Техническая спецификация SMD HP Shwo(F) 2W Series LED - Корпус 3535 - Королевский синий 452.5нм - Мощность 2Вт

1. Обзор продукта

Серия Shwo(F) представляет собой новейшую версию мощного поверхностного светодиода в корпусе формата 3535. Она разработана с улучшенной конструкцией линзы, специально для достижения превосходной яркости и эффективности фотонной эмиссии. Данная серия позиционируется как одно из самых эффективных и конкурентоспособных решений для специализированных осветительных применений, с основным фокусом на фитоосвещение.

Название "Shwo" происходит от китайского слова, означающего "Мерцание", символизируя яркое, компактное и звездообразное качество данного светодиодного корпуса. Его ключевые преимущества включают компактную керамическую SMD конструкцию, встроенную защиту от электростатического разряда (ESD), а также соответствие основным экологическим и стандартам безопасности, включая RoHS, EU REACH и требования по отсутствию галогенов.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Предельно допустимые параметры

Эти параметры определяют эксплуатационные пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению светодиода. Они не предназначены для нормальной работы.

• Максимальный постоянный прямой ток (I_F)): 1000 мА (при скважности 1/10 @ 1 кГц).
• Максимальный импульсный ток (I_имп)): 1250 мА.
• Максимальная устойчивость к ЭСР (HBM)): 8000 В, обеспечивая надежную защиту при обращении.
• Обратное напряжение (V_R)): Светодиоды не предназначены для работы в обратном смещении. Приложение обратного напряжения может вызвать мгновенный отказ.
• Тепловое сопротивление (R_th)): Составляет от 10°C/Вт до 12°C/Вт в зависимости от технологии чипа, указывая на эффективность отвода тепла от перехода к теплоотводящей площадке.
• Максимальная температура перехода (T_J)): 125°C. Превышение этой температуры резко сократит срок службы и может вызвать катастрофический отказ.
• Рабочая температура (T_опер)): от -40°C до +100°C, определяет диапазон температуры окружающей среды для надежной работы.
• Макс. температура пайки (T_пайка)): 260°C, соответствует стандартным профилям бессвинцовой оплавления.
• Макс. допустимое количество циклов оплавления: 2 цикла, указывает количество раз, которое компонент может подвергаться пайке оплавлением.

2.2 Оптические и электрические характеристики

Это типичные параметры производительности, измеренные в указанных условиях испытаний (T_{площадка}= 25°C, I_F= 700 мА).

• Цвет и длина волны: Королевский синий с доминирующей длиной волны 452.5 нм. Эта длина волны высокоэффективна для стимулирования поглощения хлорофилла и имеет решающее значение для роста растений в применениях для фитоосвещения.
• Излучаемый поток (оптическая мощность): Типичное значение составляет 1500 мВт. Минимальный гарантированный излучаемый поток - 1300 мВт.
• Фотосинтетический фотонный поток (PPF): 5.28 мкмоль/с. Этот показатель количественно определяет количество фотосинтетически активных фотонов, излучаемых в секунду, что напрямую связано с эффективностью для фитоосвещения.
• Лучистая эффективность: 57.1%. Рассчитывается как (Излучаемый поток / Электрическая входная мощность) и является ключевым показателем электрооптической конверсионной производительности светодиода.
• Угол обзора: Типичный 120°, обеспечивает широкую диаграмму направленности, подходящую для освещения больших площадей.

2.3 Тепловые и надежностные характеристики

• Уровень чувствительности к влаге (MSL): Уровень 1. Это самый надежный уровень, указывающий на неограниченный срок хранения при ≤30°C/85% относительной влажности и отсутствие обязательной прокалки перед пайкой оплавлением, что упрощает управление запасами.
• Условия хранения: от -40°C до +100°C. Правильное хранение в этом диапазоне необходимо для сохранения паяемости и производительности.

3. Объяснение системы бининга

Номенклатура продукта следует подробной системе кодирования:ELSWF – ABCDE – FGHIJ – V1234.

