Техническая документация на белый светодиод 5050 SMD - Размер 5.0x5.0x1.9мм - Напряжение 25В - Мощность 5Вт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны спецификации серии T5C мощных белых светодиодов с верхним излучением в корпусе SMD 5050. Разработанный для требовательных применений в общем освещении, этот светодиод сочетает в себе корпус с улучшенными тепловыми характеристиками, высокий световой поток и широкий угол обзора. Он подходит для процессов пайки оплавлением и соответствует соответствующим экологическим стандартам.

1.1 Ключевые преимущества

• Конструкция корпуса с улучшенным теплоотводом:Оптимизирована для эффективного отвода тепла, поддерживает более высокие рабочие токи и увеличивает срок службы.
• Высокий световой поток:Обеспечивает высокий уровень яркости, подходящий для замены традиционных источников света и светильников общего назначения.
• Высокая допустимая сила тока:Номинальный прямой ток (IF) составляет 200мА, с максимальным импульсным током 330мА.
• Компактный размер корпуса (5050):Площадь 5.0мм x 5.0мм позволяет реализовывать высокоплотные компоновки печатных плат.
• Широкий угол обзора (120°):Обеспечивает равномерное освещение на большой площади.
• Не содержит свинца и соответствует RoHS:Подходит для использования в продуктах, требующих соответствия экологическим директивам.

1.2 Целевые области применения

Данный светодиод разработан для различных применений в интерьерном и архитектурном освещении, где первостепенное значение имеют надежность, яркость и качество цвета.

• Внутреннее освещение:Встраиваемые светильники (даунлайты), панельные светильники и другие встраиваемые приборы.
• Модернизация (замена):Прямая замена традиционных источников света в существующих светильниках.
• Общее освещение:Рабочее освещение, акцентное освещение и освещение зон.
• Архитектурное / декоративное освещение:Скрытая подсветка (ков-лайт), вывески и декоративные световые элементы.

2. Подробный анализ технических параметров

В данном разделе представлен детальный разбор электрических, оптических и тепловых характеристик светодиода в стандартных условиях испытаний (Tj = 25°C, IF = 200мА).

2.1 Электрооптические характеристики

Основные показатели производительности определяют световой выход и качество цвета. Измерения обычно проводятся при температуре перехода (Tj) 25°C и прямом токе 200мА.

Ключевые примечания:Допуск светового потока составляет ±7%. Допуск измерения индекса цветопередачи (Ra) составляет ±2. Версии с высоким CRI (Ra90) обеспечивают превосходную цветопередачу, но с несколько сниженным световым потоком по сравнению с бинами Ra70 и Ra80.

2.2 Предельные эксплуатационные параметры

Это предельные значения, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Эксплуатация всегда должна осуществляться в пределах этих значений.

Соображения для проектирования:Номинальный импульсный прямой ток (IFP) применим только при определенных условиях: длительность импульса ≤ 100мкс и скважность ≤ 1/10. Превышение любого предельного параметра может изменить свойства устройства и привести к отказу.

2.3 Электрические и тепловые характеристики

Эти параметры определяют рабочие характеристики в нормальных условиях.

Ключевые примечания:Допуск прямого напряжения составляет ±3%. Значение теплового сопротивления критически важно для проектирования системы охлаждения; более низкое значение указывает на лучший теплоотвод от перехода светодиода к печатной плате. Рейтинг ESD 1000В HBM требует стандартных мер предосторожности при обращении со статическим электричеством во время сборки.

3. Объяснение системы бинирования

Для обеспечения постоянства цвета и яркости в производстве светодиоды сортируются по бинам на основе измеренных характеристик. Это позволяет разработчикам выбирать компоненты, соответствующие конкретным требованиям приложения.

3.1 Система нумерации компонентов

Номер компонента следует структурированному коду:T5C***82C-R****. Ключевые элементы включают:

• X1 (Код типа):"5C" указывает на корпус 5050.
• X2 (Код цветовой температуры):например, "27" для 2700K, "40" для 4000K, "65" для 6500K.
• X3 (Код индекса цветопередачи):"7" для Ra70, "8" для Ra80, "9" для Ra90.
• X4 & X5 (Конфигурация кристаллов):Указывает количество последовательно и параллельно соединенных светодиодных кристаллов внутри корпуса (1-Z).
• X7 (Цветовой код):Определяет стандарт бинирования по цветности (например, ANSI, ERP).

3.2 Бинирование по световому потоку

Светодиоды группируются по минимальному и максимальному световому потоку при 200мА. Например, для светодиода 4000K, Ra80:

• Код GN:600 лм (Мин.) до 650 лм (Макс.)
• Код GP:650 лм (Мин.) до 700 лм (Макс.)
• Код GQ:700 лм (Мин.) до 750 лм (Макс.)

