Техническая документация на светодиоды серии Shwo(F) 1W - SMD корпус - ток 350мА/1000мА/1500мА - холодный/нейтральный/тёплый белый

1. Обзор продукта

Серия Shwo(F) представляет собой мощный светодиод для поверхностного монтажа (SMD), разработанный для получения высокой светоотдачи при компактных габаритах. Данная линейка продуктов создана для удовлетворения строгих требований современных приложений твердотельного освещения (SSL), обеспечивая баланс производительности и надёжности. Название серии, происходящее от слова, означающего «Мерцание», точно описывает её яркий и сфокусированный световой поток, сравнимый с небесными объектами.

Ключевое преимущество этой серии заключается в сочетании малой занимаемой площади с высокой световой эффективностью. Это делает её идеальным решением для применений, где важен каждый миллиметр пространства, но требуется высокая светоотдача. Устройство сконструировано для надёжной работы, имеет встроенную защиту от электростатического разряда и соответствует основным экологическим и стандартам безопасности.

1.1 Целевые области применения

Универсальность серии Shwo(F) позволяет использовать её в широком спектре осветительных сценариев. Основные области применения включают:

• Общее освещение:Обеспечение эффективного и яркого света для повседневного использования.
• Декоративное и развлекательное освещение:Использование в условиях, где желателен эстетический световой эффект.
• Сигнальные и указательные светильники:Идеально подходят для знаков выхода, маркеров ступеней и другого ориентирующего или аварийного освещения, где критически важны чёткое и стабильное свечение.
• Агроосвещение:Поддержка специализированных потребностей в освещении в растениеводстве и сельском хозяйстве.
• Импульсное и прожекторное освещение:Подходит для применений, требующих направленных пучков света высокой интенсивности.

2. Подробный анализ технических параметров

В данном разделе представлен детальный объективный анализ ключевых технических характеристик, определяющих производительность и рабочие пределы светодиодов серии Shwo(F).

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Не рекомендуется длительная работа на этих пределах или вблизи них.

• Максимальный постоянный прямой ток (I_F):Стандартная серия Shwo(F) рассчитана на ток 1000 мА при температуре теплоотводящей площадки 25°C. Варианты с маркировкой «Высокая» и «Сверхвысокая» светоотдача в рамках серии имеют увеличенный номинальный ток 1500 мА при тех же условиях.
• Максимальный импульсный ток (I_Имп):Для импульсного режима работы (скважность 1/10 @ 1 кГц) стандартная серия может выдерживать 1250 мА, в то время как высокояркостные версии рассчитаны на 1500 мА.
• Максимальная температура перехода (T_J):Температура полупроводникового перехода не должна превышать 150°C. Для соблюдения этого предела во время работы крайне важна правильная система теплового управления.
• Рабочая и температура хранения (T_Раб, T_Хр):Устройство предназначено для работы в диапазоне температур окружающей среды от -40°C до +100°C.
• Тепловое сопротивление (R_th):Ключевой параметр, равный 5 °C/Вт, указывает на повышение температуры на каждый ватт рассеиваемой мощности. Более низкие значения лучше для отвода тепла.
• Защита от ЭСР (V_B):Устройство обеспечивает защиту от электростатического разряда до 8000 В (модель человеческого тела), что повышает устойчивость к воздействиям при обращении.
• Пайка:Максимально допустимая температура пайки при оплавлении составляет 260°C, рекомендуется не более 2 циклов оплавления.

2.2 Фотометрические и электрические характеристики

Характеристики светодиода приведены для определённых условий испытаний, обычно при стабилизированной температуре теплоотводящей площадки 25°C.

Световой поток:В спецификации представлена детальная градация по минимальному световому потоку. Например, светодиоды холодного белого света предлагаются в группах от 130 лм (J41CX) до 175 лм (JJ1CX) при токе 350 мА. Варианты нейтрального и тёплого белого имеют свои соответствующие группы по потоку, причём тёплый белый обычно показывает несколько более низкие значения светоотдачи при эквивалентных токах из-за эффективности преобразования люминофора.

