3020 Orta Güç LED Veri Sayfası - 3.0x2.0mm Boyutlar - 6.6V Gerilim - 0.5W Güç - Soğuk/Nötr/Sıcak Beyaz - Türkçe Teknik Dokümantasyon

Ürüne Genel Bakış

3020 serisi, genel aydınlatma uygulamaları için tasarlanmış, ışık verimliliği, maliyet etkinliği ve güvenilirlik arasında optimal bir denge sunan bir orta güç LED çözümünü temsil eder. Termal olarak Geliştirilmiş Epoksi Kalıp Bileşiği (EMC) paketinde barındırılan bu LED, kompakt 3.0mm x 2.0mm boyutunda tutarlı bir performans sunmak üzere tasarlanmıştır. Seri, yüksek lümen-başına-watt ve lümen-başına-dolar oranları ile karakterize edilir ve bu da onu maliyet açısından hassas ancak performans odaklı aydınlatma tasarımları için cazip bir seçim haline getirir.

Bu ürünün temel konumlandırması, yenileme ve yeni yapım genel aydınlatma pazarları içindedir ve iç ve dış mekan uygulamalarını kapsar. Temel avantajları, geleneksel plastiklere kıyasla üstün termal yönetim sunan, daha yüksek sürüş akımlarına ve gelişmiş ömre olanak tanıyan EMC paketleme malzemesinden kaynaklanmaktadır. LED nominal 0.5W güç için derecelendirilmiştir ancak uygun termal koşullar altında 0.8W'a kadar sürülebilir, bu da tasarım esnekliği sağlar.

Hedef pazar, çok çeşitli aydınlatma segmentlerini kapsar: yenileme projelerinde geleneksel akkor ve floresan lambaların doğrudan yer değiştirmeleri, konut ve ticari genel aydınlatma için birincil ışık kaynakları, tabela arka aydınlatması ve renk kalitesi ile güvenilirliğin çok önemli olduğu mimari veya dekoratif aydınlatma.

Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

Fotometrik ve Renk Özellikleri

Elektro-optik performans, 25°C ortam sıcaklığı ve %60 bağıl nem standart test koşullarında, 80mA sürüş akımında belirtilmiştir. Ürün ailesi, Sıcak Beyaz (2725K) ile Soğuk Beyaz (7040K) arasında değişen İlişkili Renk Sıcaklığı (CCT) seçenekleri sunar ve ürün seçim tablosunda detaylandırılmıştır. Tüm varyantlar, genel aydınlatma için iyi renk sadakati sağlamak üzere minimum 80 Renksel Geriverim İndeksi (CRI veya Ra) değerini korur. Tipik ışık akısı değerleri, CCT binine bağlı olarak 80mA'da 54 lümenden 66 lümene kadar değişir. Belirtilen ölçüm toleranslarına dikkat etmek kritiktir: ışık akısı için ±%7 ve CRI için ±2. CCT, CIE 1931 kromatiklik diyagramından türetilmiştir.

Elektriksel ve Termal Parametreler

Temel elektriksel parametreler, LED'in çalışma aralığını tanımlar. Tipik ileri gerilim (VF), 80mA'da 6.6V'dur ve ±0.1V toleransa sahiptir. Mutlak maksimum ileri akım 120mA'dır, ≤100µs darbe ve ≤1/10 görev döngüsü için darbe akımı (IFP) derecelendirmesi 200mA'dır. Maksimum güç dağılımı (PD) 816mW olarak belirtilmiştir. Ters gerilim (VR) dayanım kapasitesi 5V'dur.

Termal performans, güvenilirlik için çok önemlidir. Eklemden lehim noktasına termal direnç (RθJ-SP) tipik olarak 21°C/W'dir. Bu parametre, çalışma eklem sıcaklığını doğrudan kart sıcaklığına bağlar. İzin verilen maksimum eklem sıcaklığı (Tj) 115°C'dir. Cihaz, geniş ve düzgün bir ışık dağılımı sağlayan 110 derecelik geniş bir görüş açısına (2θ1/2) sahiptir. Elektrostatik deşarj (ESD) koruması, İnsan Vücudu Modeli (HBM) için 1000V'a kadar uyumludur.

Mutlak Maksimum Değerler

Mutlak Maksimum Değerlere uyum, cihaz güvenilirliği için tartışılmazdır. Bu limitlerin aşılması kalıcı hasara neden olabilir. Derecelendirmeler şunlardır: İleri Akım (IF): 120mA; Darbe İleri Akımı (IFP): 200mA; Güç Dağılımı (PD): 816mW; Ters Gerilim (VR): 5V; Çalışma Sıcaklığı (Topr): -40°C ila +85°C; Depolama Sıcaklığı (Tstg): -40°C ila +85°C; Eklem Sıcaklığı (Tj): 115°C; Lehimleme Sıcaklığı (Tsld): 10 saniye için 230°C veya 260°C (reflow profiline bağlı).

