Spesifikasi Teknikal LED Kuasa Sederhana 3030 - Saiz 3.0x3.0mm - Voltan 5.0-5.4V - Kuasa 1.2W - Putih Sejuk/Neutral/Suam - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk satu siri LED kuasa sederhana yang menggunakan faktor bentuk 3030 (3.0mm x 3.0mm) dan pakej EMC (Epoxy Molding Compound) termaju. Siri ini direka untuk memberikan keseimbangan optimum antara keberkesanan bercahaya, kebolehpercayaan, dan keberkesanan kos, menjadikannya pilihan utama dalam segmen kuasa sederhana. Falsafah reka bentuk teras berpusat pada pengurusan terma dan prestasi optik, membolehkan operasi pada tahap kuasa sehingga 1.5W.

Pasaran sasaran utama untuk siri LED ini termasuk penyelesaian pencahayaan penggantian yang direka untuk menggantikan lampu pijar atau lampu pendarfluor tradisional, pencahayaan umum untuk ruang kediaman dan komersial, lampu latar untuk papan tanda dalaman dan luaran, serta aplikasi pencahayaan seni bina atau hiasan di mana kedua-dua prestasi dan kualiti estetik adalah penting.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Ciri-ciri Elektro-Optik

All measurements are standardized at a forward current (I_F) of 25mA and an ambient temperature (T_a) of 25°C with 60% relative humidity. The product line offers a range of Correlated Color Temperatures (CCT) from warm white (2725K) to cool white (6530K), catering to diverse lighting needs. A minimum Color Rendering Index (CRI or R_a) of 80 ensures good color fidelity for general lighting applications.

The luminous flux output is categorized by both color bin and flux rank. Typical luminous flux values range from approximately 122 lumens to 156 lumens at the test condition of 25mA, depending on the specific CCT and flux bin. It is critical to note the stated measurement tolerances: ±7% for luminous flux and ±2 for CRI. The forward voltage (V_F) typically falls between 5.0V and 5.4V at 25mA, with a specified measurement tolerance of ±0.5V.

2.2 Parameter Elektrik dan Terma

The absolute maximum ratings define the operational boundaries for reliable performance. The maximum continuous forward current (I_F) is 30mA, with a pulsed forward current (I_FP) of 40mA allowed under specific conditions (pulse width ≤ 100µs, duty cycle ≤ 1/10). The maximum power dissipation (P_D) is 1.5W. Exceeding these ratings may cause permanent degradation or failure.

Thermal management is a key strength of the EMC package. The thermal resistance from the junction to the solder point (R_{th j-sp}) is specified at a typical value of 11 °C/W. This low thermal resistance facilitates efficient heat transfer from the LED chip to the printed circuit board (PCB), helping to maintain a lower junction temperature (T_j), which is critical for long-term lumen maintenance and reliability. The maximum allowable junction temperature is 115°C.

3. Penjelasan Sistem Pengelasan

3.1 Pengelasan Warna (CCT)

LED diklasifikasikan dengan teliti ke dalam bin warna yang tepat berdasarkan koordinat kromatisiti pada rajah CIE 1931. Struktur pengelasan untuk CCT antara 2600K dan 7000K mengikut piawaian Energy Star, memastikan konsistensi warna dalam kawasan yang ditetapkan. Setiap kod warna (cth., 27M5, 30M5) sepadan dengan titik pusat tertentu (koordinat x, y) dan kawasan toleransi elips yang ditakrifkan oleh paksi utama/minor (a, b) dan sudut (φ). Ketidakpastian pengukuran untuk koordinat warna ialah ±0.007.

3.2 Pengelasan Fluks Bercahaya

Selain warna, LED juga diklasifikasikan mengikut keluaran fluks bercahaya pada arus ujian piawai. Pangkat fluks ditetapkan oleh kod (cth., 2E, 2F, 2G, 2H), setiap satu mewakili julat lumen tertentu (cth., 122-130 lm, 130-139 lm). Pengelasan dua dimensi (warna dan fluks) ini membolehkan pereka memilih komponen yang memenuhi kedua-dua keperluan kromatisiti dan kecerahan aplikasi mereka, memastikan keseragaman dalam produk pencahayaan akhir.

3.3 Pengelasan Voltan Kehadapan

Forward voltage is also categorized to aid in circuit design, particularly for applications involving multiple LEDs in series. Voltage bins are defined by codes (e.g., 1, 2) with specified minimum and maximum voltage ranges (e.g., 4.6-4.8V, 4.8-5.0V). Matching V_F bins can help achieve more uniform current distribution and simplified driver design.

