陶瓷LED 9292系列 10W白光规格书 - 尺寸9.2x9.2x1.6mm - 电压9.3V - 功率10W - 中文技术文档

1. 产品概述

9292陶瓷系列是一款专为严苛照明应用设计的高功率表面贴装LED，这些应用需要卓越的散热性能和高光通量输出。该封装采用陶瓷基板，相比传统塑料封装，提供了更优异的散热能力，从而能在更高的驱动电流和更高的环境温度下可靠工作。本系列提供从2700K到6500K的一系列白光色温，在350mA驱动电流下，典型光通量输出高达1100流明。其主要目标市场包括商业照明、高天棚灯、户外区域照明，以及任何对长期可靠性和稳定光输出至关重要的应用。

1.1 核心优势

• 卓越的热管理：陶瓷封装提供了出色的导热性，能有效地将热量从LED结传导至PCB和散热器，从而延长工作寿命并保持色彩稳定性。
• 高功率承载能力：额定功率高达10W，适用于高流明输出设计。
• 坚固的结构：陶瓷材料具有高机械强度，并能抵抗热应力和湿度影响。
• 一致的光学性能：严格的色温和光通量分档标准确保了多LED阵列的均匀性。
• 宽视角：典型的130度视角提供了宽广且均匀的照明。

2. 深入技术参数分析

本节对规格书中列出的关键电气、光学和热学参数提供详细、客观的解读。

2.1 绝对最大额定值 (Ts=25°C)

这些数值代表可能对器件造成永久性损坏的极限。不建议在正常使用中于或接近这些极限值下工作。

• 正向电流 (IF)：700 mA (直流)
• 正向脉冲电流 (IFP)：700 mA (脉冲宽度 ≤ 10ms，占空比 ≤ 1/10)
• 功耗 (PD)：20300 mW (20.3W)
• 工作温度 (Topr)：-40°C 至 +100°C
• 储存温度 (Tstg)：-40°C 至 +100°C
• 结温 (Tj)：125°C (半导体结允许的最高温度)
• 焊接温度 (Tsld)：回流焊温度为230°C或260°C，最长不超过10秒。

2.2 电光特性 (Ts=25°C)

这些是在指定测试条件下的典型工作参数。

• 正向电压 (VF)：典型值9.3V，在IF = 350mA时最大值为29V。较宽的最大值范围表明不同生产批次间可能存在差异；电路设计应能适应上限值。
• 反向电压 (VR)：5V。LED并非设计用于承受显著的反向偏压。超过此电压可能导致立即失效。
• 反向电流 (IR)：在VR = 5V时，最大值为100 µA。
• 视角 (2θ1/2)：130度 (典型值)。这是光强降至峰值一半时的全角。

2.3 热学特性

陶瓷封装的主要优势在于热学方面。其高最大功耗额定值(20.3W)和宽工作温度范围(-40至+100°C)突显了其能力。然而，为确保可靠性，将结温(Tj)维持在125°C以下是至关重要的。这需要从LED的散热焊盘到系统散热器之间设计有效的热路径。

3. 分档系统说明

精确的分档系统对于确保照明产品的颜色和亮度一致性至关重要。

3.1 相关色温 (CCT) 分档

该LED提供标准CCT，每个CCT对应CIE 1931色度图上的特定色度区域。订购代码指定了目标区域，保证发出的白光落在定义的色域内。

• 2700K (区域：8A, 8B, 8C, 8D)
• 3000K (区域：7A, 7B, 7C, 7D)
• 3500K (区域：6A, 6B, 6C, 6D)
• 4000K (区域：5A, 5B, 5C, 5D)
• 4500K (区域：4A, 4B, 4C, 4D, 4R, 4S, 4T, 4U)
• 5000K (区域：3A, 3B, 3C, 3D, 3R, 3S, 3T, 3U)
• 5700K (区域：2A, 2B, 2C, 2D, 2R, 2S, 2T, 2U)
• 6500K (区域：1A, 1B, 1C, 1D, 1R, 1S, 1T, 1U)

注：规格书规定光通量分档代表最小值。发货产品的光通量可能超过订购的最小值，但将始终符合订购的CCT色度区域。

3.2 光通量分档

光通量在350mA测试电流下进行分档。公差有明确定义。

• 暖白光 / 中性白光 (2700K-5000K, CRI 70)：
  • 代码 3K：最小 800 lm，典型 900 lm
  • 代码 3L：最小 900 lm，典型 1000 lm
• 冷白光 (5000K-10000K, CRI 70)：
  • 代码 3L：最小 900 lm，典型 1000 lm
  • 代码 3M：最小 1000 lm，典型 1100 lm