Binning Sistemi Açıklaması

Renk / CCT Binning

LED'ler, bir aydınlatma armatürü içinde tutarlılığı sağlamak için hassas renk bölmelerine ayrılır. Renk koordinatları için binning yapısı, CIE 1931 kromatiklik diyagramı üzerinde eliptik bir sistemi takip eder. Her bölme (örneğin, 27M5, 30M5), bir merkez noktası (x, y koordinatları), yarı ana eksen (a), yarı küçük eksen (b) ve bir dönüş açısı (Φ) ile tanımlanır. Sistem, 2600K ila 7000K aralığı için Energy Star program gereklilikleriyle uyumludur. Renk koordinatları için ölçüm belirsizliği ±0.007'dir. Bu sıkı binning, bir dizideki bireysel LED'ler arasındaki görünür renk farklılıklarını en aza indirir.

Işık Akısı Binning

Parlaklık düzgünlüğünü yönetmek için, LED'ler ayrıca 80mA'daki ışık akısı çıkışlarına göre bölmelere ayrılır. Akı, belirli bir lümen aralığını temsil eden kodlara (E7, E8, E9, F1) kategorize edilir (örneğin, E8: 58-62 lm, E9: 62-66 lm, F1: 66-70 lm). Belirli bir LED için uygulanabilir akı bölmesi, onun renk bölmesine bağlıdır. Bu iki boyutlu binning (renk ve akı), tasarımcıların uygulamalarının hem kromatiklik hem de parlaklık gereksinimlerini karşılayan LED'leri seçmelerine olanak tanır.

İleri Gerilim Binning

İleri gerilim, sürücü tasarımına ve paralel dizilerde akım eşleştirmesine yardımcı olmak için üç bölmeye ayrılır. Bölmeler şunlardır: Kod C (5.5V - 6.0V), Kod D (6.0V - 6.5V) ve Kod E (6.5V - 7.0V), ±0.1V toleransla 80mA'da ölçülür. Aynı gerilim bölmesinden LED'ler seçmek, çoklu LED sistemlerinde daha düzgün akım dağılımı ve termal performans sağlamaya yardımcı olabilir.

Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, tasarım analizi için birkaç önemli grafik sağlar. Bağıl Spektral Dağılım grafiği, fosfor dönüştürmeli beyaz LED için tipik olan, mavi pompa zirvesi ve geniş sarı fosfor emisyonu ile emisyon spektrumunu gösterir. Görüş Açısı Dağılımı, 110 derecelik yarı açı ile Lambert benzeri emisyon modelini doğrular.

İleri Akım Karakteristikleri kritiktir. IF'e karşı Bağıl Işık Akısı eğrisi, ışık çıkışının akımla doğrusal olmayan bir şekilde arttığını, verimliliğin genellikle artan ısı ve düşüş nedeniyle daha yüksek akımlarda azaldığını gösterir. İleri Gerilim'e karşı İleri Akım (IV) eğrisi, sürücü tasarımı için temeldir ve diyodun üstel V-I ilişkisini gösterir.

Sıcaklık karakteristikleri, gerçek dünya performansı için hayati öneme sahiptir. Ortam Sıcaklığı (Ta) karşı Bağıl Işık Akısı grafiği, ortam (ve dolayısıyla eklem) sıcaklığı yükseldikçe ışık çıkışındaki düşüşü gösterir. Ta karşı İleri Gerilim eğrisi, VF'in negatif sıcaklık katsayısını gösterir. Ta'yı bağıl akı ve ileri gerilime karşı çizen Eklem Sıcaklığı grafiği, bu termal bağımlılıkları daha da açıklar. Belki de en önemlisi, Maksimum İleri Akım karşı Ortam Sıcaklığı düşürme eğrisi, 115°C maksimum Tj değerini aşmayı önlemek için yükseltilmiş ortam sıcaklıklarında maksimum güvenli çalışma akımını belirler.

CIE Kromatiklik Diyagramı, renk bölmelerini (27M5, 30M5, vb.) siyah cisim eğrisi üzerinde elipsler olarak görsel olarak temsil eder ve renk seçimi ve binning sınırları için net bir referans sağlar.

