Spesifikasi LED Kuasa Sederhana 3020 - Dimensi 3.0x2.0mm - Voltan 6.6V - Kuasa 0.5W - Putih Sejuk/Neutral/Suam - Dokumentasi Teknikal Bahasa Melayu

Gambaran Keseluruhan Produk

Siri 3020 mewakili penyelesaian LED kuasa sederhana yang direka untuk aplikasi pencahayaan umum, menawarkan keseimbangan optimum antara kecekapan bercahaya, keberkesanan kos, dan kebolehpercayaan. Dibungkus dalam pakej Sebatian Acuan Epoksi Terma Dipertingkat (EMC), LED ini direka untuk memberikan prestasi yang konsisten dalam jejak padat 3.0mm x 2.0mm. Siri ini dicirikan oleh nisbah lumen-per-watt dan lumen-per-dolar yang tinggi, menjadikannya pilihan yang menarik untuk reka bentuk pencahayaan yang sensitif kos tetapi berorientasikan prestasi.

Penentuan teras produk ini adalah dalam pasaran pencahayaan umum pengubahsuaian dan binaan baharu, termasuk aplikasi dalaman dan luaran. Kelebihan utamanya berasal daripada bahan pembungkusan EMC, yang menawarkan pengurusan terma yang lebih baik berbanding plastik tradisional, membolehkan arus pacuan yang lebih tinggi dan peningkatan jangka hayat. LED ini dinilai untuk kuasa nominal 0.5W tetapi boleh dipacu sehingga 0.8W di bawah keadaan terma yang sesuai, memberikan fleksibiliti reka bentuk.

Pasaran sasaran merangkumi pelbagai segmen pencahayaan: penggantian langsung untuk lampu pijar dan lampu pendarfluor tradisional dalam projek pengubahsuaian, sumber cahaya utama untuk pencahayaan umum kediaman dan komersial, lampu latar untuk papan tanda, dan pencahayaan seni bina atau hiasan di mana kualiti warna dan kebolehpercayaan adalah penting.

Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Ciri-ciri Fotometrik dan Warna

Prestasi elektro-optik dinyatakan di bawah keadaan ujian piawai suhu ambien 25°C dan kelembapan relatif 60% pada arus pacuan 80mA. Keluarga produk ini menawarkan pilihan Suhu Warna Berkaitan (CCT) merangkumi dari Putih Suam (2725K) hingga Putih Sejuk (7040K), terperinci dalam jadual pemilihan produk. Semua varian mengekalkan Indeks Penghasilan Warna (CRI atau Ra) minimum 80, memastikan kesetiaan warna yang baik untuk pencahayaan umum. Nilai fluks bercahaya biasa adalah dari 54 lumen hingga 66 lumen pada 80mA, bergantung pada bin CCT. Adalah penting untuk ambil perhatian toleransi pengukuran yang dinyatakan: ±7% untuk fluks bercahaya dan ±2 untuk CRI. CCT diperoleh daripada rajah kromatisiti CIE 1931.

Parameter Elektrik dan Terma

Parameter elektrik utama menentukan ruang operasi LED. Voltan kehadapan tipikal (VF) ialah 6.6V pada 80mA, dengan toleransi ±0.1V. Arus kehadapan maksimum mutlak ialah 120mA, dengan penarafan arus denyut (IFP) 200mA untuk denyutan ≤100µs dan kitar tugas ≤1/10. Penyerakan kuasa maksimum (PD) dinyatakan sebagai 816mW. Keupayaan menahan voltan songsang (VR) ialah 5V.

Prestasi terma adalah penting untuk kebolehpercayaan. Rintangan terma dari simpang ke titik pateri (RθJ-SP) biasanya 21°C/W. Parameter ini secara langsung menghubungkan suhu simpang operasi dengan suhu papan. Suhu simpang maksimum yang dibenarkan (Tj) ialah 115°C. Peranti ini mempunyai sudut pandangan lebar (2θ1/2) 110 darjah, memberikan taburan cahaya yang luas dan seragam. Perlindungan nyahcas elektrostatik (ESD) mematuhi Model Badan Manusia (HBM) sehingga 1000V.

