terlesap (PD = IF * VF) pada mana-mana titik operasi, yang secara langsung mempengaruhi reka bentuk haba.

4.2 Kebergantungan Suhu

Rajah 6 (Ta vs. Fluks Cahaya Relatif): Menunjukkan kesan negatif kenaikan suhu persekitaran/solder pada output cahaya. Apabila suhu meningkat dari 25°C kepada 85°C, fluks cahaya mungkin menurun sekitar 20-30%. Ini menekankan keperluan reka bentuk terma PCB dan penyejuk haba yang berkesan.

Rajah 7 (Ta vs voltan hadapan): Menunjukkan voltan hadapan menurun secara linear dengan peningkatan suhu (sekitar -2mV/°C untuk LED InGaN tipikal). Ciri ini kadangkala boleh digunakan untuk menganggarkan suhu simpang.

Rajah 8 (IF maksimum vs suhu persekitaran): Satu lengkung penurunan kuasa yang kritikal. Ia mesti mengurangkan arus hadapan berterusan maksimum yang dibenarkan apabila suhu persekitaran meningkat, bagi mengelakkan melebihi suhu simpang maksimum (115°C). Sebagai contoh, pada suhu persekitaran 85°C, arus maksimum yang dibenarkan adalah jauh lebih rendah daripada 240mA.

4.3 Tingkah Laku Spektrum dan Kromatik

Rajah 1 (Taburan Spektrum): Spektrum tipikal LED putih, yang dihasilkan daripada gabungan cip biru dan fosfor. Gambar ini menunjukkan puncak cahaya biru daripada cip dan pancaran fosfor kuning yang lebih lebar. Bentuk tepat menentukan CCT dan CRI.

Rajah 5 (Ta lawan anjakan CIE x, y): Dilukiskan bagaimana koordinat kromatisiti berubah dengan suhu pada arus malar. Koordinat bergerak sepanjang trajektori tertentu. Memahami anjakan ini adalah penting untuk aplikasi yang memerlukan kestabilan warna yang ketat dalam julat suhu.

Rajah 2 (Taburan sudut pandangan): Mengesahkan corak pancaran hampir-Lambert yang berkaitan dengan sudut pandangan 110 darjah, menunjukkan perubahan intensiti mengikut sudut pusat.

5. Panduan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

5.1 Pengurusan Haba

Ini adalah faktor paling penting untuk memastikan prestasi dan jangka hayat.

• Reka Bentuk PCB: Gunakan substrat berasaskan logam (MCPCB) atau papan FR4 standard dengan lubang penyejuk yang mencukupi di bawah pad haba LED untuk mengalirkan haba dari titik paterian.
• Pengiraan suhu simpang: Pantau dan kawal Tj secara berterusan. Boleh dianggarkan: Tj ≈ Tsp + (PD * Rθ_J-SP), di mana Tsp ialah suhu yang diukur pada titik paterian. Pastikan Tj sentiasa di bawah 115°C, dan untuk jangka hayat yang lebih panjang, adalah lebih baik jauh di bawah nilai ini.
• Ikuti lengkung penurunan kuasa: Patuhi dengan ketat lengkung arus maksimum berbanding suhu persekitaran (Rajah 8).

5.2 Pendorongan Elektrik

• Pemacu Arus Malar: Sentiasa gunakan pemacu LED arus malar. Disebabkan pekali suhu negatif VF, penggunaan pemacu voltan malar akan menyebabkan pelarian haba dan kegagalan.
• Pemilihan Arus: Walaupun LED boleh mengendalikan arus sehingga 240mA, beroperasi pada arus ujian 150mA atau ke bawah biasanya memberikan keseimbangan terbaik bagi kecekapan cahaya, jangka hayat dan beban haba. Gunakan lengkung dalam Rajah 3 untuk memilih arus yang sesuai sepadan dengan output cahaya yang dikehendaki.
• Konfigurasi Siri/Selari: Apabila menyambungkan berbilang LED secara bersiri, pastikan voltan pematuhan pemacu mencukupi untuk memenuhi jumlah VF rentetan lampu. Untuk rentetan selari, gunakan had arus berasingan atau padankan pecahan VF dengan teliti untuk mengelakkan ketidakseragaman arus.