4. Analisis Keluk Prestasi

4.1 Ciri-ciri IV dan Fluks Bercahaya

Rajah 3 menggambarkan hubungan antara arus kehadapan dan fluks bercahaya relatif. Keluarannya adalah sub-linear; meningkatkan arus melebihi julat yang disyorkan 25-30mA menghasilkan pulangan yang berkurangan dalam keluaran cahaya sambil meningkatkan penjanaan haba dan tekanan pada peranti dengan ketara. Rajah 4 menunjukkan keluk voltan kehadapan berbanding arus, yang penting untuk mereka bentuk litar pembatas arus yang sesuai.

4.2 Kebergantungan Suhu

The performance of LEDs is highly temperature-sensitive. Figure 6 demonstrates that relative luminous flux decreases as ambient temperature (T_a) increases. Figure 7 shows that forward voltage typically decreases with rising temperature. Figure 5 details the shift in chromaticity coordinates (CIE x, y) with temperature, which is crucial for applications requiring stable color points across operating conditions. Figure 8 is critical for thermal design, showing the derating curve for maximum allowable forward current as a function of ambient temperature for two different junction-to-ambient thermal resistance scenarios (35°C/W and 55°C/W).

4.3 Taburan Spektrum dan Sudut Pandangan

Figure 1 provides the relative spectral power distribution, which defines the light's color quality. Figure 2 depicts the spatial radiation pattern (viewing angle distribution). The typical viewing angle (2θ_1/2), where intensity is half the peak value, is 110 degrees, indicating a wide, Lambertian-like emission pattern suitable for general diffuse lighting.

5. Garis Panduan Pemasangan dan Pengendalian

5.1 Pateri Alir Semula

LED ini serasi dengan proses pateri alir semula bebas plumbum. Profil suhu pateri maksimum tidak boleh melebihi 230°C atau 260°C untuk tempoh 10 saat, seperti yang dinyatakan dalam penarafan maksimum mutlak. Adalah penting untuk mengikuti profil alir semula yang disyorkan oleh pengeluar untuk mengelakkan kejutan terma atau kerosakan pada pakej EMC dan sambungan die dalaman.

5.2 Penyimpanan dan Pengendalian

Julat suhu penyimpanan yang disyorkan ialah -40°C hingga +85°C. Untuk mengelakkan penyerapan kelembapan, yang boleh menyebabkan 'popcorning' semasa alir semula, LED harus disimpan dalam persekitaran kering, biasanya dalam beg penghalang kelembapan tertutup dengan bahan pengering. Langkah berjaga-jaga ESD (Nyahcas Elektrostatik) piawai harus dipatuhi semasa pengendalian, kerana peranti mempunyai voltan tahan ESD 1000V (Model Badan Manusia).

6. Nota Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

6.1 Pengurusan Terma

Penyingkiran haba yang berkesan adalah faktor paling penting untuk mencapai prestasi dan jangka hayat yang dinilai. Rintangan terma sambungan-ke-titik pateri yang rendah 11 °C/W hanya berkesan jika reka bentuk PCB dan sistem memudahkan penyebaran haba. Penggunaan PCB teras logam (MCPCB) atau papan dengan laluan terma yang mencukupi sangat disyorkan untuk aplikasi yang beroperasi pada atau berhampiran arus/kuasa maksimum. Keluk penyahkadar (Rajah 8) mesti digunakan untuk menentukan arus operasi selamat untuk persekitaran terma sebenar aplikasi.

6.2 Pemacu Elektrik

A constant current driver is mandatory for reliable operation. The driver should be designed to supply a stable current up to the maximum of 30mA, accounting for the forward voltage bin and its negative temperature coefficient. For designs using multiple LEDs in series, consider the voltage binning to ensure the total string voltage is within the driver's output range. Parallel connections are generally not recommended without additional balancing circuitry due to V_F variations.

6.3 Integrasi Optik

Sudut pandangan lebar 110 darjah menjadikan LED ini sesuai untuk aplikasi yang memerlukan pencahayaan luas dan sekata tanpa optik sekunder. Untuk pencahayaan berarah, optik primer (kanta) atau pemantul yang sesuai boleh digunakan. CRI tinggi (≥80) menjadikannya sangat baik untuk pencahayaan runcit, pencahayaan tugas, dan persekitaran lain di mana persepsi warna yang tepat adalah penting.

