Техническая документация на серию SMD мощных светодиодов 1W - Поверхностный монтаж - Напряжение 2.65-3.55В - Мощность 1Вт - Многоцветные

1. Обзор продукта

Серия Shwo представляет собой линейку мощных светодиодов поверхностного монтажа, разработанных для требовательных осветительных применений. Её основная философия дизайна сочетает высокую световую отдачу с компактными размерами, что делает её универсальным решением для широкого спектра задач освещения.

1.1 Ключевые преимущества и позиционирование

Ключевым отличием данной серии является её электрически изолированная теплоотводящая площадка. Эта особенность предоставляет значительные удобства для разработчиков, разделяя задачи теплового менеджмента и электрической разводки, упрощая проектирование печатной платы и повышая надёжность. Серия позиционируется как перспективное решение для удовлетворения современных требований твердотельного освещения, предлагая баланс производительности, размера и гибкости дизайна.

1.2 Целевые области применения

Данное устройство подходит для широкого спектра осветительных применений, включая, но не ограничиваясь: общее освещение, вспышки, точечное освещение, сигнальное освещение, а также различные промышленные и коммерческие светильники. Конкретные примеры использования: декоративное и развлекательное освещение, маркировочные огни (например, для ступеней, выходов), внешнее и внутреннее автомобильное освещение, а также освещение для сельского хозяйства.

2. Ключевые особенности и соответствие стандартам

• Сертификация LM-80:Предоставляет надёжные данные по сохранению светового потока для проектирования и квалификации освещения.
• Высокая эффективность в малом корпусе:Обеспечивает значительный световой выход с компактной площадью SMD-компонента.
• Защита от ЭСР:Надёжная защита от электростатического разряда до 8 кВ (HBM).
• Метод пайки:Предназначен для стандартных процессов сборки по технологии поверхностного монтажа (SMT).
• Комплексная сортировка:Продукты сортируются и классифицируются по яркости (световой поток), прямому напряжению, длине волны и цветности для обеспечения постоянства цвета и производительности.
• Чувствительность к влаге:Уровень MSL 1, что означает неограниченный срок хранения в условиях ≤30°C/85% относительной влажности, что упрощает обращение и хранение.
• Соответствие экологическим нормам:Продукт соответствует директиве RoHS, стандартам сортировки ANSI для белых светодиодов, регламенту ЕС REACH и не содержит галогенов (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm).

3. Технические параметры: углублённое объективное толкование

3.1 Абсолютные максимальные параметры

Пределы работы устройства определены для обеспечения долгосрочной надёжности. Максимальный постоянный прямой ток (I_F) составляет 700 мА при поддержании температуры теплоотводящей площадки на уровне 25°C. Для импульсного режима допускается пиковый импульсный ток (I_Pulse) 1000 мА при скважности 1/10 и частоте 1 кГц. Максимальная температура перехода (T_J) составляет 125°C, а рабочий диапазон температур теплоотводящей площадки (T_Opr) — от -40°C до +100°C. Критически важно отметить, что эти светодиоды не предназначены для работы в режиме обратного смещения.

3.2 Тепловые характеристики

Тепловой менеджмент имеет первостепенное значение для мощных светодиодов. Тепловое сопротивление (R_th) варьируется в зависимости от цвета: 10°C/Вт для синих, зелёных, холодно-белых, нейтрально-белых и тёпло-белых светодиодов и 12°C/Вт для красных, янтарных и оранжевых светодиодов. Этот параметр показывает, насколько эффективно тепло отводится от перехода светодиода к теплоотводящей площадке. Более низкое значение означает лучшие тепловые характеристики, что напрямую связано с более высокой светоотдачей и увеличенным сроком службы.

3.3 Фотометрические и электрические характеристики

Световой поток или радиометрическая мощность указываются при токе накачки 350 мА и температуре теплоотводящей площадки 25°C. В даташите приведены минимальные значения для различных артикулов разных цветов. Например, типичные минимальные значения светового потока варьируются от примерно 45 лм для янтарного до 530 лм для королевского синего (измеряется как радиометрическая мощность в мВт). Прямое напряжение (V_f) для вариантов белых светодиодов сортируется в диапазоне от 2.65В до 3.55В.

