Техническая спецификация светодиодов T3B серии 3014 с двумя кристаллами, 0.25Вт, белый свет - Размер 3.0x1.4x0.8мм - Напряжение 6.3В - Мощность 0.25Вт

1. Обзор продукта

Серия T3B представляет собой семейство светодиодов для поверхностного монтажа (SMD) в корпусе 3014. Отличительной чертой этой серии является интеграция двух светодиодных кристаллов, соединенных последовательно, в одном корпусе. Такая конфигурация предназначена для применений, требующих более высокого прямого напряжения, чем у типичных светодиодов с одним кристаллом, при сохранении компактных размеров. Основные области применения — блоки подсветки, индикаторные лампы и общее освещение, где пространство ограничено и требуется определенная совместимость по напряжению.

Ключевое преимущество конфигурации с двумя кристаллами — повышенное прямое напряжение (Vf). Работа при номинальном напряжении 6.3В и токе 40мА упрощает разработку драйверов для систем, уже обеспечивающих напряжение в диапазоне 6-7В, потенциально устраняя необходимость в дополнительных схемах понижения напряжения. Корпус 3014 (3.0мм x 1.4мм x 0.8мм) обеспечивает хороший баланс между световым потоком и использованием площади платы.

2. Технические параметры и их интерпретация

2.1 Предельные эксплуатационные параметры

Пределы работы устройства определены при условии поддержания температуры точки пайки (Ts) на уровне 25°C. Превышение этих значений может привести к необратимому повреждению.

• Прямой ток (IF):60 мА (постоянный)
• Импульсный прямой ток (IFP):80 мА (длительность импульса ≤ 10мс, скважность ≤ 1/10)
• Рассеиваемая мощность (PD):408 мВт
• Рабочая температура (Topr):от -40°C до +80°C
• Температура хранения (Tstg):от -40°C до +100°C
• Температура перехода (Tj):125°C
• Температура пайки (Tsld):Пайка оплавлением при 230°C или 260°C в течение не более 10 секунд.

2.2 Электрооптические характеристики (типичные при Ts=25°C, IF=40мА)

Эти параметры определяют ожидаемую производительность в нормальных рабочих условиях.

• Прямое напряжение (VF):6.3 В (типичное), 6.8 В (максимальное). Последовательное соединение двух кристаллов приводит к такому более высокому Vf.
• Обратное напряжение (VR):5 В
• Обратный ток (IR):10 мкА (максимальный)
• Угол обзора (2θ1/2):120°. Такой широкий угол луча типичен для корпуса 3014 без вторичной линзы.

3. Объяснение системы бинирования

Продукт классифицируется по нескольким ключевым параметрам для обеспечения стабильности и соответствия проектным требованиям. Код заказа следует определенной структуре для выбора этих бинов.

3.1 Правила нумерации моделей

Соглашение об именовании: T [Код корпуса] [Код количества кристаллов] [Код линзы] [Внутренний код] - [Код светового потока] [Код CCT]. Например, T3B002LWA расшифровывается как: T-серия, корпус 3014 (3B), два кристалла (2), без линзы (00), внутренний код 2, конкретный бин светового потока, холодный белый (W).

3.2 Бинирование по коррелированной цветовой температуре (CCT)

Белые светодиоды сортируются в определенные области цветности, определяемые эллипсами на диаграмме цветности CIE 1931. Стандартные бины для заказа:

• 27M5: 2725K ± 145K
• 30M5: 3045K ± 175K
• 40M5: 3985K ± 275K
• 50M5: 5028K ± 283K
• 57M5: 5665K ± 355K
• 65M5: 6530K ± 510K

Суффиксы "M5" и "M7" относятся к шагу эллипса Мак-Адама (5-шаговый или 7-шаговый), указывая на допуск цветовой однородности. Меньший номер шага означает более жесткий контроль цвета.

3.3 Бинирование по световому потоку

Поток указывается как минимальное значение при 40мА. Типичные и максимальные значения могут быть выше. Бинирование комбинируется с CCT и индексом цветопередачи (CRI).

• Теплый белый (2700-3700K), CRI 70:Мин. 28 лм
• Нейтральный белый (3700-5000K), CRI 70:Мин. 30 лм
• Холодный белый (5000-7000K), CRI 70:Мин. 32 лм
• Теплый белый, CRI 80+:Мин. 26 лм
• Нейтральный белый, CRI 80+:Мин. 28 лм
• Холодный белый, CRI 80+:Мин. 30 лм

3.4 Бинирование по прямому напряжению

Стандартный бин напряжения — от 6.0В до 6.5В. Типичное значение — 6.3В. Это бинирование помогает в проектировании драйверов постоянного тока с соответствующим запасом по напряжению.

4. Анализ характеристических кривых

4.1 Зависимость прямого тока от прямого напряжения (Вольт-амперная характеристика)

Вольт-амперная характеристика для двухкристального светодиода будет показывать напряжение включения примерно в два раза выше, чем у одиночного кристалла. Кривая изначально экспоненциальная, становясь более линейной выше точки включения. Конструкторы должны убедиться, что драйвер может обеспечить необходимое напряжение, особенно при низких температурах, когда Vf увеличивается.

