Техническая документация на светодиод LED Ceramic 9292 Series 10W Белый - Размер 9.2x9.2x1.6мм - Напряжение 28В - Мощность 10Вт

1. Обзор продукта

Серия 9292 Ceramic представляет собой мощное светодиодное решение для поверхностного монтажа, предназначенное для требовательных осветительных приложений, где необходимы эффективный тепловой менеджмент и стабильные оптические характеристики. Керамическая подложка обеспечивает превосходный отвод тепла, что позволяет светодиоду работать при более высоких токах и сохранять световой поток и стабильность цвета на протяжении всего срока службы. Эта серия особенно подходит для применений, где критически важны надежность, высокий световой поток и точный контроль цвета.

1.1 Ключевые преимущества

• Превосходные тепловые характеристики:Керамический корпус обладает низким тепловым сопротивлением, эффективно отводя тепло от p-n-перехода светодиода на печатную плату и радиатор, что увеличивает срок службы и предотвращает преждевременную деградацию светового потока.
• Высокая мощность:Способен работать при непрерывном прямом токе до 500 мА, обеспечивая высокую светоотдачу при компактных размерах 9.2 мм x 9.2 мм.
• Стабильность цвета:Использование строгой системы бининга для коррелированной цветовой температуры (CCT) и светового потока гарантирует минимальные отклонения цвета и яркости в пределах производственной партии.
• Широкий угол обзора:Типичный угол половинной яркости 120 градусов обеспечивает широкое и равномерное освещение, подходящее для общего и акцентного освещения.

1.2 Целевые области применения

Данный светодиод разработан для профессионального и промышленного рынка освещения, включая, но не ограничиваясь: высокопотолочное освещение, уличное освещение, архитектурную подсветку фасадов, мощные встраиваемые светильники и специализированные светильники для растениеводства, где требуются точный спектральный контроль и высокая эффективность.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлена детальная и объективная интерпретация ключевых электрических, оптических и тепловых параметров, указанных в техническом описании.

2.1 Предельно допустимые параметры

Эти значения представляют собой пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Для обеспечения надежной долгосрочной работы не рекомендуется эксплуатация на этих пределах или близко к ним.

• Прямой ток (IF):500 мА (непрерывный). Превышение этого тока приводит к экспоненциальному росту температуры перехода, рискуя катастрофическим отказом.
• Импульсный прямой ток (IFP):700 мА (длительность импульса ≤10 мс, скважность ≤1/10). Этот параметр допускает кратковременные перегрузки, например, при тестировании или в импульсных схемах, но необходимо строго соблюдать условия по импульсу.
• Рассеиваемая мощность (PD):15000 мВт (15 Вт). Это максимальная мощность, которую может рассеять корпус, рассчитываемая как VF * IF. При высоких токах обязателен правильный теплоотвод для соблюдения этого предела.
• Температура перехода (Tj):125 °C. Максимально допустимая температура на полупроводниковом переходе. Тепловая конструкция устройства должна гарантировать, что Tj остается ниже этого значения при любых условиях эксплуатации для сохранения заявленных характеристик и срока службы.
• Температура пайки (Tsld):Пайка оплавлением при 230°C или 260°C не более 10 секунд. Это определяет технологическое окно для сборки на печатную плату.

2.2 Типичные электрооптические характеристики

Измерено при стандартных условиях испытаний T_s= 25°C (температура подложки).

• Прямое напряжение (V_F):Типичное 28В, Максимальное 30В при I_F=350мА. Относительно высокое напряжение указывает на то, что внутри корпуса, вероятно, используется последовательная конфигурация из нескольких кристаллов. Конструкторы должны обеспечить, чтобы драйвер имел достаточный запас по напряжению.
• Обратное напряжение (V_R):5В. Светодиоды очень чувствительны к обратному смещению. Защита схемы (например, параллельные диоды) обязательна, если существует риск подачи обратного напряжения.
• Угол обзора (2θ_1/2):120° (типичный), 140° (макс.). Такой широкий угол свечения идеален для общего освещения, во многих случаях устраняя необходимость во вторичной оптике.

