Техническая документация на светодиод T3C Series 3030 белого свечения - Габариты 3.0x3.0x0.69мм - Напряжение 5.9В - Мощность 0.71Вт

1. Обзор продукта

Белый светодиод серии T3C 3030 — это высокопроизводительный компонент для поверхностного монтажа, предназначенный для общего освещения. Он имеет компактный корпус с улучшенной теплопередачей, что обеспечивает надежную работу при повышенных токах. Светодиод излучает белый свет с широким углом обзора, что делает его подходящим для применений, требующих равномерного освещения.

1.1 Ключевые преимущества

• Высокий световой поток:Обеспечивает высокий уровень яркости, оптимизируя эффективность осветительных приборов.
• Корпус с улучшенной теплопередачей:Конструкция улучшает отвод тепла от p-n-перехода, поддерживает более высокие рабочие токи и способствует увеличению срока службы.
• Высокая допустимая сила тока:Номинальный постоянный прямой ток до 200 мА, импульсный ток — до 300 мА.
• Широкий угол обзора:Типичный угол обзора (2θ1/2) 120 градусов обеспечивает широкое распределение света.
• Соответствие RoHS и бессвинцовая технология:Изготовлен в соответствии с директивами RoHS и подходит для бессвинцовой групповой пайки оплавлением.

1.2 Целевые рынки и области применения

Этот светодиод универсален и ориентирован на несколько сегментов освещения:

• Лампы для модернизации:Прямая замена традиционных источников света в существующих светильниках.
• Общее освещение:Основной источник света в бытовых, коммерческих и промышленных светильниках.
• Подсветка вывесок:Освещение внутренних и наружных информационных табло.
• Архитектурное и декоративное освещение:Акцентное освещение, скрытая подсветка и другие эстетические применения.

2. Подробный анализ технических параметров

2.1 Электрооптические характеристики

Ключевые параметры измеряются при температуре перехода (Tj) 25°C и прямом токе (IF) 120 мА, что является рекомендуемым испытательным условием.

• Световой поток:Выходная величина зависит от коррелированной цветовой температуры (CCT) и индекса цветопередачи (CRI). Например, светодиод 4000K с CRI 80 (Ra80) имеет типичный световой поток 117 люмен (мин. 110 лм). Версии с более высоким CRI (Ra90) имеют немного меньший выход (например, 96 лм типично для 4000K).
• Прямое напряжение (VF):Типичное значение составляет 5.9В, с диапазоном от 5.6В до 6.4В при 120 мА. Этот параметр подвергается бинингу для более точного контроля при проектировании.
• Угол обзора (2θ1/2):Угол половинной яркости обычно составляет 120 градусов.
• Индекс цветопередачи (CRI/Ra):Доступен в трех градациях: Ra70, Ra80 и Ra90, с допуском измерения ±2.

2.2 Электрические и предельные параметры

Понимание предельных значений критически важно для надежного проектирования.

• Предельные параметры:
  • Постоянный прямой ток (IF): 200 мА
  • Пиковый прямой ток (IFP): 300 мА (Длительность импульса ≤100мкс, Скважность ≤1/10)
  • Рассеиваемая мощность (PD): 1280 мВт
  • Обратное напряжение (VR): 5 В
  • Температура перехода (Tj): 120 °C
  • Рабочая температура (Topr): -40°C до +105°C
• Электрические характеристики:
  • Обратный ток (IR): Максимум 10 мкА при VR=5В.
  • Устойчивость к электростатическому разряду (ESD): 1000В (Модель человеческого тела).

2.3 Тепловые характеристики

Теплоотвод критически важен для производительности и долговечности.

• Тепловое сопротивление (Rth j-sp):Тепловое сопротивление от перехода светодиода до точки пайки на MCPCB обычно составляет 13 °C/Вт. Это значение является ключевым для расчета ожидаемого повышения температуры перехода в заданных рабочих условиях.
• Графики характеристик (Рис. 7, 8, 10) показывают взаимосвязь между температурой окружающей среды, прямым напряжением, световым потоком и максимально допустимым током, подчеркивая необходимость эффективного теплоотвода.

3. Объяснение системы бининга

Светодиоды сортируются по бинам для обеспечения согласованности цвета и яркости в пределах производственной партии.

3.1 Бининг по световому потоку

Бины светового потока определяются буквенным кодом (например, 5F, 5G) с минимальным и максимальным значениями в люменах. Структура бининга специфична для каждой комбинации CCT и CRI. Например, светодиод 4000K Ra80 имеет бины от 5G (110-115 лм) до 5K (125-130 лм).

3.2 Бининг по прямому напряжению

Напряжение разбито на четыре кода: Z3 (5.6-5.8В), A4 (5.8-6.0В), B4 (6.0-6.2В) и C4 (6.2-6.4В). Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды с более жесткими допусками по напряжению для более предсказуемой работы драйвера.

