Техническая спецификация SMD светодиода средней мощности XI3030E - корпус PLCC-2 - 6.8В макс. - 150мА - Белый

1. Обзор продукта

XI3030E — это светодиод средней мощности для поверхностного монтажа (SMD) в корпусе PLCC-2. Он представляет собой белый светодиод, сочетающий высокую световую отдачу, высокий индекс цветопередачи (CRI), низкое энергопотребление и широкий угол обзора. Его компактные размеры делают его универсальным компонентом, подходящим для широкого спектра осветительных применений, где требуется надежный и эффективный световой поток.

1.1 Ключевые преимущества

Основные характеристики, определяющие производительность данного светодиода, включают: высокую световую интенсивность, обеспечивающую яркое освещение; широкий угол обзора 120 градусов, обеспечивающий равномерное распределение света; соответствие директиве RoHS (об ограничении использования опасных веществ), что делает его экологически безопасным; использование стандартной системы бинов ANSI для обеспечения стабильности цвета и светового потока; а также бессвинцовую конструкцию.

1.2 Целевой рынок и области применения

Данный светодиод разработан как идеальное решение для различных сегментов освещения. Основные области применения включают общее освещение жилых и коммерческих помещений, декоративное и сценическое освещение для создания атмосферных эффектов, индикаторные лампы на электронных устройствах, подсветку вывесок и дисплеев, а также подсветку переключателей.

2. Подробный анализ технических параметров

В данном разделе представлена детальная объективная интерпретация ключевых параметров производительности светодиода, указанных в спецификации при стандартных условиях испытаний (температура точки пайки 25°C).

2.1 Электрооптические характеристики

Основные параметры производительности измеряются при прямом токе (I_F) 150 мА. Световой поток (Φ) имеет типичный диапазон от 135 лм до 195 лм, в зависимости от конкретной модификации продукта и кода бина, с заявленным допуском ±11%. Прямое напряжение (V_F) варьируется от минимума 5.4В до максимума 6.8В с допуском ±0.1В. Индекс цветопередачи (Ra) имеет минимальное значение 70 (для указанной стандартной серии) с допуском ±2. Важно отметить, что значение R9 (насыщенный красный) указано с типичным значением -40, что является критическим параметром для применений, требующих высококачественной цветопередачи, особенно для красных тонов. Угол обзора (2θ_1/2) составляет, как правило, 120 градусов.

2.2 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Максимальный постоянный прямой ток составляет 180 мА. Пиковый прямой ток 300 мА допустим в импульсном режиме (скважность 1/10, длительность импульса 10 мс). Максимальная рассеиваемая мощность — 1224 мВт. Устройство может работать в диапазоне температур окружающей среды от -40°C до +85°C и храниться при температуре от -40°C до +100°C. Максимальная температура перехода — 125°C. Термическое сопротивление от перехода к точке пайки составляет 17 °C/Вт, что является ключевым параметром для проектирования системы теплоотвода.

2.3 Условия пайки

Светодиод чувствителен к нагреву во время монтажа. Для пайки оплавлением указана максимальная температура 260°C в течение 10 секунд. Для ручной пайки температура жала паяльника не должна превышать 350°C, а время контакта должно быть ограничено 3 секундами. Устройство также чувствительно к электростатическому разряду (ESD), что требует принятия соответствующих мер предосторожности при обращении.

3. Объяснение системы бинов

Продукт использует комплексную систему бинов для обеспечения стабильности ключевых параметров производительности. Сам номер продукта кодирует несколько таких бинов.

3.1 Расшифровка номера продукта

Модельный номер XI3030E/LKE-HXXXX68Z15/2T содержит специфические коды: "HXX" представляет код CRI и цветовую температуру, "XX" указывает на минимальный бин светового потока, "68" обозначает максимальное прямое напряжение (6.8В), а "Z15" определяет прямой ток (150мА).

3.2 Бины индекса цветопередачи (CRI)

В спецификации приведена таблица соответствия однобуквенных символов минимальным значениям CRI, например: L = 70, Q = 75, K = 80, P = 85, H = 90. Стандартный список серийного производства сосредоточен на вариантах с минимальным CRI 70 (код L).

3.3 Бины коррелированной цветовой температуры (CCT) и светового потока

Светодиод доступен с несколькими CCT в диапазоне от 2200K (теплый белый) до 6500K (холодный белый). Для каждой CCT существуют специфические бины светового потока. Например, "Серия 4000K 165лм" включает продукты с CCT от 2200K до 6500K, каждый с определенным минимальным потоком (например, 135 лм для 2200K, 165 лм для 4000K). Также доступна серия с более высокой отдачей "175лм" для выбранных CCT (от 2700K до 6500K). Подробные таблицы диапазонов бинов дополнительно подразделяют выходной поток на более мелкие коды (например, 165L5, 170L5), указывая минимальные и максимальные значения потока для точного выбора.

