3020 Orta Güç EMC Paketli LED Veri Sayfası - 3.0x2.0mm - 3.4V Gerilim - 0.5W/0.8W Güç - Soğuk/Orta/Sıcak Beyaz Işık - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

Bu belge, gelişmiş EMC (epoksi reçine kalıp bileşiği) paketleme kullanılan 3020 serisi orta güçlü LED'lerin teknik özelliklerini ve performans karakteristiklerini ayrıntılı olarak açıklamaktadır. Bu seri, genel aydınlatma uygulamaları için özel olarak tasarlanmış olup, ışık verimliliği, maliyet etkinliği ve güvenilirlik arasında en iyi dengeyi sağlar.

1.1 Ürün Konumlandırması ve Temel Avantajları

3020 LED, orta güç pazarında konumlandırılmış olup, özellikle yüksek performans ve yüksek maliyet etkinliği için katı gereksinimleri olan uygulama senaryolarına yöneliktir. Temel avantajları, paketleme teknolojisinden ve elektriksel tasarımından kaynaklanmaktadır.

• Geliştirilmiş Termal Performanslı EMC Paketleme: Geleneksel PPA veya PCT plastiklerle karşılaştırıldığında, EMC malzemesi daha üstün ısı iletkenliği ve yüksek sıcaklık dayanımına sahiptir, bu da daha iyi ışık akısı korunumu ve daha uzun kullanım ömrü sağlar.
• Yüksek Işık Verimliliği ve Maliyet Etkinliği (Lümen/Dolar): Bu ürün, benzer ürünler arasında en iyi lümen/watt ve lümen/dolar oranlarını sunmayı hedeflemektedir ve maliyet açısından hassas, yüksek hacimli aydınlatma projeleri için idealdir.
• Güç Esnekliği: 0.5W serisi olarak derecelendirilmiş olmasına rağmen, sağlam paketlemesi sayesinde 0.8W'a kadar çalışma gücüne izin verir, bu da farklı sürücü akım ihtiyaçları için tasarım esnekliği sağlar.
• Yüksek Renk Kalitesi: Minimum 80 Renksel Geriverim İndeksi (CRI), iyi renk geri üretimi sağlar ve renk doğruluğu gerektiren genel iç mekan aydınlatması için uygundur.
• Güçlü Sürücü Kapasitesi: Maksimum 240mA ileri akım (IF) ve 300mA darbe akımı (IFP) destekler, çeşitli sürücü çözümlerine uyum sağlar.

1.2 Hedef Pazar ve Kritik Uygulamalar

3020 LED'in çok yönlülüğü, geniş bir aydınlatma uygulama yelpazesinde kullanılmasını sağlar.

• Değiştirme Tipi Armatürler ve Ampuller: Geleneksel akkor ampullerin, kompakt floresan lambaların veya eski LED modüllerin doğrudan ampul, floresan tüp veya downlight içinde değiştirilmesi.
• Genel Aydınlatma: Konut, ticari ve endüstriyel armatürlerin (panel armatür, kafesli armatür, yüksek tavan armatürü gibi) ana ışık kaynağı.
• Arka Aydınlatma: İç ve dış mekan işaretleri, ışık kutuları ve dekoratif paneller için aydınlatma.
• Mimari ve Dekoratif Aydınlatma: Vurgu aydınlatması, ışık olukları aydınlatması ve kararlı ışık çıkışı ile renk tutarlılığı gerektiren diğer uygulamalar.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

Tüm parametreler standart test koşullarında ölçülmüştür: İleri yön akımı (IF) = 150mA, ortam sıcaklığı (Ta) = 25°C, bağıl nem (RH) = %60.

2.1 Optoelektronik Özellikler

LED'in ışık çıktısını ve rengini tanımlayan temel performans ölçütleri.

