T12 Serisi Flip Chip LED Teknik Şartnamesi - 10W Beyaz - Seri Bağlı 9 LED

1. Ürüne Genel Bakış

T12 serisi, flip-chip teknolojisini kullanan yüksek güçlü, yüzey montajlı bir LED modülünü temsil eder. Bu belge, seri olarak bağlanmış 9 LED çipi ile yapılandırılmış 10W beyaz ışık varyantının teknik özelliklerini detaylandırır. Flip-chip tasarımı, yarı iletken die'yi doğrudan alt tabakaya bağlayarak ısı dağılımını iyileştirir ve termal direnci azaltır, böylece gelişmiş termal performans ve güvenilirlik sunar.

Bu LED modülü, endüstriyel aydınlatma, yüksek tavan armatürleri, dış mekan alan aydınlatması ve özel armatürler gibi yüksek ışık çıkışı ve sağlam performans gerektiren uygulamalar için tasarlanmıştır. Seri konfigürasyonu, kontrollü bir akımda daha yüksek bir ileri voltaj gerektirerek sürücü tasarımını basitleştirir.

2. Teknik Parametre Derinlemesine Analizi

2.1 Mutlak Maksimum Değerler (T_s=25°C)

Aşağıdaki parametreler, LED'e kalıcı hasar verebilecek çalışma sınırlarını tanımlar. Bunlar önerilen çalışma koşulları değildir.

• İleri Akım (I_F):700 mA (DC)
• İleri Darbe Akımı (I_FP):700 mA (Darbe Genişliği ≤10ms, Görev Döngüsü ≤1/10)
• Güç Harcaması (P_D):20300 mW (20.3W)
• Çalışma Sıcaklığı (T_opr):-40°C ila +100°C
• Depolama Sıcaklığı (T_stg):-40°C ila +100°C
• Jonksiyon Sıcaklığı (T_j):125°C (Maksimum)
• Lehimleme Sıcaklığı (T_sld):230°C veya 260°C'de reflow lehimleme, maksimum 10 saniye.

2.2 Elektro-Optik Karakteristikler (T_s=25°C)

Bunlar, belirtilen test koşulları altındaki tipik ve maksimum değerlerdir ve beklenen performansı temsil eder.

• İleri Voltaj (V_F):Tipik 27V, Maksimum 29V (I_F=350mA'de). Yüksek voltaj, 9 seri konfigürasyonundan kaynaklanır.
• Ters Voltaj (V_R):5V (Maksimum)
• Ters Akım (I_R):100 µA (Maksimum), V_R=5V'de.
• Görüş Açısı (2θ_1/2):130° (Tipik). Bu, alan aydınlatması için uygun geniş bir ışık demeti modelini gösterir.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

3.1 İlişkili Renk Sıcaklığı (CCT) Sınıflandırması

Ürün standart CCT sınıflarında sunulmaktadır. Her sınıf, CIE diyagramı üzerinde belirli bir kromatiklik bölgesine karşılık gelir ve bir parti içinde renk tutarlılığını sağlar. Standart sipariş seçenekleri şunlardır:

• 2700K:Kromatiklik bölgeleri 8A, 8B, 8C, 8D (Sıcak Beyaz)
• 3000K:Kromatiklik bölgeleri 7A, 7B, 7C, 7D (Sıcak Beyaz)
• 3500K:Kromatiklik bölgeleri 6A, 6B, 6C, 6D (Nötr Beyaz)
• 4000K:Kromatiklik bölgeleri 5A, 5B, 5C, 5D (Nötr Beyaz)
• 4500K:Kromatiklik bölgeleri 4A, 4B, 4C, 4D, 4R, 4S, 4T, 4U (Soğuk Beyaz)
• 5000K:Kromatiklik bölgeleri 3A, 3B, 3C, 3D, 3R, 3S, 3T, 3U (Soğuk Beyaz)
• 5700K:Kromatiklik bölgeleri 2A, 2B, 2C, 2D, 2R, 2S, 2T, 2U (Gün Işığı)
• 6500K:Kromatiklik bölgeleri 1A, 1B, 1C, 1D, 1R, 1S, 1T, 1U (Gün Işığı)

Not: Sınıflandırma, tek bir noktayı değil, izin verilen renk koordinatı aralığını tanımlar.

