Spesifikasi LED Kuasa Sederhana 3020 - Dimensi 3.0x2.0mm - Voltan 3.4V - Kuasa 0.5W - Putih Sejuk/Neutral/Suam - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

Gambaran Keseluruhan Produk

Siri 3020 mewakili penyelesaian LED kuasa sederhana berprestasi tinggi yang direka untuk aplikasi pencahayaan am. Dengan menggunakan pakej Sebatian Acuan Epoksi Dipertingkatkan Terma (EMC), LED ini menawarkan keseimbangan yang sangat baik antara kecekapan bercahaya, kebolehpercayaan, dan keberkesanan kos. Penempatan utama produk ini adalah dalam pasaran penggantian dan pencahayaan am, menyasarkan aplikasi di mana kedua-dua output cahaya tinggi per dolar dan kualiti warna yang baik adalah penting. Kelebihan terasnya termasuk salah satu nisbah lumen-per-watt dan lumen-per-dolar terbaik dalam kelasnya, pakej teguh yang mampu mengendalikan sehingga 0.8W, dan indeks pembiakan warna (CRI) tinggi 80 atau ke atas. Pasaran sasaran merangkumi pelbagai penyelesaian pencahayaan, dari penggantian langsung untuk lampu tradisional hingga pencahayaan seni bina dan hiasan.

Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Ciri-ciri Fotometrik dan Optik

Prestasi elektro-optik dinyatakan pada keadaan ujian piawai arus kehadapan (IF) 150mA dan suhu ambien (Ta) 25°C. Keluarga produk ini menawarkan Suhu Warna Berkaitan (CCT) dari Putih Suam (2580K-3220K) hingga Putih Sejuk (5310K-7040K). Untuk varian Putih Neutral biasa (contohnya, T3450811C), fluks bercahaya boleh mencecah sehingga 68 lumen. Ciri utama ialah indeks pembiakan warna (CRI atau Ra) minimum terjamin 80 merentasi semua bin, memastikan ketepatan warna yang baik. Taburan cahaya ruang dicirikan oleh sudut pandangan lebar (2θ1/2) 110 darjah, memberikan pencahayaan seragam. Adalah penting untuk ambil perhatian toleransi pengukuran yang ditetapkan: ±7% untuk fluks bercahaya dan ±2 untuk CRI.

Parameter Elektrik dan Terma

Ciri-ciri elektrik menentukan batasan operasi. Voltan kehadapan (VF) biasa ialah 3.4V pada 150mA, dengan toleransi ±0.1V. Penarafan maksimum mutlak adalah kritikal untuk reka bentuk yang boleh dipercayai: arus kehadapan berterusan maksimum (IF) ialah 240mA, dengan arus berdenyut (IFP) 300mA dibenarkan di bawah keadaan tertentu (lebar denyut ≤ 100µs, kitar tugas ≤ 1/10). Penyerakan kuasa maksimum (PD) ialah 816mW. Pengurusan terma difasilitasi oleh rintangan terma rendah (Rth j-sp) 21°C/W (sambungan ke titik pateri), yang penting untuk mengekalkan prestasi dan jangka hayat. Suhu sambungan maksimum yang dibenarkan (Tj) ialah 115°C.

Penjelasan Sistem Binning

Binning Suhu Warna / Panjang Gelombang

Konsistensi warna LED dikawal melalui struktur binning tepat berdasarkan rajah kromatisiti CIE 1931. Sistem ini menggunakan bin elips yang ditakrifkan oleh titik tengah (koordinat x, y), paksi separa utama (a), paksi separa kecil (b), dan sudut putaran (Φ). Sebagai contoh, bin 40M5 untuk Putih Neutral mempunyai pusat pada (0.3825, 0.3798). Binning untuk suhu warna antara 2600K dan 7000K mengikut piawaian Energy Star, memastikan konsistensi warna yang ketat untuk aplikasi yang memerlukan cahaya putih seragam. Ketidakpastian pengukuran untuk koordinat warna ialah ±0.007.

Binning Fluks Bercahaya

Output bercahaya juga dikategorikan ke dalam bin untuk menjamin prestasi. Setiap bin warna (contohnya, 27M5, 30M5) dibahagikan lagi kepada pangkat fluks bercahaya yang dikenal pasti oleh kod seperti E7, E8, F1, dan lain-lain. Sebagai contoh, dalam bin warna 30M5, LED dengan kod fluks F1 akan mempunyai fluks bercahaya antara 66 dan 70 lumen pada 150mA. Ini membolehkan pereka memilih LED dengan output cahaya yang boleh diramal untuk keperluan aplikasi khusus mereka.