• Işık Akısı: 150mA'de, tipik değer aralığı ilgili renk sıcaklığı (CCT) sınıfına bağlı olarak 58 lm ile 68 lm arasındadır. Her sınıf için ayrıca garanti edilen minimum değer belirlenmiştir. Ölçüm toleransı ±7%'dir.
• İleri Yönlü Gerilim (VF): 150mA'de, LED üzerindeki tipik gerilim düşümü 3.4V olup, 3.1V (minimum) ile 3.4V (tipik) aralığındadır. Tolerans ±0.1V'dir. Bu parametre, sürücü tasarımı ve ısıl yönetim için kritik öneme sahiptir.
• Görüş Açısı (2θ1/2): Tipik 110 derecelik geniş görüş açısı, geniş ve homojen bir ışık dağılımı sağlayarak genel aydınlatma için mükemmel bir uyum sunar.
• Renksel Geriverim İndeksi (CRI/Ra): Ra minimum 80, ölçüm toleransı ±2'dir. Bu, iyi renk doğruluğunu gösterir.
• Ters Akım (IR): Ters Gerilim (VR) 5V'de maksimum 10 μA, iyi eklem bütünlüğünü gösterir.

2.2 Elektriksel ve Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, kalıcı hasara yol açabilecek çalışma sınırlarını tanımlar.

• Maksimum İleri Akım (IF_max): 240 mA (DC).
• Maksimum Darbe İleri Akımı (IFP_max): Belirli koşullar altında (darbe genişliği ≤ 100µs, görev döngüsü ≤ 1/10) 300 mA'dir.
• Maksimum Güç Tüketimi (PD_max): 816 mW. Bu, jonksiyonda izin verilen maksimum termal kayıp gücüdür.
• Maksimum Ters Gerilim (VR_max): 5 V.
• Jonksiyon Sıcaklığı (Tj_max): 115 °C. Yarı iletken bağlantısının mutlak maksimum sıcaklığı.
• Çalışma ve Depolama Sıcaklığı: -40 °C ila +85 °C.
• Lehimleme Sıcaklığı: 230°C veya 260°C'de 10 saniye süreyle dayanabilir, standart kurşunsuz reflow lehimleme eğrisiyle uyumludur.

2.3 Termal Özellikler

Etkin ısı yönetimi, performans ve ömür için kritik öneme sahiptir.

• Termal direnç (Rθ_J-SP): 21 °C/W (tipik). Bu, LED jonksiyonundan lehim noktasına olan termal dirençtir. Daha düşük bir değer, çipten devre kartına ısı transferinin daha iyi olduğunu gösterir. Bu parametre, lehim noktası sıcaklığına göre jonksiyon sıcaklığı artışını hesaplamak için anahtardır: ΔTj = PD * Rθ_J-SP。
• Elektrostatik Deşarj (ESD) Direnci: 1000V (İnsan Vücut Modeli) dayanımlıdır, iyi işletim sağlamlığına sahiptir.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Üretimde renk ve parlaklık tutarlılığını sağlamak için LED'ler farklı sınıflara ayrılır. Bu seri, çok parametreli bir sınıflandırma sistemi kullanır.

3.1 Renk Sıcaklığı ve Kromatiklik Sınıflandırması

Bu ürün, sıcak beyazdan soğuk beyaza kadar altı ana CCT aralığı sunar ve ENERGY STAR'ın 2600K-7000K için tanımladığı aralık tanımlarını takip eder.