Penarafan Maksimum Mutlak

Pematuhan kepada Penarafan Maksimum Mutlak adalah tidak boleh dirunding untuk kebolehpercayaan peranti. Melebihi had ini boleh menyebabkan kerosakan kekal. Penarafan adalah: Arus Kehadapan (IF): 120mA; Arus Kehadapan Denyut (IFP): 200mA; Penyerakan Kuasa (PD): 816mW; Voltan Songsang (VR): 5V; Suhu Operasi (Topr): -40°C hingga +85°C; Suhu Penyimpanan (Tstg): -40°C hingga +85°C; Suhu Simpang (Tj): 115°C; Suhu Pateri (Tsld): 230°C atau 260°C selama 10 saat (bergantung pada profil reflow).

Penjelasan Sistem Pembin

Pembin Warna / CCT

LED disusun ke dalam bin warna yang tepat untuk memastikan konsistensi dalam satu unit pencahayaan. Struktur pembin untuk koordinat warna mengikuti sistem elips pada rajah kromatisiti CIE 1931. Setiap bin (contohnya, 27M5, 30M5) ditakrifkan oleh titik pusat (koordinat x, y), paksi separa utama (a), paksi separa minor (b), dan sudut putaran (Φ). Sistem ini selaras dengan keperluan program Energy Star untuk julat 2600K hingga 7000K. Ketidakpastian pengukuran untuk koordinat warna ialah ±0.007. Pembin ketat ini meminimumkan perbezaan warna yang boleh dilihat antara LED individu dalam satu tatasusunan.

Pembin Fluks Bercahaya

Untuk mengurus keseragaman kecerahan, LED juga dibin mengikut output fluks bercahaya mereka pada 80mA. Fluks dikategorikan kepada kod (E7, E8, E9, F1), setiap satu mewakili julat lumen tertentu (contohnya, E8: 58-62 lm, E9: 62-66 lm, F1: 66-70 lm). Bin fluks yang terpakai untuk LED tertentu bergantung pada bin warnanya. Pembin dua dimensi (warna dan fluks) ini membolehkan pereka memilih LED yang memenuhi kedua-dua keperluan kromatisiti dan kecerahan aplikasi mereka.

Pembin Voltan Kehadapan

Voltan kehadapan disusun ke dalam tiga bin untuk membantu dalam reka bentuk pemacu dan pemadanan arus dalam rentetan selari. Bin adalah: Kod C (5.5V - 6.0V), Kod D (6.0V - 6.5V), dan Kod E (6.5V - 7.0V), diukur pada 80mA dengan toleransi ±0.1V. Memilih LED dari bin voltan yang sama boleh membantu memastikan taburan arus dan prestasi terma yang lebih seragam dalam sistem berbilang LED.

Analisis Keluk Prestasi

Spesifikasi ini menyediakan beberapa graf utama untuk analisis reka bentuk. Plot Taburan Spektrum Relatif menunjukkan spektrum pancaran, yang tipikal untuk LED putih yang ditukar fosfor, dengan puncak pam biru dan pancaran fosfor kuning yang luas. Taburan Sudut Pandangan mengesahkan corak pancaran seperti Lambertian dengan separuh sudut 110 darjah.

Ciri-ciri Arus Kehadapan adalah kritikal. Keluk IF vs. Fluks Bercahaya Relatif menunjukkan output cahaya meningkat secara sub-linear dengan arus, dengan kecekapan biasanya menurun pada arus yang lebih tinggi disebabkan peningkatan haba dan droop. Keluk Voltan Kehadapan vs. Arus Kehadapan (IV) adalah penting untuk reka bentuk pemacu, menunjukkan hubungan eksponen V-I diod.

Ciri-ciri suhu adalah penting untuk prestasi dunia sebenar. Graf Suhu Ambien (Ta) vs. Fluks Bercahaya Relatif menggambarkan susut nilai output cahaya apabila suhu ambien (dan seterusnya suhu simpang) meningkat. Keluk Ta vs. Voltan Kehadapan menunjukkan pekali suhu negatif VF. Graf Suhu Simpang yang memplot Ta terhadap fluks relatif dan voltan kehadapan selanjutnya menjelaskan kebergantungan terma ini. Mungkin yang paling penting, keluk penurunan nilai Arus Kehadapan Maksimum vs. Suhu Ambien menentukan arus operasi selamat maksimum pada suhu ambien yang tinggi untuk mengelakkan melebihi Tj maks 115°C.

Rajah Kromatisiti CIE mewakili secara visual bin warna (27M5, 30M5, dsb.) sebagai elips pada lokus badan hitam, menyediakan rujukan yang jelas untuk pemilihan warna dan sempadan pembin.

Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

LED menggunakan pakej peranti permukaan-mount (SMD) dengan dimensi kira-kira 3.0mm panjang dan 2.0mm lebar. Lukisan mekanikal memberikan dimensi terperinci, termasuk jarak pad, ketinggian komponen, dan geometri pad pateri. Semua dimensi adalah dalam milimeter dengan toleransi tidak ditakrifkan ±0.2mm. Lukisan dibentangkan pada skala 1:1 untuk rujukan tepat. Pakej ini mempunyai dua terminal anod dan dua terminal katod, memudahkan pembentukan sendi pateri yang kukuh dan peningkatan konduksi terma ke PCB. Polarity ditanda dengan jelas pada pakej itu sendiri, biasanya dengan penunjuk katod seperti takuk atau tanda hijau.

Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Komponen ini sesuai untuk proses pateri reflow bebas plumbum. Suhu pateri maksimum dinyatakan sebagai 230°C atau 260°C puncak untuk tempoh 10 saat, bergantung pada profil reflow khusus yang digunakan (contohnya, pateri SnAgCu). Adalah penting untuk mengikuti profil reflow yang disyorkan dengan kadar pemanasan dan penyejukan terkawal untuk meminimumkan kejutan terma dan mengelakkan keretakan atau delaminasi pakej. Tahap kepekaan kelembapan (MSL) tidak dinyatakan secara eksplisit dalam kandungan yang diberikan, tetapi untuk pakej EMC, adalah disyorkan untuk membakar komponen jika ia telah terdedah kepada keadaan ambien untuk tempoh yang lama sebelum reflow untuk mengelakkan "popcorning." Penyimpanan harus dalam persekitaran kering dan terkawal dalam julat suhu yang ditentukan -40°C hingga +85°C.

Cadangan Aplikasi

Senario Aplikasi Biasa

• Retrofit Lamps: Ideal for LED bulbs and tubes designed to replace incandescent, halogen, or fluorescent lamps, leveraging its efficacy and cost structure.
• General Lighting: Suitable for downlights, panel lights, troffers, and other fixtures in residential, office, and commercial spaces.
• Signage and Backlighting: Effective for indoor and outdoor sign illumination due to its good color rendering and reliability.
• Architectural/Decorative Lighting: Can be used in coves, shelves, and accent lighting where consistent color and smooth beam are important.

Pertimbangan Reka Bentuk

• Thermal Management: The 21°C/W thermal resistance necessitates an effective PCB thermal design. Use of metal-core PCBs (MCPCBs) or thermally enhanced FR4 with sufficient copper area is recommended to keep the solder point temperature low, thereby maintaining light output, color stability, and long-term reliability.
• Current Driving: While rated up to 120mA, operating at or below 80mA is typical for balancing efficacy, lifetime, and thermal load. Use a constant-current LED driver for stable operation.
• Optics: The 110-degree viewing angle is quite broad. Secondary optics (lenses, reflectors) may be required to achieve specific beam patterns.
• Binning Selection: For multi-LED fixtures, specify tight color and flux bins (e.g., within a single ellipse code) to ensure visual uniformity. Consider voltage binning if LEDs are placed in parallel strings.

Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan LED kuasa sederhana tradisional dalam pakej PPA (Polyphthalamide) atau PCT (Polycyclohexylenedimethylene Terephthalate), pembeza utama siri 3020 EMC ini ialah prestasi termanya yang lebih unggul. Bahan EMC mempunyai kekonduksian terma yang lebih tinggi dan boleh menahan suhu simpang yang lebih tinggi tanpa menguning atau degradasi. Ini membolehkan:

• Higher Drive Capability: Ability to be driven at higher currents (up to 0.8W) while maintaining reliability.
• Improved Lumen Maintenance: Better resistance to lumen depreciation (L70, L90) over time due to reduced thermal stress on the phosphor and die.
• Longer Lifespan: The enhanced thermal path slows the rate of internal degradation mechanisms.
• Cost-Effectiveness: Provides a performance level closer to high-power LEDs but at a mid-power price point and with simpler drive requirements.

Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

Q: What is the actual power consumption at the typical operating point?
A: At the test condition of 80mA and a typical VF of 6.6V, the power consumption is 0.528W (80mA * 6.6V).

Q: How does light output change with temperature?
A: Luminous flux decreases as junction temperature increases. The derating curve (Fig. 6) quantifies this relationship. Proper heatsinking is essential to minimize output loss in warm environments.

Q: Can I drive this LED at 120mA continuously?
A: While 120mA is the absolute maximum rating, continuous operation at this current requires exceptional thermal management to keep the junction temperature below 115°C. For most designs, operating at or below 80-100mA is recommended for optimal lifetime and efficacy.

