Техническая документация на белый светодиод 3030 SMD - Размер 3.0x3.0x0.66мм - Напряжение 5.9В - Мощность 0.71Вт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики высокопроизводительного белого светодиода с верхним излучением в компактном корпусе для поверхностного монтажа (SMD) 3030. Разработанный для общего освещения, этот компонент сочетает в себе высокую светоотдачу, эффективный тепловой менеджмент и надежную работу в сложных условиях. Основные целевые рынки включают решения для модернизации освещения, общее освещение, а также внутреннюю и наружную подсветку вывесок.

Ключевые преимущества данной серии светодиодов обусловлены конструкцией корпуса с улучшенными тепловыми характеристиками, которая способствует эффективному отводу тепла от полупроводникового перехода. Эта конструкция критически важна для поддержания производительности и долговечности, особенно при работе на высоких токах. Корпус обеспечивает широкий угол обзора 120 градусов, гарантируя равномерное распределение света. Кроме того, он соответствует директивам RoHS и подходит для процессов бессвинцовой пайки оплавлением, что соответствует современным производственным и экологическим стандартам.

2. Подробный анализ технических параметров

Характеристики данного светодиода указаны для определенных условий испытаний, обычно при температуре перехода (Tj) 25°C и прямом токе (IF) 120мА. Важно понимать, что реальные характеристики будут зависеть от рабочей температуры и тока накачки.

2.1 Электрооптические характеристики

Выходной световой поток напрямую коррелирует с коррелированной цветовой температурой (CCT) и индексом цветопередачи (Ra). Для стандартных условий испытаний IF=120мА типичный световой поток составляет приблизительно от 94 люмен для светодиода 2700K, Ra90 до 129 люмен для более холодных белых светодиодов (4000K-6500K) с Ra70. Прямое напряжение (VF) обычно составляет 5.9В при 120мА с указанным допуском ±0.2В. Угол обзора (2θ1/2), определяемый как угол, при котором сила света падает до половины своего пикового значения, составляет 120 градусов.

2.2 Абсолютные максимальные и электрические характеристики

Для обеспечения надежности устройства работа никогда не должна превышать абсолютные максимальные характеристики. Максимальный постоянный прямой ток (IF) составляет 200мА, импульсный прямой ток (IFP) 300мА допускается при определенных условиях (длительность импульса ≤100мкс, скважность ≤10%). Максимальная рассеиваемая мощность (PD) составляет 1280 мВт. Устройство может выдерживать обратное напряжение (VR) до 5В. Диапазон рабочих температур (Topr) составляет от -40°C до +105°C, а максимально допустимая температура перехода (Tj) — 120°C.

2.3 Тепловые характеристики

Тепловой менеджмент имеет первостепенное значение для производительности и срока службы светодиода. Ключевым параметром здесь является тепловое сопротивление от перехода к точке пайки (Rth j-sp), которое указано как 13°C/Вт. Это значение показывает, насколько эффективно тепло, генерируемое на кристалле светодиода, передается на печатную плату (PCB). Более низкое тепловое сопротивление всегда предпочтительнее. В техническом описании приведены кривые снижения мощности, показывающие, как максимально допустимый прямой ток уменьшается с ростом температуры окружающей среды, чтобы предотвратить превышение температуры перехода.

3. Объяснение системы бинирования

Из-за производственных отклонений светодиоды сортируются по бинам производительности для обеспечения согласованности в применении. Данный продукт использует многомерную систему бинирования.

3.1 Бинирование по световому потоку

Светодиоды группируются на основе измеренного светового потока при 120мА. Код бина (например, 5G, 5H, 5J) определяет конкретный диапазон люменов. Например, для светодиода 4000K с Ra80 код бина 5H соответствует диапазону потока 115-120 люмен, а 5J — 120-125 люмен. Доступные бины различаются в зависимости от комбинаций CCT и CRI.

3.2 Бинирование по прямому напряжению

Прямое напряжение также бинируется для помощи в проектировании схем, особенно для управления несколькими светодиодами последовательно. Бины обозначаются как Z3 (5.6-5.8В), A4 (5.8-6.0В), B4 (6.0-6.2В) и C4 (6.2-6.4В). Выбор светодиодов из одного и того же бина напряжения может помочь достичь более равномерного распределения тока в параллельных цепочках.

3.3 Бинирование по цветности (цвету)

Координаты цветности (x, y на диаграмме CIE) контролируются в пределах эллипса Мак-Адама 5-го шага для каждой номинальной CCT (2700K, 3000K, 4000K, 5000K, 5700K, 6500K). Эллипс 5-го шага гарантирует, что разница в цвете между светодиодами в одном бине едва заметна для человеческого глаза в стандартных условиях наблюдения. В техническом описании приведены центральные координаты и параметры эллипса для каждого ранга CCT при температурах перехода 25°C и 85°C, что учитывает сдвиг цвета, происходящий с температурой.

4. Анализ характеристических кривых

Техническое описание включает несколько графиков, необходимых для инженеров-проектировщиков.

4.1 Спектральное распределение мощности

Представлены графики спектров с Ra≥70, Ra≥80 и Ra≥90. Спектры с более высоким CRI показывают более заполненный спектр, особенно в красной области, что приводит к более точной цветопередаче освещаемых объектов.

4.2 Зависимость прямого тока от относительной силы света и напряжения

Кривая относительной силы света показывает почти линейную зависимость от тока в нижнем диапазоне, обычно насыщаясь при более высоких токах из-за падения эффективности и тепловых эффектов. Кривая прямого напряжения показывает характерный экспоненциальный рост с током, что критически важно для проектирования драйверов постоянного тока.

