Техническая спецификация (Datasheet) светодиода Ceramic 3535 серии 3W белого свечения - Габариты 3.5x3.5x?мм - Напряжение 3.2В - Мощность 3Вт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики мощного белого светодиода серии Ceramic 3535 на 3Вт. Этот компонент предназначен для применений, требующих высокой световой отдачи и надежной работы в условиях повышенных тепловых нагрузок. Керамическая подложка обеспечивает отличную теплопроводность, что делает светодиод подходящим для работы на высоких токах и длительной эксплуатации.

1.1 Позиционирование продукта и ключевые преимущества

Основное преимущество данной серии светодиодов заключается в керамическом корпусе. По сравнению с традиционными пластиковыми корпусами, керамика обеспечивает превосходный отвод тепла, что напрямую ведет к более высокой долгосрочной надежности, стабильности цветовых характеристик и увеличению срока службы, особенно при работе на высоких токах, таких как типичные 700мА. Форм-фактор 3535 является общепринятым отраслевым стандартом, что упрощает проектирование и замену.

1.2 Целевой рынок и области применения

Данный светодиод ориентирован на профессиональные осветительные решения, где критически важны производительность и долговечность. Типичные области применения включают:

• Промышленное освещение высоких пролетов
• Коммерческие встраиваемые светильники и споты
• Уличное и архитектурное освещение
• Специализированное фитоосвещение
• Любые применения, требующие надежных источников белого света высокой яркости.

2. Подробный анализ технических параметров

Все параметры указаны при температуре точки пайки (Ts) 25°C, если не оговорено иное.

2.1 Предельно допустимые параметры

Эти значения представляют собой пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в таких условиях не гарантируется.

• Прямой ток (IF):1000 мА (постоянный)
• Импульсный прямой ток (IFP):1400 мА (Длительность импульса ≤10мс, Скважность ≤1/10)
• Рассеиваемая мощность (PD):3400 мВт
• Рабочая температура (Topr):от -40°C до +100°C
• Температура хранения (Tstg):от -40°C до +100°C
• Температура перехода (Tj):125°C
• Температура пайки (Tsld):Пайка оплавлением при 230°C или 260°C не более 10 секунд.

2.2 Электрооптические характеристики (Типичные/Максимальные)

• Прямое напряжение (VF):3.2В / 3.6В (при IF=700мА)
• Обратное напряжение (VR):5В
• Обратный ток (IR):50 мкА (макс.)
• Угол обзора (2θ1/2):120° (типичный)

3. Объяснение системы бинирования

Светодиод классифицируется по многопараметрической системе бинирования для обеспечения однородности цвета и характеристик.

3.1 Бинирование по коррелированной цветовой температуре (CCT)

Продукт доступен в стандартных CCT от 2700K (теплый белый) до 8000K (холодный белый). Каждая CCT определяется конкретной областью цветности на диаграмме CIE (например, 2700K соответствует областям 8A, 8B, 8C, 8D). Это гарантирует, что излучаемый белый свет находится в заданном цветовом пространстве.

3.2 Бинирование по световому потоку

Поток бинируется по минимальной выходной мощности при 700мА. Бины определяются кодом (например, 2H, 2J, 2K) с соответствующими минимальными и типичными значениями светового потока в люменах. Например, светодиод нейтрального белого света (3700-5000K) с CRI 70 в бине 2L имеет минимальный поток 172 лм и типичный поток 182 лм. Примечание: Поставки гарантируют минимальный поток и область цветности CCT; фактический поток может быть выше.

3.3 Бинирование по прямому напряжению

Прямое напряжение также бинируется для помощи в проектировании схем стабилизации тока.

• Код 2:VF = от 2.8В до 3.0В
• Код 3:VF = от 3.0В до 3.2В
• Код 4:VF = от 3.2В до 3.4В

3.4 Правила формирования номера модели

Модель продукта следует структурированному коду: T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□. Цифры указывают, по порядку: серия продукта, код корпуса (например, '19' для Ceramic 3535), код количества кристаллов (например, 'P' для одного мощного кристалла), код линзы/оптики, код цвета свечения (например, 'L' для теплого белого, 'C' для нейтрального белого, 'W' для холодного белого), внутренний код, код бина светового потока и код бина прямого напряжения.

4. Механическая информация и упаковка

4.1 Габаритный чертеж и размеры

Светодиод использует стандартный керамический корпус 3.5мм x 3.5мм. Подробные размерные чертежи показывают вид сверху, вид сбоку и критические размеры. Допуски указаны как ±0.10мм для размеров .X и ±0.05мм для размеров .XX.