Binning Voltan Kehadapan

Untuk membantu dalam reka bentuk litar dan pemadanan arus, terutamanya dalam tatasusunan pelbagai LED, voltan kehadapan disusun kepada tiga pangkat: Kod 1 (2.8V - 3.0V), Kod 2 (3.0V - 3.2V), dan Kod 3 (3.2V - 3.4V). Ini membantu dalam meramalkan keperluan bekalan kuasa dan menguruskan beban terma dengan lebih berkesan.

Analisis Keluk Prestasi

Ciri-ciri Arus-Voltan (I-V) dan Arus-Fluks Bercahaya (I-Φ)

Rajah 3 menggambarkan hubungan antara arus kehadapan dan fluks bercahaya relatif. Output adalah hampir linear sehingga arus operasi yang disyorkan, menunjukkan kecekapan yang baik. Rajah 4 menunjukkan keluk voltan kehadapan berbanding arus, yang penting untuk reka bentuk pemacu. Pekali suhu positif voltan adalah jelas, bermakna VF berkurangan apabila suhu meningkat, tingkah laku tipikal untuk LED.

Kebergantungan Suhu

Variasi prestasi dengan suhu adalah faktor reka bentuk kritikal. Rajah 6 menunjukkan bahawa fluks bercahaya relatif berkurangan apabila suhu ambien (Ta) meningkat, menekankan kepentingan pengurusan terma untuk mengekalkan output cahaya. Rajah 7 menunjukkan penurunan voltan kehadapan dengan peningkatan suhu. Rajah 8 menyediakan keluk penyahkadar untuk arus kehadapan maksimum yang dibenarkan berdasarkan suhu ambien, yang penting untuk memastikan kebolehpercayaan di bawah keadaan operasi yang berbeza.

Taburan Spektrum dan Sudut

Rajah 1 menyediakan taburan kuasa spektrum relatif, yang mentakrifkan kualiti warna dan CCT. Rajah 2 menggambarkan taburan sudut pandangan (corak sinaran ruang), mengesahkan sudut pancaran lebar 110 darjah untuk pencahayaan sekata.

Peralihan Warna dengan Suhu

Rajah 5 memplot peralihan dalam koordinat kromatisiti CIE x, y dengan peningkatan suhu ambien (dari 25°C hingga 85°C). Maklumat ini adalah penting untuk aplikasi di mana kestabilan warna merentasi suhu adalah satu keperluan.

Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

LED ini serasi dengan proses pateri alir semula tanpa plumbum. Penarafan maksimum mutlak untuk suhu pateri ialah 230°C atau 260°C untuk tempoh maksimum 10 saat. Adalah penting untuk mengikuti profil alir semula yang disyorkan untuk mengelakkan kerosakan terma kepada pakej EMC dan die dalaman. Julat suhu operasi adalah dari -40°C hingga +85°C, dan julat suhu penyimpanan adalah sama. Berhati-hati supaya tidak melebihi penarafan maksimum mutlak semasa operasi, kerana ini boleh menyebabkan kerosakan tidak boleh balik kepada LED.

Cadangan Aplikasi

Senario Aplikasi Biasa

Spesifikasi ini mengenal pasti beberapa aplikasi utama: menggantikan lampu tradisional (seperti lampu pijar atau CFL), pencahayaan am dalaman dan luaran, lampu latar untuk papan tanda dalaman/luaran, dan pencahayaan seni bina/hiasan. Gabungan kecekapan tinggi, CRI yang baik, dan sudut pancaran lebar menjadikannya sesuai untuk kegunaan pelbagai ini.

Pertimbangan Reka Bentuk

Pereka mesti memberi perhatian rapat kepada pengurusan terma. Menggunakan nilai rintangan terma yang disediakan (21°C/W), penyejuk haba yang sesuai mesti dikira untuk mengekalkan suhu sambungan di bawah 115°C di bawah keadaan operasi terburuk. Keluk penyahkadar untuk arus (Rajah 8) mesti diikuti untuk aplikasi suhu ambien tinggi. Untuk output cahaya malar, pemacu arus malar disyorkan berbanding pemacu voltan malar. Apabila mereka bentuk tatasusunan pelbagai LED, pertimbangkan untuk menggunakan LED dari bin voltan dan fluks yang sama untuk memastikan kecerahan seragam dan perkongsian arus.

Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan LED kuasa sederhana tradisional dalam pakej plastik, pakej EMC menawarkan prestasi terma yang jauh lebih baik, membolehkan arus pemacu dan penyerakan kuasa yang lebih tinggi (sehingga 0.8W) sambil mengekalkan kebolehpercayaan. Ini diterjemahkan kepada output lumen yang lebih tinggi dari pakej bersaiz serupa. CRI terjamin 80+ memberikan kelebihan daya saing dalam aplikasi di mana kualiti warna adalah penting, berbanding dengan tawaran standard dengan CRI yang lebih rendah. Sudut pandangan lebar 110 darjah adalah berfaedah untuk aplikasi yang memerlukan pencahayaan luas dan sekata tanpa optik sekunder.

Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

Q: What is the maximum power I can drive this LED at?
A: The absolute maximum power dissipation is 816mW. However, the recommended operating condition is based on 0.5W nominal. Operating at higher power requires excellent thermal management to stay within the junction temperature limit.

Q: How do I interpret the luminous flux bins (E7, F1, etc.)?
A: These codes represent ranges of luminous output at 150mA. You must cross-reference the code with the specific color bin table (Table 6) to find the minimum and maximum lumen values for that group.

Q: Can I use a constant voltage source to drive this LED?
A: It is not recommended. LEDs are current-driven devices. A small change in forward voltage can cause a large change in current, potentially exceeding maximum ratings. Always use a constant current driver or a circuit that actively limits current.

Q: What is the impact of the ±7% flux tolerance?
A: This means the actual measured luminous flux of a production LED can vary by ±7% from the typical value listed in the datasheet. The binning system helps control this variation by grouping LEDs into tighter flux ranges.

Kes Penggunaan Praktikal

Scenario: Designing a 10W LED Bulb Retrofit
A designer aims to create an A19 bulb replacement using this 3020 LED. Targeting 800 lumens, they might use 16 LEDs driven at approximately 140mA each (slightly below the test current for better efficacy and thermal headroom). They would select LEDs from the same color bin (e.g., 40M5 for 4000K Neutral White) and a consistent flux bin (e.g., F1) to ensure color and brightness uniformity. The total forward voltage for 16 LEDs in series would be roughly 16 * 3.4V = 54.4V, dictating the driver specifications. A properly designed aluminum PCB with thermal vias would be necessary to sink the heat from the 10W total dissipation, keeping individual junction temperatures well below the 115°C maximum.

Pengenalan Prinsip Operasi

Diod Pemancar Cahaya (LED) adalah peranti semikonduktor yang memancarkan cahaya melalui elektroluminesens. Apabila voltan kehadapan dikenakan merentasi simpang p-n, elektron dan lubang bergabung semula di kawasan aktif, membebaskan tenaga dalam bentuk foton. Panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor yang digunakan. Cahaya putih dalam LED ini biasanya dihasilkan dengan menggunakan cip semikonduktor pemancar biru yang disalut dengan lapisan fosfor. Sebahagian cahaya biru ditukar oleh fosfor kepada panjang gelombang yang lebih panjang (kuning, merah), dan campuran cahaya biru dan cahaya yang ditukar fosfor kelihatan putih kepada mata manusia. Pakej EMC berfungsi untuk melindungi die semikonduktor dan ikatan wayar, menyediakan kanta optik primer, dan yang paling penting, menawarkan laluan untuk konduksi haba yang cekap dari sambungan.

Trend Teknologi

Segmen LED kuasa sederhana terus berkembang ke arah kecekapan yang lebih tinggi (lumen per watt) dan kebolehpercayaan yang lebih tinggi pada kos yang lebih rendah. Trend utama termasuk penggunaan bahan pakej yang lebih teguh seperti EMC dan seramik untuk membolehkan suhu dan arus operasi yang lebih tinggi, membawa kepada ketumpatan lumen yang lebih tinggi. Terdapat dorongan berterusan untuk teknologi fosfor yang lebih baik untuk mencapai nilai Indeks Pembiakan Warna (CRI) yang lebih tinggi dan kualiti warna yang lebih konsisten merentasi kumpulan. Tambahan pula, integrasi pelbagai die dalam satu pakej (COB - Cip-atas-Papan atau kuasa sederhana pelbagai die) adalah trend untuk memudahkan pemasangan dan mengurangkan kos sistem untuk aplikasi lumen tinggi. Dorongan untuk pencahayaan pintar juga mempengaruhi reka bentuk LED, dengan fokus pada keserasian dengan protokol pendiakan dan sistem putih boleh ditala.