Техническая документация на монохромные светодиоды серии T3C в корпусе 3030 - Размер 3.0x3.0мм - Напряжение 1.8-3.6В - Мощность 1.04-1.44Вт

1. Обзор продукта

Серия T3C представляет собой линейку высокопроизводительных монохромных светоизлучающих диодов (СИД), предназначенных для общего и специализированного освещения. Основная модель, рассматриваемая в данном документе, — вариант в корпусе 3030, отличающийся компактными размерами и продуманной конструкцией для эффективного теплового управления. Эти светодиоды спроектированы для обеспечения высокой световой отдачи при сохранении надежной работы в сложных условиях.

Ключевые преимущества серии включают усовершенствованную конструкцию корпуса для улучшенного отвода тепла, возможность работы на высоких токах для большей яркости и широкий угол обзора, обеспечивающий равномерное распределение света. Продукт совместим с бессвинцовыми процессами пайки оплавлением и соответствует экологическим стандартам RoHS, что делает его пригодным для современного электронного производства.

Целевой рынок для этих светодиодов широк и включает решения для внутреннего освещения, проекты модернизации для замены устаревших источников света, общее освещение, а также архитектурную или декоративную подсветку, где требуются определенные монохромные цвета.

2. Детальный анализ технических параметров

2.1 Электрооптические характеристики

Электрооптические параметры указаны при температуре перехода (Tj) 25°C и прямом токе (IF) 350 мА. Ключевые параметры различаются в зависимости от цвета:

• Прямое напряжение (VF):Диапазон от 1.8 В (мин., Красный/Желтый) до 3.6 В (макс., Синий). Типичные значения: 3.4 В для Синего, 3.0 В для Зеленого и 2.2 В для Красного/Желтого. Допуск измерения составляет ±0.1 В.
• Световой поток:Выходная мощность значительно варьируется в зависимости от цвета. Типичные значения: 20 лм для Синего, 82 лм для Зеленого и 44 лм для Красного и Желтого, с допуском измерения ±7%.
• Угол обзора (2θ1/2):Угол половинной интенсивности составляет 120 градусов, обеспечивая широкую диаграмму направленности.
• Термическое сопротивление (Rth j-sp):Этот параметр, измеренный от перехода светодиода до точки пайки на MCPCB, составляет 17 °C/Вт для Синего, 15 °C/Вт для Зеленого и 10 °C/Вт для Красного/Желтого.
• Электростатический разряд (ESD):Все цвета имеют рейтинг по модели человеческого тела (HBM) 1000 В, что указывает на стандартный уровень защиты от ЭСР.

2.2 Предельные режимы эксплуатации

Эти режимы определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению. Все значения указаны при Tj=25°C.

• Прямой ток (IF):400 мА (постоянный).
• Импульсный прямой ток (IFP):600 мА, при условиях длительности импульса ≤100 мкс и скважности ≤1/10.
• Рассеиваемая мощность (PD):Зависит от цвета: 1440 мВт для Синего, 1360 мВт для Зеленого и 1040 мВт для Красного/Желтого.
• Обратное напряжение (VR):5 В.
• Рабочая температура (Topr):от -40°C до +105°C.
• Температура хранения (Tstg):от -40°C до +85°C.
• Температура перехода (Tj):110 °C (максимальная).
• Температура пайки (Tsld):Указана пайка оплавлением при 230°C или 260°C в течение 10 секунд.

Крайне важно не превышать эти режимы, так как характеристики светодиода могут ухудшиться за пределами указанного диапазона параметров.

3. Система сортировки и градации

3.1 Градация по длине волны / цвету

Светодиоды сортируются по конкретным диапазонам длин волн при IF=350 мА и Tj=25°C, с допуском измерения ±1 нм.

• Синий:455-460 нм, 460-465 нм, 465-470 нм.
• Зеленый:520-525 нм, 525-530 нм, 530-535 нм.
• Красный:615-620 нм, 620-625 нм, 625-630 нм.
• Желтый:585-590 нм, 590-595 нм, 595-600 нм.

3.2 Сортировка по световому потоку

Световой поток классифицируется по рангам, обозначаемым буквенными кодами. Измерения проводятся при IF=350 мА, Tj=25°C, с допуском ±7%.

• Синий:AH (18-22 лм), AJ (22-26 лм), AK (26-30 лм).
• Зеленый:AS (72-80 лм), AT (80-88 лм), AW (88-96 лм), AX (96-104 лм).
• Красный/Желтый:AM (37-44 лм), AN (44-51 лм), AP (51-58 лм).

3.3 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение также сортируется для обеспечения однородности электрических характеристик, с допуском ±0.1 В.

• Синий/Зеленый:H3 (2.8-3.0 В), J3 (3.0-3.2 В), K3 (3.2-3.4 В), L3 (3.4-3.6 В).
• Красный/Желтый:C3 (1.8-2.0 В), D3 (2.0-2.2 В), E3 (2.2-2.4 В), F3 (2.4-2.6 В).