4.2 Рекомендуемая контактная площадка и трафарет

Предоставлен дизайн контактных площадок для разводки печатной платы, обеспечивающий правильную пайку и тепловой контакт. Также рекомендуется соответствующий дизайн трафарета для контроля объема паяльной пасты во время сборки оплавлением, что критически важно для получения надежного паяного соединения и оптимального теплового пути к плате.

5. Анализ характеристических кривых

5.1 Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Вольт-амперная характеристика важна для проектирования драйвера. Она показывает нелинейную зависимость между током и напряжением, при этом типичное прямое напряжение составляет 3.2В при 700мА. Конструкторы должны использовать драйвер постоянного тока для обеспечения стабильной работы и предотвращения теплового разгона.

5.2 Зависимость прямого тока от относительного светового потока

Эта кривая иллюстрирует, как световой выход увеличивается с ростом тока. Обычно она показывает сублинейную зависимость при высоких токах из-за падения эффективности и повышения температуры перехода. Работа при рекомендуемых 700мА обеспечивает баланс между выходной мощностью и эффективностью.

5.3 Спектральное распределение мощности и влияние температуры перехода

Кривая относительного спектрального распределения мощности показывает интенсивность света по длинам волн для белого светодиода, который представляет собой комбинацию излучения синего кристалла и конверсии люминофора. Отдельная кривая показывает, как спектр может смещаться с увеличением температуры перехода, что может влиять на цветовую точку (цветность) и требует правильного теплового управления в конечной конструкции.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Параметры пайки оплавлением

Светодиод совместим со стандартными бессвинцовыми профилями оплавления. Максимальная температура корпуса во время пайки не должна превышать 230°C в течение 10 секунд или 260°C в течение 10 секунд. Критически важно следовать рекомендуемому температурному профилю, чтобы избежать повреждения внутреннего кристалла, проводных соединений или люминофора.

6.2 Меры предосторожности при обращении и хранении

Светодиоды чувствительны к электростатическому разряду (ESD). Обращайтесь с ними с соответствующими мерами предосторожности от ESD. Храните в сухой, контролируемой среде в пределах указанного температурного диапазона (-40°C до +100°C), чтобы предотвратить поглощение влаги, которое может вызвать \"вспучивание\" (popcorning) во время оплавления.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Упаковка в ленте и на катушке

Продукт поставляется на эмбоссированной несущей ленте, намотанной на катушки, что подходит для автоматических сборочных машин. Предоставлены подробные размеры карманов несущей ленты и спецификации катушек для обеспечения совместимости с производственным оборудованием.

7.2 Спецификация упаковки

Спецификации включают количество на катушке, катушек во внутренней коробке и коробок в транспортной таре. Правильная упаковка обеспечивает защиту компонентов во время транспортировки и хранения.

8. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

8.1 Тепловое управление

Это самый критический аспект проектирования с мощными светодиодами. Керамический корпус имеет низкое тепловое сопротивление, но это преимущество теряется без правильного теплового пути. Печатная плата должна иметь теплопроводящую конструкцию, часто с использованием металлических плат (MCPCB) или изолированных металлических подложек (IMS), с адекватным радиатором для поддержания температуры перехода значительно ниже максимального значения 125°C для долгого срока службы и стабильной работы.

8.2 Электрическое управление

Всегда используйте драйвер светодиодов постоянного тока. Бин напряжения (Код 2, 3 или 4) следует учитывать при проектировании диапазона выходного напряжения драйвера. Убедитесь, что ток драйвера соответствует предполагаемой рабочей точке (например, 700мА) и имеет соответствующие защиты от перегрузки по току, перенапряжения и обрыва/короткого замыкания.

8.3 Оптическое проектирование

Светодиод имеет широкий угол обзора 120 градусов. Для направленного освещения требуются вторичная оптика (линзы или отражатели). Механические чертежи предоставляют необходимые размеры для проектирования или выбора совместимой оптики.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Ключевым отличием этого керамического светодиода 3535 по сравнению со стандартными пластиковыми корпусами 3535 является его тепловые характеристики. Керамический материал обычно обеспечивает более низкое тепловое сопротивление от перехода к точке пайки, позволяя работать на более высоких токах или при более низкой температуре перехода для того же тока, что напрямую улучшает срок службы (метрики L70, L90) и уменьшает цветовой сдвиг со временем. Это делает его предпочтительным для высоконадежных или высоконагруженных применений.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Могу ли я непрерывно питать этот светодиод током 1000мА?

