Техническая спецификация светодиода XI3030P SMD средней мощности - 3.0x3.0мм - 2.9В макс. - 65мА - Белый

1. Обзор продукта

XI3030P — это светодиод средней мощности для поверхностного монтажа (SMD) в корпусе PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Он спроектирован как белый светодиод с верхним излучением, предлагающий сочетание высокой световой отдачи, отличной цветопередачи и компактных размеров. Его основные цели проектирования — энергоэффективность и надежная работа для широкого спектра осветительных применений.

1.1 Ключевые преимущества

Основные преимущества данного светодиодного корпуса включают:

• Высокая световая отдача:Типичная отдача 225 лм/Вт при 65мА и цветовой температуре 5000K, что способствует снижению энергопотребления.
• Высокий индекс цветопередачи (CRI):Доступен с минимальным CRI 80 (Ra), с опциями до 90, что обеспечивает точное и приятное воспроизведение цветов.
• Широкий угол обзора:Типичный угол обзора (2θ1/2) 120 градусов обеспечивает равномерное и широкое освещение.
• Компактные размеры:Маленький размер 3.0мм x 3.0мм позволяет реализовывать гибкие и плотные компоновки печатных плат.
• Соответствие экологическим нормам:Продукт не содержит свинца, соответствует директивам RoHS, EU REACH и стандартам по отсутствию галогенов (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm).

1.2 Целевой рынок и применения

Данный светодиод является идеальным решением для различных осветительных применений, требующих баланса производительности, эффективности и стоимости. Основные области применения включают:

• Общее освещение:Подходит для бытовых, коммерческих и промышленных светильников общего освещения.
• Декоративное и сценическое освещение:Используется в акцентном, архитектурном и сценическом освещении благодаря хорошему качеству цвета.
• Индикаторы и подсветка:Применим для подсветки, вывесок и индикаторов состояния.
• Подсветка переключателей:Может быть интегрирован в подсвечиваемые переключатели и панели управления.

2. Подробный анализ технических параметров

В данном разделе представлена детальная, объективная интерпретация ключевых технических параметров, указанных в спецификации.

2.1 Электрооптические характеристики

Основные показатели производительности определены при стандартных условиях испытаний (температура точки пайки = 25°C, прямой ток IF = 65мА).

• Световой поток (Φ):Минимальный световой поток варьируется в зависимости от модификации продукта, от 37 лм до 39 лм в зависимости от коррелированной цветовой температуры (CCT). Допуск составляет ±11%.
• Прямое напряжение (VF):Максимальное прямое напряжение указано как 2.9В, с типичным допуском ±0.1В. Более низкое VF способствует повышению эффективности системы.
• Индекс цветопередачи (CRI/Ra):Минимальное значение Ra для стандартной серии составляет 80, с узким допуском ±2, что обеспечивает стабильное качество цвета между производственными партиями.
• Угол обзора (2θ1/2):Типичное значение — 120 градусов, что считается широким углом обзора, подходящим для применений, требующих рассеянного распределения света.
• Эффективность:Типичная световая отдача составляет 225 лм/Вт, измеренная при 65мА и CCT 5000K. Это ключевой показатель энергоэффективности.
• Обратный ток (IR):Максимальный обратный ток составляет 50 мкА при обратном напряжении (VR) 5В, что указывает на характеристики утечки диода.

2.2 Абсолютные максимальные параметры

Эти параметры определяют пределы, за которыми может произойти необратимое повреждение устройства. Работа всегда должна поддерживаться в пределах этих ограничений.

• Прямой ток (IF):180 мА (непрерывный).
• Пиковый прямой ток (IFP):300 мА, допустим только в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 10мс).
• Рассеиваемая мощность (Pd):580 мВт.
• Рабочая и температура хранения:-40°C до +85°C (рабочая), -40°C до +100°C (хранение).
• Термическое сопротивление (RθJ-S):Термическое сопротивление переход-точка пайки составляет 21 °C/Вт. Этот параметр критически важен для проектирования системы теплового управления.
• Температура перехода (Tj):Максимально допустимая температура перехода — 115°C.
• Температура пайки:Пайка оплавлением: максимум 260°C в течение 10 секунд. Ручная пайка: максимум 350°C в течение 3 секунд.

Важное примечание:Устройство чувствительно к электростатическому разряду (ESD). Во время сборки и обращения необходимо соблюдать соответствующие меры предосторожности по защите от ESD.

3. Объяснение системы бинов

Продукт использует комплексную систему бинов для обеспечения электрической и оптической стабильности. Номер продукта объясняет коды бинов.

