Техническая спецификация светодиодов средней мощности 3030 - Размер 3.0x3.0мм - Напряжение 5.0-5.4В - Мощность 1.2Вт - Холодный/Нейтральный/Тёплый белый

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны спецификации серии светодиодов средней мощности, выполненных в форм-факторе 3030 (3.0мм x 3.0мм) и использующих передовой корпус EMC (эпоксидная формовочная смесь). Серия разработана для обеспечения оптимального баланса световой отдачи, надёжности и экономической эффективности, что делает её ведущим выбором в сегменте средней мощности. Основная философия дизайна сосредоточена на тепловом менеджменте и оптических характеристиках, позволяя работать на уровнях мощности до 1.5Вт.

Основными целевыми рынками для данной серии светодиодов являются решения для модернизации освещения, предназначенные для замены традиционных ламп накаливания или люминесцентных ламп, общее освещение жилых и коммерческих помещений, подсветка для внутренних и наружных вывесок, а также архитектурные или декоративные осветительные приборы, где важны как производительность, так и эстетическое качество.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Электрооптические характеристики

All measurements are standardized at a forward current (I_F) of 25mA and an ambient temperature (T_a) of 25°C with 60% relative humidity. The product line offers a range of Correlated Color Temperatures (CCT) from warm white (2725K) to cool white (6530K), catering to diverse lighting needs. A minimum Color Rendering Index (CRI or R_a) of 80 ensures good color fidelity for general lighting applications.

The luminous flux output is categorized by both color bin and flux rank. Typical luminous flux values range from approximately 122 lumens to 156 lumens at the test condition of 25mA, depending on the specific CCT and flux bin. It is critical to note the stated measurement tolerances: ±7% for luminous flux and ±2 for CRI. The forward voltage (V_F) typically falls between 5.0V and 5.4V at 25mA, with a specified measurement tolerance of ±0.5V.

2.2 Электрические и тепловые параметры

The absolute maximum ratings define the operational boundaries for reliable performance. The maximum continuous forward current (I_F) is 30mA, with a pulsed forward current (I_FP) of 40mA allowed under specific conditions (pulse width ≤ 100µs, duty cycle ≤ 1/10). The maximum power dissipation (P_D) is 1.5W. Exceeding these ratings may cause permanent degradation or failure.

Thermal management is a key strength of the EMC package. The thermal resistance from the junction to the solder point (R_{th j-sp}) is specified at a typical value of 11 °C/W. This low thermal resistance facilitates efficient heat transfer from the LED chip to the printed circuit board (PCB), helping to maintain a lower junction temperature (T_j), which is critical for long-term lumen maintenance and reliability. The maximum allowable junction temperature is 115°C.

3. Объяснение системы бининга

3.1 Биннинг по цвету (CCT)

Светодиоды тщательно сортируются по точным цветовым бинам на основе их координат цветности на диаграмме CIE 1931. Структура бининга для CCT в диапазоне от 2600K до 7000K соответствует стандарту Energy Star, обеспечивая постоянство цвета в определённой области. Каждый цветовой код (например, 27M5, 30M5) соответствует определённой центральной точке (координаты x, y) и эллиптической области допуска, определяемой большой/малой осями (a, b) и углом (φ). Погрешность измерения координат цвета составляет ±0.007.

3.2 Биннинг по световому потоку

Помимо цвета, светодиоды дополнительно сортируются по выходному световому потоку при стандартном испытательном токе. Ранги потока обозначаются кодами (например, 2E, 2F, 2G, 2H), каждый из которых представляет определённый диапазон люменов (например, 122-130 лм, 130-139 лм). Этот двумерный биннинг (цвет и поток) позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие как требованиям к цветности, так и к яркости их приложения, обеспечивая однородность конечного осветительного продукта.

3.3 Биннинг по прямому напряжению

Forward voltage is also categorized to aid in circuit design, particularly for applications involving multiple LEDs in series. Voltage bins are defined by codes (e.g., 1, 2) with specified minimum and maximum voltage ranges (e.g., 4.6-4.8V, 4.8-5.0V). Matching V_F bins can help achieve more uniform current distribution and simplified driver design.