• Model ve CCT Aralığı:
  • T3427811C-**AA: Sıcak Beyaz (Tipik 2725K, Aralık 2580K-2870K)
  • T3430811C-**AA: Sıcak Beyaz (Tipik değer 3045K, aralık 2870K-3220K)
  • T3440811C-**AA: Nötr Beyaz (Tipik değer 3985K, aralık 3710K-4260K)
  • T3450811C-**AA: Nötr Beyaz (Tipik değer 5028K, aralık 4745K-5311K)
  • T3457811C-**AA: Soğuk Beyaz (Tipik değer 5665K, aralık 5310K-6020K)
  • T3465811C-**AA: Soğuk Beyaz (Tipik değer 6530K, aralık 6020K-7040K)
• Kromatiklik Sınıflandırma Yapısı (Tablo 5): Her CCT sınıfı (örneğin 27M5, 30M5), CIE 1931 kromatiklik diyagramı üzerinde bir elips ile tanımlanır. Tablo, elipsin merkez koordinatlarını (x, y), ana eksen yarıçapını (a), küçük eksen yarıçapını (b) ve dönüş açısını (Φ) belirtir. Renk koordinatları ölçüm belirsizliği ±0.007'dir.

3.2 Işık Akısı Sınıflandırması

Her kromatiklik sınıfı içinde, LED'ler 150mA akım altındaki ışık çıkışlarına göre daha ileri seviyede sınıflandırılır.

• Işık Akısı Kodu: E7, E8, E9, F1, F2 gibi kodlar belirli lümen aralıklarını temsil eder. Örneğin, 27M5 renk tonu sınıflandırmasında:
  • Kod E7: 54 lm (minimum) ila 58 lm (maksimum)
  • Kod E8: 58 lm ila 62 lm
  • Kod E9: 62 lm ila 66 lm
• Mevcut ışık akısı kodları kromatiklik sınıflandırmasına göre değişir, genellikle daha yüksek CCT sınıflandırmaları daha yüksek ışık akısı kodları sunar (örneğin, F2: 70-72 lm'ye kadar).

3.3 İleri Yönlü Gerilim Sınıflandırması

LED'ler, sürücü tasarımını basitleştirmek ve seri bağlantıda ışık dizisi davranışının tutarlı olmasını sağlamak için ileri yönlü gerilim düşüşlerine göre de gruplandırılır.

• Gerilim kodu:
  • Kod 1: VF = 2.8V ila 3.0V
  • Kod 2: VF = 3.0V ila 3.2V
  • Kod 3: VF = 3.2V ila 3.4V
• VF ölçüm toleransı ±0.1V'dir.

4. Performans Eğrisi Analizi

Sunulan grafikler, LED'lerin farklı çalışma koşulları altındaki davranışlarına dair kritik içgörüler sağlar.

4.1 IV Karakteristiği ve Bağıl Işık Akısı

Şekil 3 (IF ve Nispi Işık Akısı): Sürücü akımı ile ışık çıkışı arasındaki ilişkiyi göstermektedir. Işık akısı, akımla birlikte doğrusal altı bir artış gösterir. Daha yüksek akımlarda (örneğin 240mA) sürüş toplam ışık miktarını artırsa da, artan termal ve elektriksel kayıplar nedeniyle ışık verimliliği (lümen/vat) genellikle düşer. Tasarımcılar, çıkış gereksinimleri ile ışık verimliliği ve termal yük arasında bir denge kurmalıdır.

Şekil 4 (IF ve VF): Diyodun IV eğrisini göstermektedir. İleri voltaj, akım arttıkça artar. Bu eğri, herhangi bir çalışma noktasındaki güç tüketimini (PD = IF * VF) hesaplamak için çok önemlidir ve güç tüketimi doğrudan termal tasarımı etkiler.

4.2 Sıcaklık Bağımlılığı

Şekil 6 (Ta ve Bağıl Işık Akısı): Ortam/lehim noktası sıcaklığındaki artışın ışık çıktısı üzerindeki olumsuz etkisini göstermektedir. Sıcaklık 25°C'den 85°C'ye yükseldiğinde, ışık akısı yaklaşık %20-30 oranında düşebilir. Bu durum, etkili bir PCB termal tasarımı ve soğutucu kullanımının gerekliliğini vurgulamaktadır.

Şekil 7 (Ta ve İleri Yönlü Gerilim): İleri yönlü gerilimin sıcaklık arttıkça doğrusal olarak düştüğünü göstermektedir (tipik bir InGaN LED için yaklaşık -2mV/°C). Bu özellik bazen jonksiyon sıcaklığı tahmini için kullanılabilir.

