Spesifikasi LED 3030 Kuasa Sederhana - Saiz 3.0x3.0mm - Voltan 3.1V - Kuasa 0.5W - Putih Sejuk 6000K

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk LED kuasa sederhana faktor bentuk 3030 yang menggunakan pakej Epoxy Molding Compound (EMC). Produk ini direka untuk menawarkan keseimbangan optimum antara kecekapan bercahaya (lm/W) dan keberkesanan kos (lm/$) dalam segmen kuasa sederhana. Ia direkabentuk untuk aplikasi yang memerlukan prestasi yang boleh dipercayai dan keluaran cahaya berkualiti tinggi.

1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran

Kelebihan utama siri LED ini termasuk reka bentuk pakej EMC yang dipertingkatkan terma, yang meningkatkan penyebaran haba dan kebolehpercayaan jangka panjang. Ia merapatkan jurang antara aplikasi kuasa sederhana dan kuasa tinggi, mampu mengendalikan sehingga 0.8W. Dengan arus pemacu maksimum 240mA dan Indeks Penghasilan Warna (CRI) minimum 70, ia sesuai untuk aplikasi yang memerlukan kualiti warna yang baik. Peranti ini serasi dengan proses pateri refluks bebas plumbum. Aplikasi sasaran utama yang dikenal pasti ialah Lampu Larian Siang (DRL).

2. Analisis Parameter Teknikal

Semua ukuran dinyatakan di bawah keadaan ujian piawai Arus Kehadapan (IF) = 150mA, Suhu Ambien (Ta) = 25°C, dan Kelembapan Relatif (RH) = 60% melainkan dinyatakan sebaliknya.

2.1 Ciri-ciri Fotometrik dan Warna

Varian Putih Sejuk mempunyai julat suhu warna berkaitan (CCT) dari 5300K hingga 6488K, dengan nilai tipikal 6018K. CRI (Ra) minimum ialah 70, dengan nilai tipikal 71.5. Keluaran fluks bercahaya mempunyai toleransi ukuran ±7%, manakala toleransi ukuran CRI ialah ±2. CCT diperoleh daripada rajah Kromatisiti CIE 1931. Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa jadual penyelenggaraan lumen adalah untuk rujukan sahaja.

2.2 Parameter Elektrik dan Terma

Voltan kehadapan (VF) biasanya berukuran 3.1V, dengan julat dari 2.8V (Min) hingga 3.4V (Maks) pada 150mA. Arus songsang (IR) adalah maksimum 10 µA pada voltan songsang (VR) 5V. Sudut pandangan (2θ½), ditakrifkan sebagai sudut luar paksi di mana keamatan bercahaya adalah separuh daripada keamatan puncak, biasanya 120°. Rintangan terma dari simpang ke titik pateri (Rth j-sp) biasanya 11 °C/W. Peranti mempunyai keupayaan tahan Nyahcas Elektrostatik (ESD) 2000V.

2.3 Had Maksimum Mutlak

Mengoperasikan peranti melebihi had ini boleh menyebabkan kerosakan kekal. Had maksimum mutlak adalah: Arus Kehadapan Berterusan (IF): 240 mA; Arus Kehadapan Denyut (IFP): 300 mA (Lebar Denyut ≤ 100µs, Kitar Tugas ≤ 1/10); Penyerakan Kuasa (PD): 816 mW; Voltan Songsang (VR): 5 V; Suhu Operasi (Topr): -40°C hingga +105°C; Suhu Penyimpanan (Tstg): -40°C hingga +105°C; Suhu Simpang (Tj): 125 °C; Suhu Pateri (Tsld): 230°C atau 260°C selama 10 saat. Penjagaan mesti diambil untuk memastikan penyerakan kuasa tidak melebihi had maksimum mutlak.

3. Analisis Keluk Prestasi

3.1 Taburan Spektrum dan Sudut

Taburan kuasa spektrum relatif (Rajah 1) mentakrifkan ciri-ciri warna LED Putih Sejuk. Taburan sudut pandangan (Rajah 2) menunjukkan corak pancaran tipikal 120°, mengesahkan profil pancaran Lambertian atau hampir-Lambertian yang biasa untuk jenis pakej ini.