4. Объяснение системы сортировки

4.1 Сортировка по длине волны/цветовой температуре

Номенклатура продукта включает специальные коды для цвета. Для белых светодиодов это соответствует корзинам коррелированной цветовой температуры (CCT). Серия предлагает широкий диапазон CCT от 2700K (тёплый белый) до 6500K (холодный белый) с промежуточными вариантами, такими как 3000K, 3500K, 4000K, 4500K, 5000K и 5700K. Каждая CCT дополнительно разделена на несколько шагов эллипса Мак-Адама (например, 57K-1 до 57K-4) для обеспечения строгого постоянства цвета. Для монохроматических светодиодов корзины определяются диапазонами доминирующей длины волны (например, красный: 620-630 нм, синий: 460-485 нм).

4.2 Сортировка по световому потоку

Светодиоды сортируются на основе их минимального выходного светового потока при стандартных условиях испытаний. Сам артикул кодирует это минимальное значение потока. Например, коды типа 'F51', 'F61', 'F91' в артикуле указывают на различные минимальные уровни потока для данного цвета и тока накачки.

4.3 Сортировка по прямому напряжению

Прямое напряжение — ещё один критически важный параметр для электрического проектирования, особенно для управления несколькими светодиодами, включёнными последовательно. Артикулы белых светодиодов указывают диапазон корзины прямого напряжения (например, 2.65-3.55В). Некоторые коды заказа дополнительно разбивают это на подкорзины, такие как U4 (2.65-2.95В), V1 (2.95-3.25В) и V2 (3.25-3.55В), что позволяет более точно согласовывать ток в конструкции драйвера.

5. Номенклатура артикулов и заказ

Система наименования продуктов следует структурированному формату:ELSW – ABCDE – FGHIJ – V1234.

• AB:Обозначает минимальный световой поток (в лм) или радиометрическую мощность (в мВт).
• C:Указывает диаграмму направленности излучения (например, '1' для ламбертовской).
• D:Обозначает цвет или CCT (например, 'C' для холодно-белого, 'M' для тёпло-белого, 'R' для красного).
• E:Определяет потребляемую мощность (например, '1' для 1Вт).
• F, G, H, I, J:Внутренние коды и коды типа упаковки (например, 'H' указывает на тип упаковки, 'P' — для ленты).
• V:Код корзины прямого напряжения.
• 1234:Код цветовой корзины или корзины CCT.

Эта система позволяет точно идентифицировать и заказывать светодиоды с определёнными оптическими, электрическими и тепловыми характеристиками.

6. Спецификации белых светодиодов

В даташите приведены подробные таблицы для стандартных и высокосветовых вариантов белых светодиодов. Все белые светодиоды соответствуют стандартам сортировки ANSI. Ключевые параметры, перечисленные для каждого кода заказа, включают минимальный световой поток, конкретный диапазон корзины CCT, диапазон прямого напряжения и минимальный индекс цветопередачи (CRI). Значения CRI обычно составляют 70 для холодного белого и 75 для нейтрального и тёплого белого вариантов. Типичный угол обзора для стандартной серии составляет 120°.

7. Механические характеристики, сборка и рекомендации по обращению

7.1 Пайка и оплавление

Устройство предназначено для сборки по технологии SMT. Максимальная температура пайки во время оплавления не должна превышать 260°C, допустимо не более двух циклов оплавления. Разработчики должны придерживаться рекомендованного профиля оплавления для используемой конкретной паяльной пасты.

7.2 Чувствительность к влаге и хранение

Благодаря уровню MSL 1, компоненты имеют неограниченный срок хранения в стандартных заводских условиях (≤30°C/85% относительной влажности). Это устраняет необходимость предварительной сушки перед использованием в обычных обстоятельствах, упрощая управление запасами. Диапазон температур хранения составляет от -40°C до +100°C.

8. Рекомендации по применению и соображения проектирования

8.1 Тепловое проектирование

Электрически изолированная теплоотводящая площадка является значительным преимуществом. Разработчики должны обеспечить адекватный тепловой путь от площадки к радиатору печатной платы, используя достаточное количество тепловых переходных отверстий и площадь меди. Правильный теплоотвод необходим для поддержания температуры перехода ниже 125°C, чтобы обеспечить номинальную светоотдачу и долговечность. Различные тепловые сопротивления для разных цветов должны учитываться в тепловой модели.

8.2 Электрическое проектирование

Для оптимальной производительности и стабильности рекомендуется драйвер постоянного тока. Информация о сортировке прямого напряжения должна использоваться для расчёта соответствующего напряжения драйвера, особенно при последовательном соединении нескольких светодиодов. Защита от ЭСР 8 кВ является надёжной, но стандартные меры предосторожности при обращении с ЭСР во время сборки всё равно рекомендуются.