Прямое напряжение (V_F):Хотя этот параметр не указан в предоставленном отрывке, номенклатура изделия включает код «V» для градации по прямому напряжению. Этот параметр критически важен для разработки драйвера, так как определяет требуемое напряжение питания для заданного тока.

Цветовые характеристики:Белые светодиоды классифицируются по коррелированной цветовой температуре (CCT): холодный белый (4745-7050K), нейтральный белый (3710-4745K) и тёплый белый (2580-3710K). В предоставленном отрывке также упоминается королевский синий (445-460 нм) как вариант цветного светодиода. Градация по цветности обеспечивает постоянство цвета в определённом диапазоне на диаграмме цветности CIE.

2.3 Тепловое управление

Эффективный теплоотвод имеет первостепенное значение для производительности и долговечности светодиода. Номинальное тепловое сопротивление 5 °C/Вт определяет, насколько эффективно тепло передаётся от перехода светодиода к теплоотводящей площадке. Для поддержания безопасной температуры перехода тепловой путь от этой площадки к окружающей среде (через печатную плату и, возможно, радиатор) должен быть спроектирован с низким тепловым сопротивлением. Превышение максимальной температуры перехода ускорит деградацию светового потока и может привести к катастрофическому отказу.

3. Объяснение системы градации

Серия Shwo(F) использует комплексную структуру градации для гарантии стабильных характеристик и цвета для конечных пользователей. Группы (бины) — это партии светодиодов, отсортированные по конкретным измеренным параметрам.

3.1 Градация по световому потоку

Светодиоды сортируются на основе их минимальной светоотдачи при стандартном испытательном токе (350 мА). Код группы (например, JJ, J8, JH для холодного белого) напрямую соответствует гарантированному минимальному световому потоку в люменах. Это позволяет разработчикам с уверенностью выбирать необходимый для их приложения уровень яркости.

3.2 Градация по цвету/цветности

Для белых светодиодов основная градация осуществляется по коррелированной цветовой температуре (CCT), как определено в таблице «Цветовые варианты» (C, N, M). В пределах каждого диапазона CCT дальнейшая градация по цветности (код «1234» в номере детали) гарантирует, что излучаемый белый свет попадает в строго контролируемую область на цветовой диаграмме, сводя к минимуму видимую разницу в цвете между отдельными светодиодами в светильнике.

3.3 Градация по прямому напряжению

Светодиоды также сортируются по падению прямого напряжения при заданном токе. Это обозначается кодом «V» в номере детали. Группировка светодиодов по V_Fпомогает в проектировании более эффективных и стабильных драйверных схем, особенно когда несколько светодиодов соединены последовательно.

4. Анализ кривых характеристик

Графические данные, хотя и не полностью детализированы в отрывке, критически важны для понимания поведения устройства в реальных условиях.

4.1 Типичная зависимость светоотдачи от температуры теплоотводящей площадки

Светоотдача светодиода уменьшается по мере роста температуры теплоотводящей площадки (и, как следствие, перехода). Кривая снижения номинальных характеристик обычно показывает, как относительный световой поток падает со 100% при 25°C до более низкого процента при повышенных температурах (например, 85°C). Эта кривая необходима для расчёта реальной светоотдачи в приложении, где светодиод не может поддерживаться при 25°C.

4.2 Типичная зависимость относительного светового потока от прямого тока

Эта кривая показывает, как светоотдача масштабируется с током драйвера. Хотя выходной поток обычно увеличивается с ростом тока, зависимость не является идеально линейной, а эффективность (люмен на ватт) часто снижается при более высоких токах из-за увеличения тепловой нагрузки и эффекта «проседания». В спецификации, вероятно, представлен этот график, чтобы помочь разработчикам оптимизировать компромисс между яркостью и эффективностью.

