Техническая спецификация керамического светодиода серии 9292, 10 Вт, белый свет - Размеры 9.2x9.2x1.6 мм - Напряжение 9.3 В - Мощность 10 Вт

1. Обзор продукта

Керамическая серия 9292 представляет собой мощный поверхностно-монтируемый светодиод, разработанный для требовательных осветительных приложений, где необходимы высокая тепловая производительность и значительный световой поток. Использование керамической подложки обеспечивает превосходный отвод тепла по сравнению с традиционными пластиковыми корпусами, что позволяет обеспечить надежную работу при более высоких токах и в условиях повышенной температуры окружающей среды. Серия доступна в диапазоне цветовых температур белого света от 2700K до 6500K с типичным световым потоком до 1100 люмен при токе 350 мА. Основные целевые рынки включают коммерческое освещение, промышленное освещение высоких пролетов, уличное и архитектурное освещение, а также любые приложения, где критически важны долговременная надежность и стабильность светового потока.

1.1 Ключевые преимущества

• Превосходный тепловой менеджмент:Керамический корпус обеспечивает отличную теплопроводность, эффективно отводя тепло от p-n-перехода светодиода на печатную плату и радиатор, что продлевает срок службы и сохраняет стабильность цвета.
• Высокая мощность:Номинальная рассеиваемая мощность до 10 Вт, что подходит для проектов с высоким световым потоком.
• Прочная конструкция:Керамический материал обладает высокой механической прочностью и устойчивостью к термическим напряжениям и влажности.
• Стабильные оптические характеристики:Строгие стандарты бининга по цветовой температуре и световому потоку обеспечивают однородность в многодиодных матрицах.
• Широкий угол обзора:Типичный угол обзора 130 градусов обеспечивает широкое и равномерное освещение.

2. Подробный анализ технических параметров

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

2.1 Абсолютные максимальные значения (Ts=25°C)

Эти значения представляют собой пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа на этих пределах или вблизи них для нормальной эксплуатации не рекомендуется.

• Прямой ток (IF):700 мА (постоянный ток)
• Импульсный прямой ток (IFP):700 мА (длительность импульса ≤ 10 мс, скважность ≤ 1/10)
• Рассеиваемая мощность (PD):20300 мВт (20.3 Вт)
• Рабочая температура (Topr):-40°C до +100°C
• Температура хранения (Tstg):-40°C до +100°C
• Температура перехода (Tj):125°C (максимально допустимая температура на полупроводниковом переходе)
• Температура пайки (Tsld):Пайка оплавлением при 230°C или 260°C в течение не более 10 секунд.

2.2 Электрооптические характеристики (Ts=25°C)

Это типичные рабочие параметры в указанных условиях испытаний.

• Прямое напряжение (VF):Типичное 9.3 В, максимальное 29 В при IF = 350 мА. Широкий максимальный диапазон указывает на возможные вариации между производственными партиями; схема должна быть рассчитана на верхний предел.
• Обратное напряжение (VR):5 В. Светодиоды не предназначены для работы при значительном обратном смещении. Превышение этого напряжения может вызвать мгновенный отказ.
• Обратный ток (IR):Максимум 100 мкА при VR = 5 В.
• Угол обзора (2θ1/2):130 градусов (типично). Это полный угол, при котором сила света составляет половину от пиковой.

2.3 Тепловые характеристики

Основное преимущество керамического корпуса — тепловое. Высокий максимальный рейтинг рассеиваемой мощности (20.3 Вт) и широкий диапазон рабочих температур (-40 до +100°C) подчеркивают его возможности. Однако для надежности критически важно поддерживать температуру перехода (Tj) ниже 125°C. Это требует эффективного проектирования теплового пути от тепловой площадки светодиода к радиатору системы.

3. Объяснение системы бининга

Точная система бининга необходима для обеспечения цветовой и яркостной однородности в осветительных приборах.

3.1 Бининг коррелированной цветовой температуры (CCT)

Светодиод доступен в стандартных CCT, каждая из которых соответствует определенным областям цветности на диаграмме CIE 1931. Код заказа указывает целевую область, гарантируя, что излучаемый белый свет находится в заданном цветовом пространстве.

