Техническая документация на светодиод 3030 средней мощности - 3.0x3.0мм - 2.0-2.4В - 0.35Вт - Красный/Желтый

1. Обзор продукта

Серия 3030 представляет собой решение на основе светодиодов средней мощности, разработанное для высокоэффективных и экономичных осветительных применений. Данное семейство продуктов использует технологию корпусирования EMC (эпоксидная компаундная смола), что способствует отличным тепловым характеристикам и надежности. Основные цели проектирования — обеспечить высокий световой поток и эффективность (лм/Вт), сохраняя при этом конкурентоспособную стоимость за люмен (лм/$), что делает его подходящим для широкого спектра автомобильных и общих осветительных применений.

1.1 Особенности и преимущества

• Высокий световой поток и эффективность:Спроектированы для обеспечения превосходного светового потока, позволяя создавать более яркие и энергоэффективные осветительные решения.
• Предназначены для работы на высоких токах:Способны к стабильной работе при повышенных токах накачки, обеспечивая гибкость проектирования.
• Низкое тепловое сопротивление:Корпус EMC и эффективный тепловой тракт (Rth j-sp до 14 °C/Вт) обеспечивают эффективный отвод тепла, что критически важно для поддержания долговечности светодиода и стабильности цвета.
• Применение для бессвинцовой пайки оплавлением:Совместимы со стандартными процессами бессвинцовой пайки оплавлением, что облегчает интеграцию в автоматизированные сборочные линии.

1.2 Ключевые области применения

Данная серия светодиодов особенно подходит для автомобильных сигнальных огней и различных индикаторных применений благодаря своим цветовым вариантам и характеристикам.

• Указатель поворота
• Центральный стоп-сигнал (CHMSL)
• Стоп-сигнал
• Сигнальная лампа
• Задний фонарь

2. Подробный анализ технических параметров

Все параметры указаны при условиях испытаний: прямой ток (IF) = 150 мА, температура окружающей среды (Ta) = 25°C и относительная влажность (RH) = 60%, если не указано иное. При проектировании необходимо учитывать допуски измерений.

2.1 Электрооптические характеристики

Ключевые метрики производительности определяют световой выход и базовое электрическое поведение в стандартных рабочих условиях.

• Типичный световой поток:19 лм для красного и желтого вариантов при 150 мА. Минимальное гарантированное значение — 17 лм. Обратите внимание, что таблица светового потока является справочной, а фактические измерения имеют допуск ±7%.
• Доминирующая длина волны (WD):Красный: 620-630 нм; Желтый: 585-595 нм. Это определяет воспринимаемый цвет светодиода.
• Угол обзора (2θ1/2):Типичное значение 120°, что указывает на широкую диаграмму направленности, подходящую для освещения площадей и сигнализации.

2.2 Электрические и тепловые параметры

Эти параметры имеют решающее значение для проектирования драйвера и управления температурным режимом.

• Прямое напряжение (VF):Красный: Тип. 2.0В, Макс. 2.4В; Желтый: Тип. 2.2В, Макс. 2.4В при 150 мА. Допуск составляет ±0.08В.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 мкА при обратном напряжении (VR) 5В.
• Тепловое сопротивление, переход-точка пайки (Rth j-sp):Красный: 14 °C/Вт; Желтый: 16 °C/Вт. Это низкое значение является ключевым для управления температурой перехода.
• Устойчивость к электростатическому разряду (ESD):Выдерживает 8000В (модель человеческого тела), что указывает на хорошую устойчивость к обращению.

2.3 Абсолютные максимальные значения

Превышение этих пределов может привести к необратимому повреждению устройства. Работа всегда должна оставаться в этих границах.

• Прямой ток (IF):Красный: 350 мА (DC); Желтый: 240 мА (DC).
• Импульсный прямой ток (IFP):Красный: 400 мА; Желтый: 300 мА. Условие: Длительность импульса ≤ 100 мкс, Скважность ≤ 1/10.
• Рассеиваемая мощность (PD):Красный: 840 мВт; Желтый: 624 мВт.
• Обратное напряжение (VR):5 В.
• Рабочая температура (Topr):от -40°C до +105°C.
• Температура хранения (Tstg):от -40°C до +105°C.
• Температура перехода (Tj):125°C (максимум).
• Температура пайки (Tsld):260°C в течение 10 секунд (или 230°C).

