Технический паспорт светодиодного компонента - Редакция 2 - Жизненный цикл: Постоянный - Дата выпуска: 28.11.2014 - Техническая документация на русском языке

1. Обзор продукта

Настоящий документ предоставляет исчерпывающие технические спецификации и рекомендации по применению для конкретного светодиодного компонента. Ключевая информация устанавливает действительность и статус редакции документа. Фаза жизненного цикла подтверждена какРедакция 2, что указывает на вторую официальную редакцию технических данных компонента. Дата выпуска данной редакции —28 ноября 2014 года, 10:08:02. Критически важно, что срок действия помечен какПостоянный, что означает, что спецификации, содержащиеся в данной редакции, считаются постоянно действительными и не подлежат плановому устареванию или автоматической замене более новой редакцией. Эта постоянность является ключевой характеристикой для долгосрочного планирования проектирования и производства.

Компонент разработан для обеспечения надежности и стабильных характеристик. Его целевой рынок включает приложения, требующие стабильного, долгосрочного оптического выхода, такие как общее освещение, индикаторные лампы, подсветка дисплеев и автомобильное внутреннее освещение. Основное преимущество заключается в зафиксированном наборе спецификаций, что позволяет инженерам проектировать системы с уверенностью, что ключевые параметры компонента не изменятся неожиданно в будущих производственных партиях.

2. Подробный анализ технических параметров

Хотя предоставленный отрывок сосредоточен на метаданных документа, полный технический паспорт светодиодного компонента содержал бы детальные объективные параметры. В следующих разделах описаны критически важные данные, обычно включаемые, и их значение.

2.1 Фотометрические и цветовые характеристики

Фотометрические свойства определяют световой выход светодиода. Ключевые параметры включают:

• Световой поток (Φ_v):Измеряется в люменах (лм), указывает на общую воспринимаемую мощность излучаемого света. В паспортах часто приводятся типичные и минимальные значения при указанном испытательном токе (например, 20 мА, 60 мА) и температуре перехода (T_j).
• Сила света (I_v):Измеряется в милликанделах (мкд), описывает световую мощность на единицу телесного угла. Это критически важно для направленных осветительных приложений. Угол обзора указывается вместе с этим параметром (например, 120°).
• Доминирующая длина волны (λ_D) или коррелированная цветовая температура (CCT):Для цветных светодиодов (красный, зеленый, синий, янтарный) доминирующая длина волны определяет воспринимаемый цвет. Для белых светодиодов коррелированная цветовая температура (измеряется в Кельвинах, K) определяет, является ли свет теплым (например, 2700K), нейтральным (например, 4000K) или холодным (например, 6500K).
• Индекс цветопередачи (CRI - R_a):Для белых светодиодов CRI указывает, насколько точно источник света передает цвета объектов по сравнению с естественным источником света. Более высокий CRI (ближе к 100) лучше для приложений, где важна цветопередача.

2.2 Электрические параметры

Эти параметры определяют требования к электрическому управлению и потребляемой мощности.

• Прямое напряжение (V_F):Падение напряжения на светодиоде при работе на указанном прямом токе (I_F). Обычно указывается как диапазон (например, от 2,8В до 3,4В при 20 мА). Этот параметр необходим для проектирования схемы ограничения тока или выбора подходящего драйвера.
• Прямой ток (I_F):Рекомендуемый непрерывный рабочий ток. Превышение максимального номинального прямого тока может резко сократить срок службы или вызвать немедленный отказ.
• Обратное напряжение (V_R):Максимальное напряжение, которое светодиод может выдержать при обратном смещении. Превышение этого напряжения может вызвать необратимое повреждение.

2.3 Тепловые характеристики

Рабочие характеристики и долговечность светодиода в значительной степени зависят от управления температурой.

• Температура перехода (T_j):Температура на самом полупроводниковом кристалле. Максимально допустимая T_j(например, 125°C) является критическим конструктивным ограничением.
• Тепловое сопротивление (R_θJA):Измеряется в °C/Вт, указывает, насколько эффективно тепло передается от перехода светодиода к окружающему воздуху. Более низкое значение означает лучшее рассеивание тепла, что жизненно важно для поддержания светового выхода и срока службы.
• Диапазон температур хранения:Допустимый диапазон температур для компонента, когда он не находится под напряжением.

3. Объяснение системы бинирования

Из-за производственных вариаций светодиоды сортируются по бинам характеристик. Это гарантирует, что клиенты получают компоненты в пределах указанного допуска.