7. Perbandingan Teknikal dan Kelebihan

Pembeza utama siri EMC 3030 ini terletak pada teknologi pakejnya. Berbanding dengan plastik PPA (Polyphthalamide) atau PCT tradisional, bahan EMC menawarkan kekonduksian terma yang lebih baik, ketahanan suhu yang lebih tinggi, dan ketahanan yang lebih baik terhadap penguningan dan degradasi daripada pendedahan UV dan haba. Ini diterjemahkan kepada prestasi optik yang lebih stabil sepanjang hayat LED, mengekalkan kedua-dua keluaran lumen dan titik warna lebih baik daripada alternatif berpakej plastik.

Gabungan pakej EMC yang kukuh, keberkesanan bercahaya tinggi, dan pengelasan pelbagai dimensi yang tepat memberikan kelebihan yang ketara dalam aplikasi yang memerlukan kebolehpercayaan tinggi, jangka hayat panjang, dan kualiti yang konsisten, seperti perlengkapan pencahayaan komersial dan papan tanda luar.

8. Soalan Lazim (FAQ)

Q: What is the actual power consumption at the typical operating point?
A: At the test condition of I_F=25mA and V_F=5.4V (typical max), the power is 25mA * 5.4V = 135mW. The "1.2W Series" designation refers to its capability and thermal package rating, not the standard operating point.

Q: How does the luminous flux change if I drive the LED at 30mA instead of 25mA?
A: Refer to Figure 3. The relative luminous flux increases with current but not linearly. Driving at 30mA will yield more light but also generate significantly more heat. You must ensure the junction temperature remains below 115°C by implementing excellent thermal management, as per the derating curve in Figure 8.

Q: Can I use these LEDs for outdoor applications?
A: Yes, the EMC package offers good environmental resistance. However, for outdoor use, the entire luminaire must be properly sealed and designed to manage condensation and environmental stresses. The operating temperature range of -40°C to +85°C supports most outdoor conditions.

Q: Why is the forward voltage tolerance ±0.5V important?
A: This tolerance impacts the design of the power supply, especially when connecting multiple LEDs in series. The driver must accommodate the total possible voltage range of the string. Selecting LEDs from the same voltage bin (Table 7) can simplify driver design and improve system efficiency.

9. Kajian Kes Reka Bentuk dan Penggunaan

Scenario: Designing a 1200lm LED Panel Light for Office Use.
A designer aims to create a 600mm x 600mm LED panel light with a neutral white color (4000K, CRI>80) and an output of 1200 lumens.

Component Selection: The designer selects the T3C40821C-**AA model (Neutral White, 3985K typical). From Table 6, for the 40M5 color bin, a flux rank of 2H offers 148-156 lumens at 25mA. Choosing the typical value of 152 lm for calculation.

Quantity Calculation: To achieve 1200 lm, approximately 1200 lm / 152 lm per LED ≈ 8 LEDs are needed at 25mA each.

Thermal & Electrical Design: The 8 LEDs will be arranged on an aluminum MCPCB. Total power at 25mA and typical V_F (5.2V): 8 * (0.025A * 5.2V) = 1.04W. The thermal design must ensure the LED solder point temperature remains low enough to keep the junction below 115°C, utilizing the R_{th j-sp} of 11°C/W. A constant current driver outputting 25mA with a voltage compliance covering 8 * V_F (considering bin 2: 4.8-5.0V) is selected.

Outcome: This design leverages the LED's high efficacy and EMC thermal performance to create a reliable, efficient, and uniform office lighting fixture.

10. Prinsip dan Trend Teknikal

10.1 Prinsip Operasi

LED ini berdasarkan teknologi semikonduktor. Apabila voltan kehadapan dikenakan merentasi simpang p-n, elektron dan lubang bergabung semula, membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Bahan dan struktur khusus lapisan semikonduktor menentukan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan. Salutan fosfor digunakan pada cip pemancar biru untuk menukar sebahagian cahaya biru kepada panjang gelombang yang lebih panjang, menghasilkan spektrum luas cahaya putih dengan CCT dan CRI yang dikehendaki.

10.2 Trend Industri

Segmen LED kuasa sederhana terus berkembang ke arah keberkesanan yang lebih tinggi (lumen per watt) dan kebolehpercayaan yang lebih baik pada titik kos yang kompetitif. Trend utama termasuk penggunaan meluas EMC dan bahan pakej seperti seramik lain untuk prestasi terma dan jangka hayat yang lebih baik. Terdapat juga fokus yang kuat untuk meningkatkan kualiti dan konsistensi warna, dengan piawaian pengelasan yang lebih ketat dan pilihan CRI yang lebih tinggi menjadi perkara biasa. Tambahan pula, integrasi pemacu dan kebolehkawalan pintar menjadi semakin penting untuk sistem pencahayaan generasi akan datang. Platform EMC 3030 mewakili penyelesaian matang dan optimum dalam perkembangan industri yang berterusan ini.