Техническая спецификация серии HPL3535CZ12 - SMD мощный светодиод в керамическом корпусе 3.5x3.5мм - прямое напряжение 2.5-3.3В - ток 350-1200мА - белый свет

1. Обзор продукта

Серия HPL3535CZ12 представляет собой мощный светодиод для поверхностного монтажа, разработанный для требовательных осветительных применений. Он сочетает высокую светоотдачу с компактным керамическим корпусом, что делает его универсальным компонентом для современных твердотельных осветительных решений. Ключевой особенностью является электрически изолированная теплоотводящая площадка, которая упрощает тепловой менеджмент и разводку платы, обеспечивая большую гибкость в проектировании печатных плат. Данная серия позиционируется как надежное решение, способное соответствовать строгим требованиям общего, коммерческого и специализированного освещения.

1.1 Ключевые преимущества и целевой рынок

Основные преимущества данного светодиода включают малый форм-фактор керамического SMD-корпуса, повышающий надежность и тепловые характеристики, а также высокий типичный световой поток в 204 люмена при токе 350 мА. Изделие соответствует стандартам RoHS, EU REACH и является бесгалогенным, что гарантирует экологическую и нормативную совместимость. Целевые рынки разнообразны и охватываютДекоративное и сценическое освещение, Сигнальное и знаковое освещение, а такжеАгроосвещение. Его рабочие характеристики делают его подходящим для применений, требующих стабильного, яркого и эффективного светового потока в надежном корпусе.

2. Подробный анализ технических параметров

В данном разделе представлена детальная, объективная интерпретация ключевых электрических, оптических и тепловых параметров, указанных в спецификации.

2.1 Предельно допустимые режимы эксплуатации

Максимальный непрерывный прямой ток (I_F) для устройства составляет 2000 мА при условии поддержания температуры теплоотводящей площадки на уровне 25°C. Это подчеркивает критическую важность эффективного теплоотвода в реальных условиях для предотвращения деградации характеристик или выхода из строя. Пиковый импульсный ток составляет 2400 мА при скважности 1/10 и частоте 1 кГц. Максимальная температура перехода (T_J) составляет 150°C, что является предельным значением для полупроводникового кристалла. Диапазон рабочих температур указан от -40°C до +105°C, что свидетельствует о пригодности для работы в жестких условиях. Указано низкое тепловое сопротивление (R_th) самого светодиода, равное 3°C/Вт, что отлично для рассеивания мощности, но обратите внимание: это сопротивление "переход-площадка"; системное тепловое сопротивление будет выше. Устройство выдерживает максимальную температуру пайки 260°C и рассчитано максимум на 2 цикла оплавления, что является стандартным рейтингом для подобных компонентов.

2.2 Фотометрические характеристики

В спецификации приведены детальные данные по световому потоку для различных коррелированных цветовых температур (CCT): 3000K, 4000K, 5000K, 5700K и 6500K, все с индексом цветопередачи (CRI) 70. Типичный поток при 350 мА и температуре перехода 25°C варьируется от 194 лм (3000K) до 204 лм (5000K, 5700K, 6500K). Ключевым моментом является то, что данные включают производительность при повышенной температуре перехода 85°C и при более высоких токах накачки (700 мА, 1000 мА, 1200 мА). Например, типичный поток для варианта 5000K падает с 204 лм (350 мА, 25°C) до 184 лм (350 мА, 85°C), демонстрируя негативное влияние температуры на световой выход. При 1200 мА и 85°C типичный выход составляет 536 лм, но световая отдача (люмен на ватт) снижается по сравнению с более низкими токами. Допуск для всех измерений радиометрической мощности составляет ±10%.

3. Объяснение системы бининга

Продукт классифицируется по нескольким параметрам для обеспечения единообразия в осветительных проектах.

3.1 Биннинг по световому потоку

Белые светодиоды группируются в бины светового потока с шагом в 20 люмен. Доступные бины: 170L20 (170-190 лм), 190L20 (190-210 лм), 210L20 (210-230 лм) и 230L20 (230-250 лм). Эти бины определены при стандартных условиях испытаний: ток 350 мА.

3.2 Биннинг по прямому напряжению

Прямое напряжение (V_F) разбито на бины с шагом примерно 0.2 В, измеренное при 350 мА. Бины: U1 (2.5-2.7 В), U2 (2.7-2.9 В), U3 (2.9-3.1 В), U4 (3.1-3.2 В) и U5 (3.2-3.3 В). Более низкий бинV_Fможет привести к несколько меньшему энергопотреблению и выделению тепла при том же токе.