4.3 Кривые теплового снижения мощности

Кривая "Температура окружающей среды vs. Относительный световой поток" демонстрирует снижение светового выхода с ростом рабочей температуры светодиода. Кривая "Температура окружающей среды vs. Относительное прямое напряжение" показывает уменьшение VF с ростом температуры, что является отрицательным температурным коэффициентом, типичным для полупроводников. График "Максимальный прямой ток vs. Температура окружающей среды" представляет собой кривую снижения мощности, определяющую максимальный безопасный рабочий ток при любой заданной температуре окружающей среды для поддержания Tj ниже 120°C.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод размещен в корпусе 3030, что означает, что его площадь основания составляет приблизительно 3.0мм x 3.0мм. Общая высота — 0.66мм. Подробные механические чертежи показывают виды сверху, снизу и сбоку с критическими размерами, включая кривизну линзы и расположение контактных площадок. Все неуказанные допуски составляют ±0.2мм.

5.2 Конструкция контактных площадок и идентификация полярности

Вид снизу четко показывает две анодные и две катодные контактные площадки. Полярность обозначена на самом корпусе, с отличительным маркером, обозначающим сторону катода. Это критически важно для правильной ориентации во время сборки. Шаблон контактных площадок разработан для облегчения формирования качественного паяного соединения и механической стабильности во время оплавления.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

Компонент рассчитан на бессвинцовую пайку оплавлением. Указан максимальный температурный профиль пайки: температура корпуса не должна превышать 230°C или 260°C более 10 секунд, в зависимости от используемого конкретного профиля. Применимы стандартные профили IPC/JEDEC J-STD-020 для бессвинцовой обработки. Рекомендуется следовать профилю, предложенному производителем, чтобы избежать теплового удара, дефектов паяных соединений или повреждения внутренних материалов светодиода. Устройства следует хранить в сухой контролируемой среде перед использованием.

7. Рекомендации по применению

7.1 Типичные сценарии применения

Данный светодиод хорошо подходит для:
- Лампы для модернизации:Прямая замена традиционных ламп накаливания, галогенных или КЛЛ в точечных светильниках, трековых светильниках и лампах.
- Общее освещение:Линейные модули, панельные светильники и светильники для высоких помещений, где требуется высокая светоотдача.
- Вывески и архитектурное освещение:Подсветка для внутренних/наружных вывесок, объемных букв и декоративной акцентной подсветки благодаря широкому углу обзора и яркости.

7.2 Вопросы проектирования

1. Тепловой менеджмент:Низкое значение Rth j-sp эффективно только в том случае, если у печатной платы есть путь с низким тепловым сопротивлением к радиатору. Используйте металлические печатные платы (MCPCB) или другие термоусиленные подложки.
2. Ток накачки:Хотя светодиод способен работать на 200мА, работа на тестовом токе 120мА или ниже часто обеспечивает лучший баланс эффективности, срока службы и тепловой нагрузки.
3. Оптика:Угол обзора 120 градусов может потребовать вторичной оптики (линз, отражателей) для применений, требующих более узкого луча.
4. Электрическое проектирование:Используйте драйвер постоянного тока, соответствующий бину прямого напряжения и желаемому рабочему току. Учитывайте отрицательный температурный коэффициент VF при проектировании контуров обратной связи.

8. Часто задаваемые вопросы на основе технических параметров

В: Каково фактическое энергопотребление в типичной рабочей точке?
О: При IF=120мА и VF=5.9В входная электрическая мощность составляет приблизительно 0.71 Ватт (120мА * 5.9В = 0.708Вт).

В: Как индекс цветопередачи (CRI) влияет на световой выход?
О: Как показано в электрооптической таблице, для одной и той же CCT светодиоды с более высоким CRI (Ra90) имеют более низкий типичный световой поток по сравнению со светодиодами со стандартным CRI (Ra70). Это фундаментальный компромисс в белых светодиодах с люминофорным преобразованием.

В: Могу ли я питать этот светодиод от источника постоянного напряжения?
О: Это настоятельно не рекомендуется. Экспоненциальная зависимость I-V светодиодов означает, что небольшие изменения напряжения вызывают большие изменения тока, что приводит к тепловому разгону и отказу. Всегда используйте драйвер постоянного тока.

В: Что означает эллипс Мак-Адама 5-го шага для моего применения?
О: Это гарантирует очень высокую цветовую согласованность. Светодиоды из одного бина CCT будут казаться практически одинаковыми по цвету большинству наблюдателей, что критически важно в многодиодных светильниках, чтобы избежать видимых цветовых вариаций (цветового смешения).

9. Принцип работы

Это белый светодиод с люминофорным преобразованием. Основной полупроводниковый кристалл излучает синий свет при прохождении через него электрического тока (электролюминесценция). Этот синий свет попадает на слой люминофорного материала, нанесенного на кристалл или рядом с ним. Люминофор поглощает часть синих фотонов и переизлучает свет на более длинных волнах (желтый, а часто и красный для типов с высоким CRI). Комбинация оставшегося синего света и широкополосного излучения люминофора приводит к восприятию белого света. Конкретная смесь люминофоров определяет CCT и CRI конечного излучения.

10. Тенденции отрасли

Формат корпуса 3030 представляет собой баланс между высокой мощностью и компактными размерами, что делает его популярным выбором в сегменте светодиодов средней мощности. Тенденции отрасли продолжают фокусироваться на увеличении световой отдачи (люмен на ватт), улучшении цветовой согласованности и цветопередачи, а также повышении надежности при более высоких рабочих температурах. Также наблюдается стремление к более устойчивым производственным процессам и материалам. Интеграция передовых люминофоров для улучшения спектрального качества и оптимизация геометрии корпуса для превосходных тепловых характеристик являются постоянными направлениями развития в корпусах этого класса.