公差：光通量：±7%；显色指数：±2；色度坐标：±0.005。

4. 性能曲线分析

图形数据提供了LED在不同条件下的行为洞察。

4.1 正向电流 vs. 正向电压 (I-V曲线)

I-V曲线是二极管的典型特性。在350mA下典型Vf为9.3V表明这是一款高压LED，其封装内部可能包含多个串联的二极管结。设计者必须确保驱动器能提供足够的电压，特别是考虑到最大Vf可达29V。曲线显示非线性关系；电压的微小增加会导致电流的大幅增加，这突显了恒流驱动的必要性。

4.2 正向电流 vs. 相对光通量

此曲线展示了光输出对驱动电流的依赖性。光输出随电流增加而增加，但并非线性。在较高电流下，由于热效应增加和效率下降，光效通常会降低。在推荐的350mA下工作，可能代表了输出与效率/寿命之间的平衡点。

4.3 相对光谱功率分布

白光LED的光谱曲线显示一个主要的蓝色峰值（来自InGaN芯片）和一个更宽的黄色荧光粉发射峰。这些峰的形状和比例决定了CCT和CRI。冷白光LED的蓝色峰更占主导，而暖白光则有更强的荧光粉发射。该曲线对于理解显色特性至关重要。

4.4 结温 vs. 相对光谱能量

此图对于理解色偏至关重要。随着结温升高，LED芯片的光谱输出和荧光粉的转换效率可能发生变化，导致CCT和色度偏移。陶瓷封装有助于最小化温升，从而减小这种偏移的幅度。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该LED采用9.2mm x 9.2mm陶瓷表面贴装封装。精确高度通常在1.6mm左右。尺寸图提供了PCB焊盘布局设计和间隙检查的关键尺寸。

5.2 推荐焊盘布局与钢网设计

提供了详细的焊盘布局图，以确保形成良好的焊点和热连接。设计通常包括一个用于传热的大型中央散热焊盘和用于电气连接（阳极和阴极）的较小焊盘。随附的钢网设计推荐了焊膏开孔几何形状和厚度，以实现正确的焊膏量。这些布局的公差为±0.10mm。

5.3 极性标识

规格书应标明器件上的极性标记（例如，圆点、凹口或倒角），并将其与焊盘布局对应起来。正确的极性对于正常工作至关重要。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊参数

该LED兼容标准的无铅回流焊工艺。焊接期间器件本体最高温度不得超过260°C，且高于230°C的时间应限制在10秒以内。遵循推荐的温度曲线（升温、预热、回流峰值、冷却）至关重要，以防止热冲击、焊点缺陷或损坏LED内部材料和荧光粉。

6.2 操作与储存注意事项

• 在规定的温度范围（-40至+100°C）内，储存在干燥、防静电的环境中。
• 操作时采取防静电措施，以保护半导体结。
• 避免对陶瓷本体或键合线施加机械应力。
• 在制造商推荐的保质期内使用，在适当储存条件下，通常为发货之日起12个月。

7. 包装与订购信息

7.1 包装规格

LED通常以编带盘卷形式供货，适用于自动贴片组装。盘卷尺寸、带宽、口袋尺寸和器件方向遵循标准EIA-481指南。每卷数量为标准值，如100或500片。

7.2 型号命名规则

型号 T12019L(C/W)A 编码了关键产品属性：

- T：系列标识符。

- 12：陶瓷9292的封装代码。

- L/C/W：颜色代码 (L=暖白光，C=中性白光，W=冷白光)。

- 其他数字根据详细的命名规则图表指定内部代码、光通量分档和其他选项。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

• 高天棚与工业照明：需要高流明输出和坚固结构的场合。
• 户外区域照明：受益于宽视角和热稳定性的路灯、停车场灯、体育场照明。
• 高输出筒灯与轨道灯：适用于商业和零售空间。
• 特种照明：植物生长灯，需要特定光谱和高光强。

