Техническая спецификация белого светодиода серии T20 - Корпус 2016 - 2.0x1.6x1.75мм - 11В тип. - 0.33Вт

1. Обзор продукта

Серия T20 представляет собой компактное, высокопроизводительное решение на основе белых светодиодов, разработанное для современных осветительных применений. Этот светодиод с верхним излучением, обозначенный размером корпуса 2016, спроектирован для обеспечения надежного и эффективного освещения. Его ключевые преимущества проистекают из термоусиленной конструкции корпуса, которая способствует лучшему отводу тепла, позволяя работать на более высоких токах и поддерживать стабильный световой поток. Устройство характеризуется широким углом обзора, что делает его подходящим для применений, требующих широкого распределения света. Оно полностью совместимо с процессами бессвинцовой пайки оплавлением и соответствует экологическим стандартам RoHS, обеспечивая совместимость с современными производственными требованиями и глобальными нормами.

Целевой рынок для данного светодиода разнообразен и охватывает как коммерческий, так и бытовой сектор освещения. Его основные области применения включают внутренние осветительные приборы, решения для модернизации с заменой традиционных источников света, общее фоновое освещение, а также архитектурное или декоративное освещение, где критически важны как производительность, так и форм-фактор.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Электрооптические характеристики

Основные характеристики светодиода определены при стандартных условиях испытаний: прямой ток (IF) 30мА и температура перехода (Tj) 25°C. Выходной световой поток варьируется в зависимости от коррелированной цветовой температуры (CCT). Например, светодиод с CCT 2700K (теплый белый) обеспечивает типичный световой поток 34,5 люмен при минимуме 32 люмена, в то время как более холодные CCT, такие как 4000K, 5000K, 5700K и 6500K, обеспечивают более высокий типичный выход — 36,5 люмен (минимум 34 люмена). Все варианты сохраняют высокий индекс цветопередачи (CRI) Ra80, обеспечивая хорошую цветопередачу. Допуск измерения светового потока составляет ±7%, а допуск CRI — ±2.

Устройство обладает очень широким углом обзора (2θ1/2) 120 градусов, обеспечивая широкую и равномерную диаграмму направленности излучения, идеальную для общего освещения помещений.

2.2 Электрические параметры

Прямое напряжение (VF) при 30мА составляет типично 11В, в диапазоне от 9,5В до 12В, с допуском измерения ±0,3В. Абсолютные максимальные предельные значения определяют рабочие ограничения: непрерывный прямой ток (IF) 40мА, импульсный прямой ток (IFP) 60мА (при определенных условиях импульса) и максимальная рассеиваемая мощность (PD) 440мВт. Обратное напряжение (VR) ограничено 5В. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы не превышать эти значения, чтобы обеспечить долгосрочную надежность.

2.3 Тепловые характеристики

Теплоотвод имеет решающее значение для производительности и срока службы светодиода. Тепловое сопротивление от перехода к точке пайки (Rth j-sp) указано как 40°C/Вт при стандартных условиях испытаний. Абсолютная максимальная температура перехода (Tj) составляет 120°C. Устройство рассчитано на рабочий диапазон температур (Topr) от -40°C до +105°C. Кривая снижения мощности (Рис. 8) наглядно показывает, как допустимый прямой ток должен уменьшаться с ростом температуры окружающей среды, чтобы предотвратить перегрев и преждевременный выход из строя.

3. Объяснение системы бинирования

3.1 Бинирование по световому потоку

Светодиоды сортируются по бинам светового потока для обеспечения однородности. Например, светодиод 4000K с Ra80 может находиться в бинах E1 (34-36 лм), E2 (36-38 лм) и E3 (38-42 лм). Код бина (например, D9, E1, E2) является частью системы нумерации деталей и позволяет разработчикам выбирать светодиоды с точным уровнем выходного сигнала для своего применения.

3.2 Бинирование по прямому напряжению

Аналогично, прямое напряжение бинируется для помощи в проектировании схем, особенно для управления несколькими светодиодами, включенными последовательно. Доступные бины включают 1C (8-9В), 1D (9-10В) и 5X (10-12В). Выбор светодиодов из одного и того же бина напряжения может помочь достичь более равномерного распределения тока.

3.3 Бинирование по цветности

Цветовая однородность строго контролируется с использованием цветовой диаграммы CIE 1931. Каждая CCT (например, 2700K, 3000K) определяется целевой центральной координатой (x, y) и эллипсом допуска. В спецификации указано, что цветовые ранги попадают в эллипс Мак-Адама 5 шагов, который является стандартом для определения воспринимаемых цветовых различий. Стандарты бинирования Energy Star применяются в диапазоне от 2600K до 7000K, что гарантирует соответствие светодиодов строгим требованиям к цветовой однородности для качественных осветительных продуктов.