Важное примечание:Свойства светодиода могут ухудшиться, если работа выходит за пределы указанного диапазона параметров. Необходимо следить за тем, чтобы рассеиваемая мощность не превышала абсолютное максимальное значение.

3. Анализ характеристических кривых

Графические данные дают представление о поведении светодиода в различных условиях, что необходимо для надежного проектирования системы.

3.1 Относительное спектральное распределение

Спектральный график (Рис. 1) показывает узкополосную характеристику излучения этих светодиодов. Красный светодиод имеет пик в диапазоне 620-630 нм, а желтый — в диапазоне 585-595 нм. Эта информация жизненно важна для применений, чувствительных к цвету.

3.2 Характеристики прямого тока

Световой поток в зависимости от тока (Рис. 2):Относительный световой поток увеличивается с ростом прямого тока, но в конечном итоге насыщается. Работа при рекомендуемом токе или ниже обеспечивает оптимальную эффективность и срок службы.

Прямое напряжение в зависимости от тока (Рис. 3):Вольт-амперная характеристика показывает типичное диодное поведение. Напряжение увеличивается логарифмически с ростом тока. Эта кривая необходима для проектирования драйверов постоянного тока.

3.3 Температурные зависимости

Световой поток в зависимости от температуры окружающей среды (Рис. 4):Световой выход уменьшается с ростом температуры окружающей среды. Это снижение номинальных характеристик должно учитываться в тепловом проектировании для поддержания стабильного светового потока.

Прямое напряжение в зависимости от температуры окружающей среды (Рис. 5):Прямое напряжение обычно уменьшается с ростом температуры (отрицательный температурный коэффициент). Это может использоваться в некоторых схемах измерения температуры.

Максимальный прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды (Рис. 6):Эта кривая снижения номинальных характеристиков, пожалуй, наиболее критична для надежности. Она показывает максимально допустимый непрерывный ток как функцию температуры окружающей среды (при условии теплового сопротивления переход-среда, Rθj-a, 40°C/Вт). Например, ток красного светодиода должен быть снижен с 350 мА при ~81°C до примерно 104 мА при температуре окружающей среды 105°C. Игнорирование этой кривой грозит перегревом и быстрой деградацией светового потока.

4. Объяснение системы бинов

Для обеспечения цветовой и яркостной однородности в производстве светодиоды сортируются по бинам. Конструкторы должны указывать требуемые коды бинов.

4.1 Биннинг по длине волны (цвету)

Доминирующая длина волны сортируется по определенным диапазонам (бинам) с допуском измерения ±1 нм.

• Красный:Бин 1: 620-625 нм; Бин 2: 625-630 нм.
• Желтый:Бин 1: 585-590 нм; Бин 2: 590-595 нм.

4.2 Биннинг по световому потоку

Светодиоды группируются на основе их светового выхода при 150 мА с допуском измерения ±7%.

• Код AG:от 14 лм до 18 лм
• Код AH:от 18 лм до 22 лм
• Код AJ:от 22 лм до 26 лм

Типичное значение 19 лм попадает в бин AH.

4.3 Биннинг по прямому напряжению

Прямое напряжение также разбивается на бины для помощи в проектировании драйверов для равномерного распределения тока в многодиодных массивах. Допуск измерения составляет ±0.08В. Конкретные коды бинов напряжения и диапазоны (например, V1, V2) определены в полной таблице технических данных (Таблица 7), классифицируя типичный диапазон 2.0В-2.4В.

5. Рекомендации по применению и проектированию

5.1 Тепловое управление

Эффективный теплоотвод обязателен. Используйте значение теплового сопротивления (Rth j-sp) для расчета повышения температуры перехода (Tj) относительно температуры точки пайки. Формула: ΔTj = PD * Rth j-sp. Убедитесь, что Tj всегда остается ниже 125°C, предпочтительно ниже для максимального срока службы. Кривая снижения номинальных характеристик (Рис. 6) дает прямое руководство по ограничениям тока в зависимости от температуры окружающей среды.