• 2700K (Области: 8A, 8B, 8C, 8D)
• 3000K (Области: 7A, 7B, 7C, 7D)
• 3500K (Области: 6A, 6B, 6C, 6D)
• 4000K (Области: 5A, 5B, 5C, 5D)
• 4500K (Области: 4A, 4B, 4C, 4D, 4R, 4S, 4T, 4U)
• 5000K (Области: 3A, 3B, 3C, 3D, 3R, 3S, 3T, 3U)
• 5700K (Области: 2A, 2B, 2C, 2D, 2R, 2S, 2T, 2U)
• 6500K (Области: 1A, 1B, 1C, 1D, 1R, 1S, 1T, 1U)

Примечание: В техническом описании указано, что бининг светового потока представляет минимальное значение. Поставки могут превышать заказанный минимальный поток, но всегда будут соответствовать заказанной области цветности CCT.

3.2 Бининг светового потока

Поток измеряется при испытательном токе 350 мА. Допуски четко определены.

• Теплый белый / Нейтральный белый (2700K-5000K, CRI 70):
  • Код 3K: Мин. 800 лм, Тип. 900 лм
  • Код 3L: Мин. 900 лм, Тип. 1000 лм
• Холодный белый (5000K-10000K, CRI 70):
  • Код 3L: Мин. 900 лм, Тип. 1000 лм
  • Код 3M: Мин. 1000 лм, Тип. 1100 лм

Допуски:Световой поток: ±7%; CRI: ±2; Координаты цветности: ±0.005.

4. Анализ характеристических кривых

Графические данные дают представление о поведении светодиода в различных условиях.

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

ВАХ характерна для диода. Типичное Vf 9.3 В при 350 мА указывает на то, что это высоковольтный светодиод, вероятно, содержащий несколько последовательно соединенных p-n-переходов в одном корпусе. Конструкторы должны убедиться, что драйвер может обеспечить достаточное напряжение, особенно учитывая максимальное Vf 29 В. Кривая показывает нелинейную зависимость: небольшое увеличение напряжения приводит к значительному росту тока, что подчеркивает необходимость использования драйвера постоянного тока.

4.2 Зависимость прямого тока от относительного светового потока

Эта кривая демонстрирует зависимость светового потока от тока накачки. Световой выход увеличивается с ростом тока, но не линейно. При более высоких токах эффективность обычно падает из-за усиления тепловых эффектов и дроопа. Работа при рекомендуемых 350 мА, вероятно, представляет собой баланс между выходной мощностью, эффективностью и сроком службы.

4.3 Относительное спектральное распределение мощности

Спектральная кривая белого светодиода показывает основной синий пик (от чипа InGaN) и более широкое желтое излучение люминофора. Форма и соотношение этих пиков определяют CCT и CRI. У холодных белых светодиодов более выражен синий пик, а у теплых — сильнее излучение люминофора. Кривая важна для понимания свойств цветопередачи.

4.4 Зависимость температуры перехода от относительной спектральной энергии

Этот график критически важен для понимания цветового сдвига. При повышении температуры перехода спектральный выход светодиодного чипа и эффективность преобразования люминофора могут изменяться, что приводит к сдвигам CCT и цветности. Керамический корпус помогает минимизировать рост температуры, тем самым уменьшая величину этого сдвига.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод размещен в керамическом корпусе для поверхностного монтажа размером 9.2 мм x 9.2 мм. Точная высота обычно составляет около 1.6 мм. Чертеж размеров предоставляет критически важные данные для проектирования посадочного места на печатной плате и проверки зазоров.

5.2 Рекомендуемая разводка контактных площадок и трафарета

Предоставлена детальная схема разводки контактных площадок для обеспечения правильного формирования паяного соединения и теплового контакта. Конструкция обычно включает большую центральную тепловую площадку для отвода тепла и меньшие площадки для электрических соединений (анод и катод). Сопроводительная схема трафарета рекомендует геометрию и толщину апертуры для паяльной пасты для достижения правильного объема припоя. Для этих схем указан допуск ±0.10 мм.