5.3 Reka Bentuk Optik

• Sudut pandangan luas 110 darjah sesuai untuk aplikasi yang memerlukan pencahayaan meluas tanpa peranti optik sekunder. Untuk pancaran fokus, lensa atau pemantul yang sesuai akan diperlukan.
• Apabila mencampurkan LED dari kumpulan pengeluaran yang berbeza, pertimbangkan penggredan kromatik untuk mengekalkan keseragaman warna dalam lampu.

5.4 Kimpalan dan Pengendalian

• Kimpalan Reflow: Serasi dengan profil kimpalan reflow tanpa plumbum standard yang mempunyai suhu puncak 230°C atau 260°C dan tempoh tidak melebihi 10 saat. Ikuti kadar pemanasan, rendaman dan penyejukan profil yang disyorkan untuk mengelakkan tekanan pada pakej.
• Langkah Pencegahan ESD: Walaupun dinilai 1000V HBM, langkah pencegahan ESD standard (stesen kerja dibumikan, gelang pergelangan tangan) masih perlu dipatuhi semasa pengendalian dan pemasangan.
• Penyimpanan: Simpan dalam persekitaran kering dan terkawal dalam julat suhu yang ditetapkan (-40°C hingga +85°C).

6. Perbandingan Teknikal dan Pembezaan

Walaupun lembaran spesifikasi tidak menyediakan perbandingan langsung dengan komponen pesaing tertentu, kelebihan pembezaan utama pembungkusan 3020 EMC ini boleh disimpulkan:

• Perbandingan antara EMC dan Pembungkusan Plastik (PPA/PCT): Berbanding dengan plastik standard, pembungkusan EMC mempunyai prestasi terma dan ketahanan terhadap penguningan/pengperangan yang lebih baik di bawah suhu tinggi dan pendedahan sinar UV. Ini diterjemahkan kepada kadar pengekalan fluks cahaya (jangka hayat L70/L90) dan kestabilan warna yang lebih baik sepanjang masa.
• Ketumpatan Kuasa: Boleh beroperasi dengan boleh dipercayai sehingga 0.8W dalam saiz pakej 3020, menyediakan ketumpatan kuasa yang lebih tinggi berbanding banyak LED kuasa sederhana tradisional, berpotensi mengurangkan bilangan LED yang diperlukan untuk output lumen tertentu.
• Penggredan menyeluruh: Penggredan pelbagai parameter (kromatik, fluks bercahaya, voltan) menyediakan pengilang alat untuk mencapai konsistensi warna dan kecerahan yang tinggi dalam produk akhir mereka, satu keperluan kritikal untuk lampu berkualiti tinggi.

7. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

Soalan: Bolehkah saya mengendalikan LED ini secara berterusan pada arus maksimum 240mA?
Jawapan: Boleh, dengan syarat anda dapat memastikan suhu simpang (Tj) kekal di bawah 115°C. Ini memerlukan pengurusan haba yang sangat baik (rintangan haba dari simpang ke persekitaran yang sangat rendah). Untuk kebanyakan reka bentuk praktikal, adalah disyorkan untuk beroperasi pada arus yang lebih rendah (contohnya 150mA) untuk prestasi cahaya dan kebolehpercayaan yang optimum.

Soalan: Apakah penggunaan kuasa sebenar pada titik operasi tipikal?
Jawapan: Pada IF=150mA dan VF=3.4V (nilai tipikal), input kuasa elektrik ialah P = 0.15A * 3.4V = 0.51W (510mW). Perbezaan antara nilai ini dan nilai maksimum kuasa yang dibenarkan (816mW) ialah margin reka bentuk terma.

Soalan: Bagaimana untuk mentafsir kod bin "T3450811C-**AA, 50M5, F1, 2"?
Jawapan: Ini menentukan LED dengan warna putih neutral (5028K tipikal, bin 50M5), fluks bercahaya dalam julat F1 (66-70 lm pada 150mA), dan voltan hadapan kod 2 (3.0V-3.2V). "**" dalam nombor model mungkin mewakili kod fluks/voltan tertentu.

