Техническая документация на светодиод T5C серии 5050 белого свечения - Размер 5.0x5.0x1.9мм - Напряжение 6.2В - Мощность 3.97Вт

1. Обзор продукта

Серия T5C представляет собой высокопроизводительный белый светодиод с верхним излучением в стандартном для отрасли SMD-корпусе 5050 (5.0мм x 5.0мм). Данный продукт разработан для применений, требующих высокой световой отдачи, надежности и тепловой эффективности. Его компактные размеры и широкий угол обзора делают его универсальным решением для широкого спектра задач освещения.

1.1 Ключевые преимущества

• Теплоэффективная конструкция корпуса:Корпус оптимизирован для эффективного отвода тепла, что критически важно для поддержания производительности и долговечности при высоких токах накачки.
• Высокий световой поток:Способен обеспечивать высокие уровни яркости, что делает его подходящим для общего и архитектурного освещения.
• Высокая допустимая сила тока:Номинальный прямой ток (IF) до 960 мА, что поддерживает высокомощные применения.
• Широкий угол обзора:Типичный угол обзора (2θ1/2) 120 градусов обеспечивает равномерное распределение света.
• Не содержит свинца и соответствует RoHS:Изготовлен с использованием экологически чистых материалов и процессов, подходит для бессвинцовой пайки оплавлением.

1.2 Целевые рынки и области применения

Данный светодиод предназначен для широкого спектра осветительных применений, включая, но не ограничиваясь:

• Архитектурные и декоративные светильники.
• Модернизированные лампы и модули, предназначенные для замены традиционных источников света.
• Общее освещение для помещений и улицы.
• Подсветка для внутренних и наружных вывесок и дисплеев.

2. Подробный анализ технических параметров

В этом разделе представлена детальная, объективная интерпретация ключевых электрических, оптических и тепловых параметров, указанных в техническом описании.

2.1 Электрооптические характеристики

Основные показатели производительности измеряются при температуре перехода (Tj) 25°C и прямом токе (IF) 640 мА, что считается типичной рабочей точкой.

• Прямое напряжение (VF):Типично 6.2В, в диапазоне от 5.8В до 6.6В. Этот параметр критически важен для проектирования драйвера, так как определяет требования к источнику питания и влияет на общую эффективность системы. Указанный допуск составляет ±0.2В.
• Световой поток:Световой выход значительно варьируется в зависимости от коррелированной цветовой температуры (CCT) и индекса цветопередачи (CRI). Например, светодиод 4000K с Ra70 обеспечивает типичный поток 655 люмен, а светодиод 2700K с Ra90 — 490 люмен. Конструкторы должны выбирать соответствующий бин для достижения целей по яркости и качеству цвета для конкретного применения. Допуск измерения потока составляет ±7%.
• Угол обзора (2θ1/2):Указан широкий угол 120 градусов, что идеально для применений, требующих широкого, равномерного освещения, а не сфокусированного луча.
• Обратный ток (IR):Максимум 10 мкА при обратном напряжении (VR) 5В, что указывает на хорошие диодные характеристики для защиты от незначительных обратных напряжений.

2.2 Предельные эксплуатационные параметры и тепловой режим

Превышение этих пределов может привести к необратимому повреждению устройства.

• Прямой ток:Абсолютный максимальный постоянный ток составляет 960 мА. Импульсный прямой ток (IFP) 1440 мА допускается при строгих условиях (длительность импульса ≤100 мкс, скважность ≤1/10).
• Рассеиваемая мощность (PD):Максимум 6336 мВт. Это критический параметр для теплового проектирования. Фактическая рассеиваемая мощность равна VF * IF. В типичной рабочей точке 640 мА/6.2В рассеивание составляет примерно 3968 мВт, что оставляет запас для работы на более высоких токах или при повышенных температурах окружающей среды при условии управления тепловым сопротивлением.
• Тепловое сопротивление (Rth j-sp):Тепловое сопротивление от перехода светодиода до точки пайки на MCPCB указано как 2.5 °C/Вт. Это низкое значение свидетельствует о теплоэффективном корпусе. Для расчета повышения температуры перехода относительно точки пайки: ΔTj = PD * Rth j-sp. Эффективный теплоотвод необходим для поддержания температуры перехода ниже максимального значения 120°C.
• Рабочая и температура хранения:Устройство может работать при температуре окружающей среды от -40°C до +105°C и храниться от -40°C до +85°C.
• Температура пайки:Совместимо со стандартными профилями оплавления, с пиковой температурой 230°C или 260°C в течение максимум 10 секунд.

2.3 Электростатический разряд (ESD)

Устройство имеет устойчивость к электростатическому разряду 1000В согласно модели человеческого тела (HBM). Во время сборки и обращения следует соблюдать стандартные меры предосторожности от ESD для предотвращения скрытых повреждений.

3. Объяснение системы бинов

Продукт предлагается в контролируемых бинах для обеспечения стабильности цвета, яркости и электрических характеристик.

