Spesifikasi Teknikal LED Kuasa Sederhana 3020 - 3.0x2.0mm - 19V Tipikal - 0.6W - Putih Sejuk/Neutral/Suam - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Siri 3020 mewakili keluarga LED kuasa sederhana yang menggunakan pakej Sebatian Acuan Epoksi Dipertingkatkan Terma (EMC). Reka bentuk ini direka untuk memberikan keseimbangan optimum antara keberkesanan bercahaya (lumen per watt) dan keberkesanan kos (lumen per dolar), menjadikannya pilihan yang menarik untuk pelbagai aplikasi pencahayaan am. Siri ini dicirikan oleh saiz padat 3.0mm x 2.0mm dan dinilai untuk penyerakan kuasa tipikal 0.6W, dengan kuasa maksimum yang dibenarkan 0.8W di bawah keadaan yang ditetapkan.

1.1 Kelebihan Teras dan Sasaran Pasaran

Faedah utama siri LED ini berasal daripada pakej EMC dan pengoptimuman reka bentuknya. Bahan EMC menawarkan rintangan terma yang unggul dan kebolehpercayaan jangka panjang berbanding plastik tradisional, membolehkan prestasi stabil pada suhu operasi yang lebih tinggi. Ciri-ciri utama termasuk arus hadapan maksimum 40mA, Indeks Penghasilan Warna (CRI) minimum 80 untuk kualiti warna tinggi, dan keserasian dengan proses pematerian alir semula bebas plumbum. Sifat-sifat ini menjadikan siri ini sesuai untuk lampu penggantian, pencahayaan dalaman dan luaran am, lampu latar untuk papan tanda, dan perlengkapan pencahayaan seni bina atau hiasan di mana gabungan kecekapan, kebolehpercayaan, dan kualiti warna adalah penting.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Bahagian ini memberikan tafsiran objektif terperinci mengenai parameter prestasi utama yang dinyatakan dalam lembaran data. Memahami nilai-nilai ini adalah penting untuk reka bentuk litar dan pengurusan terma yang betul.

2.1 Ciri-ciri Elektro-Optik

Prestasi elektro-optik diukur di bawah keadaan ujian piawai I_F= 30mA, T_a= 25°C, dan kelembapan relatif 60%. Fluks bercahaya diberikan untuk dua suhu kritikal: suhu ambien (T_a=25°C) dan suhu titik pateri (T_s=85°C). Yang terakhir adalah penunjuk prestasi yang lebih realistik dalam aplikasi sebenar di mana LED dipasang pada papan. Sebagai contoh, bin putih sejuk tipikal (65R6) memberikan 72 lumen pada T_a=25°C tetapi 62 lumen pada T_s=85°C, menekankan kepentingan reka bentuk terma. Lembaran data mencatatkan toleransi ±7% pada pengukuran fluks bercahaya dan toleransi ±2 pada pengukuran CRI (Ra).

2.2 Parameter Elektrik dan Terma

Voltan hadapan (V_F) mempunyai nilai tipikal 19V pada 30mA, dengan toleransi yang ditetapkan ±0.3V. Sudut pandangan (2Θ1/2) adalah lebar 120 darjah, ditakrifkan sebagai sudut luar paksi di mana keamatan bercahaya turun kepada separuh daripada nilai puncaknya. Parameter terma kritikal ialah rintangan terma sambungan-ke-titik pateri (R_{th j-sp}), ditetapkan pada tipikal 22 °C/W. Nilai ini mengukur keberkesanan aliran haba dari sambungan semikonduktor ke titik pateri; nilai yang lebih rendah menunjukkan penyerakan haba yang lebih baik. Tahap ketahanan nyahcas elektrostatik (ESD) ialah 1000V (Model Badan Manusia), yang merupakan tahap piawai untuk LED kuasa sederhana.

2.3 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal mungkin berlaku. Ia tidak boleh dilampaui di bawah sebarang keadaan operasi. Had utama termasuk: arus hadapan berterusan (I_F) 40mA, arus hadapan denyut (I_FP) 60mA (untuk denyut ≤ 100µs, kitar tugas ≤ 1/10), penyerakan kuasa maksimum (P_D) 840mW, dan suhu sambungan maksimum (T_j) 125°C. Julat suhu operasi dan penyimpanan ialah -40°C hingga +105°C. Profil suhu pematerian membenarkan puncak 230°C atau 260°C untuk maksimum 10 saat.

