Техническая спецификация светодиодов серии 3020 - 3.0x2.0мм - 3.2В - 0.5Вт - Белый - Технический документ

1. Обзор продукта

Серия 3020 представляет собой высокопроизводительный однокристальный поверхностно-монтируемый светодиод, разработанный для общего освещения, где требуется надежная работа и стабильный цветовой выход. Этот белый светодиод мощностью 0.5Вт обеспечивает баланс эффективности, светового потока и теплового управления в компактном корпусе размером 3.0мм x 2.0мм.

Ключевые преимущества:Основные преимущества этой серии включают стандартизированную систему бинирования по цветовой температуре и световому потоку, что гарантирует цветовую однородность в производственных партиях. Он обладает широким углом обзора 110 градусов, что делает его подходящим для применений, требующих широкого освещения. Продукт разработан в соответствии с отраслевыми стандартами по чувствительности к влаге и пайке оплавлением.

Целевой рынок:Данный светодиод предназначен для производителей светодиодных модулей, световых панелей, блоков подсветки, декоративного освещения и других применений, где требуется компактный, эффективный и стабильный источник белого света.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Следующие параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению светодиода. Работа в этих условиях не гарантируется.

• Прямой ток (IF):200 мА (постоянный)
• Импульсный прямой ток (IFP):300 мА (Длительность импульса ≤10мс, Скважность ≤1/10)
• Рассеиваемая мощность (PD):680 мВт
• Рабочая температура (Topr):от -40°C до +80°C
• Температура хранения (Tstg):от -40°C до +80°C
• Температура перехода (Tj):125°C
• Температура пайки (Tsld):Пайка оплавлением при 230°C или 260°C в течение не более 10 секунд.

2.2 Типичные электрические и оптические характеристики

Измерено при стандартных условиях испытаний при температуре точки пайки (Ts) 25°C.

• Прямое напряжение (VF):Типичное 3.2В, Максимальное 3.5В (при IF=150мА)
• Обратное напряжение (VR):5В
• Обратный ток (IR):Максимум 10 мкА
• Угол обзора (2θ1/2):110°

3. Объяснение системы бинирования

Продукт использует комплексную систему бинирования для обеспечения электрической и оптической однородности. В заказах указываются минимальные значения светового потока и определенные области цветности для цветовой температуры.

3.1 Бинирование по цветовой температуре (CCT)

Светодиод доступен в нескольких стандартных бинах коррелированной цветовой температуры (CCT), каждый из которых определяется целевой CCT и конкретным эллипсом цветности на диаграмме CIE.

• 2725K ±145K (Бин: 27M5)
• 3045K ±175K (Бин: 30M5)
• 3985K ±275K (Бин: 40M5)
• 5028K ±283K (Бин: 50M5)
• 5665K ±355K (Бин: 57M7)
• 6530K ±510K (Бин: 65M7)

Примечание:В заказе продукта указывается область цветности, а не максимальное значение CCT. Отгружаемые изделия всегда будут находиться в пределах заказанного эллипса цветности.

3.2 Бинирование по световому потоку

Поток бинируется в зависимости от цветовой температуры и индекса цветопередачи (CRI). В таблицах определены минимальные и типичные значения при 150мА. Стандартные коды потока (E5, E6, E7 и т.д.) представляют диапазон в люменах.

Пример для 70 CRI, нейтрально-белый (3700-5000K):

• Код E6: 50-54 лм (Мин-Тип)
• Код E7: 54-58 лм
• Код E8: 58-62 лм
• Код E9: 62-66 лм

Аналогичные таблицы существуют для теплого белого, холодного белого и их версий с высоким CRI (80 CRI).

3.3 Бинирование по прямому напряжению

Прямое напряжение также бинируется для обеспечения стабильного напряжения цепочки при последовательном включении.

• Код B: 2.8 - 2.9В
• Код C: 2.9 - 3.0В
• Код D: 3.0 - 3.1В
• Код E: 3.1 - 3.2В
• Код F: 3.2 - 3.3В
• Код G: 3.3 - 3.4В
• Код H: 3.4 - 3.5В

3.4 Данные эллипса цветности

Каждый бин цветовой температуры соответствует определенному эллипсу на диаграмме цветности CIE 1931, определяемому координатами центра (x, y), большой полуосью (b), малой полуосью (a) и углом наклона (Φ). Эти данные имеют решающее значение для точного смешения цветов и контроля качества.

4. Анализ характеристических кривых

4.1 Вольт-амперная характеристика (ВАХ)

Кривая зависимости прямого тока от прямого напряжения (IV) показывает типичную экспоненциальную зависимость. При рекомендуемом рабочем токе 150мА прямое напряжение обычно составляет около 3.2В. Конструкторы должны использовать драйверы с ограничением тока, а не источники напряжения, чтобы обеспечить стабильную работу.