Şekil 8 (Maksimum IF ve Ortam Sıcaklığı): Kritik bir derecelendirme eğrisi. Maksimum bağlantı sıcaklığını (115°C) aşmamak için, ortam sıcaklığı arttıkça maksimum izin verilen sürekli ileri akımın düşürülmesi gerekir. Örneğin, ortam sıcaklığı 85°C olduğunda, maksimum izin verilen akım 240mA'nın oldukça altındadır.

4.3 Spektral ve Kromatik Davranış

Şekil 1 (Spektral Dağılım): Beyaz LED'in tipik spektrumu, mavi çip ve fosfor kombinasyonundan oluşur. Bu grafik, çipten gelen mavi ışık tepe değerini ve daha geniş bir sarı fosfor emisyonunu göstermektedir. Kesin şekil, CCT ve CRI'yi belirler.

Şekil 5 (Ta'ya karşı CIE x, y kayması): Sabit akım altında kromatiklik koordinatlarının sıcaklıkla nasıl değiştiği çizilmiştir. Koordinatlar belirli bir yörünge boyunca hareket eder. Bu kaymayı anlamak, sıcaklık aralığında katı renk kararlılığı gerektiren uygulamalar için çok önemlidir.

Şekil 2 (Görüş açısı dağılımı): 110 derecelik görüş açısıyla ilişkili, yoğunluğun merkez açısına göre değişimini gösteren yakın Lambert yayılım modu doğrulandı.

5. Uygulama Kılavuzu ve Tasarım Hususları

5.1 Isıl Yönetim

Bu, performans ve ömrü sağlamanın en önemli faktörüdür.

• PCB Tasarımı: Isıyı lehim noktasından uzaklaştırmak için metal esaslı baskılı devre kartı (MCPCB) veya LED ısı pedinin altında yeterli ısı yayıcı delikleri bulunan standart FR4 kart kullanın.
• Kavşak Sıcaklığı Hesaplaması: Tj'yi sürekli izleyin ve kontrol edin. Şu şekilde tahmin edilebilir: Tj ≈ Tsp + (PD * Rθ_J-SP), burada Tsp lehim noktasında ölçülen sıcaklıktır. Tj'yi her zaman 115°C'nin altında ve daha uzun ömür için mümkünse bu değerin çok altında tutun.
• Derecelendirme eğrisine uyun: Maksimum akım ile ortam sıcaklığı eğrisine (Şekil 8) kesinlikle uyun.

5.2 Elektrikli Tahrik

• Sabit Akım Sürücüsü: VF'nin negatif sıcaklık katsayısı nedeniyle, sabit voltajlı sürücü kullanımı termal kaçak ve arızaya yol açacağından, daima sabit akımlı LED sürücüsü kullanın.
• Akım Seçimi: LED'ler 240mA'ya kadar akımı işleyebilse de, genellikle 150mA veya altındaki test akımlarında çalıştırmak, ışık verimliliği, ömür ve ısı yükü için en iyi dengeyi sağlar. İstenen ışık çıkışına karşılık gelen uygun akımı seçmek için Şekil 3'teki eğriden yararlanın.
• Seri/Paralel Konfigürasyon: Birden fazla LED'i seri bağlarken, sürücünün uyum voltajının, LED dizisinin toplam VF'sini karşılamaya yetecek kadar olduğundan emin olun. Paralel diziler için, akım dengesizliğini önlemek amacıyla ayrı akım sınırlama veya dikkatlice eşleştirilmiş VF gruplandırması kullanın.

5.3 Optik Tasarım

• 110 derecelik geniş görüş açısı, ikincil optik eleman gerektirmeden geniş aydınlatma gerektiren uygulamalar için uygundur. Odaklanmış bir ışın için uygun bir lens veya reflektör gerekecektir.
• Farklı üretim partilerinden gelen LED'leri karıştırırken, armatür içindeki renk düzgünlüğünü korumak için kromatik bini göz önünde bulundurun.