Mekanik ve Paketleme Bilgileri

LED, yaklaşık 3.0mm uzunluk ve 2.0mm genişlik boyutlarına sahip bir yüzey montaj cihazı (SMD) paketi kullanır. Mekanik çizim, pad aralığı, bileşen yüksekliği ve lehim pad geometrisi dahil olmak üzere detaylı boyutları sağlar. Tüm boyutlar milimetre cinsindendir ve ±0.2mm tanımlanmamış bir toleransa sahiptir. Çizim, doğru referans için 1:1 ölçeğinde sunulmuştur. Paket, sağlam lehim bağlantısı oluşumunu ve PCB'ye gelişmiş termal iletimi kolaylaştıran iki anot ve iki katot terminaline sahiptir. Polarite, tipik olarak bir çentik veya yeşil işaret gibi bir katot göstergesi ile paketin kendisinde açıkça işaretlenmiştir.

Lehimleme ve Montaj Kılavuzu

Bileşen, kurşunsuz reflow lehimleme işlemlerine uygundur. Maksimum lehimleme sıcaklığı, kullanılan spesifik reflow profiline bağlı olarak (örneğin, SnAgCu lehimi) 10 saniye süreyle 230°C veya 260°C tepe değeri olarak belirtilmiştir. Termal şoku en aza indirmek ve paket çatlamasını veya katman ayrılmasını önlemek için kontrollü ısınma ve soğuma oranlarına sahip önerilen bir reflow profili takip etmek zorunludur. Nem hassasiyet seviyesi (MSL) sağlanan içerikte açıkça belirtilmemiştir, ancak EMC paketleri için, genellikle reflow'dan önce bileşenlerin uzun süre ortam koşullarına maruz kaldıysa "patlamış mısır" etkisini önlemek için pişirilmesi önerilir. Depolama, belirtilen -40°C ila +85°C sıcaklık aralığında kuru, kontrollü bir ortamda yapılmalıdır.

Uygulama Önerileri

Tipik Uygulama Senaryoları

• Retrofit Lamps: Ideal for LED bulbs and tubes designed to replace incandescent, halogen, or fluorescent lamps, leveraging its efficacy and cost structure.
• General Lighting: Suitable for downlights, panel lights, troffers, and other fixtures in residential, office, and commercial spaces.
• Signage and Backlighting: Effective for indoor and outdoor sign illumination due to its good color rendering and reliability.
• Architectural/Decorative Lighting: Can be used in coves, shelves, and accent lighting where consistent color and smooth beam are important.

Tasarım Hususları

• Thermal Management: The 21°C/W thermal resistance necessitates an effective PCB thermal design. Use of metal-core PCBs (MCPCBs) or thermally enhanced FR4 with sufficient copper area is recommended to keep the solder point temperature low, thereby maintaining light output, color stability, and long-term reliability.
• Current Driving: While rated up to 120mA, operating at or below 80mA is typical for balancing efficacy, lifetime, and thermal load. Use a constant-current LED driver for stable operation.
• Optics: The 110-degree viewing angle is quite broad. Secondary optics (lenses, reflectors) may be required to achieve specific beam patterns.
• Binning Selection: For multi-LED fixtures, specify tight color and flux bins (e.g., within a single ellipse code) to ensure visual uniformity. Consider voltage binning if LEDs are placed in parallel strings.

Teknik Karşılaştırma ve Farklılaşma

PPA (Poliftalamid) veya PCT (Polisiklohekzilendimetilen Tereftalat) paketlerindeki geleneksel orta güç LED'lere kıyasla, bu 3020 EMC serisinin temel farklılaştırıcısı üstün termal performansıdır. EMC malzemesi daha yüksek termal iletkenliğe sahiptir ve sararmadan veya bozulmadan daha yüksek eklem sıcaklıklarına dayanabilir. Bu şunlara olanak tanır:

• Higher Drive Capability: Ability to be driven at higher currents (up to 0.8W) while maintaining reliability.
• Improved Lumen Maintenance: Better resistance to lumen depreciation (L70, L90) over time due to reduced thermal stress on the phosphor and die.
• Longer Lifespan: The enhanced thermal path slows the rate of internal degradation mechanisms.
• Cost-Effectiveness: Provides a performance level closer to high-power LEDs but at a mid-power price point and with simpler drive requirements.

Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

Q: What is the actual power consumption at the typical operating point?
A: At the test condition of 80mA and a typical VF of 6.6V, the power consumption is 0.528W (80mA * 6.6V).

Q: How does light output change with temperature?
A: Luminous flux decreases as junction temperature increases. The derating curve (Fig. 6) quantifies this relationship. Proper heatsinking is essential to minimize output loss in warm environments.

Q: Can I drive this LED at 120mA continuously?
A: While 120mA is the absolute maximum rating, continuous operation at this current requires exceptional thermal management to keep the junction temperature below 115°C. For most designs, operating at or below 80-100mA is recommended for optimal lifetime and efficacy.