3. Объяснение системы бининга

Точная система бининга крайне важна для обеспечения однородности цвета и яркости в осветительных проектах. Данный светодиод использует многомерный подход к бинингу.

3.1 Бининг по коррелированной цветовой температуре (CCT)

Продукт предлагается в стандартных для индустрии освещения CCT: 2700K (теплый белый), 3000K, 3500K, 4000K, 4500K, 5000K (нейтральный белый), 5700K и 6500K (холодный белый). Каждая CCT дополнительно разделена на конкретные области цветности на диаграмме CIE 1931 (например, 8A, 8B, 8C, 8D для 2700K). Этот двухбуквенный код гарантирует, что излучаемый белый свет попадает в очень узкое цветовое пространство, сводя к минимуму заметные различия между отдельными светодиодами.

3.2 Бининг по световому потоку

Поток бинируется на основе минимальных значений при токе накачки 350 мА. Например, светодиод нейтрального белого света (3700-5000K) с кодом потока 3K гарантирует минимальную выходную мощность 800 люмен, при типичном значении 900 люмен. Код 3L гарантирует минимум 900 люмен. Важно отметить, что производитель указывает минимальные значения, и фактически поставляемые компоненты могут их превышать, оставаясь в рамках заказанного бина CCT.

3.3 Расшифровка номера модели

Номер модели T12019L(C、W)A следует структурированному формату, который кодирует ключевые особенности:
T [Код серии] [Код потока] [Код CCT] [Внутренний код] - [Прочие коды].
Например, '12' указывает на керамический корпус 9292. 'L', 'C' или 'W' обозначают теплый белый, нейтральный белый или холодный белый соответственно. Понимание этой номенклатуры необходимо для точного заказа.

4. Анализ характеристических кривых

Представленные графики дают критически важное представление о поведении светодиода в различных условиях.

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

Эта кривая нелинейна. Прямое напряжение имеет отрицательный температурный коэффициент; оно уменьшается с ростом температуры перехода. Это необходимо учитывать при проектировании драйверов постоянного тока, чтобы избежать теплового разгона в конструкциях с плохим теплоотводом.

4.2 Относительный световой поток в зависимости от прямого тока

Световой выход увеличивается сублинейно с ростом тока. Хотя работа при более высоких токах (например, 500 мА) дает больше света, эффективность (люмен на ватт) обычно снижается, а температура перехода значительно возрастает. Оптимальный ток накачки обеспечивает баланс между выходной мощностью, эффективностью и сроком службы.

4.3 Спектральное распределение мощности и влияние температуры перехода

Кривая относительной спектральной энергии показывает распределение света по длинам волн для белого светодиода, который представляет собой синий кристалл в комбинации с люминофором. График зависимости температуры перехода от относительной спектральной энергии иллюстрирует цветовой сдвиг. При увеличении Tj эффективность преобразования люминофора может изменяться, что часто приводит к сдвигу CCT и потенциальному снижению индекса цветопередачи (CRI). Поддержание низкой Tj является ключом к стабильности цвета.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры и контурный чертеж

Светодиод имеет квадратную площадку размером 9.2 мм x 9.2 мм с типичной высотой около 1.6 мм. Керамический корпус обеспечивает прочную и плоскую поверхность для надежной сборки методом pick-and-place и эффективного теплового контакта.

5.2 Рекомендуемая разводка контактных площадок и трафарет для пайки

Техническое описание содержит детальные чертежи посадочного места и трафарета для пайки. Конструкция контактных площадок критически важна как для электрического соединения, так и в качестве основного теплового пути. Рекомендуемая апертура трафарета обеспечивает нанесение правильного объема паяльной пасты для надежного паяного соединения без возникновения коротких замыканий. Для этих механических чертежей указан допуск ±0.10 мм.