4.3 Кривые снижения номинального тока

Для предотвращения перегрева максимально допустимый прямой ток должен быть уменьшен при повышении температуры окружающей среды или теплоотводящей площадки. Кривые снижения номинальных характеристик определяют безопасный рабочий ток при температурах выше 25°C, гарантируя, что максимальная температура перехода никогда не будет превышена.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Конфигурация контактных площадок

Устройство использует конфигурацию контактных площадок для поверхностного монтажа (SMT). Хотя конкретный чертёж с размерами не приведён в отрывке, конфигурация площадок является критически важной частью спецификации. Она определяет посадочное место для проектирования печатной платы, включая расположение и размеры площадок для электрического соединения и, что особенно важно, большой теплоотводящей площадки. Теплоотводящая площадка необходима для передачи тепла от кристалла светодиода на печатную плату.

5.2 Идентификация полярности

SMD светодиоды должны иметь чёткую маркировку полярности (обычно метку катода) на корпусе или на схеме посадочного места, чтобы обеспечить правильную ориентацию во время сборки. Неправильная полярность не позволит устройству светиться.

5.3 Упаковка излучателей

Светодиоды поставляются в упаковке типа «лента и катушка», подходящей для автоматических сборочных машин. Код «P» в номере детали обозначает упаковку «Лента». Этот формат защищает устройства и обеспечивает эффективное обращение при крупносерийном производстве.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Параметры пайки оплавлением

Устройство рассчитано на максимальную температуру пайки 260°C и может выдержать не более двух циклов оплавления. Применимы стандартные профили бессвинцовой пайки оплавлением (с пиковой температурой обычно между 240-260°C). При разработке профиля оплавления необходимо учитывать тепловую массу корпуса, особенно теплоотводящей площадки, чтобы обеспечить правильное оплавление всех паяных соединений.

6.2 Чувствительность к влаге

Серия Shwo(F) имеет уровень чувствительности к влаге (MSL) 1 согласно стандартам JEDEC. Это самый устойчивый уровень, указывающий на неограниченный срок хранения в условиях ≤30°C/85% относительной влажности. Если упаковка герметична, предварительная сушка не требуется. Это упрощает логистику хранения и обращения.

6.3 Условия хранения

Рекомендуемая температура хранения составляет от -40°C до +100°C. Хотя уровень MSL 1 не требователен, всё же рекомендуется хранить компоненты в сухой контролируемой среде для предотвращения потенциального загрязнения или деградации.

7. Информация для заказа и маркировка продукции

7.1 Номенклатура номера модели

Номер детали следует детальной структуре: ELSWF–ABCDE–FGHIJ–V1234. Каждый сегмент передаёт конкретную информацию:

• AB:Код минимального светового потока или излучаемой мощности.
• C:Диаграмма направленности излучения (например, «1» для ламбертовской).
• D:Цветовой код (C, N, M, L).
• E:Предлагаемая рабочая мощность («1» для 1 Вт).
• H:Тип упаковки («P» для ленты).
• V:Группа по прямому напряжению.
• 1234:Группа по цветности или CCT.

Эта система позволяет точно выбрать необходимый для приложения вариант светодиода.

7.2 Маркировка продукции

На катушке и ленточной упаковке будут нанесены этикетки с полным номером детали, количеством, датой выпуска и другой информацией для прослеживаемости, чтобы обеспечить правильное обращение с материалами и контроль запасов.

8. Соображения по проектированию приложений

8.1 Выбор драйвера

Для работы мощных светодиодов обязателен драйвер постоянного тока. Выходной ток драйвера должен соответствовать предполагаемой рабочей точке светодиода (например, 350 мА, 700 мА или до максимального номинального тока). Диапазон выходного напряжения драйвера должен быть достаточным, чтобы покрыть сумму прямых напряжений всех светодиодов в последовательной цепочке, с учётом группы по напряжению (код V) и влияния температуры на V_F.

8.2 Тепловое проектирование

Это самый критический аспект проектирования с мощными светодиодами. Печатная плата должна быть спроектирована как радиатор. Это включает:

• Использование печатной платы с достаточной толщиной меди (например, 2 унции).
• Создание больших областей медного покрытия, соединённых с теплоотводящей площадкой светодиода через множество тепловых переходных отверстий.
• Возможное крепление печатной платы к внешнему алюминиевому радиатору для высокомощных применений.
• Использование теплопроводящих интерфейсных материалов для минимизации теплового сопротивления между слоями.