Q: What is the difference between the "Typ." and "Min." luminous flux values?
A: The "Typical" value represents the average or expected output for that bin. The "Minimum" value is the lowest output guaranteed for LEDs sorted into that specific flux bin code (e.g., E9). Designers should use the minimum value for conservative system lumen calculations.

Q: How do I interpret the color bin code, e.g., '30M5'?
A: The code defines a specific ellipse on the CIE chart. The first two digits often relate to the CCT (e.g., '30' approximates 3000K nominal), while the letter and number define the ellipse size and position relative to the black-body locus. Refer to Table 5 for the exact center coordinates and ellipse parameters.

Kajian Kes Reka Bentuk dan Penggunaan

Scenario: Designing a 1200lm LED Panel Light for Office Use.
A designer targets a 600mm x 600mm panel light with a neutral white color (4000K, CRI >80) and an efficacy of 100 lm/W. Using the 3020 LED from the 40M5 color bin with a typical flux of 66 lm at 80mA (0.528W), the single-LED efficacy is approximately 125 lm/W. To achieve 1200lm, approximately 19 LEDs are needed (1200 lm / 66 lm per LED). Allowing for system losses (optics, thermal), 24 LEDs might be used in a 6x4 array.

LED akan dipasang pada MCPCB aluminium. Jumlah kuasa sistem adalah kira-kira 24 * 0.528W = ~12.7W. Pemacu arus malar yang mengeluarkan 80mA dengan julat voltan merangkumi 24 LED bersiri (24 * ~6.6V = ~158V) akan dipilih. Simulasi terma akan dilakukan untuk memastikan reka bentuk MCPCB mengekalkan suhu titik pateri LED cukup rendah untuk mengekalkan >90% output lumen awal pada suhu operasi beraraf unit. Dengan menentukan semua LED dari bin warna 40M5 dan satu bin fluks (contohnya, F1), keseragaman warna dan kecerahan yang cemerlang merentasi panel akan dicapai.

Pengenalan Prinsip Operasi

Ini adalah LED putih yang ditukar fosfor. Operasi asas melibatkan cip semikonduktor, biasanya diperbuat daripada indium gallium nitride (InGaN), yang memancarkan cahaya biru apabila pincang kehadapan (elektroluminesens). Cahaya biru ini sebahagiannya diserap oleh lapisan fosfor yttrium aluminum garnet didop serium (YAG:Ce) yang didepositkan di atas cip. Fosfor menukar turun sebahagian foton biru kepada spektrum luas cahaya kuning. Gabungan cahaya biru yang tinggal dan cahaya kuning yang dipancarkan menghasilkan persepsi cahaya putih. Suhu Warna Berkaitan (CCT) yang tepat dikawal dengan mengubah komposisi dan ketebalan fosfor. Pakej EMC berfungsi untuk melindungi die semikonduktor dan fosfor yang halus, menyediakan struktur mekanikal, dan yang paling penting, menawarkan laluan utama untuk konduksi haba dari simpang ke pad pateri dan papan litar bercetak.

Trend Teknologi

Segmen LED kuasa sederhana, terutamanya dengan pembungkusan EMC, terus berkembang. Trend utama yang boleh diperhatikan dalam produk ini dan pasaran yang lebih luas termasuk:

• Increased Efficacy: Ongoing improvements in internal quantum efficiency of the blue die and phosphor conversion efficiency drive higher lm/W outputs.
• Enhanced Color Quality: Beyond CRI (Ra), there is a focus on improving metrics like R9 (saturated red) and TM-30 (Rf, Rg) for better color rendition, especially in retail and museum lighting.
• Higher Power Density: Packages like the 3020 are being driven harder (e.g., 0.8W) while maintaining reliability, blurring the line between mid-power and high-power segments.
• Improved Thermal Materials: Development of EMC compounds with even higher thermal conductivity and better resistance to harsh environments (UV, humidity).
• Miniaturization and Integration: The drive for smaller, denser light sources for applications like automotive lighting and ultra-slim fixtures.
• Smart and Tunable Lighting: While this is a static white LED, the industry is moving towards LEDs that can dynamically adjust CCT and intensity, often requiring more complex multi-chip or phosphor designs.

LED EMC 3020 ini berada dengan kukuh dalam trend ini, menawarkan platform yang kukuh secara terma, cekap, dan berkesan kos untuk generasi penyelesaian pencahayaan umum semasa.