Выбор более высокого бина (например, GQ) гарантирует более высокую минимальную яркость.

3.3 Бинирование по прямому напряжению

Для помощи в проектировании драйверов и согласования токов светодиоды также бинируются по прямому напряжению (VF).

• Код 6D:VF = 22В до 24В
• Код 6E:VF = 24В до 26В
• Код 6F:VF = 26В до 28В

3.4 Бинирование по цветности

Цветовая точка (координаты x, y на диаграмме CIE) строго контролируется. Спецификация ссылается на эллипс Мак-Адама из 5 шагов, что означает, что все светодиоды в данном бине визуально неразличимы по цвету в стандартных условиях наблюдения. Центральные координаты и параметры эллипса предоставлены для каждой цветовой температуры при температурах перехода 25°C и 85°C, учитывая сдвиг цвета от температуры. Бинирование по стандарту Energy Star применяется для всех цветовых температур от 2600K до 7000K.

4. Кривые производительности и спектральный анализ

В техническом описании представлены графические представления ключевых аспектов производительности.

4.1 Спектральное распределение мощности

Представлены отдельные спектры для версий Ra≥70, Ra≥80 и Ra≥90. Спектры с более высоким CRI будут показывать более заполненную кривую в видимом спектре, особенно в красной и голубой областях, что приводит к более точной цветопередаче.

4.2 Диаграмма направленности

Полярная диаграмма иллюстрирует пространственную диаграмму излучения. Типичная полная ширина на полувысоте (FWHM) 120° указывает на ламбертовское или близкое к нему распределение, где интенсивность света максимальна при 0° (перпендикулярно поверхности светодиода) и уменьшается по закону косинуса.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры корпуса

Корпус SMD 5050 имеет следующие критические размеры (в мм, допуск ±0.1мм, если не указано иное):

• Общий размер:5.00 (Д) x 5.18 (Ш) x 1.90 (В) макс.
• Площадь светодиодного кристалла:4.20 x 4.54.
• Шаг и размер выводов:Показана детальная разводка контактных площадок для оптимального формирования паяного соединения и теплового контакта.

5.2 Определение полярности

Вид снизу четко маркирует катодную и анодную контактные площадки. Правильная полярность необходима во время сборки печатной платы для предотвращения повреждения от обратного смещения.

5.3 Внутренняя конфигурация

Обозначение "8 последовательно, 2 параллельно" предполагает, что корпус содержит несколько светодиодных кристаллов, соединенных в комбинированную последовательно-параллельную матрицу для достижения указанного высокого прямого напряжения (~25В) и способности по току.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Профиль пайки оплавлением

Предоставлен подробный профиль оплавления для обеспечения надежных паяных соединений без повреждения светодиода. Ключевые параметры включают:

• Пиковая температура корпуса (Tp):260°C максимум.
• Время выше температуры ликвидуса (TL=217°C):от 60 до 150 секунд.
• Время в пределах 5°C от Tp:30 секунд максимум.
• Скорость нагрева:3°C/секунду максимум.
• Скорость охлаждения:6°C/секунду максимум.

Критическое соображение:Соблюдение этого профиля крайне важно. Чрезмерная температура или время могут ухудшить внутренние материалы светодиода (эпоксидная смола, люминофор) и межсоединения, что приведет к преждевременному отказу или потере производительности.

6.2 Хранение и обращение

Хотя в предоставленном отрывке явно не детализировано, основываясь на рейтинге температуры хранения (Tstg: -40 до +85°C), компоненты должны храниться в прохладной, сухой среде. Рекомендуются стандартные меры предосторожности по уровню чувствительности к влажности (MSL) для SMD-компонентов, и светодиоды следует прогревать перед оплавлением, если упаковка подвергалась воздействию окружающей влажности в течение длительного времени.

7. Рекомендации по проектированию приложений

7.1 Тепловой менеджмент

При рассеиваемой мощности до 5.94Вт и тепловом сопротивлении 3°C/Вт (переход - точка пайки) эффективный теплоотвод обязателен. Печатная плата должна использовать металлическую основу (MCPCB) или другую теплопроводящую подложку. Расчетный рост температуры от точки пайки до перехода составляет ΔT = Мощность * Rth j-sp. Например, при 5Вт, ΔT = 15°C. Температура точки пайки должна поддерживаться достаточно низкой, чтобы температура перехода (Tj) оставалась ниже своего максимального значения 120°C во время работы.

