3020 Orta Güç LED Veri Sayfası - 3.0x2.0mm - 19V Tipik - 0.6W - Soğuk/Nötr/Sıcak Beyaz - Türkçe Teknik Doküman

1. Ürün Genel Bakışı

3020 serisi, Termal Olarak Geliştirilmiş Epoksi Kalıp Bileşiği (EMC) paketi kullanan bir orta güç LED ailesini temsil eder. Bu tasarım, ışık verimliliği (lümen/vat) ve maliyet etkinliği (lümen/dolar) arasında optimal bir denge sağlamak üzere geliştirilmiştir ve bu da onu geniş bir genel aydınlatma uygulama yelpazesi için cazip bir seçim haline getirir. Seri, kompakt 3.0mm x 2.0mm boyutları ve tipik 0.6W güç dağılımı ile karakterize edilir; belirtilen koşullar altında izin verilen maksimum güç ise 0.8W'dır.

1.1 Temel Avantajlar ve Hedef Pazar

Bu LED serisinin birincil faydaları, EMC paketlemesi ve tasarım optimizasyonlarından kaynaklanır. EMC malzemesi, geleneksel plastiklere kıyasla üstün termal direnç ve uzun vadeli güvenilirlik sunarak daha yüksek çalışma sıcaklıklarında kararlı performans sağlar. Temel özellikler arasında 40mA maksimum ileri akım, yüksek renk kalitesi için minimum 80 Renksel Geriverim İndeksi (CRI) ve kurşunsuz reflow lehimleme işlemleriyle uyumluluk yer alır. Bu nitelikler, seriyi verimlilik, güvenilirlik ve renk kalitesinin bir arada önemli olduğu retrofit lambalar, genel iç ve dış mekan aydınlatması, tabela arka aydınlatması ile mimari veya dekoratif aydınlatma armatürleri için ideal kılar.

2. Derinlemesine Teknik Parametre Analizi

Bu bölüm, veri sayfasında belirtilen temel performans parametrelerinin detaylı ve nesnel bir yorumunu sağlar. Bu değerleri anlamak, uygun devre tasarımı ve termal yönetim için kritik öneme sahiptir.

2.1 Elektro-Optik Karakteristikler

Elektro-optik performans, I_F= 30mA, T_a= 25°C ve %60 bağıl nem altındaki standart test koşullarında ölçülür. Işık akısı çıkışı iki kritik sıcaklık için verilir: ortam sıcaklığı (T_a=25°C) ve lehim noktası sıcaklığı (T_s=85°C). İkincisi, LED'in bir kart üzerine monte edildiği gerçek bir uygulamadaki performansın daha gerçekçi bir göstergesidir. Örneğin, tipik bir soğuk beyaz sınıfı (65R6), T_a=25°C'de 72 lümen, ancak T_s=85°C'de 62 lümen sağlar; bu da termal tasarımın önemini vurgular. Veri sayfası, ışık akısı ölçümlerinde ±%7 tolerans ve CRI (Ra) ölçümlerinde ±2 tolerans olduğunu belirtir.

2.2 Elektriksel ve Termal Parametreler

İleri voltaj (V_F), 30mA'de tipik olarak 19V değerine sahiptir ve belirtilen toleransı ±0.3V'dur. Görüş açısı (2Θ1/2), ışık şiddetinin tepe değerinin yarısına düştüğü eksen dışı açı olarak tanımlanan geniş 120 derecedir. Kritik bir termal parametre, bağlantı noktasından lehim noktasına termal dirençtir (R_{th j-sp}), tipik olarak 22 °C/W olarak belirtilmiştir. Bu değer, ısının yarıiletken bağlantı noktasından lehim noktasına ne kadar etkili aktığını ölçer; daha düşük bir değer daha iyi ısı dağılımı anlamına gelir. Elektrostatik deşarj (ESD) dayanım seviyesi 1000V'dur (İnsan Vücut Modeli), bu orta güç LED'ler için standart bir seviyedir.

2.3 Mutlak Maksimum Değerler

Bu değerler, kalıcı hasarın meydana gelebileceği stres limitlerini tanımlar. Hiçbir çalışma koşulunda aşılmamalıdırlar. Temel limitler şunlardır: 40mA sürekli ileri akım (I_F), 60mA darbe ileri akımı (I_FP) (≤ 100µs darbe süresi, ≤ 1/10 görev döngüsü için), 840mW maksimum güç dağılımı (P_D) ve 125°C maksimum bağlantı noktası sıcaklığı (T_j). Çalışma ve depolama sıcaklık aralığı -40°C ila +105°C'dir. Lehimleme sıcaklık profili, maksimum 10 saniye için 230°C veya 260°C tepe değerine izin verir.

