Техническая документация на светодиод T5C серии 5050 белого свечения - Размер 5.0x5.0x1.9мм - Напряжение 25В - Мощность 4Вт

1. Обзор продукта

Серия T5C представляет собой высокопроизводительный белый светодиод с верхним излучением, разработанный для требовательных применений в области общего освещения. Используя термоусиленный корпус, этот компонент размером 5050 обеспечивает высокий световой поток и способен работать при повышенных токах накачки. Его компактные размеры и широкий угол обзора делают его подходящим для различных осветительных решений, где критичны пространство и эффективность. Продукт совместим с процессами бессвинцовой пайки оплавлением и соответствует стандарту RoHS, что обеспечивает экологическую ответственность при производстве и эксплуатации.

1.1 Целевые области применения

Данный светодиод разработан для широкого применения в светотехнической отрасли. Основные области использования включают внутреннее освещение жилых и коммерческих помещений, модернизацию существующих светильников на светодиодные технологии, общее освещение, а также архитектурную или декоративную подсветку, где важны как производительность, так и эстетика. Его надежная конструкция обеспечивает стабильную работу в этих разнообразных условиях.

2. Анализ технических параметров

Глубокое понимание параметров устройства крайне важно для оптимального проектирования системы. В следующих разделах подробно рассматриваются ключевые электрические, оптические и тепловые характеристики.

2.1 Электрооптические характеристики

При стандартных условиях испытаний (прямой ток, IF = 160 мА и температура перехода, Tj = 25°C) светодиод демонстрирует определенные показатели производительности, связанные с его коррелированной цветовой температурой (CCT) и индексом цветопередачи (Ra). Например, светодиод 4000K с Ra70 имеет типичный световой поток 655 люмен (лм) с минимальным гарантированным значением 600 лм. При уменьшении CCT (например, до 2700K) или увеличении цветопередачи (например, до Ra90) типичный световой поток, как правило, снижается, что отражает компромиссы в технологии люминофоров. Все измерения светового потока имеют допуск ±7%, а измерения Ra — допуск ±2.

2.2 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению. Абсолютный максимальный прямой ток (IF) составляет 240 мА, импульсный прямой ток (IFP) — 360 мА при определенных условиях (длительность импульса ≤ 100 мкс, скважность ≤ 1/10). Максимальная рассеиваемая мощность (PD) — 6480 мВт. Устройство выдерживает обратное напряжение (VR) до 5В. Диапазон рабочих температур (Topr) составляет от -40°C до +105°C, диапазон температур хранения (Tstg) — от -40°C до +85°C. Максимально допустимая температура перехода (Tj) — 120°C. Для монтажа указана температура пайки (Tsld) для процессов оплавления: 230°C или 260°C не более 10 секунд.

2.3 Электрические/оптические характеристики при Tj=25°C

В этом разделе подробно описаны типичные рабочие параметры. Прямое напряжение (VF) варьируется от минимума 23В до максимума 27В, типичное значение составляет 25В при IF=160мА (допуск ±3%). Обратный ток (IR) максимально составляет 10 мкА при VR=5В. Угол обзора (2θ1/2), определяемый как угол отклонения от оси, при котором интенсивность составляет половину пикового значения, обычно равен 120 градусам. Критическим параметром для управления температурным режимом является тепловое сопротивление от перехода светодиода до точки пайки на MCPCB (Rth j-sp), которое обычно составляет 2.5 °C/Вт. Устройство имеет уровень устойчивости к электростатическому разряду (ESD) 1000В (модель человеческого тела).

3. Объяснение системы бинирования

Для обеспечения цветовой и яркостной однородности в производстве светодиоды сортируются по бинам. Серия T5C использует многомерную систему бинирования, охватывающую световой поток, прямое напряжение и цветность.