4.2 Относительный световой поток в зависимости от прямого тока

Эта кривая иллюстрирует зависимость между током накачки и световым выходом. Световой поток увеличивается с током, но демонстрирует сублинейный тренд при более высоких токах из-за повышения температуры перехода и снижения эффективности. Работа значительно выше 150мА не рекомендуется для оптимального срока службы и эффективности.

4.3 Спектральное распределение мощности (SPD)

Кривая относительной спектральной энергии показывает спектр излучения для различных диапазонов CCT (например, 2600-3700K, 3700-5000K, 5000-10000K). Более теплые CCT имеют больше энергии в красно-желтой области, в то время как более холодные CCT имеют более голубой пик. Кривая необходима для расчета метрик цветопередачи.

4.4 Температура перехода в зависимости от относительной спектральной энергии

Этот график показывает, как спектральный выход смещается с увеличением температуры перехода (Tj). Как правило, при повышении Tj пиковая длина волны может слегка смещаться, а общая интенсивность может снижаться. Это подчеркивает важность эффективного теплового управления в конструкции приложения для поддержания стабильного цвета и светового потока.

5. Механическая информация и информация о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод имеет стандартный размер SMD 3020 (3.0мм x 2.0мм). Подробные чертежи размеров определяют размеры корпуса, линзы и выводов с соответствующими допусками (например, ±0.10мм для размеров .X, ±0.05мм для размеров .XX).

5.2 Контактная площадка и трафарет для пайки

Предоставляются отдельные чертежи для рекомендуемой контактной площадки на печатной плате (расположение контактных площадок) и трафарета для паяльной пасты. Соблюдение этих рекомендаций имеет решающее значение для достижения правильного формирования паяного соединения, выравнивания и теплопередачи во время пайки оплавлением.

5.3 Идентификация полярности

Катодный (отрицательный) вывод обычно маркируется на корпусе светодиода, часто зеленой меткой или выемкой на линзе. Шелкография и посадочное место на печатной плате должны четко указывать полярность, чтобы предотвратить обратный монтаж.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Чувствительность к влаге и сушка

Светодиод серии 3020 классифицируется как чувствительный к влаге в соответствии с IPC/JEDEC J-STD-020C. Воздействие атмосферной влаги после вскрытия влагозащитного пакета может вызвать растрескивание по типу "попкорна" или другие повреждения во время оплавления.

Хранение:Храните невскрытые пакеты при температуре ниже 30°C/85% относительной влажности. После вскрытия храните при температуре ниже 30°C/60% относительной влажности.

Требования к сушке:Светодиоды, которые были извлечены из оригинальной герметичной упаковки и подверглись воздействию окружающей среды, должны быть просушены перед оплавлением.

Метод сушки:Сушите при 60°C в течение 24 часов на оригинальной катушке. Не превышайте 60°C. Используйте в течение 1 часа после сушки или храните в сушильном шкафу (<20% относительной влажности).

6.2 Профиль пайки оплавлением

Применим стандартный профиль бессвинцовой пайки оплавлением. Максимальная пиковая температура на паяных соединениях светодиода не должна превышать 260°C, а время выше 230°C должно быть ограничено 10 секундами. Обратитесь к подробным рекомендациям по профилю для скорости предварительного нагрева, выдержки, оплавления и охлаждения.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация упаковки

Светодиоды обычно поставляются на эмбоссированных несущих лентах, намотанных на катушки, что подходит для автоматизированной сборки методом "pick-and-place". Указаны стандартные количества на катушке (например, 2000 или 4000 штук на катушке). Катушка упакована во влагозащитный пакет с индикаторной картой влажности.

7.2 Правила нумерации моделей

Номер детали структурирован для кодирования ключевых атрибутов: Серия/Форма (например, 34 для 3020), Количество кристаллов (S для одного), Код линзы (00 для отсутствия, 01 для наличия линзы), Цветовой код (L/C/W для температур белого), Внутренний код, Код светового потока (например, E6) и Код прямого напряжения (например, D). Пример: T3400SLA-E6D.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Светодиодные модули и световые двигатели:Для панельных светильников, встраиваемых светильников и потолочных светильников.
• Подсветка:Боковая или прямая подсветка вывесок и дисплеев.
• Декоративное освещение:Ленты, гирлянды и акцентное освещение.
• Потребительская электроника:Индикаторная или сигнальная подсветка.