Хотя абсолютный максимальный ток составляет 1000мА, типичные рабочие условия — 700мА. Непрерывная работа на 1000мА будет генерировать значительно больше тепла, приближая температуру перехода к пределу и резко сокращая срок службы, а также потенциально вызывая цветовой сдвиг. Это не рекомендуется без исключительного теплового управления и понимания сниженной надежности.

10.2 Что означает \"минимальный\" бин светового потока?

Минимальное значение гарантируется; любой светодиод, поставляемый в этом бине, будет соответствовать или превышать этот световой выход при стандартных условиях испытаний. Типичное значение — это средний выход, который можно ожидать. В спецификации указано, что поставляемый продукт может превышать минимальное значение бина, но всегда будет соответствовать указанной области цветности CCT.

10.3 Как интерпретировать бинирование CCT с кодами типа 5A, 5B, 5C, 5D?

Это конкретные четырехугольники (или области) на диаграмме цветности CIE 1931. Светодиод с номинальной CCT 4000K будет иметь координаты цвета в одной из этих четырех предопределенных областей (5A, 5B, 5C или 5D). Эта система обеспечивает высокую однородность цвета в партии и между партиями, заказанными по одной спецификации.

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование светильника высоких пролетов мощностью 50Вт с использованием нескольких светодиодов.
Этапы проектирования:
1. Целевой выход:Определение требуемого общего светового потока.
2. Выбор светодиода:Выбор бина потока (например, 2M для ~190 лм типично при 700мА). Расчет количества светодиодов: цель 50 000 лм / 190 лм на светодиод ≈ 263 светодиода. На практике необходимо учитывать оптические и тепловые потери.
3. Тепловое проектирование:Для 263 светодиодов при 3.2В, 0.7А каждый, общая электрическая мощность составляет ~589Вт. Предполагая эффективность 40% от сети, ~353Вт — это тепло. Необходим массивный радиатор с активным охлаждением или распределение по нескольким модулям.
4. Электрическое проектирование:Использование нескольких драйверов постоянного тока, каждый из которых питает последовательно-параллельную цепочку светодиодов, обеспечивая, чтобы общее прямое напряжение каждой цепочки находилось в пределах диапазона драйвера, с учетом бина VF.
5. Оптическое проектирование:Использование индивидуальных вторичных линз или одного большого отражателя для достижения желаемой диаграммы направленности и распределения света.

12. Введение в принцип работы

Белый светодиод работает по принципу электролюминесценции в полупроводнике и конверсии люминофора. Полупроводниковый кристалл с прямой запрещенной зоной (обычно нитрид индия-галлия — InGaN) излучает синий свет при рекомбинации электронов и дырок через запрещенную зону под прямым смещением. Этот синий свет затем попадает на слой люминофора (обычно иттрий-алюминиевый гранат — YAG:Ce), нанесенный на кристалл или рядом с ним. Люминофор поглощает часть синих фотонов и переизлучает свет в более широком спектре в желтой области. Комбинация оставшегося синего света и широкого желтого излучения воспринимается человеческим глазом как белый свет. Точное соотношение синего и желтого, а также конкретный состав люминофора определяют коррелированную цветовую температуру (CCT) и индекс цветопередачи (CRI) белого света.

13. Технологические тренды

Рынок мощных светодиодов продолжает развиваться в сторону повышения эффективности (больше люмен на ватт), улучшения надежности и качества цвета. Тренды, относящиеся к данному керамическому корпусу 3535, включают:
Повышение эффективности:Постоянное улучшение внутренней квантовой эффективности синего кристалла и эффективности конверсии люминофора.
Качество цвета:Разработка люминофорных систем с более высоким CRI (Ra >90) и улучшенными значениями R9 (насыщенный красный) для лучшей цветопередачи, особенно в розничной торговле и музейном освещении.
Тепловое управление:Продолжающееся совершенствование керамических и других материалов корпусов с высокой теплопроводностью (например, на основе кремния, композитных) для дальнейшего снижения теплового сопротивления, что позволяет увеличить плотность мощности.
Миниатюризация и интеграция:Хотя форм-фактор 3535 остается популярным, наблюдается тренд в сторону корпусов размером с кристалл (CSP) и интегрированных модулей, которые объединяют несколько светодиодных кристаллов, драйверы, а иногда и датчики в единый, более простой в сборке блок, хотя они часто жертвуют частью тепловых характеристик специализированного керамического корпуса, подобного этому.