5.3 Идентификация полярности

В техническом описании должно быть указано маркировка полярности на устройстве (например, точка, выемка или скошенный угол) и ее соответствие разводке контактных площадок. Правильная полярность необходима для работы.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Параметры пайки оплавлением

Светодиод совместим со стандартными процессами бессвинцовой (Pb-free) пайки оплавлением. Максимальная температура корпуса во время пайки не должна превышать 260°C, а время выше 230°C должно быть ограничено 10 секундами. Крайне важно следовать рекомендуемому температурному профилю (нагрев, выдержка, пик оплавления, охлаждение), чтобы предотвратить тепловой удар, дефекты паяных соединений или повреждение внутренних материалов светодиода и люминофора.

6.2 Меры предосторожности при обращении и хранении

• Хранить в сухой антистатической среде в указанном температурном диапазоне (-40 до +100°C).
• Обращаться с соблюдением мер защиты от электростатического разряда (ESD) для защиты полупроводникового перехода.
• Избегать механических нагрузок на керамический корпус или проводные соединения.
• Использовать в течение срока годности, рекомендованного производителем, обычно 12 месяцев с даты отгрузки при хранении в надлежащих условиях.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация упаковки

Светодиоды обычно поставляются на ленте в катушках для автоматизированной сборки. Размер катушки, ширина ленты, размеры гнезд и ориентация устройства соответствуют стандартным рекомендациям EIA-481. Количество на катушке является стандартным, например, 100 или 500 штук.

7.2 Правила формирования номера модели

Номер модели T12019L(C/W)A кодирует ключевые атрибуты продукта:

- T:Идентификатор серии.

- 12:Код корпуса для керамического 9292.

- L/C/W:Код цвета (L=Теплый белый, C=Нейтральный белый, W=Холодный белый).

- Остальные цифры указывают внутренние коды, бининг потока и другие опции в соответствии с подробной таблицей правил наименования.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Промышленное освещение высоких пролетов:Где требуется высокий световой поток и прочная конструкция.
• Наружное освещение территорий:Уличные фонари, освещение парковок, стадионов, где полезны широкий угол обзора и тепловая надежность.
• Мощные встраиваемые и трековые светильники:Для коммерческих и розничных пространств.
• Специализированное освещение:Фитолампы, где требуются специфические спектры и высокая интенсивность.

8.2 Критически важные аспекты проектирования

• Тепловой менеджмент:Это самый важный фактор. Используйте печатную плату с достаточным количеством тепловых переходных отверстий под площадкой, соединенную с металлической платой (MCPCB) или радиатором достаточного размера. Качество теплопроводящего интерфейсного материала (TIM) важно.
• Ток накачки:Используйте драйвер светодиодов постоянного тока. Ток должен быть установлен на основе желаемого светового потока и запаса по тепловому проектированию. Не превышайте абсолютные максимальные значения.
• Оптическое проектирование:Угол обзора 130 градусов может потребовать вторичной оптики (линз, отражателей) для достижения желаемой диаграммы направленности.
• Электрическая разводка:Обеспечьте низкоиндуктивные, низкоомные дорожки от драйвера к светодиоду, чтобы минимизировать потери мощности и скачки напряжения.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со стандартными светодиодами средней мощности в пластиковом корпусе SMD (например, 3030, 5050), керамическая серия 9292 предлагает:

- Более высокая мощность:10 Вт+ против типичных 1-3 Вт для пластиковых корпусов.

- Лучшее тепловое сопротивление (Rth j-s):Керамическая подложка имеет гораздо меньшее тепловое сопротивление, чем пластик, что приводит к более низкой температуре перехода при той же мощности, что напрямую увеличивает срок службы (L70, L90).

- Лучшая цветовая стабильность:Более низкое тепловое сопротивление минимизирует цветовой сдвиг со временем и при изменении температуры.

- Более высокая стоимость:Керамическая упаковка дороже пластиковой.

По сравнению с другими керамическими корпусами (например, 3535, 5050 керамика), большая площадь основания 9292 позволяет использовать более крупную тепловую площадку и потенциально более высокий общий световой поток от нескольких чипов или одного более крупного чипа.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 Какое напряжение драйвера требуется?

Драйвер должен обеспечивать напряжение выше максимального прямого напряжения (Vf max) цепочки светодиодов. Для одного светодиода 9292 выходное напряжение драйвера должно превышать 29 В. На практике добавляется запас. Для нескольких светодиодов, соединенных последовательно, умножьте максимальное Vf на количество светодиодов.