3.2 Ciri-ciri Arus Kehadapan

Hubungan antara arus kehadapan dan fluks bercahaya relatif (Rajah 3) menunjukkan bahawa keluaran cahaya meningkat dengan arus tetapi akhirnya akan tepu dan merosot pada arus yang lebih tinggi disebabkan kesan terma. Keluk voltan kehadapan vs. arus kehadapan (Rajah 4) menunjukkan tingkah laku eksponen ciri diod, dengan VF meningkat secara logaritma dengan IF.

3.3 Kebergantungan Suhu

Peralihan dalam koordinat kromatisiti CIE (x, y) dengan suhu ambien (Rajah 5) adalah kritikal untuk aplikasi kritikal warna, menunjukkan bagaimana titik putih mungkin hanyut. Fluks bercahaya relatif berkurangan apabila suhu ambien meningkat (Rajah 6), satu pertimbangan utama untuk reka bentuk pengurusan terma. Begitu juga, voltan kehadapan biasanya berkurangan dengan peningkatan suhu (Rajah 7).

3.4 Penurunan Nilai dan Arus Maksimum

Rajah 8 menggambarkan arus kehadapan maksimum yang dibenarkan sebagai fungsi suhu ambien untuk dua nilai rintangan terma simpang-ke-ambien (Rth j-a) yang berbeza: 30°C/W dan 35°C/W. Graf ini adalah penting untuk menentukan arus operasi selamat dalam persekitaran terma tertentu. Sebagai contoh, pada suhu ambien 85°C dengan Rth j-a=35°C/W, arus maksimum dikurangkan dengan ketara daripada had mutlak 240mA.

4. Struktur Bin Warna

LED disusun ke dalam bin berdasarkan koordinat kromatisiti mereka untuk memastikan konsistensi warna dalam aplikasi. Rajah 9 menunjukkan rajah kromatisiti CIE 1931 dengan struktur bin yang ditakrifkan. Jadual 5 memberikan penerangan terperinci tentang kod bin. Ketidakpastian ukuran untuk koordinat warna ialah ± 0.007. Semua pembinanan dilakukan di bawah keadaan piawai (IF=150mA, Ta=25°C).

5. Garis Panduan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

5.1 Senario Aplikasi Biasa

LED ini sangat sesuai untuk pelbagai aplikasi pencahayaan umum kerana keseimbangan kecekapan, kos, dan kualitinya. Spesifikasi ini secara khusus menyebut Lampu Larian Siang (DRL). Aplikasi berpotensi lain termasuk pencahayaan dalaman (mentol, tiub, panel), pencahayaan seni bina, papan tanda, dan lampu latar untuk paparan di mana suhu warna putih sejuk dikehendaki.

5.2 Pengurusan Terma

Pengurusan terma yang berkesan adalah penting untuk mencapai prestasi dinilai dan jangka hayat yang panjang. Rintangan terma tipikal 11 °C/W dari simpang ke titik pateri bermakna reka bentuk PCB mesti menyediakan laluan impedans terma rendah ke ambien. Menggunakan via terma yang sesuai, kawasan kuprum, dan mungkin PCB teras logam (MCPCB) adalah disyorkan untuk operasi arus tinggi atau suhu ambien tinggi. Sentiasa rujuk keluk penurunan nilai (Rajah 8) untuk memilih arus pemacu yang sesuai.

5.3 Pertimbangan Pemacu Elektrik

Pemacu arus malar sangat disyorkan berbanding sumber voltan malar untuk memastikan keluaran cahaya stabil dan mencegah pelarian terma. Pemacu harus dipilih untuk beroperasi dalam julat arus yang ditentukan (sehingga 240mA berterusan). Variasi voltan kehadapan (2.8V hingga 3.4V) mesti diambil kira dalam voltan pematuhan pemacu. Untuk operasi denyut (IFP), pematuhan ketat terhadap had lebar denyut (≤100µs) dan kitar tugas (≤1/10) diperlukan.