4. Анализ кривых производительности

4.1 ВАХ и характеристики светового потока

На Рисунке 3 показана зависимость между прямым током и относительным световым потоком. Выходная характеристика является сублинейной; увеличение тока за пределы рекомендуемого диапазона 25-30мА даёт уменьшающуюся отдачу по световому потоку, одновременно значительно увеличивая тепловыделение и нагрузку на прибор. На Рисунке 4 показана кривая зависимости прямого напряжения от тока, что важно для проектирования соответствующей схемы ограничения тока.

4.2 Зависимость от температуры

The performance of LEDs is highly temperature-sensitive. Figure 6 demonstrates that relative luminous flux decreases as ambient temperature (T_a) increases. Figure 7 shows that forward voltage typically decreases with rising temperature. Figure 5 details the shift in chromaticity coordinates (CIE x, y) with temperature, which is crucial for applications requiring stable color points across operating conditions. Figure 8 is critical for thermal design, showing the derating curve for maximum allowable forward current as a function of ambient temperature for two different junction-to-ambient thermal resistance scenarios (35°C/W and 55°C/W).

4.3 Спектральное и угловое распределение

Figure 1 provides the relative spectral power distribution, which defines the light's color quality. Figure 2 depicts the spatial radiation pattern (viewing angle distribution). The typical viewing angle (2θ_1/2), where intensity is half the peak value, is 110 degrees, indicating a wide, Lambertian-like emission pattern suitable for general diffuse lighting.

5. Руководство по монтажу и обращению

5.1 Пайка оплавлением

Эти светодиоды совместимы с процессами бессвинцовой пайки оплавлением. Максимальный температурный профиль пайки не должен превышать 230°C или 260°C в течение 10 секунд, как указано в абсолютных максимальных рейтингах. Крайне важно следовать рекомендуемому профилю оплавления, предоставленному производителем, чтобы предотвратить тепловой удар или повреждение корпуса EMC и внутреннего кристалла.

5.2 Хранение и обращение

Рекомендуемый диапазон температур хранения составляет от -40°C до +85°C. Для предотвращения поглощения влаги, которое может вызвать "взрыв" (popcorning) во время оплавления, светодиоды должны храниться в сухой среде, как правило, в герметичных влагозащитных пакетах с осушителем. Во время обращения следует соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда (ESD), так как устройства имеют устойчивость к ESD 1000В (модель человеческого тела).

6. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

6.1 Тепловой менеджмент

Эффективный теплоотвод является единственным наиболее важным фактором для достижения номинальной производительности и долговечности. Низкое тепловое сопротивление 11 °C/Вт от перехода до точки пайки эффективно только в том случае, если конструкция печатной платы и системы способствует рассеиванию тепла. Использование печатных плат на металлической основе (MCPCB) или плат с достаточным количеством тепловых переходных отверстий настоятельно рекомендуется для приложений, работающих на максимальном токе/мощности или близко к ним. Кривая снижения мощности (Рис. 8) должна использоваться для определения безопасного рабочего тока для фактической тепловой среды приложения.

6.2 Электрическое управление

A constant current driver is mandatory for reliable operation. The driver should be designed to supply a stable current up to the maximum of 30mA, accounting for the forward voltage bin and its negative temperature coefficient. For designs using multiple LEDs in series, consider the voltage binning to ensure the total string voltage is within the driver's output range. Parallel connections are generally not recommended without additional balancing circuitry due to V_F variations.

6.3 Оптическая интеграция

Широкий угол обзора 110 градусов делает эти светодиоды подходящими для приложений, требующих широкого, равномерного освещения без вторичной оптики. Для направленного освещения могут использоваться соответствующие первичные оптические элементы (линзы) или отражатели. Высокий индекс цветопередачи (CRI ≥80) делает их отличным выбором для розничного освещения, рабочего освещения и других сред, где важна точная цветопередача.

7. Техническое сравнение и преимущества

Ключевым отличием этой серии 3030 EMC является её корпусная технология. По сравнению с традиционными пластиками PPA (полифталамид) или PCT, материал EMC обеспечивает превосходную теплопроводность, более высокую термостойкость и лучшую устойчивость к пожелтению и деградации от воздействия УФ-излучения и тепла. Это приводит к более стабильным оптическим характеристикам в течение всего срока службы светодиода, сохраняя как световой поток, так и цветовую точку лучше, чем альтернативы в пластиковых корпусах.

