Spesifikasi Teknikal Siri HPL3535CZ12 - LED Kuasa Tinggi SMD Pakej Seramik 3.5x3.5mm - Voltan Hadapan 2.5-3.3V - Arus Pendorong 350mA-1200mA - LED Putih

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Siri HPL3535CZ12 ialah peranti LED kuasa tinggi permukaan-pasang yang direka untuk aplikasi pencahayaan yang menuntut. Ia menggabungkan keluaran bercahaya tinggi dengan pakej seramik padat, menjadikannya komponen serba boleh untuk reka bentuk pencahayaan keadaan pepejal moden. Ciri utama ialah pad terma terpencil elektriknya, yang memudahkan pengurusan haba dan susun atur elektrik dengan membolehkan fleksibiliti lebih besar dalam reka bentuk PCB. Siri ini diposisikan sebagai penyelesaian teguh yang mampu memenuhi keperluan ketat pencahayaan am, komersial dan khusus.

1.1 Kelebihan Teras dan Sasaran Pasaran

Kelebihan utama LED ini termasuk faktor bentuk SMD seramik kecilnya, yang meningkatkan kebolehpercayaan dan prestasi terma, serta fluks bercahaya tipikal tinggi 204 lumen pada 350mA. Ia mematuhi piawaian RoHS, EU REACH dan bebas halogen, memastikan keserasian alam sekitar dan peraturan. Sasaran pasaran adalah pelbagai, merangkumiPencahayaan Hiasan dan Hiburan, Pencahayaan Isyarat dan Simbol, danPencahayaan Pertanian. Ciri prestasinya menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan keluaran cahaya yang konsisten, terang dan cekap dalam pakej yang boleh dipercayai.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Bahagian ini memberikan tafsiran objektif terperinci tentang parameter elektrik, optik dan terma utama yang dinyatakan dalam datasheet.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Peranti ini dinilai untuk arus hadapan berterusan maksimum (I_F) 2000 mA, bergantung pada pad terma dikekalkan pada 25°C. Ini menekankan kepentingan kritikal penyingkiran haba berkesan dalam aplikasi sebenar untuk mengelakkan degradasi prestasi atau kegagalan. Penarafan arus nadi puncak ialah 2400 mA pada kitaran tugas 1/10 dan 1 kHz. Suhu simpang maksimum (T_J) ialah 150°C, iaitu had muktamad untuk die semikonduktor. Julat suhu operasi ditentukan dari -40°C hingga +105°C, menunjukkan kesesuaian untuk persekitaran keras. Rintangan terma rendah (R_th) 3°C/W ditentukan untuk LED itu sendiri, yang sangat baik untuk penyebaran kuasa tetapi perhatikan ini adalah rintangan simpang-ke-pad; rintangan terma sistem akan lebih tinggi. Peranti boleh menahan suhu pateri maksimum 260°C dan dinilai untuk maksimum 2 kitaran reflow, iaitu penarafan piawai untuk komponen sedemikian.

2.2 Ciri Fotometrik

Datasheet menyediakan data fluks bercahaya terperinci untuk Suhu Warna Berkaitan (CCT) berbeza: 3000K, 4000K, 5000K, 5700K dan 6500K, semua dengan Indeks Penghasilan Warna (CRI) 70. Fluks tipikal pada 350mA dan suhu simpang 25°C adalah dari 194 lm (3000K) hingga 204 lm (5000K, 5700K, 6500K). Yang penting, data termasuk prestasi pada suhu simpang tinggi 85°C dan pada arus pendorong lebih tinggi (700mA, 1000mA, 1200mA). Contohnya, fluks tipikal varian 5000K menurun dari 204 lm (350mA, 25°C) kepada 184 lm (350mA, 85°C), menunjukkan kesan negatif suhu pada keluaran cahaya. Pada 1200mA dan 85°C, keluaran tipikal ialah 536 lm, tetapi kecekapan (lumen per watt) menurun berbanding arus lebih rendah. Semua ukuran kuasa radiometrik mempunyai toleransi dinyatakan ±10%.