Настоятельно рекомендуется моделирование или измерение температуры теплоотводящей площадки светодиода в наихудших рабочих условиях.

8.3 Оптическое проектирование

Ламбертовская диаграмма направленности обеспечивает широкий равномерный угол обзора. Для применений, требующих сфокусированного луча, необходимо использовать вторичную оптику (линзы или отражатели). Компактный размер корпуса серии Shwo(F) позволяет создавать малогабаритные оптические сборки.

9. Соответствие и экологические стандарты

Продукт разработан в соответствии с несколькими ключевыми международными стандартами:

• RoHS (Ограничение использования опасных веществ):Устройство не содержит свинца, ртути, кадмия и других ограниченных материалов.
• Безгалогенный:Соответствие строгим ограничениям по содержанию брома (Br<900 ppm), хлора (Cl<900 ppm) и их суммы (Br+Cl<1500 ppm).
• EU REACH:Соответствие Регламенту по регистрации, оценке, разрешению и ограничению химических веществ.

Это соответствие крайне важно для продуктов, предназначенных для продажи на мировых рынках, особенно в Европе.

10. Надёжность и срок службы

Хотя в отрывке не приведены конкретные цифры срока службы L70 или L90 (время до снижения светового потока до 70% или 90% от начального), долговечность светодиода напрямую связана с его рабочими условиями. Основным фактором является температура перехода. Эксплуатация светодиода в пределах его максимальных номинальных параметров, особенно за счёт поддержания низкой температуры перехода посредством эффективного теплового управления, — это самое важное действие для обеспечения длительного срока службы и медленной деградации светового потока. Номинальная максимальная температура перехода 150°C — это предел, а не цель; для надёжности всегда лучше более низкая температура.

11. Техническое сравнение и дифференциация

Серия Shwo(F) позиционируется на конкурентном рынке мощных SMD светодиодов благодаря нескольким ключевым атрибутам:

• Высокая яркость при компактных размерах:Обеспечивает благоприятное соотношение люменов к площади корпуса.
• Надёжная защита от ЭСР:Защита 8 кВ HBM повышает устойчивость при обращении и сборке по сравнению с устройствами с более низкой или отсутствующей защитой.
• Комплексная градация:Детальная градация по потоку, напряжению и цветности предоставляет разработчикам высокую предсказуемость и постоянство.
• Благоприятная чувствительность к влаге:Рейтинг MSL 1 даёт значительные логистические и складские преимущества по сравнению с компонентами с более высокими уровнями MSL, требующими сухой упаковки и сушки.
• Широкое соответствие стандартам:Соответствие стандартам RoHS, безгалогенности и REACH «из коробки» упрощает процесс обеспечения соответствия для производителей конечной продукции.

12. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Можно ли питать этот светодиод от источника постоянного напряжения?

О: Нет. Светодиоды — это устройства с токовым управлением. Источник постоянного напряжения не будет регулировать ток, что приведёт к тепловому разгону и разрушению светодиода. Всегда используйте драйвер постоянного тока.

В: В спецификации указаны характеристики при 25°C. Какой выходной поток я могу ожидать при 60°C?

О: Необходимо обратиться к кривой «Типичная зависимость светоотдачи от температуры теплоотводящей площадки». Светоотдача уменьшается с ростом температуры. При 60°C относительный световой поток будет составлять определённый процент (например, ~85-90%) от значения при 25°C. Ваше тепловое проектирование должно учитывать это снижение номинальных характеристик.

В: В чём разница между стандартной, высокой и сверхвысокой светоотдачей серии?

О: Основные различия заключаются в максимально допустимом токе драйвера (1000 мА против 1500 мА) и соответствующих более высоких группах светового потока. Версии с высокой светоотдачей, вероятно, используют более совершенную технологию кристаллов или корпусирования для работы с более высокими плотностями мощности.