3.4 Бины прямого напряжения

Прямое напряжение разбито на бины с шагом 0.2В от 5.4В до 6.8В. Коды бинов: 54B (5.4-5.6В), 56B (5.6-5.8В), ... и до 66B (6.6-6.8В). Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды с одинаковым падением напряжения для проектирования схем стабилизации тока.

3.5 Бины координат цветности

Спецификация включает раздел о диаграмме цветности CIE 1931 и предоставляет подробные диапазоны бинов для координат цветности (x, y) для конкретных CCT, таких как 2200K. Эти бины (например, 22K-A, 22K-B) определяют небольшие четырехугольники на диаграмме цветового пространства, чтобы обеспечить высокую цветовую однородность в партии. Референсный диапазон для бинов 2200K, например, находится между 2070K и 2320K.

4. Анализ кривых производительности

Хотя предоставленный отрывок спецификации не содержит графических кривых производительности (таких как ВАХ, зависимость относительного потока от температуры или спектральное распределение мощности), они, как правило, критически важны для проектирования. На основе приведенных параметров можно сделать выводы об ожидаемом поведении. Прямое напряжение будет незначительно увеличиваться с ростом температуры перехода. Световой поток будет уменьшаться при повышении температуры перехода, что характерно для всех светодиодов. Широкий угол обзора 120 градусов предполагает ламбертовскую или близкую к ней диаграмму направленности. Для точного проектирования необходимо обратиться к полной спецификации производителя для получения этих графиков.

5. Механическая информация и информация о корпусе

Светодиод использует стандартный корпус для поверхностного монтажа PLCC-2 (Plastic Leaded Chip Carrier). Обозначение "XI3030E" предполагает, что размер корпуса составляет приблизительно 3.0мм x 3.0мм. Устройство представляет собой белый светодиод с верхним излучением. Материал линзы — прозрачный. Материал кристалла — InGaN (нитрид индия-галлия), что является стандартом для получения белого света с помощью синего кристалла в сочетании с люминофорным слоем.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Как отмечено в предельных эксплуатационных параметрах, необходимо строго соблюдать температурные профили. Для пайки оплавлением пиковая температура 260°C не должна превышаться более чем на 10 секунд. Следует использовать рекомендуемый профиль оплавления с этапами предварительного нагрева, выдержки, оплавления и охлаждения, чтобы минимизировать термические напряжения. Ручную пайку по возможности следует избегать, но при необходимости она должна выполняться быстро и с контролем температуры. Компоненты чувствительны к ESD, и при обращении с ними должны применяться соответствующие меры заземления. Хранение должно осуществляться в сухой контролируемой среде в пределах указанного температурного диапазона.

7. Упаковка и информация для заказа

Список серийного производства служит основным руководством для заказа. Конкретные коды продуктов, такие как XI3030E/LKE-H4016568Z15/2T, могут быть выбраны на основе требуемой CCT (4000K), минимального потока (165 лм), CRI (мин. 70) и прямого напряжения (макс. 6.8В). Формат упаковки (лента и катушка, количество на катушке) в отрывке не указан, но является стандартным для SMD-компонентов.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Данный светодиод хорошо подходит для: светодиодных ламп и трубок общего освещения, где важны высокая эффективность и хороший CRI; архитектурной подсветки и сценического освещения, где выигрывают от широкого угла обзора; подсветки переключателей и панелей управления; а также освещения витрин магазинов или вывесок.

8.2 Соображения по проектированию

Теплоотвод:При термическом сопротивлении (R_{th J-S}) 17°C/Вт эффективный теплоотвод имеет решающее значение. Максимальная температура перехода 125°C не должна быть превышена. Спроектируйте разводку печатной платы и любую внешнюю систему охлаждения так, чтобы температура точки пайки во время работы была как можно ниже.
Управление током:Для стабильного светового потока и длительного срока службы рекомендуется использовать драйвер постоянного тока. Номинальный ток составляет 150 мА, абсолютный максимум — 180 мА. Для надежности рекомендуется работать при номинальном токе или ниже.
Оптическое проектирование:Угол обзора 120 градусов является неотъемлемым свойством корпуса. Для получения более узких углов луча потребуются вторичная оптика (линзы).
Цветовая однородность:Используйте информацию о бинах для выбора светодиодов из одинаковых бинов потока, напряжения и цветности для применений, требующих однородного внешнего вида.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению с традиционными маломощными светодиодами, данный светодиод средней мощности предлагает значительно более высокий световой поток в компактном корпусе, улучшая плотность светового потока. Высокий CRI (с вариантами до 90) отличает его от стандартных светодиодов средней мощности, у которых CRI часто находится в диапазоне 70-80, что делает его подходящим для применений, где критически важна цветопередача. Указанное значение R9, хотя и отрицательное в стандартной серии, является прозрачным параметром, позволяющим разработчикам оценить пригодность для полноспектрального освещения. Широкий угол обзора 120 градусов является ключевым преимуществом перед светодиодами с более узкими лучами для освещения площадей.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Каково фактическое энергопотребление этого светодиода?
О: Мощность (P) рассчитывается как Прямое напряжение (V_F) × Прямой ток (I_F). При типичном V_Fоколо 6В и I_F150 мА, типичная мощность составляет приблизительно 0.9 Вт (6В * 0.15А). Максимальная номинальная рассеиваемая мощность — 1.224 Вт.