Сочетание надёжного корпуса EMC, высокой световой отдачи и точного многомерного бининга обеспечивает значительное преимущество в приложениях, требующих высокой надёжности, длительного срока службы и стабильного качества, таких как коммерческие светильники и наружные вывески.

8. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Q: What is the actual power consumption at the typical operating point?
A: At the test condition of I_F=25mA and V_F=5.4V (typical max), the power is 25mA * 5.4V = 135mW. The "1.2W Series" designation refers to its capability and thermal package rating, not the standard operating point.

Q: How does the luminous flux change if I drive the LED at 30mA instead of 25mA?
A: Refer to Figure 3. The relative luminous flux increases with current but not linearly. Driving at 30mA will yield more light but also generate significantly more heat. You must ensure the junction temperature remains below 115°C by implementing excellent thermal management, as per the derating curve in Figure 8.

Q: Can I use these LEDs for outdoor applications?
A: Yes, the EMC package offers good environmental resistance. However, for outdoor use, the entire luminaire must be properly sealed and designed to manage condensation and environmental stresses. The operating temperature range of -40°C to +85°C supports most outdoor conditions.

Q: Why is the forward voltage tolerance ±0.5V important?
A: This tolerance impacts the design of the power supply, especially when connecting multiple LEDs in series. The driver must accommodate the total possible voltage range of the string. Selecting LEDs from the same voltage bin (Table 7) can simplify driver design and improve system efficiency.

9. Пример проекта и использования

Scenario: Designing a 1200lm LED Panel Light for Office Use.
A designer aims to create a 600mm x 600mm LED panel light with a neutral white color (4000K, CRI>80) and an output of 1200 lumens.

Component Selection: The designer selects the T3C40821C-**AA model (Neutral White, 3985K typical). From Table 6, for the 40M5 color bin, a flux rank of 2H offers 148-156 lumens at 25mA. Choosing the typical value of 152 lm for calculation.

Quantity Calculation: To achieve 1200 lm, approximately 1200 lm / 152 lm per LED ≈ 8 LEDs are needed at 25mA each.

Thermal & Electrical Design: The 8 LEDs will be arranged on an aluminum MCPCB. Total power at 25mA and typical V_F (5.2V): 8 * (0.025A * 5.2V) = 1.04W. The thermal design must ensure the LED solder point temperature remains low enough to keep the junction below 115°C, utilizing the R_{th j-sp} of 11°C/W. A constant current driver outputting 25mA with a voltage compliance covering 8 * V_F (considering bin 2: 4.8-5.0V) is selected.

Outcome: This design leverages the LED's high efficacy and EMC thermal performance to create a reliable, efficient, and uniform office lighting fixture.

10. Технические принципы и тренды

10.1 Принцип работы

Эти светодиоды основаны на полупроводниковой технологии. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны и дырки рекомбинируют, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретные материалы и структура полупроводниковых слоёв определяют длину волны (цвет) излучаемого света. На синий излучающий кристалл наносится люминофорное покрытие для преобразования части синего света в более длинные волны, создавая широкий спектр белого света с желаемой цветовой температурой (CCT) и индексом цветопередачи (CRI).

10.2 Тренды отрасли

Сегмент светодиодов средней мощности продолжает развиваться в сторону повышения эффективности (люмен на ватт) и улучшения надёжности при конкурентоспособных ценах. Ключевые тренды включают широкое внедрение корпусов EMC и других керамических материалов для лучших тепловых характеристик и долговечности. Также наблюдается сильный акцент на улучшении качества и постоянства цвета, с более строгими стандартами бининга и более высокими значениями CRI, становящимися обычным явлением. Кроме того, интеграция драйверов и возможность интеллектуального управления становятся всё более важными для систем освещения следующего поколения. Платформа 3030 EMC представляет собой зрелое и оптимизированное решение в рамках этих продолжающихся отраслевых разработок.