4. Анализ кривых производительности

В техническом описании представлено несколько ключевых графиков для понимания производительности в различных условиях.

Relative Intensity vs. Forward Current (Fig. 3): This curve shows how light output increases with current. It is typically non-linear, and operating beyond the recommended current can lead to efficiency droop and accelerated degradation.

Forward Voltage vs. Forward Current (Fig. 4): This IV characteristic curve is essential for designing the driver circuit. It shows the relationship between the voltage across the LED and the current flowing through it.

Relative Luminous Flux vs. Ambient Temperature (Fig. 5): This graph demonstrates the negative impact of rising temperature on light output. As the ambient (and consequently junction) temperature increases, the luminous flux decreases. This underscores the importance of effective thermal design.

Relative Forward Voltage vs. Ambient Temperature (Fig. 6): The forward voltage has a negative temperature coefficient, meaning it decreases slightly as temperature rises. This can be a factor in constant-current driver design.

Chromaticity Shift vs. Ambient Temperature (Fig. 7): This plot is critical for color-sensitive applications. It shows how the x and y color coordinates drift with changes in temperature, which is vital information for maintaining color consistency in varying environments.

Color Spectrum (Fig. 1): This graph displays the spectral power distribution of the emitted white light, which is a combination of the blue LED chip and the phosphor coating. It helps in understanding the color quality and potential applications.

5. Механическая и корпусная информация

Светодиод использует посадочное место корпуса 2016 с размерами: длина 2,0 мм, ширина 1,6 мм и высота 1,75 мм. Чертеж корпуса предоставляет вид снизу, иллюстрирующий рисунок контактных площадок для пайки. Показана четкая идентификация полярности: катод помечен. Допуск размеров, если не указано иное, составляет ±0,1 мм. Этот компактный размер позволяет выполнять высокоплотную компоновку печатных плат, что делает его подходящим для тонких осветительных приборов.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Устройство предназначено для процессов пайки оплавлением. Предоставлен подробный профиль оплавления с конкретными параметрами: скорость нагрева от температуры ликвидуса (TL=217°C) до пиковой температуры (Tp=260°C макс.) не должна превышать 3°C/сек. Время выдержки выше TL (tL) должно составлять от 60 до 150 секунд. Пиковая температура корпуса не должна превышать 260°C, а время в пределах 5°C от этого пика (tp) должно быть не более 30 секунд. Скорость охлаждения должна быть не более 6°C/сек. Общее время от 25°C до пиковой температуры не должно превышать 8 минут. Соблюдение этого профиля критически важно для предотвращения термического повреждения корпуса светодиода, паяных соединений и внутренних материалов крепления кристалла.

7. Упаковка и информация для заказа

Система нумерации деталей является комплексной и позволяет точно определить спецификацию. Модель имеет вид T20**811A-*****. Система нумерации расшифровывается следующим образом: X1 указывает код типа (20 для корпуса 2016). X2 — код CCT (например, 27 для 2700K). X3 — индекс цветопередачи (8 для Ra80). X4 и X5 указывают количество последовательно и параллельно соединенных кристаллов соответственно. X6 — код компонента. X7 — цветовой код, определяющий конкретные классы производительности (например, M для стандарта ANSI). X8, X9 и X10 предназначены для внутренних и резервных кодов. Эта система позволяет пользователям заказывать именно тот вариант светодиода, который требуется для их конструкции.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

Как указано, основными областями применения являются внутреннее освещение, модернизация, общее освещение и архитектурное/декоративное освещение. Его высокий световой поток и широкий угол делают его отличным выбором для встраиваемых светильников, панельных светильников, светодиодных трубок и декоративных лент. Угол луча 120 градусов особенно полезен для светильников, требующих широкого охвата освещения без горячих точек.

8.2 Соображения по проектированию

Thermal Management: Given the thermal resistance of 40°C/W, proper heat sinking is mandatory, especially when operating at or near the maximum current. The PCB should be designed with adequate thermal vias and possibly connected to a metal core or heatsink to maintain a low junction temperature.

Electrical Driving: A constant current driver is recommended to ensure stable light output and color over the LED's lifetime. The driver should be selected based on the forward voltage bin and the required operating current, ensuring it does not exceed the absolute maximum ratings. The derating curve must be consulted for high-temperature environments.