• Бинирование по длине волны/цветовой температуре:Светодиоды группируются на основе измеренной доминирующей длины волны или CCT. Код бина (например, "3A") соответствует определенному диапазону длин волн (например, 525-530 нм).
• Бинирование по световому потоку:Светодиоды сортируются в соответствии с их световым выходом при стандартных условиях испытаний. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие минимальным требованиям к яркости для их приложения.
• Бинирование по прямому напряжению:Сортировка по диапазону V_Fпомогает в проектировании более равномерного распределения тока при последовательном соединении нескольких светодиодов.

4. Анализ кривых характеристик

Графические данные обеспечивают более глубокое понимание поведения компонента в различных условиях.

• Вольт-амперная характеристика (ВАХ):Этот график показывает зависимость между прямым током и прямым напряжением. Она нелинейна, что характерно для диода. Кривая помогает понять динамическое сопротивление светодиода.
• Температурные характеристики:Графики обычно показывают, как световой поток или прямое напряжение изменяются с увеличением температуры перехода. Световой поток обычно уменьшается с ростом температуры.
• Относительное спектральное распределение мощности:Этот график показывает интенсивность света, излучаемого на каждой длине волны. Он определяет цветовые характеристики и может показывать наличие вторичных пиков (например, в белых светодиодах с люминофорным преобразованием).

5. Механическая информация и данные о корпусе

Физические спецификации критически важны для проектирования печатной платы и сборки.

• Габаритные размеры корпуса:Детальные механические чертежи, определяющие длину, ширину, высоту и любую кривизну линзы. Всегда указываются допуски.
• Расположение контактных площадок (посадочное место):Рекомендуемый рисунок медных контактных площадок на печатной плате для пайки. Это включает размер, форму и расстояние между площадками для обеспечения правильного формирования паяного соединения и механической стабильности.
• Идентификация полярности:Четкая маркировка анодного (+) и катодного (-) выводов. Обычно обозначается выемкой, срезанным углом, меткой на линзе или разной длиной выводов.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Правильное обращение обеспечивает надежность.

• Профиль пайки оплавлением:График зависимости времени от температуры, определяющий рекомендуемые фазы предварительного нагрева, выдержки, оплавления и охлаждения. Критические параметры включают пиковую температуру (обычно максимум 260°C в течение нескольких секунд) и время выше температуры ликвидуса.
• Меры предосторожности при обращении:Инструкции относительно чувствительности к электростатическому разряду (ESD), уровня чувствительности к влаге (MSL) и рекомендации по хранению (часто в сушильных шкафах, если MSL > 1).
• Очистка:Совместимость с распространенными растворителями для очистки печатных плат.

7. Информация об упаковке и заказе

Информация для закупок и логистики.

• Спецификация упаковки:Описывает ширину несущей ленты, размеры ячеек, диаметр катушки и количество на катушке (например, 4000 штук на 13-дюймовой катушке).
• Маркировка:Объясняет информацию, напечатанную на этикетке катушки, включая номер детали, количество, код даты и коды бинов.
• Система нумерации деталей:Расшифровывает номер детали для указания ключевых атрибутов, таких как цвет, бин яркости, бин напряжения и тип корпуса.

8. Рекомендации по применению

Руководство по эффективной реализации компонента.

• Типовые схемы применения:Схемы, показывающие цепи драйверов постоянного тока, расчеты последовательных/параллельных резисторов и защитные элементы, такие как ограничители перенапряжений.
• Соображения по проектированию:Советы по тепловому менеджменту (площадь меди на печатной плате, теплоотвод), оптическому проектированию (выбор линзы для желаемой диаграммы направленности) и рекомендации по снижению номинальных характеристик для высокотемпературных сред.
• Типичные варианты использования:

  Основываясь на статусе постоянной редакции и общих характеристиках светодиодов, этот компонент подходит для продуктов с длительным жизненным циклом или где стабильность конструкции имеет первостепенное значение. Примеры включают:

  • Панели управления промышленного оборудования:Индикаторы состояния на машинах, которые могут находиться в эксплуатации десятилетиями.
  • Инфраструктурное освещение:Знаки выхода, аварийное освещение или архитектурная подсветка, где техническое обслуживание и замена деталей затруднены.
  • Бытовая техника:Индикаторы включения или подсветка органов управления на устройствах, таких как холодильники или духовые шкафы.
  • Автомобильное внутреннее освещение:Картографические фонари, подсветка приборной панели или подсветка переключателей, где постоянство цвета и яркости важно на протяжении всего срока службы автомобиля.