4. Анализ характеристических кривых

В техническом описании представлены несколько графических зависимостей, характеризующих работу светодиода. Эти кривые необходимы для понимания поведения прибора в различных рабочих условиях.

• Спектр излучения:Показывает спектральное распределение мощности для каждого цвета светодиода, определяющее его чистоту и доминирующую длину волны.
• Зависимость прямого тока от относительной интенсивности:Иллюстрирует, как световой выход масштабируется с увеличением тока накачки, обычно демонстрируя сублинейную зависимость при высоких токах из-за падения эффективности.
• Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика):Изображает экспоненциальную зависимость между током и напряжением, что крайне важно для проектирования корректной схемы драйвера.
• Распределение по углу обзора:Полярная диаграмма, показывающая пространственное распределение интенсивности, подтверждающая угол обзора 120 градусов.
• Зависимость относительного светового потока от температуры окружающей среды:Демонстрирует эффект теплового тушения, при котором световой выход уменьшается с ростом температуры окружающей среды (и, соответственно, перехода).
• Зависимость относительного прямого напряжения от температуры окружающей среды:Показывает, как прямое напряжение падает с ростом температуры — характеристика полупроводникового перехода.
• Зависимость максимального прямого тока от температуры окружающей среды:Кривая снижения номинальных значений, которая определяет максимально допустимый постоянный ток при заданной температуре окружающей среды для предотвращения превышения максимальной температуры перехода.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод выполнен в корпусе для поверхностного монтажа (SMD) типа 3030. Ключевые размеры включают размер корпуса 3.00 мм x 3.00 мм. Высота корпуса от поверхности платы составляет приблизительно 1.43 мм. Контактные площадки (посадочное место) спроектированы для надежного монтажа, с определенными размерами для анодной и катодной площадок для обеспечения правильного формирования паяльного соединения. Полярность четко обозначена, обычно индикатором катода на дне корпуса. Если не указано иное, допуски на размеры составляют ±0.1 мм.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль пайки оплавлением

Светодиод совместим со стандартными бессвинцовыми процессами пайки оплавлением. Предоставлен детальный профиль:

• Предварительный нагрев:Подъем с 150°C до 200°C за 60-120 секунд.
• Скорость нагрева:Максимум 3°C в секунду от температуры ликвидуса до пиковой.
• Температура ликвидуса (TL):217°C.
• Время выше температуры ликвидуса (tL):60-150 секунд.
• Пиковая температура корпуса (Tp):Максимум 260°C.
• Время в пределах 5°C от пика (tp):Максимум 30 секунд.
• Скорость охлаждения:Максимум 6°C в секунду от пика до температуры ликвидуса.
• Общее время цикла:Максимум 8 минут от 25°C до пиковой температуры.

Соблюдение этого профиля критически важно для предотвращения теплового удара, проблем с паяными соединениями или повреждения корпуса светодиода и внутреннего кристалла.

7. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

7.1 Типовые сценарии применения

Эти монохромные светодиоды подходят для применений, требующих определенных цветовых точек без необходимости фосфорного преобразования.

• Внутреннее освещение:Могут использоваться в акцентном освещении, вывесках или подсветке, требующей определенного цвета.
• Модернизация:Прямая замена устаревших монохромных источников света в существующих светильниках.
• Общее освещение:При комбинировании с другими цветами или использовании в массивах для создания цветных световых эффектов.
• Архитектурное/декоративное освещение:Подсветка фасадов, объемные буквы и художественные инсталляции, где требуется точный контроль цвета.

7.2 Рекомендации по проектированию

• Тепловое управление:Несмотря на усовершенствованный корпус, правильный теплоотвод необходим, особенно при работе, близкой к предельным режимам. Значения термического сопротивления следует использовать для расчета необходимого теплоотвода, чтобы поддерживать температуру перехода ниже 110°C.
• Управление током:Используйте драйвер постоянного тока, соответствующий диапазону прямого напряжения и желаемой яркости. Необходимо соблюдать кривую снижения номиналов для максимального тока в зависимости от температуры окружающей среды.
• Оптическое проектирование:Широкий угол обзора 120 градусов может потребовать вторичной оптики (линз, отражателей), если нужен более сфокусированный луч.
• Меры предосторожности от ЭСР:Во время сборки следует соблюдать стандартные процедуры обращения с ЭСР, так как рейтинг 1000 В по HBM является базовым уровнем защиты.

8. Техническое сравнение и отличительные особенности

Хотя прямое сравнение с другими продуктами в исходном документе не приводится, ключевые отличительные особенности серии T3C 3030 можно вывести из ее спецификаций:

• Высокая токовая нагрузка:Номинальный постоянный ток 400 мА для корпуса 3030 является конкурентоспособным, позволяя достичь более высокой плотности светового потока.
• Теплооптимизированная конструкция:Явное упоминание этой особенности предполагает оптимизацию для лучшего отвода тепла по сравнению со стандартными корпусами, что потенциально ведет к увеличению срока службы и сохранению производительности.
• Всесторонняя сортировка:Детальная сортировка по длине волны, потоку и напряжению позволяет точно подбирать цвет и яркость в приложениях с несколькими светодиодами, снижая необходимость в сложной калибровке.
• Работа при высоких температурах:Диапазон рабочих температур до +105°C и температура перехода 110°C указывают на надежность для требовательных условий эксплуатации.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Что является основной причиной деградации светового потока со временем?
О: Хотя в этом техническом описании это явно не указано, основными причинами обычно являются высокая температура перехода и ток накачки. Работа в пределах указанных абсолютных максимальных режимов (особенно Tj и IF) и реализация эффективного теплового управления крайне важны для максимизации срока службы светодиода.