3.1 Расшифровка номера продукта

Пример: XI3030P/KKX-5M403929U6/2T

• XI3030P:Серия корпуса и размер (3.0мм x 3.0мм).
• KKX-5M:Внутренний код серии.
• Первые 'XX' (40):Обозначает коррелированную цветовую температуру (CCT). '40' = 4000K.
• Вторые 'XX' (39):Обозначает код бина минимального светового потока. '39' = 39 лм (мин.).
• Третьи 'XX' (29):Обозначает код бина максимального прямого напряжения. '29' соответствует VF макс. 2.9В.
• U6:Индекс прямого тока, указывающий, что рабочий ток составляет 65мА.
• 2T:Дополнительный код варианта продукта.

3.2 Биннинг индекса цветопередачи (CRI)

В спецификации приведена таблица соответствия однобуквенных символов минимальным значениям CRI:

• M: CRI 60, N: 65, L: 70, Q: 75, K: 80, P: 85, H: 90.

Стандартный список серийного производства включает варианты с CRI 80 (символ K).

3.3 Биннинг светового потока

Световой поток распределяется по бинам в зависимости от CCT. Например:

• 3000K:Коды бинов 37L2 (37-39 лм), 39L2 (39-41 лм), 41L2 (41-43 лм).
• 4000K/5000K/5700K:Коды бинов 39L2 (39-41 лм), 41L2 (41-43 лм), 43L2 (43-45 лм).
• 6500K:Коды бинов 38L2 (38-40 лм), 40L2 (40-42 лм), 42L2 (42-44 лм).

Для всех бинов действует допуск ±11% от номинальных значений потока.

3.4 Биннинг прямого напряжения

Прямое напряжение сгруппировано под кодом '2629' с тремя подбинами:

• 26A: 2.6В - 2.7В
• 27A: 2.7В - 2.8В
• 28A: 2.8В - 2.9В (Макс.)

К пределам бинов применяется допуск ±0.1В.

3.5 Биннинг цветности (эллипсы МакАдама)

Цветовая точка светодиода (координаты цветности) контролируется в пределах определенных эллипсов на диаграмме CIE 1931 для обеспечения стабильности цвета.

• МакАдам 3-шага:Более строгий контроль цвета, означающий, что светодиоды в пределах 3-шагового эллипса практически неразличимы по цвету для человеческого глаза в стандартных условиях.
• МакАдам 5-шагов:Стандартный контроль цвета, подходящий для большинства применений общего освещения, где допустимы небольшие цветовые вариации.

В спецификации приведены центральные координаты (Cx, Cy) и параметры эллипсов (a, b, theta) для CCT 3000K, 4000K, 5000K, 5700K и 6500K для бинов 3-шага и 5-шага. Допуск для координат цветности составляет ±0.01.

4. Анализ характеристических кривых

Типичные кривые дают представление о поведении светодиода при различных рабочих условиях.

4.1 Прямое напряжение в зависимости от температуры перехода (Рис.1)

Прямое напряжение (VF) имеет отрицательный температурный коэффициент. По мере увеличения температуры перехода (Tj) с 25°C до 115°C, VF линейно уменьшается примерно на 0.2В. Эта характеристика важна для проектирования драйверов постоянного тока и учета тепловой компенсации.

4.2 Относительная сила света в зависимости от прямого тока (Рис.2)

Световой выход является сублинейным по отношению к току. Хотя выход увеличивается с ростом тока, эффективность (люмен на ватт) обычно снижается при более высоких токах из-за увеличения тепловых потерь и просадки эффективности. Работа при рекомендуемых 65мА обеспечивает оптимальную эффективность и долговечность.

4.3 Относительный световой поток в зависимости от температуры перехода (Рис.3)

Световой выход уменьшается с ростом температуры перехода. Кривая показывает, что при Tj 100°C относительный световой поток составляет примерно 85% от его значения при 25°C. Эффективное тепловое управление (низкое RθJ-A) имеет решающее значение для поддержания светового потока и срока службы.

4.4 Прямой ток в зависимости от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика) (Рис.4)

Этот график показывает типичную экспоненциальную зависимость между током и напряжением для диода. Он необходим для выбора подходящего метода управления (для светодиодов обязателен постоянный ток).

4.5 Максимальный рабочий ток в зависимости от температуры пайки (Рис.5)

Эта кривая снижения номинальных значений указывает, что максимально допустимый прямой ток уменьшается с увеличением температуры в точке пайки. Это критически важное правило проектирования для обеспечения работы светодиода в пределах его безопасной рабочей области (SOA) при любых условиях окружающей среды.

4.6 Диаграмма направленности (Рис.6)

Полярная диаграмма подтверждает широкую, ламбертовскую диаграмму направленности с типичным углом обзора 120°. Интенсивность достаточно равномерна в широкой центральной области.