4.2 Относительный световой поток в зависимости от прямого тока

Световой выход увеличивается с током, но не линейно. Эффективность обычно достигает пика при определенном токе, а затем снижается из-за усиления тепловых эффектов и проседания. Работа при рекомендуемых 40мА обеспечивает оптимальную эффективность и долговечность.

4.3 Спектральное распределение мощности

Белый свет генерируется синим светодиодным кристаллом, возбуждающим слой люминофора. Спектральная кривая показывает доминирующий синий пик от кристалла и более широкое желтое/красное излучение от люминофора. Соотношение и ширина излучения люминофора определяют CCT и CRI. У холодных белых светодиодов более выражен синий пик, в то время как у теплых белых светодиодов сильнее длинноволновое излучение люминофора.

4.4 Относительный световой поток в зависимости от температуры перехода

Световой выход светодиода уменьшается с ростом температуры перехода (Tj). Эта характеристика имеет решающее значение для проектирования системы теплового управления. Эффективный теплоотвод необходим для поддержания Tj как можно ниже, чтобы обеспечить стабильный световой выход и длительный срок службы.

4.5 Пространственная диаграмма направленности (угол обзора)

Угол обзора 120 градусов представляет собой угловую ширину, при которой сила света составляет половину пиковой интенсивности (ось 0 градусов). Диаграмма направленности для корпуса 3014 обычно является ламбертовой или близкой к ней, обеспечивая равномерное освещение широкой области, подходящее для панельного освещения.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Габаритные размеры корпуса

Габаритные размеры корпуса 3014 составляют 3.0мм (Д) ± 0.1мм x 1.4мм (Ш) ± 0.1мм x 0.8мм (В) ± 0.1мм. Линза обычно на основе силикона.

5.2 Расположение контактных площадок и трафарет

Рекомендуемая посадочная площадка включает две анодные и две катодные контактные площадки. Конструкция паяльной площадки критически важна для правильного оплавления, механической стабильности и теплопроводности. Предоставленный шаблон трафарета обеспечивает нанесение правильного объема паяльной пасты для формирования надежного паяного соединения. Допуски для размеров площадок составляют ±0.1мм для значений с одним десятичным знаком и ±0.05мм для значений с двумя десятичными знаками.

5.3 Идентификация полярности

Катодная сторона светодиода обычно маркируется, часто зеленым оттенком на подложке или выемкой/фаской на корпусе. Правильную полярность необходимо соблюдать во время сборки, чтобы предотвратить повреждение от обратного смещения.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Профиль пайки оплавлением

Компонент рассчитан на бессвинцовую пайку оплавлением. Допустимы два профиля: пиковая температура 230°C или 260°C, при этом время выше температуры ликвидуса (обычно ~217°C) контролируется до максимум 10 секунд при пиковой температуре. Следует соблюдать стандартный профиль с нагревом, выдержкой, оплавлением и охлаждением, чтобы минимизировать термические напряжения.

6.2 Чувствительность к влаге и сушка

Корпус 3014 чувствителен к влаге (MSL). Если оригинальный вакуумный пакет вскрыт и светодиоды подверглись воздействию окружающей влаги (что указывается розовым цветом индикаторной карты влажности), их необходимо просушить перед оплавлением, чтобы предотвратить повреждение типа "попкорн" во время пайки.

• Условия сушки:60°C в течение 24 часов.
• После сушки:Светодиоды должны быть припаяны в течение 1 часа или храниться в сушильном шкафу (<20% относительной влажности).
• Не сушить при температуре выше 60°C.

6.3 Условия хранения

• Не вскрытый пакет:Температура 5-30°C, влажность <85%.
• После вскрытия:Температура 5-30°C, влажность <60%. Для длительного хранения используйте герметичный контейнер с осушителем или азотный шкаф.
• Срок хранения на производстве:Рекомендуется использовать компоненты в течение 12 часов после вскрытия влагозащитного пакета в условиях производственного цеха (<60% относительной влажности).

7. Рекомендации по применению и конструктивные соображения

7.1 Типичные сценарии применения

• Подсветка ЖК-дисплеев:Для телевизоров, мониторов и вывесок, где более высокое Vf может соответствовать выходному напряжению драйвера.
• Общее декоративное освещение:Ленты, модули и акцентное освещение.
• Индикаторные лампы:В бытовых приборах и промышленном оборудовании, требующих яркой и надежной индикации состояния.

7.2 Проектирование драйвера

Используйте драйвер постоянного тока, рассчитанный на требуемый ток (например, 40мА), с диапазоном выходного напряжения, который учитывает максимальное Vf цепочки светодиодов, включая допуски и температурные эффекты. Для нескольких светодиодов соединяйте их последовательно, параллельно или последовательно-параллельно в зависимости от возможностей драйвера и требуемой резервированности.

7.3 Тепловое управление

Хотя мощность составляет всего 0.25Вт, эффективное тепловое управление на печатной плате необходимо для поддержания низкой температуры перехода. Используйте печатную плату с тепловыми переходами под тепловой площадкой светодиода (если она есть), соединенными с медным полигоном или внутренним слоем земли для рассеивания тепла. Это максимизирует стабильность светового потока и срок службы.

