Техническая документация на светодиод T3C Series 3030 белый - Габариты 3.0x3.0x0.69мм - Напряжение 3.2В - Мощность 1.12Вт

1. Обзор продукта

Серия T3C представляет собой семейство высокопроизводительных белых светоизлучающих диодов (LED) с верхним излучением в компактном корпусе для поверхностного монтажа (SMD) 3030. Разработанная для общего и архитектурного освещения, эта серия сочетает в себе высокий световой поток, превосходное тепловое управление и широкий угол обзора. Конструкция корпуса обеспечивает надежность и простоту монтажа на автоматизированных линиях с использованием стандартных процессов пайки оплавлением.

1.1 Ключевые преимущества

• Теплоэффективный корпус:Конструкция минимизирует тепловое сопротивление от p-n-перехода светодиода до точки пайки (Rth j-sp), способствуя эффективному отводу тепла и поддерживая более высокие рабочие токи для стабильной работы.
• Высокая световая отдача:Обеспечивает высокий световой поток, что делает его подходящим для применений, требующих яркого и эффективного освещения.
• Надежная конструкция:Способен выдерживать прямой ток до 400 мА (постоянный) и 600 мА (импульсный), обеспечивая гибкость проектирования.
• Широкий угол обзора:Характеризуется типичным углом обзора 120 градусов (2θ1/2), обеспечивая равномерное распределение света.
• Соответствие экологическим нормам:Продукт не содержит свинца и соответствует спецификациям RoHS.

1.2 Целевые области применения

Данный светодиод идеально подходит для различных решений в области освещения, включая:

• Светильники для внутреннего освещения
• Светодиодные лампы для модернизации (замена традиционных источников света)
• Общее освещение
• Архитектурное и декоративное освещение

2. Анализ технических параметров

2.1 Электрооптические характеристики

Все измерения указаны при температуре p-n-перехода (Tj) 25°C и прямом токе (IF) 350 мА, что является стандартным условием испытаний.

• Коррелированная цветовая температура (CCT):Доступны значения 2700K, 3000K, 4000K, 5000K, 5700K и 6500K.
• Индекс цветопередачи (CRI - Ra):Минимум Ra80 (типично Ra82) для всех вариантов CCT, что обеспечивает хорошую цветопередачу.
• Световой поток:Типичные значения варьируются от 136 лм (2700K) до 145 лм (4000K-6500K). Для каждой CCT также указаны минимальные значения.
• Прямое напряжение (VF):Типичное значение составляет 3.2В, максимальное — 3.4В при 350 мА. Допуск ±0.1В.
• Угол обзора (2θ1/2):Типично 120 градусов.

2.2 Предельные эксплуатационные параметры

Эти параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Эксплуатация должна осуществляться в пределах этих значений.

• Прямой ток (IF):400 мА (постоянный ток)
• Импульсный прямой ток (IFP):600 мА (Длительность импульса ≤100мкс, Скважность ≤1/10)
• Рассеиваемая мощность (PD):1360 мВт
• Обратное напряжение (VR):5 В
• Рабочая температура (Topr):от -40°C до +105°C
• Температура p-n-перехода (Tj):120°C (макс.)

2.3 Тепловые характеристики

• Тепловое сопротивление (Rth j-sp):Типично 18 °C/Вт. Этот параметр критически важен для проектирования системы теплового управления, так как показывает, насколько эффективно тепло отводится от полупроводникового перехода к точке пайки на печатной плате.
• Электростатический разряд (ESD):Выдерживает 1000В (модель человеческого тела), обеспечивая базовую защиту от статического электричества при обращении.

3. Объяснение системы бинирования

Продукт классифицируется по бинам для обеспечения стабильности ключевых параметров.

3.1 Бинирование по световому потоку

Светодиоды сортируются по бинам светового потока (коды 2E, 2F, 2G, 2H) на основе измеренного выхода при 350 мА. Для каждой CCT определены минимальный и максимальный диапазоны потока для каждого кода бина. Например, светодиод 4000K в бине 2G имеет световой поток от 139 лм до 148 лм. Допуск измерения светового потока составляет ±7%.

3.2 Бинирование по прямому напряжению

Светодиоды также сортируются по прямому напряжению при 350 мА на три категории: H3 (2.8-3.0В), J3 (3.0-3.2В) и K3 (3.2-3.4В). Это помогает проектировать стабильные драйверные схемы, особенно для параллельных массивов.

3.3 Бинирование по цветности

Цветовые координаты (x, y на диаграмме CIE) контролируются в пределах эллипса Мак-Адама 5-го шага для каждого кода CCT (например, 27R5 для 2700K). Это обеспечивает очень высокую цветовую однородность, сводя к минимуму видимую разницу в цвете между отдельными светодиодами. Бинирование следует рекомендациям Energy Star для диапазона 2600K-7000K. Приведены центральные координаты для температур перехода 25°C и 85°C, что учитывает цветовой сдвиг при нагреве.