3.2 Işık Akısı Sınıflandırması

Işık akısı, 350mA test akımındaki minimum değerlere göre sınıflandırılır. Gerçek akı, sipariş edilen minimum değeri aşabilir ancak belirtilen CCT sınıfı içinde kalacaktır.

• Sıcak Beyaz (2700K-3700K), CRI ≥70:
  • Kod 3H: 800 lm (Min), 900 lm (Tipik)
  • Kod 3J: 900 lm (Min), 1000 lm (Tipik)
• Nötr Beyaz (3700K-5000K), CRI ≥70:
  • Kod 3H: 800 lm (Min), 900 lm (Tipik)
  • Kod 3J: 900 lm (Min), 1000 lm (Tipik)
• Soğuk Beyaz (5000K-10000K), CRI ≥70:
  • Kod 3J: 900 lm (Min), 1000 lm (Tipik)
  • Kod 3K: 1000 lm (Min), 1100 lm (Tipik)

Toleranslar:Işık akısı: ±7%; CRI (Renksel Geriverim İndeksi): ±2; Kromatiklik koordinatları: ±0.005.

4. Performans Eğrisi Analizi

.1 Forward Current vs. Forward Voltage (I-V Curve)

I-V eğrisi, bir diyot için tipik olan doğrusal olmayan bir eğridir. Önerilen 350mA çalışma akımında, tipik ileri voltaj 27V'dur. Eğri, diz noktasının ötesindeki voltajdaki küçük bir artışın akımda hızlı bir artışa yol açtığını gösterir; bu da kararlı çalışma ve uzun ömür için sabit akım sürücüsünün önemini vurgular.

4.2 İleri Akım - Bağıl Işık Akısı

Bu eğri, sürücü akımı ile ışık çıkışı arasındaki ilişkiyi gösterir. Işık akısı, normal çalışma aralığında akımla yaklaşık doğrusal olarak artar. Ancak, LED'i önerilenden daha yüksek akımlarda (örneğin, 700mA) sürmek, verimlilikte (lm/W cinsinden etkinlik) azalan getirilere yol açabilir ve jonksiyon sıcaklığını önemli ölçüde artırarak lümen düşüşünü hızlandırır ve ömrü kısaltır.

4.3 Jonksiyon Sıcaklığı - Bağıl Spektral Güç

Jonksiyon sıcaklığı (T_j) arttıkça, beyaz bir LED'in (tipik olarak fosforlu bir mavi die) spektral güç dağılımı değişebilir. Bu genellikle belirli dalga boylarında ışıma gücünün azalması ve ilişkili renk sıcaklığında (CCT) potansiyel bir değişiklik olarak kendini gösterir. Zamanla kararlı renk ve ışık çıkışını korumak için etkili termal yönetim çok önemlidir.

4.4 Bağıl Spektral Güç Dağılımı

Beyaz bir LED için spektral eğri, mavi bölgede (InGaN çipinden) baskın bir tepe ve sarı/yeşil/kırmızı bölgede (fosfor kaplamasından) daha geniş bir emisyon bandı gösterir. Kesin şekil, CCT ve CRI'yi belirler. Daha geniş ve daha düzgün bir fosfor emisyonu, daha yüksek bir CRI'ye katkıda bulunur.

5. Mekanik ve Paketleme Bilgileri

5.1 Paket Dış Hat Çizimi

LED modülünün fiziksel boyutları teknik veri sayfası diyagramında verilmiştir. Ana mekanik özellikler arasında toplam uzunluk, genişlik ve yükseklik ile lehim pedlerinin konumu ve boyutu bulunur. Paket, yüzey montaj teknolojisi (SMT) montajı için tasarlanmıştır.