3. Sınıflandırma Sistemi Açıklaması

Üretimde renk ve parlaklık tutarlılığını sağlamak için LED'ler sınıflara ayrılır. Bu seri, 2600K ila 7000K aralığı için Energy Star kılavuzlarına dayanan kapsamlı bir sınıflandırma sistemi kullanır.

3.1 İlişkili Renk Sıcaklığı (CCT) ve Kromatiklik Sınıflandırması

Ürün seçim tablosu, Sıcak Beyaz (2725K, 3045K)'dan Soğuk Beyaz (6530K)'a kadar altı birincil CCT grubunu listeler. Her CCT grubunun karşılık gelen bir renk sınıfı kodu vardır (örn., 27R5, 65R6). Tablo 5 ve Şekil 9, CIE 1931 diyagramındaki kromatiklik sınıfı yapısını detaylandırır. Her sınıf, hem 25°C hem de 85°C'de belirli bir merkez koordinatı (x, y), ana/ikincil eksen yarıçapları (a, b) ve bir açı (Φ) ile tanımlanan eliptik bir alanla belirlenir. Renk koordinatları için ölçüm belirsizliği ±0.007'dir.

3.2 Işık Akısı Sınıflandırması

Her kromatiklik sınıfı içinde, LED'ler 30mA'deki ışık akısı çıkışlarına göre daha da sınıflandırılır. Tablo 6 akı sıralarını tanımlar. Örneğin, 65R6 renk sınıfı içinde, LED'ler F1 (66-70 lm min), F2 (70-74 lm min) ve F3 (74-78 lm min) akı kodlarında mevcuttur; tümü T_a=25°C'de ölçülmüştür. Bu iki boyutlu sınıflandırma (renk + akı), tasarımcıların hem renk noktası hem de parlaklık için kesin uygulama gereksinimlerini karşılayan LED'leri seçmesine olanak tanır.

4. Performans Eğrisi Analizi

Veri sayfası, LED'in değişen koşullar altındaki davranışını gösteren ve tahmine dayalı modelleme ile sağlam tasarım için temel olan çeşitli grafikler içerir.

4.1 IV Karakteristikleri ve Bağıl Işık Akısı

Şekil 4, ileri voltaj (V_F) ile ileri akım (I_F) arasındaki ilişkiyi gösterir. Eğri, çalışma aralığında nispeten doğrusaldır ve V_Fakımla birlikte artar. Şekil 3, bağıl ışık akısını I_F'ye karşı çizer. Akı, akımla doğrusal altı bir şekilde artar; LED'i önerilen 30mA'nin üzerinde sürmek, ışık çıkışında azalan getiriler sağlarken önemli ölçüde daha fazla ısı üretecek ve bu da verimliliği ve ömrü potansiyel olarak azaltacaktır.

4.2 Sıcaklık Bağımlılığı

Şekil 6 ve 7 termal analiz için kritiktir. Şekil 6, lehim noktası sıcaklığı (T_s) arttıkça bağıl ışık akısının doğrusal olarak azaldığını gösterir. 125°C'de çıkış, 25°C'deki değerinin kabaca %20'sidir. Şekil 7, V_F'nin de artan sıcaklıkla azaldığını gösterir; bu yarıiletken diyotların tipik bir özelliğidir. Şekil 5, renk koordinatlarının (CIE x, y) sıcaklıkla değişimini gösterir; bu renk kritik uygulamalar için önemlidir.

3.3 Spektral Dağılım ve Görüş Açısı

Şekil 1, dalga boyları boyunca bağıl yoğunluğu gösteren tipik bir spektral güç dağılım eğrisi sağlar. Bu eğrinin şekli CCT ve CRI'yi belirler. Şekil 2, uzaysal radyasyon modelini (görüş açısı dağılımı) tasvir ederek, belirtilen 120 derecelik görüş açısıyla Lambert benzeri yayılım profilini doğrular.

4.4 Ortam Sıcaklığı Değer Düşürme

Şekil 8, ortam sıcaklığına (T_a) ve sistemin termal direncine (R_j-a) bağlı olarak izin verilen maksimum ileri akım için bir değer düşürme eğrisidir. Örneğin, 45°C/W sistem R_j-adeğeri ile, bağlantı noktası sıcaklığının 125°C limitini aşmasını önlemek için maksimum akım, T_a=89°C'de 40mA'den T_a=105°C'de yaklaşık 22mA'ye düşürülmelidir. Bu grafik, yüksek sıcaklık ortamlarında güvenli çalışma akımlarını belirlemek için gereklidir.