В: Могу ли я питать этот светодиод от источника постоянного напряжения?
О: Это не рекомендуется. Светодиоды — это приборы с токовым управлением. Их прямое напряжение имеет отрицательный температурный коэффициент и варьируется от группы к группе. Источник постоянного напряжения может привести к тепловому разгону или нестабильной яркости. Всегда используйте драйвер постоянного тока.

В: Как интерпретировать значения светового потока "Тип." и "Мин."?
О: Значение "Тип." (Типичное) — это ожидаемый средний выход при испытательных условиях. Значение "Мин." — это гарантированный минимум для данной группы по потоку. Конструкторам следует использовать значение "Мин." для расчетов в наихудшем случае, чтобы обеспечить достаточный световой выход в их приложении.

В: Почему рассеиваемая мощность различается для каждого цвета?
О: Рассеиваемая мощность (PD) рассчитывается как произведение прямого тока (IF) на прямое напряжение (VF). Поскольку типичное VF значительно различается между цветами (например, ~3.4 В для Синего против ~2.2 В для Красного при 350 мА), результирующая мощность (и, следовательно, выделяемое тепло) также различается.

10. Пример проекта и использования

Сценарий: Проектирование цветной светодиодной ленты для архитектурной подсветки фасада.

1. Выбор цвета:Конструктор выбирает Зеленый светодиод из серии T3C для определенного оттенка, выбирая диапазон длин волн 525-530 нм для обеспечения однородности.
2. Расчет яркости:Для достижения определенной освещенности конструктор использует значение "Мин." светового потока из группы AS (72 лм при 350 мА) для консервативного проектирования. Рассчитывается необходимое количество светодиодов на метр.
3. Тепловое проектирование:Лента будет закрытой. Используя термическое сопротивление (Rth j-sp) 15 °C/Вт для Зеленого и оценку температуры окружающей среды, конструктор рассчитывает необходимую площадь тепловой площадки или радиатора на печатной плате, чтобы поддерживать Tj ниже 100°C для долгого срока службы.
4. Электрическое проектирование:Выбирается драйвер постоянного тока на 350 мА. Диапазон прямого напряжения (например, J3: 3.0-3.2 В) определяет минимальное требование к выходному напряжению драйвера. Светодиоды объединяются в последовательно-параллельные комбинации, подходящие для драйвера.
5. Производство:Сборочная линия следует указанному профилю пайки оплавлением (пик 260°C), чтобы обеспечить надежные паяные соединения без повреждения светодиодов.

11. Принцип работы

Излучение света в этих монохромных светодиодах основано на явлении электролюминесценции в полупроводниковом кристалле. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее энергию запрещенной зоны кристалла, электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. Энергия, выделяемая при этой рекомбинации, излучается в виде фотона (света). Конкретная длина волны (цвет) излучаемого света — синий, зеленый, красный или желтый — определяется энергией запрещенной зоны полупроводниковых материалов, используемых в конструкции кристалла (например, InGaN для синего/зеленого, AlInGaP для красного/желтого). Корпус 3030 содержит этот полупроводниковый кристалл, обеспечивает электрические соединения через анод и катод и включает первичную оптику (обычно силиконовую линзу), которая формирует световой пучок и обеспечивает широкий угол обзора.

12. Тенденции развития технологии

Развитие монохромных светодиодов, подобных серии T3C, определяется несколькими текущими отраслевыми тенденциями:

• Повышение эффективности (лм/Вт):Постоянное улучшение внутренней квантовой эффективности (IQE) и эффективности вывода света приводит к более высокой световой отдаче при том же электрическом входе, снижая энергопотребление.
• Улучшение чистоты и стабильности цвета:Достижения в области эпитаксиального роста и контроля производства приводят к более узким диапазонам длин волн и более стабильным цветовым точкам от партии к партии.
• Повышение надежности и срока службы:Исследования в области материалов (например, более надежных герметиков) и технологий корпусирования направлены на снижение светового спада и увеличение срока службы, особенно в условиях высоких температур и токов.
• Миниатюризация при высокой мощности:Тенденция размещения большей световой отдачи в меньших корпусах продолжается, требуя все более совершенных решений по тепловому управлению, таких как упомянутый здесь "теплооптимизированный корпус".
• Расширение цветового охвата:Хотя данное техническое описание охватывает стандартные цвета, на более широком рынке наблюдается разработка светодиодов с новыми длинами волн (например, более глубокий красный, циановый) для применений в фитоламповом освещении, подсветке дисплеев и специализированных датчиках.