3. Penjelasan Sistem Pembahagian

Untuk memastikan konsistensi warna dan kecerahan dalam pengeluaran, LED disusun ke dalam bin. Siri ini menggunakan sistem pembahagian komprehensif berdasarkan garis panduan Energy Star untuk julat 2600K hingga 7000K.

3.1 Suhu Warna Berkaitan (CCT) dan Pembahagian Kromatisiti

Jadual pemilihan produk menyenaraikan enam kumpulan CCT utama, dari Putih Suam (2725K, 3045K) hingga Putih Sejuk (6530K). Setiap kumpulan CCT mempunyai kod bin warna yang sepadan (contohnya, 27R5, 65R6). Jadual 5 dan Rajah 9 memperincikan struktur bin kromatisiti pada rajah CIE 1931. Setiap bin ditakrifkan oleh kawasan elips dengan koordinat pusat tertentu (x, y) pada kedua-dua 25°C dan 85°C, bersama-sama dengan jejari paksi utama/minor (a, b) dan sudut (Φ). Ketidakpastian pengukuran untuk koordinat warna ialah ±0.007.

3.2 Pembahagian Fluks Bercahaya

Dalam setiap bin kromatisiti, LED disusun lebih lanjut mengikut keluaran fluks bercahaya mereka pada 30mA. Jadual 6 mentakrifkan pangkat fluks. Sebagai contoh, dalam bin warna 65R6, LED tersedia dalam kod fluks F1 (66-70 lm min), F2 (70-74 lm min), dan F3 (74-78 lm min), semua diukur pada T_a=25°C. Pembahagian dua dimensi ini (warna + fluks) membolehkan pereka memilih LED yang memenuhi keperluan aplikasi tepat untuk kedua-dua titik warna dan kecerahan.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Lembaran data termasuk beberapa graf yang menggambarkan tingkah laku LED di bawah pelbagai keadaan, yang penting untuk pemodelan ramalan dan reka bentuk teguh.

4.1 Ciri-ciri IV dan Fluks Bercahaya Relatif

Rajah 4 menunjukkan hubungan antara voltan hadapan (V_F) dan arus hadapan (I_F). Lengkung adalah agak linear dalam julat operasi, dengan V_Fmeningkat dengan arus. Rajah 3 memplot fluks bercahaya relatif terhadap I_F. Fluks meningkat sub-linear dengan arus; memandu LED melebihi 30mA yang disyorkan akan menghasilkan pulangan berkurangan dalam keluaran cahaya sambil menghasilkan lebih banyak haba, berpotensi mengurangkan keberkesanan dan jangka hayat.

4.2 Kebergantungan Suhu

Rajah 6 dan 7 adalah kritikal untuk analisis terma. Rajah 6 menunjukkan fluks bercahaya relatif menurun secara linear apabila suhu titik pateri (T_s) meningkat. Pada 125°C, keluaran adalah kira-kira 20% daripada nilainya pada 25°C. Rajah 7 menunjukkan bahawa V_Fjuga menurun dengan peningkatan suhu, ciri tipikal diod semikonduktor. Rajah 5 menggambarkan anjakan dalam koordinat kromatisiti (CIE x, y) dengan suhu, yang penting untuk aplikasi kritikal warna.

3.3 Taburan Spektrum dan Sudut Pandangan

Rajah 1 memberikan lengkung taburan kuasa spektrum tipikal, menunjukkan keamatan relatif merentasi panjang gelombang. Bentuk lengkung ini menentukan CCT dan CRI. Rajah 2 menggambarkan corak sinaran spatial (taburan sudut pandangan), mengesahkan profil pancaran seperti Lambertian dengan sudut pandangan 120 darjah yang ditetapkan.

4.4 Penurunan Nilai Suhu Ambien

Rajah 8 adalah lengkung penurunan nilai untuk arus hadapan maksimum yang dibenarkan berdasarkan suhu ambien (T_a) dan rintangan terma sistem (R_j-a). Sebagai contoh, dengan sistem R_j-a45°C/W, arus maksimum mesti dikurangkan dari 40mA pada T_a=89°C kepada kira-kira 22mA pada T_a=105°C untuk mengelakkan suhu sambungan melebihi had 125°C. Graf ini adalah penting untuk menentukan arus operasi selamat dalam persekitaran suhu tinggi.