5.4 Kaynak ve İşlem

• Reflow Kaynağı: 230°C veya 260°C tepe sıcaklığına ve 10 saniyeyi aşmayan süreye sahip standart kurşunsuz reflow kaynak eğrisi ile uyumludur. Paketleme stresini önlemek için önerilen eğrinin ısınma, sabit sıcaklık ve soğutma hızlarına uyun.
• ESD Önlemleri: 1000V HBM olarak derecelendirilmiş olsa da, işleme ve montaj sırasında standart ESD önlemlerine (topraklanmış çalışma istasyonu, bileklik) uyulmalıdır.
• Depolama: Belirtilen sıcaklık aralığında (-40°C ila +85°C), kuru ve kontrollü bir ortamda saklanmalıdır.

6. Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

Veri sayfasında belirli bir rakip bileşenle doğrudan yan yana karşılaştırma sağlanmamış olsa da, bu 3020 EMC paketinin temel farklılaştırıcı avantajları çıkarılabilir:

• EMC ile Plastik Paketleme (PPA/PCT) Karşılaştırması: Standart plastiğe kıyasla, EMC paketleme yüksek sıcaklık ve UV ışınımı altında daha üstün termal performans ve sararma/kahverengileşme direnci sunar. Bu, daha iyi ışık akısı korunumu (L70/L90 ömrü) ve zamanla renk kararlılığına dönüşür.
• Güç Yoğunluğu: 3020 paket boyutu içinde 0.8W'a kadar güvenilir bir şekilde çalışabilme özelliği, birçok geleneksel orta güçlü LED'e kıyasla daha yüksek güç yoğunluğu sağlar ve belirli bir lümen çıktısı için gereken LED sayısını azaltabilir.
• Kapsamlı sınıflandırma: Çok parametreli sınıflandırma (kromatiklik, ışık akısı, voltaj), üreticilere nihai ürünlerinde yüksek renk ve parlaklık tutarlılığı elde etmek için bir araç sunar; bu da yüksek kaliteli aydınlatma armatürleri için temel bir gerekliliktir.

7. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

Soru: Bu LED'i sürekli olarak maksimum 240mA akım ile sürebilir miyim?
Cevap: Evet, ancak jonksiyon sıcaklığının (Tj) 115°C'nin altında kalmasını sağlayabilirseniz. Bu, mükemmel bir ısı yönetimi (jonksiyondan ortama çok düşük ısıl direnç) gerektirir. Çoğu pratik tasarım için, optimum ışık verimi ve güvenilirlik için daha düşük bir akımda (örneğin 150mA) çalıştırmanız önerilir.

Soru: Tipik çalışma noktasındaki gerçek güç tüketimi nedir?
Cevap: IF=150mA ve VF=3.4V (tipik) değerlerinde, elektriksel güç girişi P = 0.15A * 3.4V = 0.51W (510mW)'dir. Bu değer ile maksimum güç tüketimi derecelendirmesi (816mW) arasındaki fark, termal tasarım marjını oluşturur.

Soru: "T3450811C-**AA, 50M5, F1, 2" seçim kodunu nasıl yorumlamalıyım?
Cevap: Bu kod, nötr beyaz renk (tipik 5028K, seçim 50M5), F1 aralığında ışık akısı (150mA'de 66-70 lm) ve kod 2 ileri gerilimi (3.0V-3.2V) olan bir LED'i belirtir. Model numarasındaki "**", muhtemelen belirli bir ışık akısı/gerilim kodunu temsil eder.

Soru: Işık çıkışı neden sıcaklık arttıkça azalır?
Cevap: İki ana neden: 1) Yarı iletken çipin yüksek sıcaklıklarda iç kuantum verimliliğinin azalması. 2) Fosfor tabakasının dönüşüm verimliliğinin düşmesi ve olası termal sönümleme. Etkili soğutma bu düşüşü hafifletebilir.