3.3 Бининг по цветности (цвету)

Координаты цветности (x, y) контролируются в пределах эллипса Мак-Адама в 5 шагов для каждого бина CCT (например, 27R5 для 2700K, 40R5 для 4000K). Это обеспечивает очень малую заметную разницу в цвете между светодиодами одного бина. Бининг следует рекомендациям Energy Star для 2600K-7000K.

4. Анализ характеристических кривых

Документация включает несколько графиков, иллюстрирующих ключевые зависимости.

• Рис. 5 - Прямой ток vs. Относительная интенсивность:Показывает, как световой выход увеличивается с ростом тока, обычно в почти линейной зависимости в рабочем диапазоне.
• Рис. 6 - Прямой ток vs. Прямое напряжение:Иллюстрирует ВАХ, что важно для проектирования драйвера.
• Рис. 7 - Температура окружающей среды vs. Относительный световой поток:Демонстрирует эффект теплового тушения; световой выход уменьшается с ростом температуры окружающей среды (и, следовательно, перехода).
• Рис. 8 - Температура окружающей среды vs. Относительное прямое напряжение:Показывает, что прямое напряжение уменьшается с увеличением температуры, что характерно для полупроводниковых диодов.
• Рис. 9 - Ts vs. Сдвиг CIE x, y:Отображает, как координаты цветности смещаются с температурой точки пайки (Ts).
• Рис. 10 - Максимальный прямой ток vs. Температура окружающей среды:Кривая снижения номинальных значений, определяющая максимальный безопасный рабочий ток при повышении температуры окружающей среды.
• Рис. 1-3 - Спектр цвета:Показывают спектральное распределение мощности для разных уровней CRI (Ra70, Ra80, Ra90), подчеркивая более полный спектр светодиодов с высоким CRI.
• Рис. 4 - Распределение угла обзора:Полярная диаграмма относительной световой интенсивности в зависимости от угла, подтверждающая широкую диаграмму направленности в 120 градусов.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод имеет квадратную посадочную площадку размером 3.0мм x 3.0мм. Общая высота корпуса составляет 0.69мм. Контактные площадки для пайки расположены на нижней стороне корпуса.

5.2 Конструкция контактных площадок и идентификация полярности

Вид снизу четко показывает площадки анода и катода. Катод обычно обозначается маркировкой или скошенным углом на корпусе. Приведены рекомендуемые размеры контактных площадок для обеспечения качественной пайки и теплового контакта с печатной платой.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Параметры групповой пайки оплавлением

Светодиод подходит для бессвинцовых процессов пайки оплавлением. Максимальная температура пайки (Tsld) указана как 230°C или 260°C в течение 10 секунд. Критически важно соблюдать рекомендуемый температурный профиль, чтобы избежать теплового повреждения корпуса светодиода или кристалла.

6.2 Меры предосторожности при обращении и хранении

• Защита от электростатического разряда (ESD):Несмотря на номинал 1000В HBM, при обращении следует соблюдать стандартные меры предосторожности от ESD.
• Условия хранения:Хранить в среде с температурой от -40°C до +85°C и низкой влажностью. Информацию об уровне чувствительности к влаге (MSL) следует уточнять у производителя.
• Очистка:Если требуется очистка после пайки, используйте методы и растворители, совместимые с материалом герметика светодиода.

7. Информация для заказа и система обозначений

Обозначение компонента имеет структуру: T [X1][X2][X3][X4][X5][X6] – [X7][X8][X9][X10].

• X1 (Код типа):"3C" для корпуса 3030.
• X2 (Код CCT):например, "27" для 2700K, "40" для 4000K.
• X3 (Код CRI):"7" для Ra70, "8" для Ra80, "9" для Ra90.
• X4 (Кристаллы последовательно):Количество кристаллов, соединенных последовательно (1-Z).
• X5 (Кристаллы параллельно):Количество кристаллов, соединенных параллельно (1-Z).
• X6 (Код компонента):Внутреннее обозначение (A-Z).
• X7 (Цветовой код):Определяет стандарт бининга (например, M для ANSI, R для ANSI 85°C).

8. Рекомендации по проектированию устройств

8.1 Выбор драйвера

Учитывая типичное прямое напряжение 5.9В при 120 мА, обязательным является использование драйвера постоянного тока для светодиодов. Выходной ток драйвера должен быть установлен на основе требуемой яркости и теплового расчета. Драйвер должен соответствовать предельным параметрам, особенно пределу постоянного тока в 200 мА.

8.2 Проектирование системы теплоотвода

При тепловом сопротивлении 13°C/Вт (переход-точка пайки) эффективный теплоотвод обязателен для работы на высоких токах. Печатная плата должна использовать металлическую основу (MCPCB) или другую подложку с улучшенной теплопередачей. Максимальная температура перехода 120°C не должна превышаться. Используйте кривую снижения номиналов (Рис. 10) и тепловое сопротивление для расчета требуемых характеристик радиатора.