3.1 Бинирование по световому потоку

Светодиоды группируются на основе измеренного светового потока при 160мА. Каждая комбинация CCT и CRI имеет специфичные бины потока, обозначаемые двухбуквенными кодами (например, GL, GM, GN). Например, светодиод 4000K Ra70 может быть отнесен к бину GN (мин. 600-650 лм), GP (650-700 лм), GQ (700-750 лм) или GR (750-800 лм). Версии с более высоким CRI (Ra90) для той же CCT обычно имеют более низкие бины потока, начиная с GK (450-500 лм). Это позволяет разработчикам выбрать подходящий класс яркости для своего применения.

3.2 Бинирование по прямому напряжению

Прямое напряжение также бинируется для помощи в проектировании схем стабилизации тока. Бины кодируются как 6D (22-24В), 6E (24-26В) и 6F (26-28В), все измерения проводятся при IF=160мА. Знание бина VF помогает более точно рассчитать требования к источнику питания и тепловую нагрузку.

3.3 Бинирование по цветности (цветовая однородность)

Светодиоды бинируются в пределах эллипса Мак-Адама 5-го шага на диаграмме цветности CIE, что является стандартом для определения заметных цветовых различий. Каждая CCT (например, 2700K, 3000K) имеет определенную центральную координату (x, y) и эллипс, определяемый параметрами (a, b, Φ). Например, бин 4000K (40R5) центрирован в точке x=0.3875, y=0.3868. Такое жесткое бинирование гарантирует, что светодиоды из одного бина будут выглядеть практически одинаковыми по цвету для человеческого глаза, что крайне важно для многодиодных светильников. Стандарт бинирования Energy Star применяется ко всем продуктам от 2600K до 7000K.

4. Анализ кривых характеристик

Графические данные дают представление о поведении светодиода в различных условиях.

4.1 Спектральное распределение

В техническом описании приведены цветовые спектры для версий Ra70, Ra80 и Ra90. Эти графики показывают относительную интенсивность в зависимости от длины волны. Светодиоды с более высоким CRI (Ra90), как правило, демонстрируют более заполненный спектр, особенно в красной области, по сравнению со светодиодами Ra70, что объясняет их лучшую цветопередачу, но часто несколько более низкую общую эффективность.

4.2 Угол обзора и интенсивность

Диаграмма распределения угла обзора подтверждает широкую, типично ламбертову, диаграмму направленности с половинным углом 120 градусов. Это обеспечивает равномерное освещение на большой площади, подходящее для общего освещения.

4.3 Зависимость характеристик от тока

Кривая "Прямой ток vs. Относительная интенсивность" показывает, как световой выход увеличивается с ростом тока, обычно сублинейно при высоких токах из-за падения эффективности. Кривая "Прямой ток vs. Прямое напряжение" иллюстрирует экспоненциальную ВАХ диода, что крайне важно для проектирования драйверов постоянного тока.

4.4 Температурная зависимость

Ключевые графики иллюстрируют изменение характеристик в зависимости от температуры окружающей среды (Ta). Кривая "Температура окружающей среды vs. Относительный световой поток" показывает снижение светового выхода с ростом температуры, что является критическим фактором для теплового менеджмента. Кривая "Температура окружающей среды vs. Относительное прямое напряжение" показывает, что VF уменьшается с ростом температуры (отрицательный температурный коэффициент). График "Ta vs. Смещение CIE x, y" демонстрирует, как точка цветности может смещаться с температурой. Наконец, график "Максимальный прямой ток vs. Температура окружающей среды" определяет линию снижения мощности: с ростом температуры окружающей среды максимально допустимый ток накачки должен быть уменьшен, чтобы не превысить предел температуры перехода.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод имеет форм-фактор 5050, что означает, что размеры его корпуса составляют приблизительно 5.0мм x 5.0мм. Общая высота — 1.9мм. Подробные механические чертежи показывают вид сверху и снизу, включая форму линзы и расположение контактных площадок. Критическими размерами являются размеры и расстояния между площадками, что крайне важно для проектирования разводки печатной платы для обеспечения качественной пайки и теплопроводности.