5.2 Önerilen Pad Deseni ve Şablon Tasarımı

PCB land pattern (ayak izi) ve lehim pastası şablonu için detaylı çizimler sağlanmıştır. Bu önerilere uyulması, uygun lehim bağlantısı oluşumu, hizalama ve güvenilir mekanik bağlantı için kritik öneme sahiptir. Pad tasarımı, doğru elektriksel bağlantıyı sağlar ve LED'den PCB'ye ısı transferine yardımcı olur. Bu boyutlar için tolerans tipik olarak ±0.10mm'dir.

Polarite Tanımlama:Anot (+) ve katot (-) terminalleri paket üzerinde açıkça işaretlenmiştir veya ayak izi diyagramında gösterilmiştir. Doğru polarite çalışma için esastır.

6. Lehimleme ve Montaj Kılavuzları

6.1 Reflow Lehimleme Parametreleri

LED, standart kızılötesi veya konveksiyon reflow lehimleme işlemleriyle uyumludur. Lehimleme sırasında izin verilen maksimum gövde sıcaklığı 230°C veya 260°C olup, tepe sıcaklığındaki maruz kalma süresi 10 saniyeyi geçmemelidir. Termal şoku en aza indirmek için montajı yeterince ön ısıtan bir sıcaklık profili takip etmek çok önemlidir.

6.2 Taşıma ve Depolama Önlemleri

• ESD Hassasiyeti:LED'ler statik elektriğe duyarlı cihazlardır. Taşıma ve montaj sırasında uygun ESD önlemlerini kullanın.
• Nem Hassasiyeti:Paketin bir nem hassasiyet seviyesi (MSL) olabilir. Belirtilmişse, reflow öncesinde pişirme ve kullanım ömrü gerekliliklerine uyun.
• Depolama Koşulları:Belirtilen sıcaklık aralığında (-40°C ila +100°C) kuru, karanlık bir ortamda saklayın. Aşındırıcı gazlara maruz kalmaktan kaçının.
• Temizlik:Lehim sonrası temizlik gerekliyse, LED lensine veya silikon malzemeye zarar vermeyen uyumlu çözücüler ve yöntemler kullanın.

7. Uygulama Önerileri

7.1 Tipik Uygulama Senaryoları

• Yüksek Tavan ve Endüstriyel Aydınlatma:Yüksek lümen çıkışı ve sağlam yapısından yararlanır.
• Dış Mekan Alan Aydınlatması:Sokak lambaları, otopark aydınlatmaları, stadyum aydınlatmaları.
• Yüksek Akılı Özel Armatürler:Bitki yetiştirme ışıkları, projektörler, sahne aydınlatmaları.
• Mimari ve Ticari Aydınlatma:Yüksek verimlilik ve uzun ömür önceliklendirildiği yerler.

7.2 Tasarım Hususları

• Termal Yönetim:Bu, performans ve ömür için en kritik faktördür. LED jonksiyon sıcaklığını (T_j) maksimum değer olan 125°C'nin oldukça altında, ideal olarak optimum ömür için 85°C'nin altında tutmak için PCB ve soğutucuyu tasarlayın. Gerektiğinde termal viyalar, metal çekirdekli PCB'ler (MCPCB) veya aktif soğutma kullanın.
• Sürücü Akımı:Gerekli voltaj aralığına (V_F'ye dayalı) göre derecelendirilmiş bir sabit akım LED sürücüsü kullanın. Çıkış, verimlilik ve ömür dengesi için tipik 350mA akımında veya altında çalıştırılması önerilir. Akımın düşürülmesi ömrü önemli ölçüde artırır.
• Optik Tasarım:Geniş 130° görüş açısı, uygulama için istenen ışık demeti modelini elde etmek için ikincil optiklerin (lensler, reflektörler) kullanılmasını gerektirebilir.
• Elektriksel Koruma:Giriş hatlarında ters polarite, aşırı voltaj geçici durumları ve elektrostatik deşarja (ESD) karşı koruma düşünün.

8. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Flip-Chip vs. Geleneksel Tel Bağlantılı LED:

• Termal Performans:Flip-chip bağlantısı, aktif jonksiyondan alt tabaka/soğutucuya daha kısa, daha doğrudan bir termal yol sağlar, bu da daha düşük termal dirence (R_th) yol açar. Bu, aynı akımda daha yüksek sürücü akımlarına veya gelişmiş ömre olanak tanır.
• Güvenilirlik:Termal döngü, titreşim veya elektromigrasyon nedeniyle arıza noktaları olabilen tel bağlantılarını ortadan kaldırır.
• Akım Yayılımı:Genellikle die altında daha iyi bir akım yayılım katmanı içerir, bu da daha düzgün ışık emisyonuna ve potansiyel olarak daha yüksek verimliliğe yol açar.
• Optik Tasarım:Daha kompakt bir pakete veya farklı ışık çıkarma özelliklerine izin verebilir.

Seri Konfigürasyon (9 Seri):Yüksek voltajlı, düşük akımlı uygulamalar için sürücü tasarımını basitleştirir, genellikle birden fazla paralel string sürmeye kıyasla sürücü verimliliğini artırır.

9. Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

9.1 Önerilen çalışma akımı nedir?

Teknik veri sayfası, tipik önerilen çalışma noktası olan 350mA'deki karakteristikleri belirtir. Mutlak maksimum 700mA'ye kadar sürülebilir, ancak bu jonksiyon sıcaklığını önemli ölçüde artıracak ve ömrü kısaltacaktır. Optimum ömür ve verimlilik için 350mA veya altında çalıştırılması tavsiye edilir.

9.2 İleri voltaj neden bu kadar yüksek (~27V)?

Modül, seri olarak bağlanmış 9 adet bireysel LED çipi içerir. Her çipin ileri voltajları toplanır. Tipik bir beyaz LED çipinin V_F'si yaklaşık 3V'dur; 9 * 3V = 27V.

9.3 Doğru CCT sınıfını nasıl seçerim?

Uygulamanızın gerektirdiği atmosfer ve renksel geriverime dayalı olarak nominal CCT'yi (örneğin, 4000K) seçin. İlişkili kromatiklik bölgeleri (örneğin, 5A-5D) renk tutarlılığını sağlar. Kritik renk eşleştirme uygulamaları için daha sıkı sınıflandırma talep edin veya tek bir üretim partisinden seçim yapın.

9.4 Hangi soğutucu gereklidir?

Gerekli soğutucu, çalışma akımınıza, ortam sıcaklığınıza, hedef T_j'nize ve PCB'nizin ve arayüz malzemelerinizin termal direncine bağlıdır. Toplam güç harcamasına (V_F* I_F) ve jonksiyondan ortama hedef termal dirence (R_θJA) dayalı bir termal hesaplama yapmalısınız.

9.5 PWM ile karartma yapabilir miyim?

Evet, darbe genişlik modülasyonu (PWM), LED'ler için etkili bir karartma yöntemidir. Görünür titremeyi önlemek için PWM frekansının yeterince yüksek (tipik olarak >100Hz) olduğundan emin olun. Sürücü, PWM girişi için tasarlanmış olmalı veya özel bir karartma arayüzüne sahip olmalıdır.

10. Pratik Tasarım Vaka Çalışması

Senaryo:Birden fazla T12 modülü kullanarak 100W'lık bir yüksek tavan armatürü tasarlama.

Tasarım Adımları:

1. Modül Sayısı:Toplam 100W hedefi. Her modül 350mA'de ~9.45W (27V * 0.35A) tüketir. ~94.5W için 10 modül kullanın.
2. Sürücü Seçimi:10 seri bağlı modül için sabit akımlı bir sürücü gereklidir. Gerekli çıkış voltaj aralığı: 10 * (27V ila 29V) = 270V ila 290V. Gerekli akım: 350mA. >290V, 350mA için derecelendirilmiş bir sürücü seçin.
3. Termal Tasarım:Toplam harcama ~94.5W. Büyük bir alüminyum soğutucuya monte edilmiş metal çekirdekli bir PCB (MCPCB) kullanın. Maksimum ortam sıcaklığına (örneğin, 50°C) ve hedef T_θSA(soğutucudan ortama) hesaplayın, LED ve arayüzden gelen R_jθJC _{ve R}θCS _{faktörlerini dikkate alın.}Optikler:
4. Yüksek tavan için genellikle orta ışık açısı (örneğin, 60°-90°) tercih edilir. Doğal 130°'lik ışın demetini daraltmak için modülün ayak iziyle uyumlu ikincil lensler veya reflektörler seçin.PCB Yerleşimi:
5. Önerilen pad yerleşimini takip edin. Akım taşıma için kalın bakır izler kullanın. Lehimleme için termal rahatlama desenleri uygulayın ancak ısı yayılımı için bakır dolgusunu maksimize edin.11. Teknoloji Prensibi Tanıtımı