Optical Design: The top-view nature and wide beam angle may require secondary optics (lenses or diffusers) if a specific beam pattern or glare control is needed.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со стандартными светодиодами средней мощности, корпус T20/2016 предлагает баланс между компактными размерами и хорошими тепловыми характеристиками благодаря своей термоусиленной конструкции. Его типичное прямое напряжение 11В при 30мА предполагает, что внутри может содержаться несколько конфигураций кристаллов. Широкий угол обзора 120 градусов является ключевым отличием от светодиодов с более узкими лучами, что делает его более подходящим для общего освещения, а не для точечной подсветки. Соответствие эллипсам Мак-Адама 5 шагов и бинированию по стандарту Energy Star помещает его в категорию, ориентированную на высокую цветовую однородность, что является значительным преимуществом по сравнению со светодиодами с более широкими цветовыми допусками.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

Q: What is the actual power consumption of this LED?
A: At the typical operating condition of 30mA and 11V, the power consumption is 0.33W (30mA * 11V = 330mW). This is below the maximum power dissipation rating of 440mW.

Q: Can I drive this LED with a 12V supply?
A: Not directly. The LED requires a constant current driver, not a constant voltage supply. Connecting it directly to a 12V source would likely cause excessive current flow, exceeding the absolute maximum rating and destroying the LED. A driver circuit that regulates current to 30mA (or another desired level within spec) must be used.

Q: How does temperature affect the light output?
A: As shown in Fig. 5, light output decreases as ambient temperature rises. Effective heat sinking is crucial to maintain high luminous flux and long life.

Q: What does "5-step MacAdam ellipse" mean for my application?
A: It means the LEDs are binned so tightly that the color difference between any two LEDs in the same bin is virtually imperceptible to the human eye under standard viewing conditions. This is essential for applications where color uniformity across multiple LEDs is critical, such as in panel lights or linear fixtures.

11. Практический пример проектирования и использования

Рассмотрим проектирование светодиодной трубки для модернизации, заменяющей традиционную люминесцентную лампу T8. Типичная конструкция может использовать 120 штук этих светодиодов T20, расположенных линейно на печатной плате на металлической основе (MCPCB). Учитывая его широкий угол обзора 120 градусов, распределение света было бы отличным для общего офисного освещения. Конструктор выберет светодиоды из одного и того же бина светового потока и напряжения (например, E2 и 5X), чтобы обеспечить равномерную яркость и распределение тока. MCPCB будет прикреплена к алюминиевому корпусу, выполняющему роль радиатора. Будет спроектирован драйвер постоянного тока для обеспечения примерно 30мА на каждую цепочку светодиодов, учитывая общее прямое напряжение последовательно соединенных светодиодов. Профиль пайки оплавлением будет строго соблюдаться во время сборки. Такая установка позволит использовать высокую эффективность, длительный срок службы и хорошую цветопередачу светодиода для создания энергосберегающего, высококачественного осветительного продукта.

12. Введение в принцип работы

Белый светодиод работает по принципу электролюминесценции в полупроводниковом материале в сочетании с фосфорным преобразованием. Основой является полупроводниковый кристалл, обычно из нитрида индия-галлия (InGaN), который излучает синий свет при подаче прямого тока. Этот синий свет затем попадает на слой фосфорного покрытия (часто на основе алюмоиттриевого граната или YAG), нанесенного на кристалл или вокруг него. Фосфор поглощает часть синего света и переизлучает его в виде желтого света. Комбинация оставшегося синего света и излучаемого желтого света воспринимается человеческим глазом как белый свет. Точный оттенок белого (CCT) контролируется составом и толщиной фосфорного слоя. Широкий угол обзора достигается за счет конструкции корпуса и рассеивания света через инкапсулирующую линзу.

13. Технологические тренды и развитие

Осветительная промышленность продолжает стремиться к повышению световой отдачи (люмен на ватт), улучшению качества цвета (более высокие значения CRI и R9) и повышению надежности. Тренды включают разработку новых фосфорных материалов для более насыщенного красного излучения (улучшение CRI R9), использование конструкций с удаленным фосфором для лучшей цветовой однородности и управления температурой, а также интеграцию технологий корпусов размером с кристалл (CSP) для еще более компактных форм-факторов. Кроме того, растет внимание к интеллектуальному освещению, требующему светодиодов, которыми можно надежно управлять и диммировать с помощью протоколов, таких как DALI или Zigbee. Серия T20 с ее термоусиленным корпусом и последовательным бинированием соответствует требованиям отрасли к надежным, высококачественным компонентам, которые составляют основу как базовых, так и продвинутых осветительных систем. Переход к человеко-ориентированному освещению (HCL), которое настраивает цвет и интенсивность света для поддержки циркадных ритмов, также зависит от стабильной и предсказуемой работы светодиодов, подобных представленным в этой серии.