Soalan: Mengapakah output cahaya berkurangan apabila suhu meningkat?
Jawapan: Dua sebab utama: 1) Kecekapan kuantum dalaman cip semikonduktor berkurangan pada suhu yang lebih tinggi. 2) Kecekapan penukaran lapisan fosfor berkurangan dan kemungkinan berlaku pemadaman haba. Penyejukan yang berkesan dapat mengurangkan penurunan ini.

Soalan: Adakah heatsink diperlukan?
答：对于任何运行在低电流以上（例如>60mA）或在密闭/封闭式灯具中的应用，散热器或具有优异热扩散性能的PCB对于管理结温是绝对必要的。

8. Pengenalan Ringkas Prinsip Kerja

LED 3020 ialah sumber cahaya pepejal berasaskan fizik semikonduktor. Komponen terasnya ialah cip yang diperbuat daripada bahan indium gallium nitride (InGaN). Apabila voltan hadapan melebihi voltan ambang diod dikenakan, elektron dan lubang bergabung semula dalam kawasan aktif cip, membebaskan tenaga dalam bentuk foton. Dalam LED putih ini, cip terutamanya memancarkan cahaya biru. Satu lapisan fosfor (biasanya serium-terdop yttrium aluminium garnet, YAG) didepositkan pada cip. Sebahagian cahaya biru diserap oleh fosfor dan dipancarkan semula sebagai cahaya kuning. Cahaya biru yang tinggal digabungkan dengan cahaya kuning yang ditukar, menghasilkan persepsi visual cahaya putih. Nisbah tepat cahaya biru kepada kuning serta komposisi fosfor tertentu menentukan suhu warna berkorelasi (CCT) dan ciri rendering warna (CRI) cahaya putih yang dipancarkan. Fungsi pakej EMC adalah untuk melindungi cip semikonduktor dan fosfor yang halus, memberikan kestabilan mekanikal, membentuk kanta optik utama, dan yang paling penting, menyediakan laluan berkesan untuk pengaliran haba dari simpang bersuhu tinggi.

9. Trend Teknologi

Bidang LED kuasa sederhana yang diwakili oleh pakej seperti 3020 terus berkembang. Trend industri utama yang berkaitan dengan produk ini termasuk:

• Kecekapan cahaya yang semakin meningkat: Penambahbaikan berterusan dalam epitaksi cip, teknologi fosfor dan reka bentuk pembungkusan terus meningkatkan lumen per watt, seterusnya mengurangkan penggunaan tenaga pada keluaran cahaya yang sama.
• Peningkatan kualiti dan konsistensi warna: 对于高端照明应用，对更高CRI（Ra > 90，R9 > 50）和更严格的色度分档（例如，麦克亚当椭圆步长2或3）的需求正在增长。荧光粉和分档技术正在进步以满足这一需求。
• Kebolehpercayaan dan Jangka Hayat yang Ditingkatkan: Memberi tumpuan kepada peningkatan bahan (seperti EMC) dan proses pembuatan untuk meningkatkan rintangan terhadap tekanan haba, kelembapan, dan degradasi cahaya, seterusnya memanjangkan jangka hayat L90.
• Pengecilan dan Ketumpatan Kuasa yang Lebih Tinggi: Trendnya adalah ke arah mengintegrasikan lebih banyak keluaran cahaya dalam kemasan yang lebih kecil (contohnya, dari 3528 ke 3030 ke 2835, atau menangani wattase lebih tinggi dalam ukuran yang sama), yang berasal dari permintaan akan perlengkapan pencahayaan yang lebih kecil dan lebih moden.
• Pencahayaan Pintar dan Boleh Dimalapkan: Walaupun ini adalah LED cahaya putih standard, pasaran yang lebih luas sedang beralih ke LED yang mampu melaraskan CCT secara dinamik (cahaya putih boleh dilaraskan) atau mengintegrasikan elektronik kawalan, walaupun fungsi ini biasanya dilaksanakan pada peringkat modul atau sistem, bukan pada peringkat pembungkusan cip tunggal.

Siri LED EMC 3020 diposisikan sebagai "tentera utama" yang matang, kos efektif dan boleh dipercayai dalam landskap yang sentiasa berkembang ini, memenuhi keperluan teras pencahayaan am dengan asas teknikal yang kukuh.