5. Uygulama Kılavuzları ve Tasarım Hususları

5.1 Tipik Uygulama Senaryoları

Verimlilik, maliyet ve güvenilirlik dengesi nedeniyle, bu LED serisi şunlar için uygundur:
- Retrofit Lambalar:Ampuller, tüpler ve downlight'larda akkor, halojen veya CFL ampullerin doğrudan yerine geçme.
- Genel Aydınlatma:Konut, ticari ve endüstriyel armatürlerde birincil ışık kaynağı.
- Tabela Arka Aydınlatması:İç ve dış mekan tabelaları için düzgün aydınlatma sağlama.
- Mimari Aydınlatma:Cephe aydınlatması, gizli aydınlatma ve renk kalitesinin önemli olduğu diğer dekoratif uygulamalar.

5.2 Kritik Tasarım Hususları

Termal Yönetim:Bu, performans ve uzun ömür için en önemli faktördür. 22°C/W'lik düşük R_{th j-sp}değeri, ancak PCB ve soğutucunun ortama düşük termal yol sağlaması durumunda etkilidir. Metal çekirdekli PCB'lerin (MCPCB) veya yeterli termal geçişlere sahip kartların kullanılması şiddetle tavsiye edilir. Sürücü akımını ayarlamak için her zaman değer düşürme eğrisine (Şekil 8) başvurun.
Akım Sürücüsü:Kararlı ışık çıkışı ve renk için sabit akım sürücüsü zorunludur. Önerilen çalışma akımı 30mA'dir, ancak termal koşullar mükemmel ise 40mA'ye kadar sürülebilir. 40mA'yi aşmak anında hasar riski taşır.
Optikler:120 derecelik görüş açısı birçok genel aydınlatma uygulaması için uygundur. Daha odaklanmış ışınlar için ikincil optikler (lensler) gerekecektir.
ESD Koruması:1000V HBM için derecelendirilmiş olsa da, montaj ve taşıma sırasında standart ESD işleme önlemlerine uyulmalıdır.

6. Karşılaştırmalı Analiz ve Teknik Farklılaşma

Orta güç LED segmenti içinde, bu 3020 EMC serisinin temel farklılaştırıcıları şunlardır:
1. Yüksek Sıcaklık Kabiliyeti:EMC paketi, sararıp bozulabilen standart PPA veya PCT plastiklere kıyasla, daha yüksek lehim noktası sıcaklıklarında (sağlanan T_s=85°C verisi) sürekli çalışmaya izin verir.
2. Güç Yoğunluğu:3.0x2.0mm paket içinde 0.8W'a kadar kapasite ile, birçok geleneksel 3528 veya 2835 orta güç LED'inden daha yüksek güç yoğunluğu sunar ve belirli bir lümen çıkışı için gereken LED sayısını potansiyel olarak azaltır.
3. Voltaj Karakteristiği:30mA'de tipik 19V ileri voltaj dikkat çekicidir. Tasarımcılar, daha yaygın 3V veya 6V orta güç LED'lerine kıyasla, LED sürücüsünün bu daha yüksek voltaj aralığı için yapılandırıldığından emin olmalıdır.
4. Kapsamlı Sınıflandırma:Energy Star sınıflandırmasına uyum ve hem renk hem de akı sınıflarının sağlanması, kaliteli aydınlatma ürünleri için öngörülebilirlik ve tutarlılık sunar.

7. Sıkça Sorulan Sorular (Teknik Parametrelere Dayalı)

S: Neden T_s=85°C'deki ışık akısı T_a=25°C'dekinden daha düşük?
C: T_aLED'in etrafındaki hava sıcaklığıdır. T_slehim noktasındaki sıcaklıktır ve bu, çalışma sırasında gerçek bağlantı noktası sıcaklığına çok daha yakındır. Sıcaklık arttıkça, yarıiletken verimliliği düşer ve ışık çıkışını azaltır. T_s=85°C verisi, tasarım için daha gerçekçi bir performans metriğidir.

S: Bu LED'i 40mA'de sürekli sürebilir miyim?
C: Mutlak Maksimum Değer 40mA'dir, ancak bu bir stres limitidir. Önerilen çalışma koşulu 30mA'dir. 40mA'de çalıştırmak, yalnızca termal yönetim olağanüstü (çok düşük sistem R_j-a) ve ortam sıcaklığı düşük olduğunda, Şekil 8'deki değer düşürme eğrisine göre mümkündür. Bunu yapmak verimliliği azaltacak ve uzun vadeli güvenilirliği etkileyebilir.