5. Garis Panduan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

5.1 Senario Aplikasi Tipikal

Disebabkan keseimbangan keberkesanan, kos, dan kebolehpercayaannya, siri LED ini sangat sesuai untuk:
- Lampu Penggantian:Penggantian langsung untuk mentol pijar, halogen, atau CFL dalam mentol, tiub, dan lampu downlight.
- Pencahayaan Am:Sumber cahaya utama dalam perlengkapan kediaman, komersial, dan perindustrian.
- Lampu Latar Papan Tanda:Menyediakan pencahayaan seragam untuk papan tanda dalaman dan luaran.
- Pencahayaan Seni Bina:Pencahayaan fasad, pencahayaan cove, dan aplikasi hiasan lain di mana kualiti warna adalah penting.

5.2 Pertimbangan Reka Bentuk Kritikal

Pengurusan Terma:Ini adalah faktor tunggal yang paling penting untuk prestasi dan jangka hayat. R_{th j-sp}rendah 22°C/W hanya berkesan jika PCB dan penyerap haba menyediakan laluan terma rendah ke ambien. Penggunaan PCB teras logam (MCPCB) atau papan dengan via terma yang mencukupi sangat disyorkan. Sentiasa rujuk lengkung penurunan nilai (Rajah 8) untuk menetapkan arus pemacu.
Pemacu Arus:Pemadu arus malar adalah wajib untuk keluaran cahaya dan warna yang stabil. Arus operasi yang disyorkan ialah 30mA, walaupun ia boleh dipacu sehingga 40mA jika keadaan terma sangat baik. Melebihi 40mA berisiko kerosakan serta-merta.
Optik:Sudut pandangan 120 darjah sesuai untuk banyak aplikasi pencahayaan am. Untuk pancaran yang lebih fokus, optik sekunder (kanta) akan diperlukan.
Perlindungan ESD:Walaupun dinilai untuk 1000V HBM, langkah berjaga-jaga pengendalian ESD piawai harus dipatuhi semasa pemasangan dan pengendalian.

6. Analisis Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Dalam segmen LED kuasa sederhana, pembeza utama siri EMC 3020 ini adalah:
1. Keupayaan Suhu Tinggi:Pakej EMC membolehkan operasi berterusan pada suhu titik pateri yang lebih tinggi (T_s=85°C data disediakan) berbanding plastik PPA atau PCT piawai, yang boleh menjadi kuning dan merosot.
2. Ketumpatan Kuasa:Dengan keupayaan sehingga 0.8W dalam pakej 3.0x2.0mm, ia menawarkan ketumpatan kuasa yang lebih tinggi daripada banyak LED kuasa sederhana 3528 atau 2835 tradisional, berpotensi mengurangkan bilangan LED yang diperlukan untuk keluaran lumen tertentu.
3. Ciri Voltan:Voltan hadapan tipikal 19V pada 30mA adalah ketara. Pereka mesti memastikan pemacu LED dikonfigurasikan untuk julat voltan yang lebih tinggi ini berbanding LED kuasa sederhana 3V atau 6V yang lebih biasa.
4. Pembahagian Komprehensif:Pematuhan kepada pembahagian Energy Star dan penyediaan kedua-dua bin warna dan fluks menawarkan kebolehramalan dan konsistensi untuk produk pencahayaan berkualiti.

7. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Mengapakah fluks bercahaya lebih rendah pada T_s=85°C berbanding pada T_a=25°C?
J: T_aialah suhu udara di sekeliling LED. T_sialah suhu pada titik pateri, yang lebih dekat dengan suhu sambungan sebenar semasa operasi. Apabila suhu meningkat, kecekapan semikonduktor menurun, mengurangkan keluaran cahaya. Data T_s=85°C adalah metrik prestasi yang lebih realistik untuk reka bentuk.

S: Bolehkah saya memacu LED ini pada 40mA secara berterusan?
J: Penarafan Maksimum Mutlak ialah 40mA, tetapi ini adalah had tekanan. Keadaan operasi yang disyorkan ialah 30mA. Beroperasi pada 40mA hanya mungkin jika pengurusan terma adalah luar biasa (sistem R_j-asangat rendah) dan suhu ambien rendah, mengikut lengkung penurunan nilai dalam Rajah 8. Melakukan ini akan mengurangkan keberkesanan dan mungkin menjejaskan kebolehpercayaan jangka panjang.