Flip-Chip LED Teknolojisi:

Geleneksel bir LED'de, yarı iletken katmanlar bir alt tabaka üzerinde büyütülür ve elektriksel bağlantılar die'nin üst kısmına tel bağlantılarıyla yapılır. Flip-chip tasarımında, büyütmeden sonra die "çevrilir" ve lehim yumruları kullanılarak doğrudan bir taşıyıcı alt tabakaya (seramik veya silikon alt montaj gibi) bağlanır. Bu, aktif ışık yayan bölgeyi termal yola daha yakın konumlandırır. Işık, alt tabaka (safir gibi şeffaf olmalıdır) veya alt tabaka çıkarılmışsa yanlardan yayılır. Bu yapı, ısı dağılımını iyileştirir, daha yüksek akım yoğunluğuna izin verir ve kırılgan tel bağlantılarını ortadan kaldırarak güvenilirliği artırır.Beyaz Işık Üretimi:

Çoğu beyaz LED, mavi ışık yayan bir indiyum galyum nitrür (InGaN) çipi kullanır. Mavi ışığın bir kısmı, çip üzerine veya etrafına kaplanmış bir fosfor malzemesi katmanı (tipik olarak seryum katkılı itriyum alüminyum garnet, YAG:Ce) tarafından emilir. Fosfor, bir miktar mavi ışığı sarı ışığa dönüştürür. Kalan mavi ışık ile üretilen sarı ışığın karışımı, insan gözü tarafından beyaz olarak algılanır. Fosfor bileşimi ve kalınlığının ayarlanması, CCT ve CRI'yi kontrol eder.12. Endüstri Trendleri ve Gelişimi

Verimlilik (lm/W) Büyümesi:

Birincil trend, ışık verimliliğini artırmaya ve birim ışık başına gereken enerjiyi azaltmaya devam etmektir. Bu, iç kuantum verimliliği (IQE), ışık çıkarma verimliliği ve fosfor dönüşüm verimliliğindeki iyileştirmelerle sağlanır.Yüksek Güç Yoğunluğu ve Küçültme:

Otomotiv farı, mikro projektör ve ultra kompakt armatürler gibi uygulamaların etkisiyle daha fazla lümeni daha küçük paketlere sığdırma yönünde bir baskı vardır. Flip-chip ve chip-scale paket (CSP) teknolojileri bunun için kilit unsurlardır.Gelişmiş Renk Kalitesi ve Tutarlılık:

Yüksek CRI (Ra >90, R9 >50) ve parti içinde ve ömür boyu tutarlı renk noktası talebi, özellikle perakende, müze ve sağlık hizmetleri aydınlatmasında artmaktadır.Güvenilirlik ve Ömür:

Yüksek sıcaklık, yüksek nem ve yüksek akım stres koşulları altında arıza mekanizmalarını anlamaya ve azaltmaya odaklanarak daha uzun L70/B50 ömürlerini (popülasyonun %50'si için %70 lümen bakım süresi) garanti etmek.Akıllı ve Bağlantılı Aydınlatma:

Kontrol elektroniği, sensörler ve iletişim arayüzlerinin doğrudan LED modülleriyle entegrasyonu daha yaygın hale gelmekte ve IoT tabanlı aydınlatma sistemlerini mümkün kılmaktadır.Özelleştirilmiş Spektrumlar:

İnsan odaklı aydınlatma (HCL), bahçecilik (bitki yetiştirme ışıkları) ve tıbbi uygulamalar için özel spektral çıkışlara sahip LED'lerin geliştirilmesi.Development of LEDs with tailored spectral outputs for human-centric lighting (HCL), horticulture (grow lights), and medical applications.