5.2 Конструкция контактных площадок и полярность

Вид снизу четко указывает на анодную и катодную контактные площадки. Конфигурация пайки разработана для стабильности и эффективного отвода тепла от кристалла светодиода. Катод, как правило, маркирован или имеет специфичную форму площадки (например, выемку или площадку большего размера) для идентификации. В техническом описании указаны рекомендуемые размеры контактных площадок на печатной плате для обеспечения надежного паяного соединения и оптимальных тепловых характеристик.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Устройство подходит для бессвинцовой пайки оплавлением. Указан максимальный температурный профиль пайки: пиковые температуры 230°C или 260°C не должны превышаться более 10 секунд. Крайне важно следовать рекомендуемым профилям оплавления, чтобы избежать теплового удара или повреждения корпуса светодиода и внутренних материалов. Меры предосторожности включают избегание механических напряжений при установке и обеспечение чистоты печатной платы и светодиода, а также отсутствия влаги перед пайкой (при необходимости рекомендуется прогрев). Хранение должно осуществляться в сухой контролируемой среде в указанном диапазоне температур (-40°C до +85°C).

7. Информация для заказа и система обозначений

Артикул следует структурированной системе: T5C***81C-R****. Подробная расшифровка объясняет каждый сегмент (X1 до X10). Ключевые выбираемые параметры включают: Код типа (X1, например, '5C' для 5050), Код CCT (X2, например, '40' для 4000K), Код цветопередачи (X3, например, '8' для Ra80), количество последовательно и параллельно соединенных кристаллов (X4, X5) и Цветовой код (X7), который указывает на стандарты производительности, такие как ANSI или ERP. Эта система позволяет точно заказать желаемый бин производительности.

8. Рекомендации по проектированию применений

8.1 Тепловой менеджмент

Учитывая высокую мощность (до 4Вт типично при 160мА, 25В) и типичное тепловое сопротивление 2.5 °C/Вт, эффективный теплоотвод имеет первостепенное значение. Максимальная температура перехода 120°C не должна быть превышена. При расчетах конструкции необходимо учитывать температуру окружающей среды, тепловой путь от перехода к радиатору и ток накачки. Использование кривой снижения мощности (Максимальный прямой ток vs. Температура окружающей среды) крайне важно для высокотемпературных сред.

8.2 Электрическое управление

Настоятельно рекомендуется использовать драйвер постоянного тока для обеспечения стабильного светового выхода и длительного срока службы. Драйвер следует выбирать на основе бина прямого напряжения и желаемого рабочего тока (до абсолютного максимума 240мА постоянного тока). Также рекомендуется защита от обратного напряжения и переходных скачков напряжения. Чувствительность к ESD (1000В HBM) требует стандартных мер предосторожности при обращении со статическим электричеством во время сборки.

8.3 Оптическая интеграция

Широкий угол обзора 120 градусов может потребовать вторичной оптики (линз или отражателей) для достижения специфичных диаграмм направленности в применениях, таких как прожекторы или встраиваемые светильники. Конструкция с верхним излучением облегчает прямое попадание света в такую оптику.

9. Техническое сравнение и отличительные особенности

Серия T5C отличается сочетанием высокого светового потока из компактного корпуса 5050 и характеристикой высокого прямого напряжения (типично 25В), что может быть преимуществом для снижения требований к току в последовательных цепочках. Конструкция термоусиленного корпуса, подтвержденная указанным тепловым сопротивлением, направлена на достижение лучшей надежности и устойчивости производительности по сравнению со стандартными корпусами. Комплексное бинирование по потоку, напряжению и узким эллипсам цветности предлагает разработчикам высокий уровень однородности для качественных светотехнических продуктов.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Какова типичная эффективность этого светодиода?

О: Эффективность (люмен на ватт) можно рассчитать. Для светодиода 4000K Ra70 с типичным потоком 655 лм при 160мА и 25В (входная мощность 4Вт) типичная эффективность составляет приблизительно 164 лм/Вт. Фактическая эффективность системы будет ниже из-за потерь в драйвере и тепловых эффектов.

В: Как выбрать правильный бин для моего проекта?