10.2 Как достичь заявленного срока службы?

Срок службы светодиода (например, L70 — время до снижения светового потока до 70% от начального) сильно зависит от температуры перехода (Tj). Чтобы достичь заявленного срока службы, необходимо спроектировать систему так, чтобы поддерживать Tj значительно ниже максимума в 125°C, в идеале ниже 85-105°C во время работы. Это требует отличного теплового менеджмента, как описано в разделе 8.2.

10.3 Можно ли питать его током 700 мА непрерывно?

Абсолютное максимальное значение постоянного прямого тока составляет 700 мА. Однако непрерывная работа на этом максимальном значении будет генерировать значительное тепло и, вероятно, доведет Tj до предела, серьезно снижая срок службы и надежность. Типичное рабочее условие, указанное в спецификации, — 350 мА. Работа при более высоких токах должна рассматриваться только при исключительном тепловом проектировании и с пониманием сокращенного срока службы.

10.4 В чем разница между бинами потока 3K, 3L и 3M?

Это бины светового потока, измеренные при 350 мА. 3K — бининг с наименьшим потоком (мин. 800 лм), 3L — средний (мин. 900 лм), а 3M — самый высокий для холодного белого (мин. 1000 лм). Выбор более высокого бининга дает больше света на устройство, но может стоить дороже.

11. Пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование 100-ваттного промышленного светильника.

Конструктор хочет создать светильник с примерно 15 000 люмен. Используя светодиоды 9292 в бининге потока 3M (по 1000 лм типично), потребуется 15 светодиодов. Их располагают в конфигурации 3 последовательно x 5 параллельно. Максимальное Vf каждой последовательной цепочки составляет 3 * 29 В = 87 В. Выбирается драйвер постоянного тока с выходным током 1050 мА (350 мА x 3 параллельные цепочки) и диапазоном напряжения до ~90 В. Печатная плата — металлическая (MCPCB) с толстым алюминиевым основанием. Проводятся тепловые моделирования, чтобы убедиться, что радиатор может рассеивать ~150 Вт общего тепла (100 Вт электрических плюс потери драйвера), сохраняя температуру перехода светодиодов ниже 105°C при температуре окружающей среды 40°C. Используется вторичная оптика для создания диаграммы направленности 120 градусов, подходящей для промышленного освещения.

12. Принцип работы

Белый светодиод работает на принципе электролюминесценции в полупроводнике и конверсии люминофора. Электрический ток пропускается через прямой смещенный p-n-переход из InGaN (нитрид индия-галлия), что вызывает рекомбинацию электронов и дырок и излучение фотонов в синей части спектра (обычно около 450-455 нм). Этот синий свет затем попадает на слой желтого люминофора (YAG:Ce), нанесенного на чип или рядом с ним. Люминофор поглощает часть синих фотонов и переизлучает свет в широком спектре в желтой области. Смесь оставшегося синего света и преобразованного желтого света воспринимается человеческим глазом как белый свет. Соотношение синего и желтого света определяет коррелированную цветовую температуру (CCT).

13. Технологические тренды

Рынок мощных керамических светодиодов определяется несколькими ключевыми тенденциями:

- Повышение световой отдачи (лм/Вт):Постоянные улучшения в технологии эпитаксии чипов, люминофоров и конструкции корпуса направлены на извлечение большего количества света на ватт электрической мощности.

- Улучшение качества цвета:Разработка смесей люминофоров (многокомпонентные системы или системы на основе фиолетового излучения) для достижения более высокого индекса цветопередачи (CRI), особенно R9 (насыщенный красный), и более стабильного цвета между партиями.

- Миниатюризация при высоком потоке:Усилия по размещению большего количества люмен в более компактных керамических корпусах (например, переход от 9292 к более компактным, но столь же мощным форм-факторам) для создания меньших и более незаметных светильников.

- Умное и настраиваемое освещение:Интеграция керамических светодиодов с управляющей электроникой для реализации функций диммирования, настройки CCT и изменения цвета в приложениях человеко-ориентированного освещения.

- Надежность и срок службы:Продолжающаяся работа над материалами и упаковкой для дальнейшего снижения теплового сопротивления и замедления деградации светового потока, увеличение срока службы L90 за пределы 100 000 часов.