5.3 Определение полярности

Корпус имеет маркировку или физическую особенность (например, скошенный угол) для обозначения катодного (-) вывода. Правильная ориентация крайне важна при сборке на печатную плату.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Светодиод совместим со стандартными процессами бессвинцовой (SAC) пайки оплавлением. Максимальная пиковая температура не должна превышать 260°C, а время выше 230°C должно быть ограничено 10 секундами. Рекомендуется контролируемая скорость нагрева и охлаждения для предотвращения теплового удара по керамическому корпусу.

6.2 Меры предосторожности при обращении и хранении

Светодиоды чувствительны к электростатическому разряду (ESD). Работайте в защищенной от ESD среде с использованием заземленного оборудования. Храните в оригинальных влагозащитных пакетах в пределах указанного диапазона температур хранения (-40°C до +100°C) и при низкой влажности. Если упаковка длительное время находилась на открытом воздухе, перед пайкой оплавлением может потребоваться прогрев для предотвращения \"вспучивания\" (растрескивания корпуса из-за давления пара).

7. Соображения по проектированию устройств

7.1 Тепловой менеджмент

Это самый критически важный аспект проектирования с мощными светодиодами. Используйте печатную плату с толстым медным слоем (например, 2 унции или более) и тепловыми переходами под контактной площадкой светодиода для отвода тепла на вторичный радиатор. Размер и конструкция внешнего радиатора должны быть рассчитаны на основе максимальной температуры окружающей среды, тока накачки и желаемой температуры перехода (рекомендуется ниже 100°C для оптимального срока службы). Теплопроводящие интерфейсные материалы (TIM), такие как термопаста или прокладки, могут улучшить теплопередачу.

7.2 Электрическое управление

Для стабильной работы обязателен драйвер постоянного тока. Драйвер должен быть рассчитан на общее прямое напряжение цепочки светодиодов (V_F* количество светодиодов в серии) и выбранный ток накачки. Включите защиту от перенапряжения, обратной полярности и обрыва/короткого замыкания. Рассмотрите возможность регулировки яркости (ШИМ или аналоговой), если это требуется приложением.

7.3 Оптическая интеграция

Широкий угол обзора 120 градусов может быть достаточным для многих применений. Для более контролируемых диаграмм направленности можно использовать вторичную оптику (рефлекторы или линзы), разработанную для посадочного места 9292. Убедитесь, что любой оптический материал может выдерживать рабочую температуру и УФ-излучение от светодиода.

8. Сравнение с альтернативными технологиями

По сравнению со светодиодами в пластиковых корпусах для поверхностного монтажа (например, 5050), серия 9292 керамическая предлагает значительно более высокую плотность мощности и превосходные тепловые характеристики, обеспечивая более длительный срок службы и повышенную надежность при высоких токах накачки. По сравнению со светодиодами COB (Chip-on-Board), 9292 является дискретным компонентом, предлагающим большую гибкость в проектировании массивов, более простую замену и, как правило, лучшие характеристики точечного источника для оптического контроля.

9. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

9.1 Каков типичный срок службы (L70/B50) этого светодиода?

В техническом описании не указана кривая срока службы (L70, время до снижения светового потока до 70%). Это в высокой степени зависит от теплового менеджмента приложения и тока накачки. При работе на рекомендованном токе или ниже с соответствующим радиатором можно ожидать срока службы, превышающего 50 000 часов. Для получения конкретных данных по надежности обратитесь к производителю.

9.2 Могу ли я непрерывно питать этот светодиод током 500 мА?

Да, 500 мА - это максимальный номинальный непрерывный прямой ток. Однако при этом будет выделяться максимальное количество тепла. Приложение должно иметь исключительный тепловой менеджмент, чтобы поддерживать температуру перехода в безопасных пределах (<<125°C) для достижения номинальных характеристик и долговечности. Часто работа при более низком токе (например, 350 мА) обеспечивает лучший баланс эффективности, срока службы и тепловой нагрузки.