  9. Техническое сравнение и дифференциация

  Основное отличие, подчеркнутое предоставленными данными, — это"Постоянный" срок действия. Многие электронные компоненты имеют паспорта, привязанные к конкретной редакции, которая может часто обновляться. Документация этого компонента объявлена постоянно действительной (Редакция 2). Это предлагает значительные преимущества:

  • Гарантия долгосрочных поставок:Производители могут создавать запасы или планировать длительные производственные циклы, не опасаясь изменения спецификаций.
  • Стабильность проектирования:Продукты, разработанные на основе этого компонента, не потребуют повторной валидации или сертификации из-за изменения паспорта.
  • Снижение рисков:Устраняет риск того, что незначительные изменения характеристик между редакциями повлияют на качество конечного продукта или соответствие требованиям.

  По сравнению с компонентами, паспорта которых часто обновляются, этот компонент отдает приоритет абсолютной стабильности, а не потенциальным постепенным улучшениям характеристик.

  10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

  В: Что означает "Фаза жизненного цикла: Редакция"?
  О: Это указывает на стадию документа в процессе его контроля. "Редакция" означает, что это обновленная версия (Редакция 2) ранее выпущенного паспорта, содержащая потенциально исправленную или улучшенную информацию.

  В: Дата выпуска — 2014 год. Этот компонент устарел?
  О: Не обязательно. "Срок действия: Постоянный" явно указывает, что спецификации являются постоянно действительными. Компонент может все еще находиться в активном производстве. Его актуальность зависит от того, соответствуют ли его технические параметры текущим потребностям приложения.

  В: Как следует управлять этим светодиодом?
  О: Вы должны использовать источник постоянного тока или источник напряжения с последовательным токоограничивающим резистором. Конкретная схема зависит от спецификаций прямого напряжения (V_F) и прямого тока (I_F), которые были бы подробно описаны в полном паспорте. Никогда не подключайте светодиод напрямую к источнику напряжения без контроля тока.

  В: Почему тепловой менеджмент важен для светодиодов?
  О: Высокая температура перехода ускоряет деградацию полупроводникового материала и люминофора (в белых светодиодах), что приводит к постоянному снижению светового выхода (снижение светового потока) и потенциальному смещению цвета. Это также может вызвать катастрофический отказ. Правильный теплоотвод необходим для производительности и долговечности.

  11. Практический пример проектирования и использования

  Сценарий: Проектирование долговечной панели индикаторов состояния для промышленного применения.

  Инженер проектирует панель управления для промышленного оборудования, ожидаемый срок службы которого составляет 20 лет. На панели требуются красные, зеленые и желтые светодиоды состояния. Постоянство и надежность имеют критическое значение.

  Обоснование выбора:Инженер выбирает этот конкретный светодиодный компонент (Редакция 2, постоянная действительность) по следующим причинам:

  1. Гарантия спецификаций:Постоянный паспорт гарантирует, что светодиоды, закупленные для первоначального производства и для запасных частей/сервисных комплектов на 15-й год, будут иметь идентичные характеристики, сохраняя единообразие панели.
  2. Планирование цепочки поставок:Компания может заключить долгосрочное соглашение о закупке с дистрибьютором, будучи уверенной, что деталь не будет "улучшена" таким образом, что потребует перепроектирования.
  3. Реализация проекта:Используя детальные данные V_Fи I_F, инженер проектирует простую схему управления на основе резисторов для каждого цвета светодиода на печатной плате. Данные теплового сопротивления (R_θJA) используются для расчета того, что небольшое количество выделяемого тепла будет безопасно рассеяно медью печатной платы, что гарантирует, что температура перехода останется значительно ниже максимального номинального значения даже в окружающей среде оборудования при 50°C.
  4. Результат:Конечный продукт выигрывает от стабильной, предсказуемой работы индикаторов на протяжении всего срока службы, что снижает количество гарантийных случаев и сложность обслуживания.

  12. Введение в принцип работы

  Светодиод (светоизлучающий диод) — это полупроводниковый прибор, излучающий свет при прохождении через него электрического тока. Основной принцип —электролюминесценция.