8.3 Оптическое проектирование

Угол обзора 120 градусов подходит для применений, требующих широкого, рассеянного света. Для более сфокусированных пучков потребуется вторичная оптика (линзы). Следует оценивать пространственную однородность цвета, особенно при смешивании светодиодов из разных бинов по потоку или цветности.

9. Техническое сравнение и отличительные особенности

По сравнению с более мелкими корпусами, такими как 2835 или 3014, корпус 3030 предлагает более широкий тепловой путь и площадь контакта, что позволяет рассеивать большую мощность и использовать более высокие токи, что приводит к большему световому потоку на один компонент. Его типичное прямое напряжение 5.9В выше, чем у стандартных светодиодов класса 3В, что может повлиять на выбор топологии драйвера (например, понижающий vs. повышающий). Наличие версий с высоким CRI (Ra90) делает его конкурентоспособным для качественных осветительных приборов, где важна цветопередача.

10. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

10.1 Какой рекомендуемый рабочий ток?

Хотя абсолютный максимум составляет 200 мА, стандартным испытательным условием и условием бининга является 120 мА. Это типичная рабочая точка, которая балансирует выходную мощность, эффективность и надежность. Фактический рабочий ток должен определяться на основе теплового расчета и требуемого светового потока.

10.2 Как CRI влияет на световой поток?

Светодиоды с более высоким CRI (Ra90) обычно имеют на 10-20% меньший световой поток по сравнению с версиями Ra70 той же CCT, поскольку достижение лучшей цветопередачи часто связано с более широким или иначе сбалансированным спектром, что может снижать световую отдачу.

10.3 Что означает эллипс Мак-Адама в 5 шагов?

Он определяет область на диаграмме цветности CIE, в пределах которой разница в цвете между двумя светодиодами неразличима для среднего человеческого глаза в стандартных условиях наблюдения. Эллипс в 5 шагов — это жесткий допуск, обеспечивающий отличную цветовую согласованность.

10.4 Можно ли питать этот светодиод от источника постоянного напряжения?

Нет. Светодиоды — это приборы с токовым управлением. Источник постоянного напряжения приведет к неконтролируемому току, который, вероятно, превысит максимальный номинал и вызовет немедленный отказ. Всегда используйте драйвер постоянного тока.

11. Практические примеры проектирования и использования

11.1 Светодиодная лампа для модернизации светильников

В светодиодной лампе T8 для модернизации несколько светодиодов 3030 могут быть расположены линейно на узкой MCPCB. Их высокий световой поток позволяет достичь целевой яркости меньшим количеством светодиодов, упрощая схему. Широкий угол обзора помогает достичь равномерного распределения света от лампы. Драйвер разработан для подачи постоянного тока (например, 120 мА) на последовательную цепочку светодиодов, при этом общее напряжение определяется количеством светодиодов в цепи.

11.2 Встраиваемый светильник с высоким индексом цветопередачи

Для бытового встраиваемого светильника, требующего отличной цветопередачи (Ra90), светодиод 3030 с CCT 2700K или 3000K является подходящим выбором. Светодиоды монтируются на круглую MCPCB с интегрированным радиатором. Можно использовать драйвер постоянного тока с возможностью диммирования (например, 0-10В или TRIAC). Тепловой расчет гарантирует, что температура перехода остается ниже 85°C для оптимального срока службы и стабильности цвета.

12. Введение в принцип работы

Белый светодиод по своей сути является полупроводниковым диодом. Когда прикладывается прямое напряжение, превышающее его ширину запрещенной зоны, электроны и дырки рекомбинируют в активной области, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Этот первичный свет обычно синий или ультрафиолетовый. Для создания белого света на полупроводниковый кристалл или вокруг него наносится слой люминофора. Этот люминофор поглощает часть первичного синего/УФ-света и переизлучает его как свет с более длинными волнами (желтый, красный). Смесь непреобразованного синего света и преобразованного желтого/красного света воспринимается человеческим глазом как белый. Точный состав люминофора определяет CCT (теплый белый, холодный белый) и CRI светодиода.

13. Тенденции и развитие технологий

Общая тенденция для светодиодов средней мощности, таких как 3030, — повышение эффективности (больше люмен на ватт) и улучшение надежности при более высоких рабочих температурах. Непрерывно развивается технология люминофоров для достижения более высоких значений CRI с меньшими потерями в эффективности, а также для улучшения цветовой согласованности и стабильности во времени и при изменении температуры. Технология корпусирования также развивается для дальнейшего снижения теплового сопротивления, что позволяет увеличить плотность мощности. Кроме того, внимание уделяется повышению эффективности вывода света из корпуса для максимизации выходной мощности. Отрасль также работает над стандартизацией таких показателей, как срок службы (L70, L90) и сохранение цветности в различных стрессовых условиях, чтобы предоставить более надежные данные для проектирования осветительных систем.