4. Анализ характеристических кривых

В технической документации представлены несколько ключевых графиков, иллюстрирующих поведение устройства в различных условиях.

4.1 Зависимость прямого тока от относительного светового потока

Эта кривая показывает, что световой выход увеличивается с ростом тока, но в конечном итоге насыщается. Это критически важно для определения оптимального рабочего тока, обеспечивающего баланс между яркостью, эффективностью и сроком службы.

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

Этот график отображает экспоненциальную зависимость между напряжением и током, фундаментальную для работы светодиода. Он используется для проектирования драйверов и расчета мощности.

4.3 Зависимость температуры окружающей среды от относительного светового потока

Эта кривая демонстрирует негативное влияние повышения температуры окружающей среды (и, соответственно, перехода) на световой выход. Для поддержания производительности необходима эффективная тепловая конструкция.

4.4 Зависимость температуры окружающей среды от относительного прямого напряжения

Показывает, как прямое напряжение уменьшается с ростом температуры, что является характеристикой полупроводниковых диодов. Это может использоваться для измерения температуры в некоторых продвинутых системах управления.

4.5 Диаграмма направленности излучения

Иллюстрирует ламбертову диаграмму направленности, подтверждая широкий угол обзора в 120 градусов.

4.6 Спектр излучения

Изображает спектральное распределение мощности белого света, который является комбинацией синего светодиодного чипа и люминофорного покрытия. Форма спектра указывает на CRI и качество цвета.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габариты корпуса

Светодиод имеет компактные размеры 3.0мм x 3.0мм с типичной высотой 0.69мм. Чертеж предоставляет детальные размеры линзы, корпуса и контактных площадок. Ключевые допуски составляют ±0.2мм, если не указано иное.

5.2 Расположение контактных площадок и полярность

Вид снизу четко показывает контактные площадки анода и катода. Катод обычно обозначается маркировкой или скошенным углом на корпусе. Правильная полярность необходима для работы.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль пайки оплавлением

Предоставлен детальный профиль пайки оплавлением для обеспечения надежной пайки без повреждения светодиода.

• Пиковая температура корпуса (Tp):Максимум 260°C.
• Время выше температуры ликвидуса (TL=217°C):от 60 до 150 секунд.
• Время в пределах 5°C от пиковой температуры:Максимум 30 секунд.
• Скорость нагрева:Максимум 3°C/секунду.
• Скорость охлаждения:Максимум 6°C/секунду.
• Предварительный нагрев:от 150°C до 200°C в течение 60-120 секунд.

Соблюдение этого профиля критически важно для сохранения целостности паяного соединения и предотвращения термических напряжений в корпусе светодиода и внутреннем креплении кристалла.

6.2 Хранение и обращение

Диапазон температур хранения составляет от -40°C до +85°C. Устройства должны храниться в влагозащитной упаковке до использования, а обращение с ними должно осуществляться с соблюдением мер предосторожности от электростатического разряда (ESD).

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификации ленты и катушки

Светодиоды поставляются на эмбоссированной несущей ленте для автоматизированного монтажа методом "pick-and-place". Максимальное количество на катушке — 5000 штук. Предоставлены размеры упаковочной ленты для облегчения настройки питателя.

7.2 Система обозначения артикулов

Артикул T3C**811A-***** расшифровывается следующим образом: 'T3C' указывает на тип корпуса 3030. Последующие символы определяют CCT (например, 27 для 2700K), цветопередачу (8 для Ra80), количество последовательно и параллельно соединенных чипов (1 и 1 соответственно), код компонента и цветовой код (например, R для бинирования по ANSI при 85°C). Эта система позволяет точно выбрать желаемые характеристики.

8. Рекомендации по проектированию приложений

8.1 Тепловое управление

Учитывая рассеиваемую мощность (до 1.12Вт при 350 мА, 3.2В) и тепловое сопротивление, обязательным является правильно спроектированная печатная плата на металлической основе (MCPCB) или другой метод теплоотвода. Цель — поддерживать температуру перехода как можно ниже для максимизации светового выхода, срока службы и цветовой стабильности. Rth j-sp 18°C/Вт является отправной точкой для расчета требуемого теплового сопротивления системы.

8.2 Электрическое управление

Настоятельно рекомендуется использовать драйвер постоянного тока вместо источника постоянного напряжения для обеспечения стабильного светового выхода и предотвращения теплового разгона. Драйвер должен быть спроектирован для работы в пределах предельных эксплуатационных параметров, с учетом как бина прямого напряжения, так и отрицательного температурного коэффициента VF.

8.3 Оптическое проектирование

Широкий угол обзора 120 градусов делает этот светодиод подходящим для применений, требующих широкого освещения без вторичной оптики. Для создания сфокусированных пучков необходимо выбирать соответствующие линзы или отражатели, учитывая диаграмму направленности и физические размеры светодиода.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических данных)

9.1 В чем разница между значениями светового потока 'Typ' и 'Min'?