  1. Полупроводниковый кристалл содержит p-n переход, где p-тип материала (с дырками) встречается с n-типом материала (со свободными электронами).
  2. Когда приложено прямое напряжение (плюс к p-стороне, минус к n-стороне), электроны из n-области получают достаточно энергии, чтобы пересечь переход и рекомбинировать с дырками в p-области.
  3. Этот процесс рекомбинации высвобождает энергию. В обычных диодах эта энергия высвобождается в виде тепла. В светодиодах полупроводниковые материалы (такие как нитрид галлия для синего/белого или арсенид-фосфид галлия для красного/желтого) выбраны так, что эта энергия высвобождается в основном в видефотонов(частиц света).
  4. Длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. Большая запрещенная зона производит фотоны с более высокой энергией (более короткая длина волны, например, синий свет). Белые светодиоды обычно используют синий светодиодный кристалл, покрытый желтым люминофором; часть синего света преобразуется в желтый, и смесь воспринимается как белый свет.

  13. Тенденции и развитие технологий

  Индустрия светодиодов продолжает развиваться, хотя компонент с постоянно зафиксированным паспортом представляет собой зрелую, стабилизированную технологическую точку. Общие тенденции, наблюдаемые на более широком рынке, включают:

  • Повышение эффективности (лм/Вт):Постоянные улучшения внутренней квантовой эффективности и методов извлечения света приводят к увеличению люменов на ватт электрической мощности, снижая энергопотребление при том же световом потоке.
  • Улучшение качества цвета:Разработка новых люминофорных систем для белых светодиодов приводит к более высоким значениям индекса цветопередачи (CRI) и более стабильной цветовой температуре между производственными бинами.
  • Миниатюризация:Продолжающееся уменьшение размеров корпуса (например, от 3528 до 2016 и 1010 в метрических кодах), что позволяет создавать более плотные светодиодные матрицы и интегрировать их в более компактные устройства.
  • Более высокая удельная мощность:Разработка мощных светодиодных корпусов, способных выдерживать токи 1А, 3А или более, часто требующих сложных активных систем охлаждения.
  • Умное и сетевое освещение:Интеграция управляющей электроники, датчиков и интерфейсов связи (таких как Zigbee или Bluetooth) непосредственно в светодиодные модули, переход от простых компонентов к интеллектуальным системам освещения.

  Компонент, описанный в этом документе, с его постоянной редакцией, является надежным, хорошо охарактеризованным строительным блоком в этой развивающейся технологической среде, выбранным для приложений, где проверенная стабильность важнее последних показателей производительности.

  Терминология спецификаций LED

  Полное объяснение технических терминов LED

  Фотоэлектрическая производительность

  Термин	Единица/Обозначение	Простое объяснение	Почему важно
  Световая отдача	лм/Вт (люмен на ватт)	Световой выход на ватт электроэнергии, выше означает более энергоэффективный.	Прямо определяет класс энергоэффективности и стоимость электроэнергии.
  Световой поток	лм (люмен)	Общий свет, излучаемый источником, обычно называется "яркостью".	Определяет, достаточно ли свет яркий.
  Угол обзора	° (градусы), напр., 120°	Угол, где интенсивность света падает наполовину, определяет ширину луча.	Влияет на диапазон освещения и равномерность.
  Цветовая температура	K (Кельвин), напр., 2700K/6500K	Теплота/холодность света, низкие значения желтоватые/теплые, высокие беловатые/холодные.	Определяет атмосферу освещения и подходящие сценарии.
  Индекс цветопередачи	Безразмерный, 0–100	Способность точно передавать цвета объектов, Ra≥80 хорошо.	Влияет на аутентичность цвета, используется в местах с высоким спросом, таких как торговые центры, музеи.
  Допуск по цвету	Шаги эллипса МакАдама, напр., "5-шаговый"	Метрика постоянства цвета, меньшие шаги означают более постоянный цвет.	Обеспечивает равномерный цвет по всей партии светодиодов.
  Доминирующая длина волны	нм (нанометры), напр., 620нм (красный)	Длина волны, соответствующая цвету цветных светодиодов.	Определяет оттенок красных, желтых, зеленых монохромных светодиодов.
  Спектральное распределение	Кривая длина волны против интенсивности	Показывает распределение интенсивности по длинам волн.	Влияет на цветопередачу и качество цвета.