3. Penjelasan Sistem Pembin

Produk ini dikelaskan mengikut pelbagai parameter untuk memastikan konsistensi dalam reka bentuk pencahayaan.

3.1 Pembin Fluks Bercahaya

LED Putih dikumpulkan ke dalam bin fluks bercahaya dengan kenaikan 20-lumen. Bin yang tersedia ialah: 170L20 (170-190 lm), 190L20 (190-210 lm), 210L20 (210-230 lm) dan 230L20 (230-250 lm). Bin ini ditakrifkan pada keadaan ujian piawai 350mA.

3.2 Pembin Voltan Hadapan

Voltan hadapan (V_F) dibin dalam langkah kira-kira 0.2V, diukur pada 350mA. Bin ialah U1 (2.5-2.7V), U2 (2.7-2.9V), U3 (2.9-3.1V), U4 (3.1-3.2V) dan U5 (3.2-3.3V). BinV_Flebih rendah boleh membawa kepada penggunaan kuasa sedikit lebih rendah dan penjanaan haba kurang untuk arus yang sama.

3.3 Struktur Bin Warna Putih (CCT)

Keluaran cahaya putih dikategorikan dengan teliti kepada kumpulan Putih-Hangat (2580K-3710K), Putih-Neutral (3710K-4745K) dan Putih-Sejuk (4745K-7050K). Dalam kumpulan Putih-Sejuk, bin khusus ditakrifkan untuk CCT 5000K, 5700K dan 6500K, setiap satu dengan empat sub-bin (contohnya, 50K-1, 50K-2, 50K-3, 50K-4). Setiap sub-bin ditakrifkan oleh kawasan segi empat pada rajah kromatisiti CIE 1931, ditentukan oleh empat pasangan koordinat (x, y). Pembin tepat ini membolehkan pereka memilih LED dengan konsistensi warna yang sangat ketat, yang kritikal untuk aplikasi di mana rupa seragam adalah penting. Elaun ukuran koordinat kromatisiti ialah ±0.01.

4. Analisis Keluk Prestasi

Walaupun petikan PDF yang disediakan tidak mengandungi keluk prestasi grafik, data jadual membolehkan analisis kritikal hubungan utama.

4.1 Arus vs. Fluks Bercahaya (Hubungan L-I)

Jadual data jelas menunjukkan hubungan tidak linear antara arus pendorong dan keluaran cahaya. Meningkatkan arus dari 350mA kepada 1200mA (peningkatan 3.43x) menghasilkan peningkatan fluks dari ~204 lm kepada ~536 lm (peningkatan ~2.63x) untuk LED 5000K pada 85°C. Penskalaan sub-linear ini menunjukkan penurunan kecekapan pada arus lebih tinggi, terutamanya disebabkan peningkatan suhu simpang dan kejatuhan kecekapan yang wujud dalam semikonduktor LED.

4.2 Suhu vs. Fluks Bercahaya (Hubungan T-I)

Kesan negatif suhu jelas ketara. Untuk LED 5000K yang sama pada 350mA, meningkatkan suhu simpang dari 25°C kepada 85°C menyebabkan fluks bercahaya tipikal menurun dari 204 lm kepada 184 lm, pengurangan kira-kira 10%. Penurunan nilai terma ini mesti diambil kira dalam reka bentuk terma produk akhir untuk memastikan keluaran cahaya konsisten sepanjang hayat produk dan keadaan operasi.

5. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

Peranti menggunakan pakej SMD seramik. Nama siri "HPL3535CZ12" mencadangkan saiz pakej kira-kira 3.5mm x 3.5mm. Pakej seramik menawarkan kekonduksian terma unggul dan kebolehpercayaan jangka panjang berbanding pakej plastik, terutamanya di bawah operasi kuasa tinggi dan kitaran terma. Kehadiran pad terma terpencil elektrik adalah ciri penting, seperti yang dinyatakan dalam gambaran keseluruhan.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Peranti mempunyai Tahap Kepekaan Kelembapan (MSL) 3 mengikut piawaian JEDEC. Ini bermakna LED yang dibungkus mesti dibakar sebelum dipateri jika ia telah terdedah kepada keadaan ambien selama lebih 168 jam (7 hari) pada ≤30°C/85% RH. Keperluan pembakaran (rendaman) ialah 168 jam pada 85°C/85% RH. Pematuhan kepada keadaan ini adalah kritikal untuk mengelakkan "popcorning" atau kerosakan dalaman semasa proses pateri reflow. Suhu pateri maksimum yang dibenarkan ialah 260°C, dan komponen dinilai untuk maksimum 2 kitaran reflow, yang tipikal untuk proses pateri bebas plumbum.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Senario Aplikasi Tipikal

• Pencahayaan Hiasan dan Hiburan:Sesuai untuk pencahayaan aksen seni bina, pencahayaan pentas dan pencahayaan suasana kerana kecerahan tinggi dan suhu warna tersedia.
• Pencahayaan Isyarat dan Simbol:Sesuai untuk tanda keluar, isyarat lalu lintas dan lampu penunjuk di mana kebolehpercayaan dan warna konsisten adalah paling penting.
• Pencahayaan Pertanian:Boleh digunakan dalam sistem pencahayaan hortikultur, terutamanya varian CCT lebih tinggi (5000K-6500K) yang boleh menambah spektrum biru untuk pertumbuhan vegetatif.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pengurusan Terma:Rintangan terma rendah 3°C/W hanya berkesan jika haba dipindahkan dengan cekap dari pad terma ke PCB dan kemudian ke persekitaran. Penggunaan PCB teras logam (MCPCB) atau heatsink khusus sangat disyorkan, terutamanya apabila beroperasi di atas 700mA.
• Pendorong Arus:Gunakan pemacu LED arus malar untuk operasi stabil. Walaupun LED boleh mengendalikan sehingga 2000mA, beroperasi pada atau di bawah 1200mA seperti jadual terperinci adalah dinasihatkan untuk kecekapan dan jangka hayat optimum.
• Reka Bentuk Optik:Sudut pandangan tipikal ialah 120°. Optik sekunder (kanta, pemantul) mungkin diperlukan untuk mencapai corak pancaran yang dikehendaki untuk aplikasi pencahayaan spot atau berarah.
• Pemilihan Pembin:Untuk aplikasi yang memerlukan konsistensi warna (contohnya, pencahayaan panel), tentukan bin CCT dan fluks ketat. Untuk aplikasi di mana kos adalah keutamaan lebih tinggi, bin lebih luas mungkin boleh diterima.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding LED kuasa pertengahan piawai, Siri HPL3535CZ12 menawarkan fluks bercahaya lebih tinggi setiap pakej, mengurangkan bilangan komponen diperlukan untuk keluaran cahaya tertentu. Pembinaan seramik memberikan pembezaan utama dari LED kuasa tinggi berpakej plastik, menawarkan rintangan lebih baik kepada tekanan terma dan potensi jangka hayat lebih panjang pada suhu operasi tinggi. Pad terma terpencil elektrik adalah kelebihan daya saing lain, memudahkan reka bentuk PCB dengan menghapuskan keperluan untuk mengasingkan heatsink secara elektrik, yang sering diperlukan untuk pakej tidak terpencil.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Apakah penggunaan kuasa sebenar LED ini?
J: Kuasa (W) = Arus Hadapan (A) x Voltan Hadapan (V). Contohnya, pada 1000mA (1A) danV_Ftipikal 3.0V (dari bin U3), kuasa adalah kira-kira 3.0W.

S: Mengapakah fluks bercahaya menurun apabila suhu simpang meningkat?
J: Ini adalah ciri asas semikonduktor LED. Suhu lebih tinggi meningkatkan kadar rekombinasi bukan sinaran dalam cip, mengurangkan kecekapan kuantum dalaman dan seterusnya keluaran cahaya untuk arus tertentu.