S: Bagaimanakah saya mentafsir kod bin, contohnya, '65R6'?
J: Kod mentakrifkan bin kromatisiti. Dua digit pertama (65) berkaitan dengan CCT (julat 6500K). Huruf (R) dan digit berikutnya (6) mentakrifkan elips tertentu pada rajah CIE di mana koordinat warna LED jatuh, memastikan konsistensi warna yang ketat.

S: Apakah kepentingan rintangan terma 22 °C/W?
J: Nilai ini (R_{th j-sp}) menunjukkan bahawa untuk setiap watt kuasa yang diserap dalam sambungan LED, perbezaan suhu antara sambungan dan titik pateri akan meningkat sebanyak 22°C. Nilai yang lebih rendah adalah lebih baik. Jumlah rintangan terma sistem (sambungan-ke-ambien, R_j-a) termasuk ini ditambah rintangan PCB, antara muka terma, dan penyerap haba.

8. Kajian Kes Reka Bentuk dan Penggunaan

Senario: Mereka Bentuk Lampu Tiub LED 1200 Lumen.
Matlamat:Menggantikan tiub pendarfluor T8 dengan setara LED.
Proses Reka Bentuk:
1. Sasaran Lumen:1200 lumen.
2. Pemilihan LED:Pilih bin 65R6-F2 (Tipikal 72 lm pada 30mA, T_a=25°C). Mengambil kira penurunan nilai terma (anggaran ~15% kehilangan pada suhu operasi), anggap 61 lm setiap LED.
3. Pengiraan Kuantiti:1200 lm / 61 lm setiap LED ≈ 20 LED.
4. Reka Bentuk Elektrik:20 LED dalam siri akan memerlukan voltan pemacu 20 * 19V = 380V, yang tinggi. Pendekatan yang lebih praktikal ialah menggunakan dua rentetan 10 LED dalam siri (190V setiap rentetan) disambung secara selari, dipacu oleh pemadu arus malar ditetapkan kepada 60mA jumlah (30mA setiap rentetan).
5. Reka Bentuk Terma:Jumlah kuasa: 20 LED * 19V * 0.03A = 11.4W. Menggunakan PCB aluminium sebagai penyerap haba, pereka mesti mengira sama ada sistem R_j-acukup rendah untuk mengekalkan sambungan di bawah 125°C dalam persekitaran tiub tertutup, menggunakan lengkung penurunan nilai sebagai panduan.
Kes ini menyerlahkan interaksi antara konfigurasi elektrik, pengurusan terma, dan sasaran fotometrik.

9. Prinsip Teknikal dan Trend

9.1 Prinsip Operasi

LED ini beroperasi berdasarkan prinsip elektroluminesens dalam semikonduktor. Apabila voltan hadapan dikenakan merentasi sambungan p-n, elektron dan lubang bergabung semula, membebaskan tenaga dalam bentuk foton. Bahan khusus (fosfor) yang digunakan dalam pakej menukar sebahagian cahaya biru primer dari cip kepada panjang gelombang yang lebih panjang, menghasilkan cahaya putih yang dikehendaki dengan CCT dan CRI tertentu. Pakej EMC berfungsi untuk melindungi cip dan ikatan wayar, menyediakan kanta primer, dan yang paling penting, menawarkan laluan konduktif terma untuk menyerakkan haba.

9.2 Trend Industri

Pasaran LED kuasa sederhana terus berkembang ke arah keberkesanan yang lebih tinggi (lm/W) dan kebolehpercayaan yang lebih baik pada kos yang lebih rendah. Penggunaan pakej EMC, seperti yang dilihat dalam siri ini, adalah trend penting menggantikan plastik tradisional kerana ketahanan unggul terhadap haba dan kelembapan, membolehkan jangka hayat yang lebih panjang dan arus pemacu yang lebih tinggi. Tambahan pula, terdapat dorongan berterusan untuk pembahagian warna dan fluks yang lebih ketat untuk memenuhi permintaan pencahayaan berkualiti tinggi. Integrasi komponen ini ke dalam modul dan enjin cahaya juga merupakan trend yang semakin berkembang, memudahkan reka bentuk untuk pengeluar pencahayaan. Data yang disediakan dalam lembaran data ini mencerminkan piawaian industri semasa untuk mencirikan dan menentukan prestasi di bawah keadaan terma yang realistik.