  Электрические параметры

  Термин	Обозначение	Простое объяснение	Соображения по проектированию
  Прямое напряжение	Vf	Минимальное напряжение для включения светодиода, как "порог запуска".	Напряжение драйвера должно быть ≥Vf, напряжения складываются для последовательных светодиодов.
  Прямой ток	If	Значение тока для нормальной работы светодиода.	Обычно постоянный ток, ток определяет яркость и срок службы.
  Максимальный импульсный ток	Ifp	Пиковый ток, допустимый в течение коротких периодов, используется для диммирования или вспышек.	Ширина импульса и коэффициент заполнения должны строго контролироваться, чтобы избежать повреждения.
  Обратное напряжение	Vr	Максимальное обратное напряжение, которое светодиод может выдержать, сверх может вызвать пробой.	Схема должна предотвращать обратное соединение или скачки напряжения.
  Тепловое сопротивление	Rth (°C/W)	Сопротивление теплопередаче от чипа к припою, ниже лучше.	Высокое тепловое сопротивление требует более сильного рассеивания тепла.
  Устойчивость к ЭСР	В (HBM), напр., 1000В	Способность выдерживать электростатический разряд, выше означает менее уязвимый.	В производстве необходимы антистатические меры, особенно для чувствительных светодиодов.

  Тепловой менеджмент и надежность

  Термин	Ключевой показатель	Простое объяснение	Влияние
  Температура перехода	Tj (°C)	Фактическая рабочая температура внутри светодиодного чипа.	Каждое снижение на 10°C может удвоить срок службы; слишком высокая вызывает спад света, смещение цвета.
  Спад светового потока	L70 / L80 (часов)	Время, за которое яркость падает до 70% или 80% от начальной.	Прямо определяет "срок службы" светодиода.
  Поддержание светового потока	% (напр., 70%)	Процент яркости, сохраняемый после времени.	Указывает на сохранение яркости при долгосрочном использовании.
  Смещение цвета	Δu′v′ или эллипс МакАдама	Степень изменения цвета во время использования.	Влияет на постоянство цвета в сценах освещения.
  Термическое старение	Деградация материала	Ухудшение из-за длительной высокой температуры.	Может вызвать падение яркости, изменение цвета или отказ разомкнутой цепи.

  Упаковка и материалы

  Термин	Распространенные типы	Простое объяснение	Особенности и применение
  Тип корпуса	EMC, PPA, Керамика	Материал корпуса, защищающий чип, обеспечивающий оптический/тепловой интерфейс.	EMC: хорошая термостойкость, низкая стоимость; Керамика: лучшее рассеивание тепла, более длительный срок службы.
  Структура чипа	Фронтальный, Flip Chip	Расположение электродов чипа.	Flip chip: лучшее рассеивание тепла, более высокая эффективность, для высокой мощности.
  Фосфорное покрытие	YAG, Силикат, Нитрид	Покрывает синий чип, преобразует часть в желтый/красный, смешивает в белый.	Различные фосфоры влияют на эффективность, CCT и CRI.
  Линза/Оптика	Плоская, Микролинза, TIR	Оптическая структура на поверхности, контролирующая распределение света.	Определяет угол обзора и кривую распределения света.

  Контроль качества и сортировка

  Термин	Содержимое бинов	Простое объяснение	Цель
  Бин светового потока	Код, напр. 2G, 2H	Сгруппировано по яркости, каждая группа имеет минимальные/максимальные значения люменов.	Обеспечивает равномерную яркость в той же партии.
  Бин напряжения	Код, напр. 6W, 6X	Сгруппировано по диапазону прямого напряжения.	Облегчает согласование драйвера, улучшает эффективность системы.
  Бин цвета	5-шаговый эллипс МакАдама	Сгруппировано по цветовым координатам, обеспечивая узкий диапазон.	Гарантирует постоянство цвета, избегает неравномерного цвета внутри устройства.
  Бин CCT	2700K, 3000K и т.д.	Сгруппировано по CCT, каждый имеет соответствующий диапазон координат.	Удовлетворяет различным требованиям CCT сцены.

  Тестирование и сертификация

  Термин	Стандарт/Тест	Простое объяснение	Значение
  LM-80	Тест поддержания светового потока	Долгосрочное освещение при постоянной температуре, запись спада яркости.	Используется для оценки срока службы светодиода (с TM-21).
  TM-21	Стандарт оценки срока службы	Оценивает срок службы в реальных условиях на основе данных LM-80.	Обеспечивает научный прогноз срока службы.
  IESNA	Общество инженеров по освещению	Охватывает оптические, электрические, тепловые методы испытаний.	Признанная отраслью основа для испытаний.
  RoHS / REACH	Экологическая сертификация	Гарантирует отсутствие вредных веществ (свинец, ртуть).	Требование доступа на рынок на международном уровне.
  ENERGY STAR / DLC	Сертификация энергоэффективности	Сертификация энергоэффективности и производительности для освещения.	Используется в государственных закупках, программах субсидий, повышает конкурентоспособность.