4.7 Спектральное распределение

График спектрального распределения мощности (не детализированный в тексте, но упомянутый) показал бы широкий пик синего светодиода-насоса и более широкий пик желтого излучения, преобразованного люминофором, что характерно для белых светодиодов с люминофорным преобразованием. Точная форма определяет CCT и CRI.

5. Рекомендации по пайке и сборке

5.1 Параметры пайки оплавлением

Светодиод совместим со стандартными процессами инфракрасной или конвекционной пайки оплавлением. Критическим параметром является пиковая температура пайки, которая не должна превышать 260°C более 10 секунд. Рекомендуется стандартный профиль бессвинцовой пайки оплавлением (например, JEDEC J-STD-020). Необходим точный контроль, чтобы избежать теплового повреждения пластикового корпуса и внутреннего кристалла.

5.2 Ручная пайка

Если необходима ручная пайка, температура жала паяльника должна контролироваться на уровне не более 350°C, а время контакта с каждой контактной площадкой должно быть ограничено 3 секундами или менее для предотвращения перегрева.

5.3 Условия хранения

Светодиоды должны храниться в оригинальных влагозащитных пакетах (если классифицированы как чувствительные к влаге) в среде с температурой от -40°C до +100°C и низкой влажностью. При необходимости следуйте стандартным рекомендациям IPC/JEDEC по обращению с устройствами, чувствительными к влаге (MSD).

6. Соображения по проектированию приложений

6.1 Выбор драйвера

Драйвер постоянного тока обязателен. Рекомендуемый рабочий ток — 65мА. Драйвер следует выбирать на основе требуемого напряжения цепочки (сумма VF светодиодов) и он должен включать соответствующие функции защиты, такие как защита от перегрузки по току, перенапряжения и обрыва/короткого замыкания. Отрицательный температурный коэффициент VF следует учитывать при проектировании цепи обратной связи драйвера для некоторых точных применений.

6.2 Тепловое управление

При термическом сопротивлении переход-точка пайки (RθJ-S) 21°C/Вт необходим эффективный теплоотвод, особенно при работе на максимальных или близких к ним параметрах. Печатная плата должна иметь достаточное количество тепловых переходных отверстий и площадь меди, подключенную к тепловой площадке светодиода (если она предусмотрена в посадочном месте), для рассеивания тепла. Максимальная температура перехода 115°C не должна превышаться. Используйте формулу: Tj = Ts + (RθJ-S * Pd), где Ts — температура точки пайки, а Pd — рассеиваемая мощность (VF * IF).

6.3 Оптическое проектирование

Широкий угол обзора 120° делает этот светодиод подходящим для применений, требующих рассеянного, равномерного освещения без вторичной оптики. Для сфокусированных лучей необходимо проектировать соответствующую первичную оптику (линзы или отражатели) с учетом диаграммы направленности и физических размеров светодиода.

7. Техническое сравнение и дифференциация

Хотя прямое сравнение с другими продуктами в спецификации не приводится, ключевые отличительные особенности XI3030P, основанные на его характеристиках, таковы:

• Баланс эффективности и CRI:Типичная эффективность 225 лм/Вт при CRI 80 предлагает хороший баланс, тогда как некоторые конкуренты могут предлагать более высокую эффективность при более низком CRI или наоборот.
• Комплексный бининг:Детальный бининг по потоку, напряжению и цветности (эллипсы МакАдама 3-шага/5-шага) позволяет проводить более точное проектирование систем и обеспечивать лучшую цветовую стабильность в многодиодных светильниках по сравнению с продуктами с более свободным бинингом.
• Надежные максимальные параметры:Относительно высокая максимальная температура перехода (115°C) и рассеиваемая мощность (580мВт) обеспечивают более широкий запас прочности и гибкость проектирования в сложных тепловых условиях.
• Соответствие экологическим нормам:Полное соответствие современным экологическим стандартам (RoHS, REACH, Halogen-Free) является базовым требованием, но четко указано как особенность.

8. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В1: Могу ли я питать этот светодиод током 150мА для большего светового потока?

О: Нет. Абсолютный максимальный непрерывный прямой ток составляет 180мА, но рекомендуемый рабочий режим — 65мА. Работа при 150мА значительно повысит температуру перехода, снизит эффективность, ускорит деградацию светового потока и, вероятно, аннулирует гарантию. Всегда проектируйте на рекомендуемый ток.

В2: В чем разница между бинами эллипсов МакАдама 3-шага и 5-шага?

О: Эллипс 3-шага представляет более строгий контроль цвета, при котором светодиоды практически неразличимы по цвету для большинства наблюдателей. Эллипс 5-шага допускает несколько большие цветовые вариации, которые могут быть заметны при непосредственном сравнении, но допустимы для многих применений. Выбор зависит от требований к цветовой однородности конечного продукта.