О: Выберите CCT (X2) и CRI (X3) на основе требований к освещению для вашего применения. Затем выберите бин светового потока (из таблицы бинирования), который соответствует вашим потребностям в яркости. Бин напряжения (6D/E/F) можно выбрать на основе диапазона выходного напряжения вашего драйвера.

В: Могу ли я непрерывно питать этот светодиод его абсолютным максимальным током 240мА?

О: Это возможно только в том случае, если тепловой менеджмент исключительно эффективен и поддерживает температуру перехода значительно ниже 120°C. В большинстве практических конструкций безопаснее работать при токе накачки на уровне или ниже испытательного тока 160мА, чтобы обеспечить долгий срок службы и сохранить эффективность. Всегда обращайтесь к кривой снижения мощности для конкретной температуры окружающей среды.

В: Что означает "эллипс Мак-Адама 5-го шага" для цветовой однородности?

О: Это означает, что все светодиоды в этом бине имеют координаты цветности настолько близкие, что разница в цвете незаметна или едва заметна для большинства наблюдателей при стандартных условиях наблюдения. Эллипс 5-го шага является распространенным отраслевым стандартом для высококачественного смешения цветов.

11. Практический пример проектирования

Рассмотрим проектирование высококачественного светодиодного панельного светильника 4000K Ra80. Разработчик выбирает серию T5C из-за ее высокой производительности и однородности. Из таблицы бинирования он указывает бин потока GN (мин. 600-650 лм) для достижения целевой яркости панели. Он выбирает бин напряжения 6E (24-26В), чтобы соответствовать диапазону выходного напряжения его драйвера постоянного тока. Металлическая печатная плата (MCPCB) проектируется с контактными площадками, соответствующими рекомендациям технического описания. Тепловой расчет определяет требуемый размер радиатора на основе количества светодиодов, Rth j-sp 2.5 °C/Вт, ожидаемой температуры окружающей среды 45°C и выбранного тока накачки 150мА (чуть ниже испытательного тока для запаса). Драйвер выбирается для обеспечения стабильного выходного тока 150мА с диапазоном выходного напряжения, покрывающим общее последовательное напряжение всех светодиодов. Такой системный подход, основанный на параметрах технического описания, обеспечивает создание надежного, эффективного и однородного светотехнического продукта.

12. Принцип работы

Белый светодиод работает на принципе электролюминесценции в полупроводниковом материале, обычно нитриде индия-галлия (InGaN) для синего излучения. При приложении прямого напряжения электроны и дырки рекомбинируют в активной области, высвобождая энергию в виде фотонов (синий свет). Этот синий свет затем попадает на люминофорное покрытие, нанесенное на полупроводниковый кристалл или рядом с ним. Люминофор поглощает часть синего света и переизлучает его в виде света в более широком спектре, в основном в желтой и красной областях. Комбинация оставшегося синего света и преобразованного люминофором желтого/красного света приводит к восприятию белого света. Точные пропорции синего и преобразованного люминофором света определяют коррелированную цветовую температуру (CCT), в то время как ширина и состав спектра излучения люминофора влияют на индекс цветопередачи (CRI).

13. Технологические тренды

Индустрия твердотельного освещения продолжает развиваться с несколькими ключевыми тенденциями. Эффективность (люмен на ватт) неуклонно растет благодаря улучшениям внутренней квантовой эффективности, выводу света и технологии люминофоров. Существует сильный акцент на улучшении качества цвета, выходящем за рамки Ra (CRI) к таким метрикам, как R9 (воспроизведение насыщенного красного) и TM-30 (Rf, Rg) для более точной оценки цвета. Миниатюризация продолжается, позволяя создавать более плотные и гибкие конструкции. Умное и сетевое освещение, интегрирующее датчики и системы управления, становится все более распространенным. Кроме того, надежность и срок службы в реальных рабочих условиях (включая высокую температуру и влажность) остаются критическими областями разработки, как и стремление к более устойчивым производственным процессам и материалам.