• AB: Представляет минимальный биновый показатель светового потока (лм) или излучаемого потока (мВт).
• C: Указывает диаграмму направленности излучения (например, "1" для ламбертовской).
• D: Обозначает цвет (например, "L" для королевского синего, 445-460нм).
• E: Определяет потребляемую мощность (например, "2" для 2 Вт).
• H: Определяет тип упаковки (например, "P" для ленты).
• V1234: Кодирует бины прямого напряжения и цвета/цветовой температуры.

Например, артикульный номерELSWF-S41L2-6FPNM-DB4B6расшифровывается как светодиод Shwo(F) с бином излучаемого потока S41, ламбертовской диаграммой (1), цветом королевский синий (L), мощностью 2 Вт (2), поставляемый на ленте (P), с конкретными бинами прямого напряжения и цвета DB4B6.

4. Анализ кривых производительности

Хотя в предоставленном отрывке PDF эти кривые перечислены в содержании, конкретные данные графиков не включены в данный текст. Как правило, такая спецификация содержит следующие основные графики производительности:

• Световой выход в зависимости от температуры теплоотводящей площадки: Эта кривая показывает, как излучаемый поток уменьшается с ростом температуры теплоотводящей площадки светодиода. Эффективное тепловое управление критически важно для поддержания выходной мощности.
• Относительный световой/излучаемый поток в зависимости от прямого тока: Иллюстрирует сублинейную зависимость между током накачки и световым выходом, подчеркивая снижение эффективности при более высоких токах.
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока (I-V кривая): Необходима для проектирования драйвера, показывает напряжение, необходимое для достижения целевого тока.
• Длина волны в зависимости от прямого тока: Показывает любое смещение доминирующей длины волны при изменении тока накачки.
• Спектральное распределение мощности: График, отображающий излучаемую мощность в зависимости от длины волны, определяющий цветовые характеристики излучения королевского синего цвета.
• Кривые снижения номинала по току: Графики, определяющие максимально допустимый прямой ток как функцию температуры теплоотводящей площадки, чтобы гарантировать, что T_Jне будет превышена.
• Диаграммы направленности: Полярные диаграммы, показывающие пространственное распределение интенсивности света (например, ламбертовское).

5. Механическая и упаковочная информация

5.1 Механические размеры

Светодиод использует поверхностный корпус 3535 (посадочное место 3.5мм x 3.5мм). Подробный механический чертеж в спецификации предоставляет точные размеры корпуса, высоты линзы и допуски, что критически важно для разводки печатной платы и оптического дизайна.

5.2 Конфигурация площадок и полярность

Схема посадочного места показывает расположение анодной и катодной площадок. Правильная полярность жизненно важна для работы. Конструкция теплоотводящей площадки критична для рассеивания тепла; спецификация определяет рекомендуемый шаблон паяльной пасты и покрытие для этой площадки, чтобы обеспечить оптимальный теплоперенос на печатную плату.

6. Рекомендации по пайке и сборке

• Пайка оплавлением: Компонент рассчитан на максимальную пиковую температуру пайки 260°C, совместимую со стандартными профилями бессвинцовой (SnAgCu) пайки оплавлением. Допускается максимум 2 цикла оплавления.
• Обращение: Несмотря на высокий рейтинг ESD (8 кВ), во время обращения и сборки следует соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда.
• Хранение: Как устройство уровня MSL 1, при стандартных заводских условиях (<30°C/85% относительной влажности) не требуется специальной сухой упаковки или прокалки.