8. Техническое сравнение и отличия

По сравнению со стандартным светодиодом 3014 с одним кристаллом (обычно Vf ~3.0-3.4В), серия T3B с двумя кристаллами предлагает ключевое отличие: более высокое прямое напряжение. Это может быть преимуществом или требованием в зависимости от архитектуры системы.

• Преимущество:Упрощает проектирование в системах с шинами 6В/12В, сокращая или устраняя понижающие преобразователи. Позволяет создавать более длинные последовательные цепочки при заданном напряжении драйвера.
• Соображение:Требует драйвер с более высоким выходным напряжением. Рассеиваемая мощность на корпус немного выше из-за более высокого Vf при том же токе, что требует внимания к тепловому проектированию.
• По сравнению с корпусом 5730 или 5050 аналогичной мощности, корпус 3014 предлагает меньшую занимаемую площадь, но может иметь другие тепловые и оптические характеристики.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

В: Могу ли я питать этот светодиод током 60мА непрерывно?

О: Хотя предельный максимальный ток составляет 60мА, рекомендуемый рабочий ток — 40мА. Работа при 60мА значительно увеличит температуру перехода, снизит эффективность (люмен/ватт) и потенциально сократит срок службы светодиода. Это следует рассматривать только в случае реализации надежной системы теплового управления и если сокращенный срок службы приемлем.

В: В чем разница между бинами CCT 27M5 и 30M5?

О: 27M5 соответствует более теплому белому свету около 2725K, а 30M5 — около 3045K, что также теплое, но с меньшим оранжево-красным оттенком. "M5" указывает, что оба отсортированы в пределах 5-шагового эллипса Мак-Адама, что означает очень хорошую цветовую однородность внутри каждого бина.

В: Зачем нужна сушка и что произойдет, если ее пропустить?

О: Пластиковый корпус поглощает влагу. Во время высокотемпературного процесса пайки оплавлением эта захваченная влага быстро превращается в пар, создавая внутреннее давление, которое может расслоить корпус, расколоть кристалл или оборвать проводные соединения, что приведет к немедленному или скрытому отказу (эффект "попкорна").

В: Как интерпретировать "мин." значение светового потока?

О: Когда вы заказываете конкретный бин потока (например, мин. 30 лм для нейтрального белого), вам гарантируется, что все светодиоды будут соответствовать этому значению или превышать его в условиях испытаний. Фактически поставленные компоненты могут иметь более высокий выход, но они всегда будут находиться в пределах указанного эллипса цветности CCT.

10. Практический пример проектирования и использования

Пример: Проектирование 12В светодиодного модуля для подсветки шкафов

Конструктору необходимо создать тонкий, яркий модуль, питаемый напрямую от 12В адаптера постоянного тока. Использование стандартных 3В светодиодов потребовало бы 4 штук последовательно, оставляя мало запаса по напряжению для драйвера постоянного тока, особенно при низких температурах. Использование двухкристальных светодиодов T3B с Vf ~6.3В позволяет соединить два светодиода последовательно. Эта конфигурация 2S имеет номинальное Vf 12.6В, что хорошо сочетается с источником 12В при использовании простого линейного или импульсного драйвера постоянного тока с низким падением напряжения. Это упрощает схему, уменьшает количество компонентов и лучше соответствует механическим ограничениям, чем цепочка из 4S меньших светодиодов.

11. Принцип работы

Светодиод — это полупроводниковый диод. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее энергию его запрещенной зоны, электроны и дырки рекомбинируют в активной области, высвобождая энергию в виде фотонов (света). В белом светодиоде синий кристалл из нитрида индия-галлия (InGaN) покрыт люминофором на основе иттрий-алюминиевого граната, легированного церием (YAG:Ce). Часть синего света поглощается люминофором и переизлучается в виде желтого света. Смесь оставшегося синего света и преобразованного желтого света воспринимается человеческим глазом как белый. Коррелированная цветовая температура регулируется путем изменения состава и концентрации люминофора. Конструкция с двумя кристаллами просто размещает две такие полупроводниковые структуры электрически последовательно внутри одного корпуса.

12. Технологические тренды

Общая тенденция в SMD светодиодах направлена на повышение эффективности (больше люмен на ватт), улучшение цветопередачи (более высокие значения CRI и R9), лучшую цветовую однородность (более узкое бинирование, например, 3-шаговые или 2-шаговые эллипсы Мак-Адама) и более высокую надежность. Также наблюдается стремление к миниатюризации при сохранении или увеличении светового потока. Использование конструкций с двумя или несколькими кристаллами в стандартных корпусах, таких как 3014 или 2835, — это способ предложить специфические электрические характеристики (например, более высокое Vf) без изменения внешних механических габаритов, предоставляя конструкторам большую гибкость. Кроме того, достижения в технологии люминофоров и конструкции кристаллов продолжают расширять границы эффективности и качества цвета во всех диапазонах CCT.