8.3 Оптическое проектирование

Ламбертовская диаграмма направленности (для большинства вариантов) обеспечивает широкое и равномерное распределение света. Для применений, требующих вторичной оптики, эта диаграмма, как правило, хорошо подходит. Разработчики должны учитывать минимальные значения светового потока в фотометрических расчётах своей системы.

9. Часто задаваемые вопросы на основе технических параметров

В: Каково фактическое энергопотребление светодиода "1Вт"?
О: Обозначение "1Вт" обычно относится к распространённому условию накачки, часто около 350 мА. Фактическая потребляемая мощность — это произведение прямого напряжения (V_f) и тока накачки (I_f). Например, при 350 мА и V_f 3.2В мощность составляет примерно 1.12 Вт.

В: Как температура теплоотводящей площадки влияет на световой выход?
О: Световой выход уменьшается с ростом температуры перехода. В даташите поток указан при T_площадки=25°C. В реальных применениях необходимо эффективное охлаждение, чтобы минимизировать рост температуры и поддерживать высокий КПД и постоянство цвета.

В: Могу ли я накачивать этот светодиод токами выше 350 мА?
О: Абсолютный максимальный параметр для постоянного тока составляет 700 мА. Хотя работа до этого тока возможна, это приведёт к значительно большему выделению тепла, потребует более надёжного теплового менеджмента и может повлиять на срок службы и стабильность цвета. Данные о производительности (световой поток) предоставлены для 350 мА.

10. Пример практического применения

Рассмотрим проектирование высококачественного встраиваемого светильника для жилых помещений, требующего тёплого белого света (3000K) с хорошей цветопередачей (CRI >75). Разработчик выберет из даташита артикул, например, ELSW-F71M1-0LPGS-C3000. Это указывает на минимальный поток 70 лм при 350 мА, CCT 3000K (в корзинах 30K-1 до 30K-4), прямое напряжение между 2.65В и 3.55В и минимальный CRI 75. Затем разработчик:

1. Спроектирует печатную плату с достаточной медной площадкой и тепловыми переходными отверстиями под теплоотводящей площадкой светодиода для рассеивания тепла.
2. Выберет драйвер постоянного тока, способный выдавать 350 мА с диапазоном выходного напряжения, учитывающим диапазон V_f нескольких светодиодов, если они используются последовательно.
3. Включит соответствующую оптику (например, вторичную линзу или отражатель) для достижения желаемого угла луча для встраиваемого светильника.
4. Использует минимальное значение потока 70 лм в расчёте общего люмена системы, чтобы гарантировать, что конечный светильник соответствует своим фотометрическим целям.

11. Введение в принцип работы

Светоизлучающие диоды (LED) — это полупроводниковые устройства, излучающие свет при прохождении через них электрического тока. Это явление, называемое электролюминесценцией, происходит, когда электроны рекомбинируют с электронными дырками внутри устройства, высвобождая энергию в виде фотонов. Конкретная длина волны (цвет) света определяется шириной запрещённой зоны используемых полупроводниковых материалов. Белые светодиоды обычно создаются с использованием синего или ультрафиолетового светодиодного кристалла, покрытого люминофорным материалом. Люминофор поглощает часть света кристалла и переизлучает его на более длинных волнах (жёлтый, красный), смешиваясь с оставшимся синим светом для получения белого света. Коррелированная цветовая температура (CCT) и индекс цветопередачи (CRI) контролируются составом и толщиной люминофорного слоя.

12. Тенденции и контекст отрасли

Серия Shwo с её SMD-форматом, высокой мощностью и изолированной теплоотводящей площадкой соответствует нескольким ключевым тенденциям в твердотельном освещении. Отрасль продолжает движение в сторону более высокой эффективности (люмен на ватт), улучшенной надёжности и большей интеграции в дизайн. SMD-корпуса позволяют автоматизированную, крупносерийную сборку, снижая производственные затраты. Переход к стандартизированной сортировке (как ANSI) способствует постоянству и взаимозаменяемости в осветительной продукции. Более того, такие особенности, как сертификация LM-80 и соответствие требованиям по отсутствию галогенов, отвечают растущим рыночным требованиям к долговечности, устойчивости и экологической ответственности. Пригодность устройства для разнообразных применений, от общего освещения до автомобильного и сельскохозяйственного, отражает расширяющуюся роль светодиодов за пределы простого освещения в такие области, как человеко-ориентированное освещение, связь (Li-Fi) и стимуляция роста растений.