5.4 Pateri dan Pengendalian

Peranti ini serasi dengan profil pateri refluks bebas plumbum. Suhu pateri maksimum ialah 230°C atau 260°C selama 10 saat. Garis panduan piawai IPC/JEDEC J-STD-020 untuk kepekaan kelembapan dan profil refluks harus diikuti. Langkah berjaga-jaga ESD piawai mesti dipatuhi semasa pengendalian dan pemasangan, kerana peranti ini dinilai untuk 2000V HBM.

6. Perbandingan dan Pembezaan

Berbanding dengan LED kuasa sederhana tradisional dalam pakej plastik, pakej EMC menawarkan prestasi terma yang lebih baik dan rintangan terhadap kekuningan daripada pendedahan UV, membawa kepada penyelenggaraan lumen yang lebih baik dan jangka hayat yang lebih panjang. Tapak kaki 3030 menyediakan pad terma yang lebih besar daripada pakej yang lebih kecil (contohnya, 2835), membolehkan penyerakan kuasa yang lebih tinggi (sehingga 0.8W) sambil mengekalkan faktor bentuk sederhana. CRI yang ditentukan 70+ menawarkan kualiti warna yang lebih baik daripada banyak LED kuasa sederhana piawai, menjadikannya sesuai untuk aplikasi di mana penghasilan warna diambil kira.

7. Soalan Lazim (FAQ)

Q: What is the main advantage of the EMC package?
A: The EMC package provides enhanced thermal conductivity compared to standard PPA plastic, leading to lower junction temperature, higher maximum drive current capability, and improved long-term reliability and lumen maintenance.

Q: How do I interpret the derating curve (Fig. 8)?
A: The curve shows the maximum continuous current you can safely apply at a given ambient temperature for a specific thermal resistance (Rth j-a) of your system. You must know your system's effective Rth j-a to use the correct curve. Exceeding these limits risks overheating and premature failure.

Q: Can I drive this LED at 240mA continuously?
A: You can only drive it at 240mA if the junction temperature is kept at or below 125°C. In most practical applications, especially at higher ambient temperatures, the current will need to be derated according to Fig. 8 to stay within the Tj limit.

Q: What is the purpose of the color binning?
A: Manufacturing variations cause slight differences in chromaticity between individual LEDs. Binning groups LEDs with very similar color coordinates together. Using LEDs from the same or adjacent bins in a fixture ensures uniform white color appearance without visible color differences (color mismatch).

8. Prinsip Operasi dan Trend

8.1 Prinsip Operasi Asas

Ini adalah sumber cahaya keadaan pepejal berdasarkan diod semikonduktor. Apabila voltan kehadapan melebihi ambang diod dikenakan, elektron dan lubang bergabung semula dalam kawasan aktif cip semikonduktor (biasanya berdasarkan InGaN untuk LED biru/putih), melepaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Cahaya putih sejuk dihasilkan oleh gabungan cip LED biru dan salutan fosfor. Cahaya biru dari cip merangsang fosfor kuning (dan kadangkala merah/hijau), dan campuran cahaya biru dan kuning dilihat sebagai putih.

8.2 Trend Industri

Segmen LED kuasa sederhana, terutamanya dalam pakej seperti 3030 dan 2835, terus menjadi kuasa dominan dalam pencahayaan umum kerana nisbah kos-ke-prestasi yang cemerlang. Trend termasuk penambahbaikan berterusan dalam kecekapan bercahaya (lm/W) melalui kemajuan teknologi cip dan fosfor, dorongan untuk CRI yang lebih tinggi dan konsistensi warna yang lebih baik (pembinanan yang lebih ketat), dan pembangunan pakej dengan rintangan terma yang lebih rendah untuk membolehkan arus pemacu dan ketumpatan kuasa yang lebih tinggi dari tapak kaki yang sama. Pergerakan ke arah EMC dan bahan pakej berprestasi tinggi lain dari plastik piawai adalah trend yang jelas untuk kebolehpercayaan yang dipertingkatkan dalam aplikasi yang mencabar.