7. Упаковка и информация для заказа

Светодиоды доступны в стандартной промышленной упаковке:

• Упаковка на ленте: Компоненты размещены в формованной несущей ленте для автоматизированной сборки методом "pick-and-place".
• Упаковка на катушке: Лента намотана на катушки. В спецификации указано количество на катушке, ширина ленты, расстояние между карманами и размеры катушки.
• Маркировка продукта: Катушки и коробки маркируются артикульным номером, количеством, датой выпуска и другой информацией для прослеживаемости.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Фитолампы: Основное применение. Длина волны 452.5 нм королевского синего цвета оптимальна для стимулирования вегетативного роста, контроля морфологии растений и увеличения выработки вторичных метаболитов в сельском хозяйстве с контролируемой средой (CEA), вертикальных фермах и для досветки в теплицах.
• Декоративное и сценическое освещение: Используется в архитектурном освещении, сценическом освещении и тематических средах, где желателен насыщенный синий эффект.
• Сигнальное и знаковое освещение: Подходит для подсветки индикаторов, вывесок и других применений, требующих источника синего света высокой интенсивности.

8.2 Соображения по проектированию

• Тепловое управление: Это самый критический фактор проектирования. При тепловом сопротивлении ~10-12°C/Вт обязателен высококачественный тепловой путь от теплоотводящей площадки к радиатору. Используйте печатную плату с достаточным количеством тепловых переходных отверстий и, возможно, плату на металлической основе (MCPCB) или изолированную металлическую подложку (IMS) для мощных применений. Поддерживайте температуру теплоотводящей площадки как можно ниже для максимальной светоотдачи и долговечности.
• Электрическое управление: Используйте драйвер светодиодов с постоянным током. Типичный рабочий ток составляет 700 мА, но проекты должны ссылаться на кривые снижения номинала в зависимости от ожидаемой рабочей температуры. Убедитесь, что драйвер совместим с диапазоном прямого напряжения выбранного бина.
• Оптический дизайн: Ламбертовская диаграмма 120° подходит для широкого покрытия. Вторичная оптика (линзы, отражатели) может использоваться для коллимации или формирования луча для конкретных применений.

9. Техническое сравнение и дифференциация

Хотя прямое сравнение с другими продуктами в спецификации не предоставлено, ключевые отличительные особенности серии Shwo(F) можно выделить:

• Высокая лучистая эффективность (57.1%): Указывает на отличное преобразование электрической мощности в полезную оптическую мощность (фотоны королевского синего цвета), что означает более низкое энергопотребление и уменьшенную тепловую нагрузку при заданной светоотдаче в фитоосвещении.
• Встроенная защита от ЭСР 8 кВ: Обеспечивает превосходную надежность по сравнению со многими светодиодами без встроенной защиты, снижая процент отказов при производстве и в полевых условиях.
• Керамический корпус: Обеспечивает лучшие тепловые характеристики и долгосрочную надежность по сравнению с пластиковыми корпусами, особенно при работе на высокой мощности и тепловых циклах.
• Всестороннее соответствие: Соответствует стандартам RoHS, REACH и Halogen-Free, что облегчает использование на глобальных рынках со строгими экологическими нормами.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: В чем разница между Излучаемым потоком (мВт) и Фотосинтетическим фотонным потоком (PPF)?
А: Излучаемый поток измеряет общую излучаемую оптическую мощность в ваттах. PPF измеряет количество фотонов в секунду в диапазоне фотосинтетически активной радиации (PAR, 400-700нм), которые могут быть использованы растениями. Для монохроматического королевского синего светодиода они напрямую коррелируют, но PPF является предпочтительным показателем для эффективности в фитоосвещении.

В: Могу ли я питать этот светодиод током 1000 мА непрерывно?
А: Нет. Предельно допустимый параметр 1000 мА указан при скважности 1/10. Для непрерывной работы (DC) вы должны использовать кривые снижения номинала. При типичной температуре теплоотводящей площадки 85°C максимально допустимый непрерывный ток будет значительно ниже 1000 мА, чтобы поддерживать температуру перехода ниже 125°C.

В: Почему важен Уровень чувствительности к влаге (MSL 1)?
А: MSL 1 означает, что компонент не подвержен повреждениям, вызванным влагой ("эффект попкорна") во время пайки оплавлением. Он не требует сухой упаковки или прокалки перед использованием, что упрощает логистику и производственные процессы по сравнению с компонентами более высоких уровней MSL (например, MSL 2a, 3).