9.3 Как интерпретировать код бина потока (например, 3K, 3L)?

Код потока определяет гарантированный минимальный световой выход при испытательном токе (350 мА). Бин \"3K\" имеет минимум 800 лм, а бин \"3L\" - минимум 900 лм. Вы должны выбирать бин на основе минимальной яркости, требуемой для вашей конструкции. Фактические компоненты будут иметь значение на уровне или выше этого минимума.

10. Пример проектирования: Высокопотолочный светильник

Сценарий:Проектирование 150-ваттного высокопотолочного светильника для промышленного склада с целевой освещенностью 200 люкс на уровне пола.
Процесс проектирования:
1. Требования к световому потоку:Рассчитайте общий требуемый световой поток на основе площади и целевой освещенности. Определите количество необходимых светодиодов, учитывая эффективность оптической системы и снижение светового потока со временем.
2. Электрическая часть:Расположите светодиоды в последовательно-параллельной конфигурации, совместимой с выходным напряжением и током драйвера постоянного тока. Например, 10 светодиодов последовательно (~280В общее V_F) с током 350 мА на цепочку, несколько цепочек параллельно.
3. Тепловая часть:Используйте печатную плату на металлической основе (MCPCB) с высокопроизводительным диэлектрическим слоем. Установите MCPCB на большой алюминиевый ребристый радиатор. Проведите тепловое моделирование или расчет, чтобы убедиться, что Tj<100°C при температуре окружающей среды 45°C.
4. Оптическая часть:Выберите вторичный рефлектор или линзу для достижения желаемой диаграммы направленности (например, распределение типа V для широкого и равномерного покрытия).
Этот пример подчеркивает интеграцию электрической, тепловой и оптической частей проектирования вокруг основных характеристик светодиода.

11. Введение в технический принцип работы

Белый светодиод, такой как серия 9292, работает по принципу люминофорного преобразования. Основой устройства является полупроводниковый кристалл (обычно на основе InGaN), который излучает синий свет при прямом смещении (электролюминесценция). Этот синий свет частично поглощается слоем желтого (и часто красного) люминофорного материала, нанесенного на кристалл или вокруг него. Люминофор переизлучает свет на более длинных волнах. Комбинация оставшегося синего света и широкополосного желтого/красного света от люминофора воспринимается человеческим глазом как белый свет. Соотношение синего и преобразованного люминофором света определяет коррелированную цветовую температуру (CCT) белого излучения. Керамический корпус служит в первую очередь механически прочной и теплопроводной платформой для монтажа кристалла и люминофора, обеспечивая эффективный отвод тепла, что крайне важно для поддержания эффективности люминофора и работы кристалла.

12. Тенденции и развитие отрасли

Рынок мощных светодиодов продолжает развиваться в сторону повышения эффективности (люмен на ватт), улучшения качества цвета (более высокие значения CRI и R9) и увеличения надежности. Тенденции, актуальные для светодиодов в керамических корпусах, таких как 9292, включают:
Увеличение плотности мощности:Получение большего светового потока из корпусов того же или меньшего размера, что требует все лучших тепловых материалов.
Настройка цвета:Рост систем с регулируемым белым светом, что может быть реализовано с помощью многоканальных керамических корпусов или точного бининга отдельных CCT для смешивания.
Освещение для растениеводства:Растущий спрос на светодиоды со специфическим спектральным выходом, оптимизированным для роста растений, что стимулирует потребность в надежных корпусах, способных работать с пользовательскими смесями люминофоров.
Передовые тепловые материалы:Разработка керамических композитов и подложок с прямой металлизацией с еще более низким тепловым сопротивлением.
Стандартизация:Продолжающиеся усилия отрасли по стандартизации посадочных мест, фотометрических испытаний и отчетности о сроке службы для упрощения проектирования и сравнения для инженеров.