5.2 Электрическое управление

Эти светодиоды должны управляться источником постоянного тока, а не источником постоянного напряжения. Драйвер должен быть спроектирован для подачи требуемого тока (например, 150 мА) с учетом диапазона бинов прямого напряжения и его отрицательного температурного коэффициента. Рассмотрите возможность реализации защиты от перегрева для снижения тока в случае перегрева системы.

5.3 Пайка и обращение

Следуйте рекомендуемому профилю оплавления с пиковой температурой 260°C в течение 10 секунд. Избегайте механических нагрузок на корпус. Соблюдайте стандартные меры предосторожности от электростатического разряда (ESD) при обращении и сборке, как указано в рейтинге 8000В HBM.

6. Техническое сравнение и соображения

Корпус 3030 EMC предлагает баланс между более дешевыми, но термически ограниченными корпусами PLCC и более мощными, но дорогими керамическими корпусами. Его ключевое отличие — улучшенные тепловые характеристики материала EMC по сравнению со стандартными пластиками, что позволяет использовать более высокие токи накачки и лучшее сохранение светового потока по сравнению с традиционными светодиодами средней мощности. При выборе бина учитывайте компромисс между более строгой цветовой однородностью (узкие бины) и потенциальной стоимостью/доступностью.

7. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

7.1 Могу ли я питать этот светодиод током 300 мА?

Питание красного светодиода током 300 мА превышает его абсолютный максимальный номинальный постоянный ток 350 мА, но находится ниже импульсного номинала. Хотя изначально это может дать больше света, это значительно повысит температуру перехода, что приведет к быстрой деградации светового потока, сдвигу цвета и сокращению срока службы. Не рекомендуется для непрерывной работы. Всегда обращайтесь к кривой снижения номинальных характеристик (Рис. 6) для определения безопасного рабочего тока при вашей конкретной температуре окружающей среды.

7.2 Почему спецификация теплового сопротивления важна?

Тепловое сопротивление (Rth j-sp) количественно определяет, насколько легко тепло отводится от перехода светодиода (горячей точки) к точке пайки на вашей плате. Более низкое значение (например, 14 °C/Вт) означает более эффективный отвод тепла. Это напрямую контролирует температуру перехода, которая является основным фактором, влияющим на срок службы светодиода, эффективность и стабильность цвета. Плохое тепловое управление — наиболее частая причина преждевременного выхода светодиодов из строя.

7.3 Что означает допуск ±7% на световой поток для моего проекта?

Это означает, что светодиод из бина AH (18-22 лм) в вашей системе может измеряться как минимум 16.7 лм (18 лм * 0.93) или максимум 23.5 лм (22 лм * 1.07), даже если он правильно отбинован. Следовательно, ваша оптическая конструкция должна иметь достаточный запас для учета этого разброса, чтобы гарантировать соответствие конечного продукта спецификациям по яркости.

8. Принцип работы и технологические тренды

8.1 Базовый принцип работы

Этот светодиод является полупроводниковым диодом. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее его характерный порог, электроны и дырки рекомбинируют в активной области полупроводникового кристалла, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Конкретный состав материала полупроводниковых слоев определяет длину волны (цвет) излучаемого света. Корпус EMC служит для защиты хрупкого кристалла, обеспечивает первичную линзу для формирования светового пучка и предлагает надежный тепловой тракт для рассеивания тепла.

8.2 Тренды отрасли

Сегмент светодиодов средней мощности продолжает развиваться в сторону более высокой эффективности (лм/Вт) и улучшенной надежности при конкурентоспособных затратах. Тренды включают внедрение передовых технологий люминофоров для белых светодиодов, дальнейшее совершенствование материалов корпусов EMC и других для лучшей термо- и влагостойкости, а также интеграцию более стабильных характеристик на уровне кристалла. Стремление к миниатюризации и более высокой плотности в световых модулях также подталкивает к использованию корпусов, способных выдавать больше света с меньшей площади при отличных тепловых характеристиках, что является трендом, примером которого служат корпуса типа 3030.