В: Как интерпретировать артикульный номер для заказа?
А: Вы должны указать полный артикульный номер, например, ELSWF-S41L2-6FPNM-DB4B6, который определяет все ключевые характеристики: биновый поток, цвет, мощность, упаковку и электрические бины. Заказ по общему названию серии недостаточен.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование светодиодного модуля для проращивания рассады
Производитель фитолампы проектирует компактный модуль для стимулирования сильного и компактного роста рассады. Они выбирают светодиод Shwo(F) королевского синего цвета из-за его целевой длины волны.

1. Электрическое проектирование: Целевой показатель PPF 50 мкмоль/с на модуль. Расчет показывает, что необходимо примерно 10 светодиодов (50 / 5.28 ≈ 9.5). Решено питать каждый светодиод током 700 мА от драйвера постоянного тока. Выбирается артикульный номер с бином прямого напряжения (V_f), который соответствует выходному диапазону напряжения их драйвера при последовательном соединении 10 светодиодов.
2. Тепловое проектирование: Модуль будет пассивно охлаждаться. Проектируется алюминиевая MCPCB с толстым медным слоем и массивом тепловых переходных отверстий под теплоотводящей площадкой каждого светодиода. Моделирование показывает ожидаемую температуру теплоотводящей площадки 75°C в конечном светильнике. Сверяясь с кривой снижения номинала для 75°C, подтверждается, что работа на 700 мА находится в пределах безопасной рабочей области.
3. Механическое и оптическое проектирование: Светодиоды размещены на сетке 3.5 мм. Учитывая угол луча 120°, вторичная оптика не используется, так как требуется широкое и равномерное покрытие над лотком для рассады.
4. Результат: Модуль эффективно обеспечивает целевой синий спектр, способствуя здоровому развитию рассады без чрезмерного вытягивания стеблей, в то время как надежная тепловая конструкция обеспечивает долгосрочную производительность.

12. Введение в принцип работы

Светодиод Shwo(F) является полупроводниковым источником света на основе технологии материалов нитрида индия-галлия (InGaN). Когда прямое напряжение прикладывается между анодом и катодом, электроны и дырки инжектируются в активную область полупроводникового чипа. Они рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретный состав квантово-ямочной структуры InGaN определяет длину волны излучаемого света — в данном случае, королевский синий примерно 452.5 нм. Керамический корпус обеспечивает механическую поддержку, электрические соединения и первичную линзу, формирующую световой выход в ламбертовскую диаграмму. Встроенный диод защиты от ЭСР защищает чувствительный полупроводниковый переход от событий электростатического разряда.

13. Технологические тренды и разработки

Разработка светодиодов, подобных серии Shwo(F), обусловлена несколькими ключевыми тенденциями в отрасли:

• Повышение эффективности (лм/Вт или лучистой эффективности): Постоянные улучшения в материаловедении и дизайне чипов продолжают повышать общую эффективность, снижая энергопотребление и требования к тепловому управлению при той же светоотдаче.
• Увеличение плотности мощности: Корпуса, такие как 3535, работают при более высоких токах, чтобы обеспечить больше света с меньшей площади, что позволяет создавать более компактные и мощные светильники.
• Оптимизация под конкретное применение: Вместо универсальных белых светодиодов наблюдается сильная тенденция к светодиодам, оптимизированным под определенные спектральные диапазоны. Фитолампы — яркий пример, где светодиоды адаптированы под точные длины волн, соответствующие фоторецепторам растений (например, королевский синий для поглощения хлорофилла, дальний красный для реакции фитохрома).
• Улучшение надежности и устойчивости: Такие особенности, как высокие рейтинги ESD, керамические корпуса и влагостойкие конструкции, становятся стандартом для профессиональных компонентов, обеспечивая более длительный срок службы в сложных условиях эксплуатации.
• Интеграция и стандартизация: Использование стандартных посадочных мест (например, 3535) и упаковки упрощает проектирование и обеспечивает совместимость с альтернативными источниками, в то время как встроенные схемы защиты добавляют ценность и надежность.