8.2 Соображения по проектированию

• Тепловое управление:Используйте печатную плату с достаточным количеством тепловых переходных отверстий и, при необходимости, металлической основой (MCPCB) для отвода тепла и поддержания низкой температуры перехода для максимального срока службы и стабильного выхода.
• Токовый драйвер:Всегда используйте драйвер постоянного тока. Рекомендуемый рабочий ток составляет 150мА. В условиях высокой температуры окружающей среды может потребоваться снижение номинальных параметров.
• Оптика:Угол обзора 110 градусов подходит для рассеянного освещения. Вторичная оптика (линзы, отражатели) может использоваться для изменения диаграммы направленности.
• Защита от ЭСР:Внедрите стандартные процедуры обращения с электростатическим разрядом во время сборки, так как светодиоды чувствительны к электростатическому разряду.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со старыми корпусами 3528, серия 3020 часто предлагает более высокую плотность мощности (0.5Вт против типичных 0.2Вт) в несколько меньшем форм-факторе, что позволяет создавать более компактные конструкции. Стандартизированная, детальная система бинирования как по потоку, так и по напряжению, предоставляет значительное преимущество для применений, требующих точного соответствия цвета и яркости в больших производственных объемах, снижая необходимость в постпроизводственной сортировке или калибровке конечным пользователем.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 В чем разница между заказом по минимальному потоку и типичному потоку?

Спецификация определяет бины по минимальному значению светового потока. Это означает, что все отгружаемые светодиоды будут соответствовать или превышать это минимальное значение. Значение \"типичное\" предоставляется для справки, но фактический поток может быть выше. Эта система гарантирует производительность, позволяя при этом нормальные производственные вариации выше минимума.

10.2 Почему необходима сушка, и можно ли ее пропустить, если я быстро использую светодиоды?

Сушка — это критически важный процесс для удаления поглощенной влаги из пластикового корпуса. Даже кратковременное воздействие влажного воздуха может быть достаточным для повреждения во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением. Небезопасно пропускать сушку только на основании времени; необходимо проверить состояние индикаторной карты влажности внутри оригинального пакета, чтобы определить, требуется ли сушка.

10.3 Могу ли я питать этот светодиод током 200мА непрерывно?

Хотя 200мА — это абсолютный максимальный номинальный постоянный ток, работа на этом уровне будет генерировать значительное тепло, снижать эффективность (люмен на ватт) и потенциально сокращать срок службы светодиода. Рекомендуемое рабочее условие — 150мА для оптимальной производительности и надежности. Работа при 200мА требует исключительного теплового управления.

11. Пример проектирования и использования

11.1 Проектирование 12В светодиодного модуля

Сценарий:Создание компактного светодиодного модуля с входным напряжением 12В и 6 светодиодами, включенными последовательно.

Шаги проектирования:

1. Электрическое проектирование:Выберите светодиоды из одного бина напряжения (например, Бин D: 3.0-3.1В). Суммарное прямое напряжение для 6 светодиодов составит приблизительно от 18.0В до 18.6В, что выше напряжения питания 12В. Следовательно, требуется повышающий (бустовый) драйвер постоянного тока, а не простой резистор.
2. Тепловое проектирование:Установите светодиоды на печатную плату с алюминиевой основой (MCPCB). Рассчитайте общую рассеиваемую мощность (~0.5Вт на светодиод * 6 = 3Вт) и убедитесь, что теплоотвод достаточен для поддержания температуры точки пайки светодиода в указанном рабочем диапазоне, в идеале ниже 60°C для долгого срока службы.
3. Оптическая однородность:Закажите все светодиоды из одного бина светового потока (например, E7) и бина цветовой температуры (например, 40M5 для 4000K), чтобы обеспечить равномерную яркость и цвет по всему модулю.
4. Сборка:Точно следуйте рекомендациям по обращению с влагой и пайке оплавлением, чтобы предотвратить потери на выходе.

12. Технические принципы

Светодиод работает по принципу электролюминесценции в полупроводниковом кристалле, обычно на основе InGaN для белых светодиодов. Синеизлучающий кристалл покрыт слоем люминофора. Часть синего света преобразуется люминофором в более длинные волны (желтый, красный). Комбинация оставшегося синего света и света, преобразованного люминофором, приводит к восприятию белого света. Соотношение синего и желтого/красного света определяет коррелированную цветовую температуру (CCT). Индекс цветопередачи (CRI) улучшается за счет использования нескольких люминофоров для заполнения пробелов в спектре. Прямое напряжение является характеристикой ширины запрещенной зоны полупроводникового материала и конструкции кристалла.

13. Отраслевые тренды

Общая тенденция для средне-мощных SMD светодиодов, таких как серия 3020, направлена на повышение эффективности (больше люмен на ватт), улучшение цветовой однородности (более узкое бинирование) и повышение надежности при повышенных рабочих температурах. Также наблюдается стремление к более высоким значениям CRI (90+) для применений, требующих отличной цветопередачи, таких как освещение в розничной торговле и музеях. Кроме того, отрасль продолжает совершенствовать влагостойкие упаковочные материалы и процессы, чтобы упростить обращение и повысить надежность для более широкого спектра условий сборки. Разработка новых люминофорных систем направлена на обеспечение лучшего спектрального качества и стабильности в течение всего срока службы светодиода.