В3: Как рассчитать необходимый радиатор?

О: Вам необходимо определить целевую температуру точки пайки (Ts). Используя формулу Tj = Ts + (RθJ-S * Pd), установите Tj на безопасное значение ниже 115°C (например, 105°C). Рассчитайте Pd как VF * IF (например, 2.9В * 0.065А = 0.1885Вт). Тогда Ts_max = Tj_max - (21°C/Вт * 0.1885Вт) ≈ 105°C - 4°C ≈ 101°C. Тепловая конструкция печатной платы и системы должна обеспечивать, чтобы точка пайки оставалась ниже этого рассчитанного Ts_max.

В4: Подходит ли источник постоянного напряжения?

О: Нет. Светодиоды — это устройства с токовым управлением. Небольшое изменение прямого напряжения (из-за температуры или вариаций бина) вызывает большое изменение тока при источнике постоянного напряжения, что может привести к тепловому разгону и отказу. Всегда используйте драйвер постоянного тока или токоограничивающую цепь.

9. Пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование линейного светодиодного светильника для общего освещения офиса.

• Требования:Нейтральный белый свет (4000K), хорошая цветопередача (CRI >80), высокая эффективность и равномерное освещение на длине 2 метра.
• Выбор компонента:Выбран XI3030P/KKX-5M403929U6/2T из-за его CCT 4000K, CRI 80 и высокой эффективности.
• Тепловое проектирование:Светильник использует алюминиевую печатную плату (MCPCB) с теплопроводностью 1-2 Вт/м·K. Расчетная мощность на один светодиод составляет ~0.19Вт. При равномерном размещении 100 светодиодов на 2-метровом алюминиевом профиле, выполняющем роль радиатора, тепловое моделирование подтверждает, что температура перехода остается ниже 90°C при температуре окружающей среды 25°C.
• Электрическое проектирование:Светодиоды собраны в последовательные цепочки по 20 штук (суммарное VF ~58В макс.). Выбран драйвер постоянного тока с выходным током 65мА и диапазоном напряжения, покрывающим 58В. Включена защита от перенапряжения.
• Оптическое проектирование:Широкий угол луча светодиода 120° в сочетании с матово-белым поликарбонатным рассеивателем, установленным на расчетном расстоянии, обеспечивает желаемое равномерное освещение без видимых горячих точек, соответствующее стандартам офисного освещения.

10. Введение в технологический принцип

XI3030P — это белый светодиод с люминофорным преобразованием. Основной принцип заключается в использовании полупроводникового кристалла, обычно из нитрида индия-галлия (InGaN), который излучает синий свет при прямом смещении (электролюминесценция). Этот синий свет частично поглощается слоем люминофора (например, YAG:Ce), нанесенным на кристалл или вокруг него. Люминофор преобразует часть синих фотонов в фотоны в широком спектре желтой и красной областей. Смесь оставшегося синего света и желто-красного света, излучаемого люминофором, воспринимается человеческим глазом как белый свет. Точное соотношение синего и желтого света, а также состав люминофора определяют коррелированную цветовую температуру (CCT) и индекс цветопередачи (CRI) излучаемого белого света.

11. Тенденции отрасли

Сегмент светодиодов средней мощности, представленный такими корпусами, как XI3030P, продолжает развиваться. Объективные тенденции отрасли включают:

• Повышение эффективности:Постоянное улучшение внутренней квантовой эффективности (IQE) синих кристаллов, эффективности преобразования люминофора и вывода света из корпуса повышает эффективность.
• Улучшение качества цвета:Растет спрос на более высокий CRI (90+) и улучшенную цветовую стабильность (более узкие эллипсы МакАдама), особенно в коммерческом и розничном освещении.
• Повышение надежности и срока службы:Достижения в материалах корпусов (формовочные компаунды, подложки) и производственных процессах направлены на снижение деградации светового потока и увеличение рабочего ресурса (L90).
• Миниатюризация и интеграция:Хотя 3030 является стандартным размером, наблюдается тенденция к уменьшению размеров корпусов при сопоставимой или лучшей производительности, а также к интегрированным модулям, объединяющим несколько светодиодов и драйверов.
• Умное и настраиваемое освещение:Увеличивается интеграция светодиодов с управляющей электроникой для реализации таких функций, как диммирование, настройка цветовой температуры (CCT tunable) и подключение для систем освещения на основе IoT.

XI3030P с его сбалансированными характеристиками и соответствием стандартам позиционируется в рамках этой более широкой тенденции к более эффективным, надежным и интеллектуальным решениям твердотельного освещения.