Q: What is the difference between the "Typ." and "Min." luminous flux values?
A: The "Typical" value represents the average or expected output for that bin. The "Minimum" value is the lowest output guaranteed for LEDs sorted into that specific flux bin code (e.g., E9). Designers should use the minimum value for conservative system lumen calculations.

Q: How do I interpret the color bin code, e.g., '30M5'?
A: The code defines a specific ellipse on the CIE chart. The first two digits often relate to the CCT (e.g., '30' approximates 3000K nominal), while the letter and number define the ellipse size and position relative to the black-body locus. Refer to Table 5 for the exact center coordinates and ellipse parameters.

Tasarım ve Kullanım Vaka Çalışması

Scenario: Designing a 1200lm LED Panel Light for Office Use.
A designer targets a 600mm x 600mm panel light with a neutral white color (4000K, CRI >80) and an efficacy of 100 lm/W. Using the 3020 LED from the 40M5 color bin with a typical flux of 66 lm at 80mA (0.528W), the single-LED efficacy is approximately 125 lm/W. To achieve 1200lm, approximately 19 LEDs are needed (1200 lm / 66 lm per LED). Allowing for system losses (optics, thermal), 24 LEDs might be used in a 6x4 array.

LED'ler bir alüminyum MCPCB üzerine monte edilecektir. Toplam sistem gücü kabaca 24 * 0.528W = ~12.7W olacaktır. 80mA çıkış veren ve seri olarak 24 LED'i kapsayan bir voltaj aralığına (24 * ~6.6V = ~158V) sahip sabit akım sürücü seçilecektir. MCPCB tasarımının LED lehim noktası sıcaklığını, armatürün derecelendirilmiş çalışma sıcaklığında başlangıç lümen çıkışının >%90'ını koruyacak kadar düşük tuttuğundan emin olmak için termal simülasyon yapılacaktır. Tüm LED'ler 40M5 renk bölmesinden ve tek bir akı bölmesinden (örneğin, F1) belirtilerek, panel genelinde mükemmel renk ve parlaklık düzgünlüğü elde edilecektir.

Çalışma Prensibi Tanıtımı

Bu bir fosfor dönüştürmeli beyaz LED'dir. Temel çalışma, ileri öngerilim uygulandığında (elektrolüminesans) mavi ışık yayan, tipik olarak indiyum galyum nitrür (InGaN) yapılmış bir yarı iletken çip içerir. Bu mavi ışık, çip üzerine kaplanmış seryum katkılı itriyum alüminyum garnet (YAG:Ce) fosfor tabakası tarafından kısmen emilir. Fosfor, mavi fotonların bir kısmını geniş bir sarı ışık spektrumuna dönüştürür. Kalan mavi ışık ve yayılan sarı ışığın kombinasyonu, beyaz ışık algısıyla sonuçlanır. Tam İlişkili Renk Sıcaklığı (CCT), fosfor bileşimi ve kalınlığı değiştirilerek kontrol edilir. EMC paketi, hassas yarı iletken die ve fosforu korumak, mekanik yapı sağlamak ve en önemlisi, eklemden lehim pedlerine ve baskılı devre kartına ısı iletimi için birincil bir yol sunmak için hizmet eder.

Teknoloji Trendleri

Özellikle EMC paketleme ile orta güç LED segmenti, gelişmeye devam etmektedir. Bu üründe ve daha geniş pazarda gözlemlenebilen temel trendler şunlardır:

• Increased Efficacy: Ongoing improvements in internal quantum efficiency of the blue die and phosphor conversion efficiency drive higher lm/W outputs.
• Enhanced Color Quality: Beyond CRI (Ra), there is a focus on improving metrics like R9 (saturated red) and TM-30 (Rf, Rg) for better color rendition, especially in retail and museum lighting.
• Higher Power Density: Packages like the 3020 are being driven harder (e.g., 0.8W) while maintaining reliability, blurring the line between mid-power and high-power segments.
• Improved Thermal Materials: Development of EMC compounds with even higher thermal conductivity and better resistance to harsh environments (UV, humidity).
• Miniaturization and Integration: The drive for smaller, denser light sources for applications like automotive lighting and ultra-slim fixtures.
• Smart and Tunable Lighting: While this is a static white LED, the industry is moving towards LEDs that can dynamically adjust CCT and intensity, often requiring more complex multi-chip or phosphor designs.

3020 EMC LED, mevcut nesil genel aydınlatma çözümleri için termal olarak sağlam, verimli ve maliyet etkin bir platform sunarak bu trendlerin tam içinde yer almaktadır.