3.1 Биннинг светового потока

Поток распределяется по бинам с использованием буквенно-цифровых кодов (например, GL, GM, GN). Диапазоны бинов определены отдельно для разных комбинаций CCT и CRI. Например: - Светодиод 3000K, Ra80 в бине "GM" имеет световой поток от 550 до 600 люмен. - Светодиод 6500K, Ra70 в бине "GQ" имеет поток от 700 до 750 люмен. Эта система позволяет конструкторам выбирать светодиоды с жестко контролируемыми уровнями яркости для равномерного освещения в массиве.

3.2 Биннинг прямого напряжения

Прямое напряжение распределяется по бинам с шагом 0.2В с использованием кодов B4, C4, D4 и E4, соответствующих диапазонам от 5.8-6.0В до 6.4-6.6В. Подбор светодиодов по бину напряжения может помочь сбалансировать ток в параллельных цепочках и повысить эффективность драйверов постоянного напряжения.

3.3 Биннинг цветности (цвета)

Координаты цветности (x, y на диаграмме CIE) контролируются в пределах 5-ступенчатого эллипса Мак-Адама для каждой CCT. Это обеспечивает минимально заметное цветовое различие между светодиодами с одинаковой номинальной белой точкой (например, 4000K). В техническом описании приведены координаты центра и размеры эллипсов для CCT от 2700K до 6500K. Стандарты бинов Energy Star применяются ко всем белым светодиодам от 2600K до 7000K.

4. Анализ характеристических кривых

Представленные графики дают представление о поведении светодиода в различных условиях.

4.1 Спектральное распределение мощности

Показаны спектры для версий Ra70, Ra80 и Ra90. Светодиоды с более высоким CRI обычно демонстрируют более заполненный спектр в видимом диапазоне, особенно в красной и голубой областях, что приводит к более точной цветопередаче, но часто за счет несколько более низкой общей световой отдачи (люмен на ватт).

4.2 Зависимость интенсивности/напряжения от тока

Кривая относительной интенсивности в зависимости от прямого тока показывает почти линейную зависимость в типичном рабочем диапазоне, но насыщение может происходить при очень высоких токах. Кривая прямого напряжения в зависимости от прямого тока демонстрирует характерное экспоненциальное поведение диода, при котором напряжение увеличивается логарифмически с ростом тока.

4.3 Температурные зависимости

Ключевые графики иллюстрируют влияние температуры окружающей среды (Ta): -Относительный световой поток в зависимости от Ta:Световой выход обычно уменьшается с ростом температуры из-за снижения внутренней квантовой эффективности и других факторов. Эта кривая снижения номинальных характеристик необходима для проектирования систем, работающих в теплых средах. -Относительное прямое напряжение в зависимости от Ta:Прямое напряжение обычно уменьшается с ростом температуры (отрицательный температурный коэффициент), что необходимо учитывать при проектировании драйверов постоянного тока, чтобы избежать теплового разгона в параллельных конфигурациях. -Максимальный прямой ток в зависимости от Ta:Этот график определяет безопасную рабочую область, показывая, как максимально допустимый постоянный ток должен быть снижен с ростом температуры окружающей среды, чтобы поддерживать температуру перехода в пределах нормы. -Смещение CIE в зависимости от Ta:Показывает, как белая точка (координаты цветности) может незначительно смещаться с температурой, что важно для применений, критичных к цвету.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Светодиод имеет номинальный размер 5.0мм x 5.0мм. Общая высота корпуса составляет примерно 1.9мм. Подробные размеры корпуса, линзы и контактных площадок приведены на чертеже. Критические допуски обычно составляют ±0.1мм, если не указано иное. Расположение площадок разработано для стабильной пайки и эффективного теплопереноса на печатную плату.

5.2 Идентификация полярности и рисунок контактных площадок

Вид снизу четко маркирует анод и катод. Рисунок контактных площадок включает тепловые и электрические площадки. Правильное выравнивание при проектировании и сборке печатной платы критически важно для электрической функции, тепловых характеристик и механической стабильности. Рекомендуемый дизайн трафарета для паяльной пасты должен соответствовать геометрии площадок, чтобы обеспечить правильное формирование паяного соединения.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Параметры групповой пайки оплавлением

Компонент рассчитан на процессы бессвинцовой пайки оплавлением. Поддерживаются два распространенных профиля с пиковой температурой: -Профиль 1:Пиковая температура 230°C. -Профиль 2:Пиковая температура 260°C. В обоих случаях необходимо контролировать время выше температуры ликвидуса (обычно ~217°C для сплавов SAC) и время при пиковой температуре. Максимальное время при указанной пиковой температуре составляет 10 секунд, чтобы предотвратить повреждение силиконовой линзы и внутренних материалов. Следует соблюдать стандартную скорость нагрева и охлаждения, чтобы минимизировать тепловой удар.

6.2 Меры предосторожности при обращении и хранении

• Хранить в сухой, антистатической среде в указанном температурном диапазоне (-40°C до +85°C).
• Использовать в течение 12 месяцев с даты изготовления при рекомендуемых условиях хранения, чтобы избежать проблем с чувствительностью к влаге. Если подвергались воздействию окружающей влажности, может потребоваться прогрев перед пайкой оплавлением.
• Обращаться с использованием ESD-безопасного оборудования и процедур.
• Избегать механических нагрузок на линзу.