3.3 Структура бинов белого цвета (CCT)

Белый свет тщательно категоризирован на группы: теплый белый (2580K-3710K), нейтральный белый (3710K-4745K) и холодный белый (4745K-7050K). Внутри группы холодного белого определены конкретные бины для CCT 5000K, 5700K и 6500K, каждый из которых имеет четыре подбина (например, 50K-1, 50K-2, 50K-3, 50K-4). Каждый подбин определяется четырехугольной областью на цветовой диаграмме CIE 1931, заданной четырьмя парами координат (x, y). Такой точный бининг позволяет разработчикам выбирать светодиоды с очень высокой цветовой однородностью, что критически важно для применений, где важен равномерный внешний вид. Допуск измерения цветовых координат составляет ±0.01.

4. Анализ характеристических кривых

Хотя предоставленный фрагмент PDF не содержит графических кривых, табличные данные позволяют провести критический анализ ключевых зависимостей.

4.1 Зависимость тока от светового потока (L-I)

Табличные данные ясно показывают нелинейную зависимость между током накачки и световым выходом. Увеличение тока с 350 мА до 1200 мА (в 3.43 раза) приводит к увеличению потока примерно с 204 лм до 536 лм (примерно в 2.63 раза) для светодиода 5000K при 85°C. Такое сублинейное масштабирование указывает на снижение световой отдачи при более высоких токах, в основном из-за повышения температуры перехода и эффекта "droop", присущего светодиодным полупроводникам.

4.2 Зависимость температуры от светового потока (T-I)

Негативное влияние температуры очевидно. Для того же светодиода 5000K при 350 мА повышение температуры перехода с 25°C до 85°C приводит к падению типичного светового потока с 204 лм до 184 лм, то есть примерно на 10%. Это тепловое снижение номинала необходимо учитывать при тепловом проектировании конечного продукта, чтобы обеспечить стабильный световой выход в течение всего срока службы и в различных рабочих условиях.

5. Механическая информация и упаковка

Устройство использует керамический SMD-корпус. Название серии "HPL3535CZ12" предполагает размер корпуса примерно 3.5 мм x 3.5 мм. Керамические корпуса обеспечивают превосходную теплопроводность и долгосрочную надежность по сравнению с пластиковыми, особенно при работе с высокой мощностью и тепловых циклах. Наличие электрически изолированной теплоотводящей площадки, как отмечено в обзоре, является важной особенностью.

6. Рекомендации по пайке и сборке

Устройство имеет уровень чувствительности к влаге (MSL) 3 согласно стандарту JEDEC. Это означает, что упакованные светодиоды должны быть просушены перед пайкой, если они находились в условиях окружающей среды более 168 часов (7 дней) при ≤30°C/85% относительной влажности. Требование к сушке (прогреву) составляет 168 часов при 85°C/85% относительной влажности. Соблюдение этих условий критически важно для предотвращения "вспучивания" ("popcorning") или внутренних повреждений в процессе пайки оплавлением. Максимально допустимая температура пайки составляет 260°C, а компонент рассчитан максимум на 2 цикла оплавления, что типично для бессвинцовых процессов пайки.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

• Декоративное и сценическое освещение:Идеально подходит для архитектурной подсветки, сценического освещения и создания настроения благодаря высокой яркости и доступным цветовым температурам.
• Сигнальное и знаковое освещение:Подходит для знаков выхода, светофоров и индикаторных ламп, где первостепенное значение имеют надежность и стабильность цвета.
• Агроосвещение:Может использоваться в системах фитоосвещения, особенно варианты с более высокой CCT (5000K-6500K), которые могут дополнять синий спектр для вегетативного роста растений.

7.2 Соображения при проектировании

• Тепловой менеджмент:Низкое тепловое сопротивление 3°C/Вт эффективно только в том случае, если тепло эффективно отводится от теплоотводящей площадки на печатную плату и далее в окружающую среду. Настоятельно рекомендуется использование металлической печатной платы (MCPCB) или специального радиатора, особенно при работе выше 700 мА.
• Управление током:Используйте драйвер светодиодов с постоянным током для стабильной работы. Хотя светодиод может выдерживать до 2000 мА, для оптимальной эффективности и долговечности рекомендуется работать на токах до 1200 мА включительно, как указано в подробных таблицах.
• Оптическое проектирование:Типичный угол обзора составляет 120°. Для получения желаемой диаграммы направленности в прожекторных или направленных осветительных приборах могут потребоваться вторичная оптика (линзы, отражатели).
• Выбор бинов:Для применений, требующих цветовой однородности (например, панельное освещение), указывайте узкие бины по CCT и потоку. Для применений, где стоимость имеет более высокий приоритет, могут быть приемлемы более широкие бины.

8. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со стандартными светодиодами средней мощности, серия HPL3535CZ12 предлагает значительно более высокий световой поток на один корпус, сокращая количество компонентов, необходимых для заданного светового потока. Керамическая конструкция является ключевым отличием от мощных светодиодов в пластиковых корпусах, обеспечивая лучшую устойчивость к тепловым нагрузкам и потенциально более длительный срок службы при высоких рабочих температурах. Электрически изолированная теплоотводящая площадка является еще одним конкурентным преимуществом, упрощая проектирование печатных плат за счет отсутствия необходимости электрически изолировать радиатор, что часто требуется для неизолированных корпусов.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Каково фактическое энергопотребление этого светодиода?
О: Мощность (Вт) = Прямой ток (А) x Прямое напряжение (В). Например, при 1000 мА (1 А) и типичномV_F3.0 В (из бина U3), мощность составляет примерно 3.0 Вт.

В: Почему световой поток уменьшается при повышении температуры перехода?
О: Это фундаментальная характеристика светодиодных полупроводников. Более высокие температуры увеличивают скорость безызлучательной рекомбинации внутри кристалла, снижая внутреннюю квантовую эффективность и, следовательно, световой выход при заданном токе.

В: Сколько таких светодиодов мне нужно для источника света на 1000 люмен?
О: При 350 мА и 85°C один светодиод 5000K производит ~184 лм. Следовательно, вам потребуется примерно 6 светодиодов (1000/184 ≈ 5.43) для достижения 1000 лм, без учета оптических потерь. Работа на более высоком токе (например, 700 мА) потребует меньше светодиодов, но с более строгим тепловым менеджментом.

В: Что означает "Уровень чувствительности к влаге 3" для моего производственного процесса?
О: Это означает, что компоненты чувствительны к поглощению влаги. Если заводская вакуумная упаковка вскрыта, у вас есть 168 часов (7 дней) на выполнение пайки при хранении в условиях ≤ 30°C/85% относительной влажности. Если это время превышено, компоненты должны быть просушены при 85°C/85% относительной влажности в течение 168 часов для удаления влаги перед безопасной пайкой оплавлением.

10. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование промышленного светильника для высоких помещений
Разработчику необходимо создать светильник для высоких помещений склада с потоком 10 000 лм. Целевая эффективность на системном уровне — 150 лм/Вт, что требует примерно 67 Вт мощности светодиодов. Выбрав вариант 5000K, работающий при 700 мА и 85°C (типичный поток 341 лм), потребуется около 30 светодиодов (10000/341). Суммарное прямое напряжение светодиодов составит около 90 В (30 светодиодов * ~3 В каждый), что предполагает использование последовательно-параллельной топологии или драйвера постоянного тока с высоким выходным напряжением. Критическая задача — тепловой менеджмент: при рассеивании ~90 Вт 30 светодиодами (предполагая 3 Вт на светодиод) необходим крупный алюминиевый радиатор с ребрами и металлическая печатная плата, чтобы поддерживать температуру перехода как можно ближе к 85°C для достижения ожидаемого светового потока и обеспечения долгосрочной надежности.

11. Введение в принцип работы

Светодиоды (LED) — это полупроводниковые устройства, излучающие свет посредством электролюминесценции. При приложении прямого напряжения к p-n переходу электроны и дырки инжектируются в активную область, где они рекомбинируют. В полупроводниках с прямой запрещенной зоной, таких как используемые в белых светодиодах (обычно на основе нитрида индия-галлия, InGaN), часть этой энергии рекомбинации высвобождается в виде фотонов (света). Белый свет обычно генерируется с использованием синего светодиодного кристалла, покрытого слоем люминофора. Люминофор поглощает часть синего света и переизлучает его в виде более широкого спектра желтого света. Комбинация оставшегося синего света и преобразованного люминофором желкого света воспринимается человеческим глазом как белый. Коррелированная цветовая температура (CCT) регулируется изменением состава люминофора.

12. Технологические тренды

Индустрия твердотельного освещения продолжает развиваться в направлении повышения эффективности (люмен на ватт), улучшения качества цвета (более высокий CRI и лучшие значения R9 для передачи красного) и увеличения надежности. В мощных светодиодах наблюдается тенденция к использованию корпусов на уровне кристалла (CSP) и flip-chip конструкций, которые еще больше снижают тепловое сопротивление и размер корпуса. Для керамических светодиодов, таких как HPL3535CZ12, текущие разработки сосредоточены на оптимизации люминофора для повышения эффективности и лучшей цветовой однородности по углу излучения, а также на улучшении эффективности вывода света из кристалла и корпуса. Кроме того, наблюдается растущая интеграция драйверной электроники и оптики на уровне модуля для упрощения проектирования конечных продуктов.