7.2 Электрическое управление

Для работы светодиода обязателен драйвер постоянного тока. Драйвер должен быть рассчитан на выходной ток 200мА (или ниже, если требуется диммирование) и диапазон выходного напряжения, покрывающий диапазон прямого напряжения светодиода (например, 22-28В). Для конструкций с несколькими светодиодами обычно используется последовательное соединение из-за высокого Vf; параллельное соединение требует тщательной балансировки токов.

7.3 Оптическое проектирование

Угол обзора 120° подходит для применений, требующих широкого, рассеянного освещения. Для более сфокусированных лучей потребуется вторичная оптика (линзы или отражатели). Конструкция с верхним излучением означает, что свет излучается в основном перпендикулярно плоскости монтажа.

8. Сравнение и отличия

По сравнению со стандартными светодиодами средней мощности (например, корпуса 2835, 3030), этот светодиод 5050 предлагает значительно более высокий световой поток на корпус, сокращая количество компонентов, необходимых для заданного светового потока. Его более высокое прямое напряжение снижает требования к току для заданной мощности, что может минимизировать резистивные потери в дорожках и разъемах. Основной компромисс - повышенная сложность теплового менеджмента из-за более высокой удельной мощности.

9. Часто задаваемые вопросы на основе технических параметров

9.1 Можно ли питать этот светодиод током 150мА вместо 200мА?

Да, питание более низким током уменьшит световой выход (примерно пропорционально току) и значительно улучшит эффективность (люмен на ватт) и срок службы из-за более низкой температуры перехода.

9.2 Каков ожидаемый срок службы (L70/B50)?

Хотя в этом техническом описании явно не указано, срок службы светодиода в первую очередь зависит от температуры перехода. Эксплуатация светодиода в пределах его номиналов, особенно поддержание низкой Tj за счет хорошего теплового проектирования, является ключом к достижению долгого срока службы (обычно 50 000 часов до L70 или более).

9.3 Как изменяется цветовая температура от температуры и со временем?

Координаты цветности указаны как при 25°C, так и при 85°C, показывая ожидаемый сдвиг. Как правило, белые светодиоды слегка смещаются по цвету при повышении температуры. В долгосрочной перспективе правильный тепловой менеджмент минимизирует деградацию люминофора, которая является основной причиной сдвига цвета и снижения светового потока.

10. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование модуля светодиодной лампы на 1200 лм, 4000K, Ra80 для замены галогенной лампы 20Вт.

1. Выбор компонентов:Выберите светодиод 4000K, Ra80, бины светового потока GP (Мин. 650лм) или GQ (Мин. 700лм).
2. Расчет количества:Для бина GP: 1200 лм / 650 лм = ~1.85 светодиодов. Используйте 2 светодиода последовательно для ~1300-1400 лм, затем при необходимости слегка затемните.
3. Спецификация драйвера:Выберите драйвер постоянного тока: Выход = 200мА, диапазон напряжения должен покрывать 2 * VF (например, 2 * 24-28В = 48-56В).
4. Тепловое проектирование:Общая мощность ≈ 2 светодиода * (25В * 0.2А) = 10Вт. Используйте MCPCB с радиатором, способным рассеивать 10Вт, поддерживая температуру точки пайки светодиода достаточно низкой, чтобы Tj<оставалась ниже 120°C в условиях окружающей среды светильника.
5. Разводка печатной платы:Следуйте рекомендуемой схеме контактных площадок. Используйте широкие дорожки для цепей с высоким током. Обеспечьте адекватную электрическую изоляцию для высокого напряжения.

11. Принцип работы

Белый светодиод по своей сути является полупроводниковым диодом. При прямом смещении электроны и дырки рекомбинируют в активной области, высвобождая энергию в виде фотонов (света). Этот первичный свет обычно находится в синем или ультрафиолетовом спектре. Для создания белого света на полупроводниковый кристалл наносится люминофорное покрытие. Этот люминофор поглощает часть первичного синего/УФ-света и переизлучает его как свет в более широком спектре (желтый, красный, зеленый). Комбинация оставшегося синего света и света, преобразованного люминофором, приводит к восприятию белого света. Коррелированная цветовая температура (CCT) и индекс цветопередачи (CRI) контролируются точным составом и толщиной люминофорного слоя.

12. Технологические тренды

Рынок мощных SMD светодиодов продолжает развиваться в сторону более высокой эффективности (больше люмен на ватт), улучшенной цветовой стабильности и более высокой надежности. Тренды включают внедрение новых люминофорных технологий (например, квантовые точки, люминофор в стекле) для лучшей цветопередачи и стабильности, а также использование керамики или других передовых материалов корпуса для превосходных тепловых характеристик. Также наблюдается стремление к стандартизации форм-факторов и посадочных мест для упрощения проектирования и производства в светотехнической отрасли. Принципы теплового менеджмента и управления постоянным током остаются основополагающими для всех применений мощных светодиодов.