В: Всегда ли требуется радиатор?

О: Это зависит от тока драйвера и условий применения. При полном номинальном токе (1000 мА/1500 мА) отдельный радиатор почти наверняка требуется. При более низких токах (например, 350 мА) и с хорошим тепловым проектированием печатной платы отдельный радиатор может не понадобиться, но тщательный тепловой анализ всё равно необходим.

13. Практические примеры проектирования и использования

Пример 1: Светильник для знака выхода

Инженер проектирует низкопрофильный энергоэффективный знак выхода. Он выбирает светодиод Shwo(F) нейтрального белого цвета (например, ELSWF-J71NX-...), работающий при токе 350 мА для достижения требуемой яркости с высокой эффективностью. Компактный SMD корпус позволяет сделать световой модуль очень тонким. Рейтинг MSL 1 упрощает процесс сборки на его заводе. Он проектирует двухслойную печатную плату с большой медной областью на нижнем слое, соединённой с теплоотводящей площадкой светодиода через массив переходных отверстий, обеспечивая низкую температуру перехода для долгосрочной надёжности.

Пример 2: Промышленное освещение высоких пролётов

Для высокомощного промышленного светильника разработчик выбирает вариант серии со сверхвысокой светоотдачей, работающий при токе 1200 мА. Несколько светодиодов размещаются на печатной плате с металлическим основанием (MCPCB), которая затем крепится к большому алюминиевому экструзионному радиатору. Драйвер выбирается для обеспечения постоянного тока 1200 мА с диапазоном напряжения, достаточным для питания цепочки из 12 последовательно соединённых светодиодов. Детальная градация по цветности (код «1234») указывается одинаковой для всех закупаемых светодиодов, обеспечивая равномерный белый свет по всему светильнику без видимых цветовых вариаций.

14. Введение в принцип работы

Светоизлучающие диоды (LED) — это полупроводниковые устройства, излучающие свет посредством электролюминесценции. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны и дырки рекомбинируют в полупроводниковом материале, высвобождая энергию в виде фотонов. Длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещённой зоны полупроводникового материала. Для белых светодиодов, таких как серия Shwo(F), синий светодиодный кристалл покрывается слоем люминофора. Часть синего света преобразуется люминофором в более длинные волны (жёлтый, красный), а смесь синего и преобразованного света воспринимается человеческим глазом как белый. Конкретный состав люминофора определяет коррелированную цветовую температуру (CCT) белого света.

15. Технологические тренды и разработки

Индустрия твердотельного освещения продолжает развиваться по нескольким ключевым направлениям, актуальным для компонентов, подобных серии Shwo(F):

• Повышение эффективности (люмен на ватт):Постоянные улучшения в конструкции светодиодных кристаллов, технологии люминофоров и эффективности корпусирования приводят к более высокой светоотдаче при той же входной электрической мощности.
• Более высокая плотность мощности:Корпуса становятся способными выдерживать более высокие токи драйвера и рассеивать больше тепла при уменьшении занимаемой площади, что видно на примере вариантов «Высокая» и «Сверхвысокая» светоотдача.
• Улучшение качества цвета и постоянства:Более жёсткая градация по цветности и разработка люминофоров для высокого индекса цветопередачи (CRI) и специфических спектральных распределений мощности (например, для растениеводства).
• Повышенная надёжность и устойчивость:Улучшения в материалах и методах корпусирования для работы при более высоких температурах и в более жёстких условиях окружающей среды, продлевающие срок службы.
• Интеграция и интеллектуальные функции:Хотя это не представлено в данном дискретном компоненте, общий тренд включает интеграцию светодиодов с драйверами, датчиками и интерфейсами связи для интеллектуальных осветительных систем.

Серия Shwo(F), с её фокусом на высокую яркость, надёжную защиту и комплексную градацию, соответствует рыночному спросу на надёжные, высокопроизводительные и стабильные источники света для профессиональных осветительных применений.