Soru: Soğutucu gerekiyor mu?
答：对于任何运行在低电流以上（例如>60mA）或在密闭/封闭式灯具中的应用，散热器或具有优异热扩散性能的PCB对于管理结温是绝对必要的。

8. Çalışma Prensibi Özeti

3020 LED, yarı iletken fiziğine dayanan katı hal bir ışık kaynağıdır. Ana bileşen, indiyum galyum nitrür (InGaN) malzemesinden yapılmış bir çiptir. Diyot eşik voltajını aşan bir ileri voltaj uygulandığında, elektronlar ve boşluklar çipin aktif bölgesinde yeniden birleşerek enerjiyi fotonlar şeklinde salar. Bu beyaz LED'de, çip öncelikle mavi ışık yayar. Çipin üzerine bir fosfor tabakası (genellikle seryum katkılı itriyum alüminyum garnet, YAG) kaplanır. Mavi ışığın bir kısmı fosfor tarafından emilir ve sarı ışık olarak yeniden yayılır. Kalan mavi ışık, dönüştürülmüş sarı ışıkla birleşerek beyaz ışığın görsel algısını oluşturur. Mavi ve sarı ışığın kesin oranı ve spesifik fosfor bileşimi, yayılan beyaz ışığın ilişkili renk sıcaklığını (CCT) ve renksel geriverim özelliklerini (CRI) belirler. EMC paketlemenin rolü, hassas yarı iletken çipi ve fosforu korumak, mekanik stabilite sağlamak, ana optik lensi oluşturmak ve en önemlisi, yüksek sıcaklıktaki eklemden ısı iletimi için etkili bir yol sağlamaktır.

9. Teknoloji Trendleri

3020 gibi paketlemelerle temsil edilen orta güçlü LED alanı sürekli gelişmektedir. Bu ürünle ilgili kilit sektör trendleri şunları içerir:

• Sürekli artan ışık verimliliği: Çip epitaksi, fosfor teknolojisi ve paketleme tasarımındaki sürekli iyileştirmeler, lümen başına watt değerini artırarak aynı ışık çıktısında enerji tüketimini düşürmeye devam ediyor.
• Gelişmiş Renk Kalitesi ve Tutarlılık: 对于高端照明应用，对更高CRI（Ra > 90，R9 > 50）和更严格的色度分档（例如，麦克亚当椭圆步长2或3）的需求正在增长。荧光粉和分档技术正在进步以满足这一需求。
• Artırılmış Güvenilirlik ve Ömür: EMC gibi geliştirilmiş malzemelere ve üretim süreçlerine odaklanarak, termal stres, nem ve ışık bozulmasına karşı direnci artırmak ve böylece L90 ömrünü uzatmak.
• Küçültme ve Daha Yüksek Güç Yoğunluğu: Eğilim, daha küçük ve şık armatürlere olan talepten kaynaklanarak, daha küçük paketlerde daha fazla ışık çıktısı entegre etmeye doğrudur (örneğin, 3528'den 3030'a, ardından 2835'e veya aynı boyutta daha yüksek watt işlemek).
• Akıllı ve Ayarlanabilir Aydınlatma: Bu standart bir beyaz LED olsa da, daha geniş pazar, CCT'yi dinamik olarak ayarlayabilen (ayarlanabilir beyaz) veya kontrol elektroniği entegre eden LED'lere doğru ilerlemektedir; ancak bu işlevler genellikle tek çip paket seviyesinde değil, modül veya sistem seviyesinde gerçekleştirilir.

3020 EMC LED serisi, bu gelişen manzarada, sağlam teknik temeliyle genel aydınlatmanın temel ihtiyaçlarını karşılayan, olgun, uygun maliyetli ve güvenilir bir "iş atı" olarak konumlandırılmıştır.