S: Berapa banyak LED ini yang saya perlukan untuk sumber cahaya 1000-lumen?
J: Pada 350mA dan 85°C, satu LED 5000K menghasilkan ~184 lm. Oleh itu, anda memerlukan kira-kira 6 LED (1000/184 ≈ 5.43) untuk mencapai 1000 lm, tidak termasuk kehilangan optik. Memandu pada arus lebih tinggi (contohnya, 700mA) akan memerlukan lebih sedikit LED tetapi dengan pengurusan terma lebih ketat.

S: Apakah maksud "Tahap Kepekaan Kelembapan 3" untuk proses pengeluaran saya?
J: Ia bermakna komponen sensitif kepada penyerapan kelembapan. Jika beg kilang tertutup dibuka, anda mempunyai 168 jam (7 hari) untuk menyelesaikan pateri jika disimpan pada ≤ 30°C/85% RH. Jika masa ini dilampaui, komponen mesti dibakar pada 85°C/85% RH selama 168 jam untuk mengeluarkan kelembapan sebelum ia boleh dipateri reflow dengan selamat.

10. Kes Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Kes: Mereka Bentuk Peranti Lampu Industri High-Bay
Seorang pereka perlu mencipta lampu high-bay 10,000-lumen untuk gudang. Mensasarkan kecekapan 150 lm/W pada peringkat sistem, mereka memerlukan kira-kira 67 watt kuasa LED. Memilih varian 5000K didorong pada 700mA dan 85°C (fluks tipikal 341 lm), mereka memerlukan kira-kira 30 LED (10000/341). Jumlah voltan hadapan LED akan menjadi sekitar 90V (30 LED * ~3V setiap satu), mencadangkan topologi pemacu arus malar siri-selari atau voltan tinggi. Tugas kritikal ialah pengurusan terma: dengan 30 LED menyebarkan ~90W (andaian 3W setiap LED), heatsink aluminium bersirip besar dan PCB teras logam adalah penting untuk mengekalkan suhu simpang sedekat mungkin kepada 85°C untuk mencapai keluaran cahaya yang dijangkakan dan memastikan kebolehpercayaan jangka panjang.

11. Pengenalan Prinsip Operasi

Diod Pemancar Cahaya (LED) ialah peranti semikonduktor yang memancarkan cahaya melalui elektroluminesens. Apabila voltan hadapan dikenakan merentasi simpang p-n, elektron dan lubang disuntik ke dalam rantau aktif di mana mereka bergabung semula. Dalam semikonduktor jurang jalur langsung seperti yang digunakan dalam LED putih (biasanya berdasarkan Indium Gallium Nitride, InGaN), sebahagian tenaga penggabungan semula ini dibebaskan sebagai foton (cahaya). Cahaya putih biasanya dihasilkan dengan menggunakan cip LED pemancar biru bersalut lapisan fosfor. Fosfor menyerap sebahagian cahaya biru dan memancarkannya semula sebagai spektrum cahaya kuning lebih luas. Gabungan cahaya biru yang tinggal dan cahaya kuning yang ditukar fosfor kelihatan putih kepada mata manusia. Suhu Warna Berkaitan (CCT) diselaraskan dengan mengubah suai komposisi fosfor.

12. Trend Teknologi

Industri pencahayaan keadaan pepejal terus berkembang ke arah kecekapan lebih tinggi (lumen per watt), kualiti warna lebih baik (CRI lebih tinggi dan nilai R9 lebih baik untuk penghasilan merah) dan kebolehpercayaan lebih besar. Terdapat trend dalam LED kuasa tinggi ke arah pakej skala cip (CSP) dan reka bentuk flip-chip yang mengurangkan lagi rintangan terma dan saiz pakej. Untuk LED berpakej seramik seperti HPL3535CZ12, perkembangan berterusan memberi tumpuan kepada mengoptimumkan fosfor untuk kecekapan lebih tinggi dan konsistensi warna lebih baik merentasi sudut pancaran, serta meningkatkan kecekapan pengekstrakan cahaya dari cip dan pakej. Tambahan lagi, terdapat peningkatan integrasi elektronik pemacu dan optik pada peringkat modul untuk memudahkan reka bentuk produk akhir.