7. Система обозначений и информация для заказа

Обозначение компонента следует структурированной системе:T5C**824C-*****. Каждый символ или группа представляет определенный атрибут: -X1 (Тип):"5C" обозначает корпус 5050. -X2 (CCT):Двухзначный код для цветовой температуры (например, 27 для 2700K, 65 для 6500K) или цвета (RE, GR, BL и т.д.). -X3 (CRI):Одна цифра для индекса цветопередачи (7 для Ra70, 8 для Ra80, 9 для Ra90). -X4 (Последовательные чипы):Количество чипов, соединенных последовательно внутри корпуса. -X5 (Параллельные чипы):Количество чипов, соединенных параллельно внутри корпуса. -X6 (Код компонента):Внутреннее обозначение. -X7 (Цветовой код):Определяет класс производительности или применение (например, M для ANSI, B для подсветки). -X8-X10:Внутренние и резервные коды. Для заказа также необходимо указать конкретные коды бинов для потока, напряжения и цветности, чтобы получить требуемые точностные характеристики.

8. Рекомендации по проектированию устройств

8.1 Выбор драйвера и проектирование схемы

• Драйвер постоянного тока:Необходим для стабильного светового выхода и долговечности. Номинальный ток драйвера должен соответствовать предполагаемой рабочей точке (например, 640 мА).
• Тепловой режим:Основной фактор, влияющий на срок службы. Используйте печатную плату на металлической основе (MCPCB) или другой эффективный метод теплоотвода. Рассчитайте требуемое тепловое сопротивление радиатора на основе максимальной температуры окружающей среды, рассеиваемой мощности светодиода и сопротивления переход-точка пайки (2.5°C/Вт).
• Оптика:Широкий луч 120 градусов может потребовать вторичной оптики (линз, отражателей) для применений, требующих сфокусированного света или определенных диаграмм направленности.

8.2 Надежность и срок службы

Хотя конкретный срок службы L70/L90 (часы до поддержания 70%/90% светового потока) не указан, срок службы в первую очередь зависит от температуры перехода. Эксплуатация светодиода значительно ниже его максимальной Tj 120°C, в идеале при 85°C или ниже, значительно продлит его рабочий ресурс. Правильное тепловое проектирование является наиболее критическим фактором для надежности.

9. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

9.1 Какое типичное энергопотребление?

При стандартных условиях испытаний 640 мА и типичном VF 6.2В, потребляемая электрическая мощность составляет примерно 3.97 Вт (P = I * V).

9.2 Как выбрать правильную цветовую температуру (CCT) и индекс цветопередачи (CRI)?

Выбирайте CCT на основе желаемой "теплоты" света: 2700K-3000K для теплого белого, 4000K для нейтрального белого, 5000K-6500K для холодного белого. Более высокий CRI (Ra80, Ra90) необходим для применений, где важна точная цветопередача (например, розничная торговля, музеи, рабочее освещение), но он может сопровождаться небольшим снижением световой отдачи по сравнению с версиями Ra70.

9.3 Можно ли питать этот светодиод на предельном токе 960 мА?

Хотя это возможно, работа на абсолютном максимальном значении требует исключительного теплового управления для поддержания температуры перехода в безопасных пределах. Это также ускорит снижение светового потока и сократит срок службы. Для баланса производительности, эффективности и долговечности рекомендуется работать на типичном токе 640 мА или ниже.

9.4 Почему прямое напряжение такое высокое (~6.2В) по сравнению с меньшими светодиодами?

Корпус 5050 часто содержит несколько светодиодных чипов, соединенных последовательно внутри. Типичная конфигурация — два чипа, каждый с прямым напряжением ~3.1В, соединенные последовательно, что дает общее напряжение ~6.2В. Такая конструкция позволяет обрабатывать более высокую мощность в компактном корпусе.

10. Принцип работы и технологические тренды

10.1 Базовый принцип работы

Белый светодиод обычно использует полупроводниковый чип на основе нитрида индия-галлия (InGaN), излучающий синий свет. Часть синего света преобразуется в более длинные волны (желтый, красный) слоем люминофора, покрывающим чип. Смесь синего света и света, преобразованного люминофором, создает восприятие белого света. Конкретный состав люминофора определяет CCT и CRI излучаемого света.

10.2 Тенденции в отрасли

Отрасль освещения продолжает стремиться к повышению эффективности (люмен на ватт), улучшению качества цвета (более высокий CRI с лучшей спектральной непрерывностью, особенно R9 для красных тонов) и повышению надежности. Теплоэффективные корпуса, подобные используемому в этой серии, являются стандартом для светодиодов средней и высокой мощности для управления теплом, выделяемым при более высоких токах накачки. Также наблюдается тенденция к более точному и жесткому бинингу для обеспечения стабильности цвета и яркости в крупных установках, что отражено в подробной структуре бинов, предоставленной для данного продукта.