В: Могу ли я питать этот светодиод от источника 12В?
О: Нет, напрямую нельзя. Сам светодиод имеет прямое напряжение ~6В. Прямое подключение к 12В вызовет чрезмерный ток и мгновенный выход из строя. Вы должны использовать драйвер постоянного тока или схему (например, с резистором, включенным последовательно с источником напряжения), предназначенную для ограничения тока до 150 мА, с учетом разницы напряжений.

В: Что означает отрицательное значение R9?
О: R9 измеряет, насколько хорошо источник света передает насыщенный красный цвет. Отрицательное значение указывает на то, что источник света фактически делает этот конкретный красный тестовый цвет менее насыщенным или более тусклым по сравнению с эталонным источником освещения. Это характерно для некоторых люминофорных систем белых светодиодов. Для применений, где важны яркие красные цвета (например, подсветка мяса, розничная торговля), важно выбирать светодиод с высоким положительным значением R9.

В: Как выбрать между сериями 165лм и 175лм?
О: Выбор зависит от требуемого светового потока и эффективности для вашего применения. Серия 175лм обеспечивает более высокий световой поток при том же токе (150 мА), что означает более высокую эффективность (люмен на ватт). Это часто связано с несколько более высокой стоимостью. Выбирайте исходя из ваших требований к световому потоку и целевых показателей стоимости.

11. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование светодиодного модуля для модернизации встраиваемого светильника.
1. Требования:Светильник требует 800 люмен, теплого белого света (3000K) с хорошей цветопередачей (CRI >80) для замены галогенной лампы 60Вт.
2. Выбор светодиода:Из списка серийного производства выбран XI3030E/LKE-H3016368Z15/2T (3000K, мин. 163 лм, CRI 70). Однако, поскольку требуется CRI >80, вариант с кодом CRI "K" (мин. 80) или выше необходимо выбрать из полного ассортимента продукции, вероятно, с несколько другим кодом потока.
3. Расчет количества:Для достижения 800 люмен потребуется примерно 5 светодиодов (800 лм / 163 лм на светодиод) выбранного типа, с учетом оптических и тепловых потерь может быть использовано 6-7 светодиодов.
4. Тепловое проектирование:При 6 светодиодах по ~0.9Вт каждый, общее тепловыделение составляет ~5.4Вт. Будет спроектирована печатная плата на металлической основе (MCPCB) с достаточным количеством тепловых переходных отверстий и подключением к корпусу светильника в качестве радиатора, чтобы поддерживать температуру перехода значительно ниже 125°C.
5. Электрическое проектирование:Будет выбран драйвер постоянного тока, способный подавать 150 мА на цепочку из 6 светодиодов (общее V_f~ 36В). В качестве альтернативы можно использовать две параллельные цепочки по 3 светодиода каждая с другой конфигурацией драйвера.

12. Принцип работы

XI3030E — это белый светодиод с люминофорным преобразованием. Основой является полупроводниковый кристалл из InGaN, который излучает синий свет при прохождении через него электрического тока в прямом направлении (электролюминесценция). Этот синий свет частично поглощается слоем желтого (и часто красного/зеленого) люминофора, нанесенного на кристалл или вокруг него. Люминофор переизлучает свет на более длинных волнах (желтый, красный). Смесь непоглощенного синего света и света, излучаемого люминофором (желтого/красного), объединяется, создавая восприятие белого света. Точные пропорции синего излучения и излучения люминофора определяют коррелированную цветовую температуру (CCT) белого света.

13. Технологические тренды

Сегмент светодиодов средней мощности, представленный такими корпусами, как PLCC-2 (3030), продолжает развиваться. Ключевые отраслевые тенденции включают постоянное повышение световой отдачи (люмен на ватт), обусловленное улучшением технологии кристаллов и эффективности люминофора. Существует сильный акцент на улучшении качества цвета, стремлении к более высоким значениям CRI (90+) и улучшению R9 и других индексов насыщенных цветов (R12, R13 и т.д.) для полноспектрального освещения. Другой тренд — повышение надежности и срока службы при более высоких токах и рабочих температурах. Кроме того, развивается технология корпусирования, позволяющая достичь более высокой плотности потока и лучшего теплоотвода при тех же габаритах. Разработка более точных и стабильных систем бинов также остается приоритетом для обеспечения массового производства осветительных приборов с отличной цветовой однородностью.