Значение 'Typ' (типичное) представляет собой среднюю или ожидаемую производительность в стандартных условиях испытаний. Значение 'Min' (минимальное) — это гарантированный нижний предел для продукта. Конструкторам следует использовать значение 'Min' для консервативных расчетов светового потока системы, чтобы гарантировать, что конечный продукт соответствует целевым показателям яркости.

9.2 Могу ли я непрерывно питать этот светодиод током 400 мА?

Хотя предельный эксплуатационный параметр для постоянного прямого тока составляет 400 мА, работа на этом пределе будет генерировать больше тепла (Мощность = IF * VF) и, вероятно, сократит срок службы и эффективность. Стандартное условие испытаний и большинство данных о производительности приведены для 350 мА, что считается более оптимальной рабочей точкой для баланса выхода и надежности. Работа на 400 мА требует исключительного теплового управления.

9.3 Как бинирование в эллипсе Мак-Адама 5-го шага помогает в моем применении?

Такое точное бинирование гарантирует, что светодиоды с одним кодом CCT (например, 40R5) будут выглядеть практически одинаковыми по цвету для человеческого глаза при размещении рядом. Это критически важно в многодиодных светильниках (таких как панельные светильники или споты), чтобы избежать неприятного цветового различия, которое часто воспринимается как дефект качества.

10. Пример проектирования

Сценарий:Проектирование модуля для модернизации светодиодного спота на 1200 лм.

Процесс проектирования:

1. Выбор светодиода:Использование светодиода 4000K, Ra80, бин светового потока 2G (139-148 лм типично). Для консервативного дизайна используется минимальное значение 139 лм.
2. Расчет количества:Целевой световой поток / Мин. поток на светодиод = 1200 / 139 ≈ 8.6 светодиодов. Округляем до 9 светодиодов.
3. Электрическое проектирование:Планируется последовательно-параллельная матрица (например, 3 цепочки по 3 светодиода последовательно), управляемая драйвером постоянного тока. Ток драйвера установлен на 350 мА на цепочку. Прямое напряжение на цепочку (3 светодиода * ~3.2В) ≈ 9.6В. Драйвер должен обеспечивать 350 мА при напряжении, покрывающем диапазон бинов VF (например, до 3*3.4В=10.2В).
4. Тепловое проектирование:Общая мощность ≈ 9 светодиодов * 3.2В * 0.35А = 10.1Вт. Используя Rth j-sp 18°C/Вт и целевую максимальную Tj 105°C в среде с температурой 55°C (ΔT=50°C), требуемое тепловое сопротивление системы от перехода до окружающей среды составляет ΔT / Мощность = 50°C / 10.1Вт ≈ 4.95°C/Вт. Поскольку внутреннее Rth j-sp светодиода уже составляет 18°C/Вт, необходим внешний радиатор с очень низким тепловым сопротивлением, что подчеркивает необходимость эффективной конструкции MCPCB и шасси.
5. Оптическое/Механическое:Широкий угол обзора светодиодов обеспечивает хорошее распределение света внутри отражателя или рассеивателя спота.

11. Технические принципы

Данный светодиод основан на полупроводниковой технологии, где ток, протекающий через чип (обычно InGaN), вызывает рекомбинацию электронно-дырочных пар, излучая фотоны в синем спектре. Слой люминофора, нанесенный на чип, поглощает часть этого синего света и переизлучает его в виде желтого света. Комбинация оставшегося синего света и преобразованного желкого света создает восприятие белого света. Точное соотношение синего и желтого (а иногда и красного люминофора для более высокого CRI) определяет коррелированную цветовую температуру (CCT). Эффективность этого процесса преобразования, наряду с электрической эффективностью чипа, определяет общую световую отдачу (люмен на ватт). Корпус предназначен для защиты чипа, обеспечения электрических соединений и управления выделяемым теплом, поскольку избыточное тепло ухудшает как чип, так и люминофор, снижая световой выход и смещая цвет.

12. Тенденции отрасли

Индустрия светодиодов продолжает фокусироваться на увеличении световой отдачи (лм/Вт) и улучшении качества цвета (более высокий CRI с лучшей передачей спектра, особенно R9 для красных оттенков). Существует сильная тенденция к стандартизации корпусов (таких как 3030) для упрощения цепочек поставок и проектирования светильников. Другая значительная тенденция — интеграция большего интеллекта, переход к подключенным, настраиваемым системам белого света (управление CCT и интенсивностью). Кроме того, надежность и срок службы при высокотемпературной эксплуатации постоянно улучшаются за счет достижений в технологии чипов, стабильности люминофора и материалов корпуса. Стремление к устойчивому развитию также стимулирует повышение эффективности и увеличение жизненных циклов продукции.