S: Örneğin '65R6' gibi bir sınıf kodunu nasıl yorumlarım?
C: Kod, kromatiklik sınıfını tanımlar. İlk iki rakam (65) CCT (6500K aralığı) ile ilgilidir. Harf (R) ve takip eden rakam (6), LED'in renk koordinatlarının düştüğü CIE diyagramındaki belirli elipsi tanımlar ve sıkı renk tutarlılığı sağlar.

S: 22 °C/W termal direncin önemi nedir?
C: Bu değer (R_{th j-sp}), LED bağlantı noktasında dağıtılan her watt güç için, bağlantı noktası ile lehim noktası arasındaki sıcaklık farkının 22°C artacağını gösterir. Daha düşük bir değer daha iyidir. Toplam sistem termal direnci (bağlantı noktasından ortama, R_j-a) buna artı PCB, termal arayüz ve soğutucunun direncini içerir.

8. Tasarım ve Kullanım Vaka Çalışması

Senaryo: 1200 Lümen LED Tüp Aydınlatma Tasarımı.
Hedef:Bir floresan T8 tüpünü LED eşdeğeri ile değiştirmek.
Tasarım Süreci:
1. Lümen Hedefi:1200 lümen.
2. LED Seçimi:65R6-F2 sınıfını seçin (30mA, T_a=25°C'de tipik 72 lm). Termal değer düşürmeyi hesaba katarak (çalışma sıcaklığında ~%15 kayıp tahmini), LED başına 61 lm varsayın.
3. Miktar Hesaplaması:1200 lm / LED başına 61 lm ≈ 20 LED.
4. Elektriksel Tasarım:Seri bağlı 20 LED, 20 * 19V = 380V sürücü voltajı gerektirir, bu yüksektir. Daha pratik bir yaklaşım, paralel bağlı, seri bağlı 10 LED'den oluşan iki dizi (dizi başına 190V) kullanmak ve toplam 60mA'ye (dizi başına 30mA) ayarlanmış sabit akım sürücüsü ile sürmektir.
5. Termal Tasarım:Toplam güç: 20 LED * 19V * 0.03A = 11.4W. Bir alüminyum PCB'yi soğutucu olarak kullanarak, tasarımcı, kapalı tüp ortamında bağlantı noktasını 125°C'nin altında tutmak için sistem R_j-a'sinin yeterince düşük olup olmadığını, değer düşürme eğrisini rehber olarak kullanarak hesaplamalıdır.
Bu vaka, elektriksel konfigürasyon, termal yönetim ve fotometrik hedefler arasındaki etkileşimi vurgular.

9. Teknik İlkeler ve Trendler

9.1 Çalışma Prensibi

Bu LED, bir yarıiletkette elektrolüminesans prensibiyle çalışır. P-n bağlantısına ileri voltaj uygulandığında, elektronlar ve delikler yeniden birleşir ve enerjiyi fotonlar şeklinde serbest bırakır. Pakette kullanılan özel malzemeler (fosforlar), çipten gelen birincil mavi ışığın bir kısmını daha uzun dalga boylarına dönüştürerek, belirli bir CCT ve CRI'ya sahip istenen beyaz ışığı üretir. EMC paketi, çipi ve tel bağlarını korumak, birincil lens sağlamak ve en önemlisi, ısıyı dağıtmak için termal olarak iletken bir yol sunmak için hizmet eder.

9.2 Endüstri Trendleri

Orta güç LED pazarı, daha yüksek verimlilik (lm/W) ve daha düşük maliyetle gelişmiş güvenilirlik yönünde evrimini sürdürmektedir. Bu seride görüldüğü gibi EMC paketlerinin kullanımı, ısı ve neme karşı üstün direnç nedeniyle geleneksel plastiklerin yerini alan önemli bir trenddir ve daha uzun ömürler ve daha yüksek sürücü akımları sağlar. Ayrıca, yüksek kaliteli aydınlatmanın taleplerini karşılamak için daha sıkı renk ve akı sınıflandırması için sürekli bir baskı vardır. Bu bileşenlerin modüllere ve ışık motorlarına entegrasyonu da büyüyen bir trenddir ve aydınlatma üreticileri için tasarımı basitleştirir. Bu veri sayfasında sağlanan veriler, gerçekçi termal koşullar altında performansı karakterize etme ve belirtme için mevcut endüstri standardını yansıtmaktadır.