8.2 关键设计考量

• 热管理：这是最关键的因素。使用在焊盘下方有足够导热孔的PCB，并连接到尺寸足够的金属基板（MCPCB）或散热器。热界面材料（TIM）的质量很重要。
• 驱动电流：使用恒流LED驱动器。电流应根据所需光输出和热设计余量进行设置。不得超过绝对最大额定值。
• 光学设计：130度的视角可能需要二次光学器件（透镜、反射器）来实现所需的光束分布。
• 电气布局：确保从驱动器到LED的走线具有低电感和低电阻，以最小化功率损耗和电压尖峰。

9. 技术对比与差异化

与标准的中功率塑料SMD LED（例如3030、5050）相比，9292陶瓷系列提供：

- 更高的功率处理能力：10W+ 对比塑料封装的典型1-3W。

- 更优的热阻 (Rth j-s)：陶瓷基板的热阻远低于塑料，在相同功率下结温更低，这直接转化为更长的寿命（L70，L90）。

- 更好的色彩稳定性：更低的热阻最小化了随时间推移和温度变化引起的色偏。

- 更高的成本：陶瓷封装比塑料成型更昂贵。

与其他陶瓷封装（例如3535、5050陶瓷）相比，9292更大的封装尺寸允许更大的散热焊盘，并可能通过多芯片或更大的单芯片实现更高的总光输出。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

10.1 需要多大的驱动电压？

驱动器提供的电压必须高于LED串的最大正向电压（Vf max）。对于单个9292 LED，驱动器输出电压必须超过29V。实际上，需要增加安全裕量。对于多个串联的LED，将最大Vf乘以LED数量。

10.2 如何达到额定寿命？

LED寿命（例如，L70 - 光通量降至初始值70%的时间）在很大程度上取决于结温（Tj）。要达到额定寿命，必须设计系统使Tj远低于最大值125°C，理想情况下在工作时低于85-105°C。这需要如第8.2节所述的卓越热管理。

10.3 我可以在700mA下连续驱动吗？

直流正向电流的绝对最大额定值是700mA。然而，在此最大额定值下连续工作会产生大量热量，并可能将Tj推至极限，严重影响寿命和可靠性。规格书中指定的典型工作条件是350mA。只有在具备出色的热设计并了解寿命会缩短的情况下，才应考虑在此电流以上工作。

10.4 3K、3L和3M光通量分档之间有什么区别？

这些是在350mA下测量的光通量输出分档。3K是最低输出分档（最小800lm），3L是中间分档（最小900lm），3M是冷白光的最高分档（最小1000lm）。选择更高的分档意味着每个器件能发出更多的光，但成本可能更高。

11. 设计与使用案例研究

场景：设计一个100W高天棚灯具。

设计师旨在创建一个约15,000流明的灯具。使用3M光通量分档的9292 LED（每个典型1000lm），他们需要15个LED。他们将其排列成3串 x 5并的配置。每个串联支路的最大Vf为3 * 29V = 87V。他们选择一个输出为1050mA（350mA x 3个并联支路）且电压范围覆盖约90V的恒流驱动器。PCB是带有厚铝基板的金属基板。进行热仿真以确保散热器能够散发约150W的总热量（100W电功率加上驱动器损耗），同时在40°C环境温度下将LED结温保持在105°C以下。使用二次光学器件创建适合高天棚照明的120度光束分布。

12. 工作原理

白光LED基于半导体电致发光和荧光粉转换的原理工作。电流流经正向偏置的InGaN（氮化铟镓）半导体结，导致电子和空穴复合并发射蓝光光谱的光子（通常在450-455nm左右）。然后，这种蓝光照射到芯片上或附近的黄色（YAG:Ce）荧光粉涂层。荧光粉吸收一部分蓝色光子，并在黄色区域重新发射宽光谱的光。人眼感知到的剩余蓝光与转换后的黄光的混合光即为白光。蓝光与黄光的比例决定了相关色温（CCT）。

13. 技术趋势

高功率陶瓷LED市场受到几个关键趋势的推动：

- 光效提升 (lm/W)：芯片外延、荧光粉技术和封装设计的持续改进旨在从每瓦电输入中提取更多的光。

- 色彩质量改善：开发荧光粉混合物（多荧光粉或紫光激发系统）以实现更高的显色指数（CRI），特别是R9（饱和红色），并提高批次间的颜色一致性。

- 高光通量小型化：努力将更多流明封装到更小的陶瓷封装中（例如，从9292转向更紧凑但功率相当的封装），以实现更小、更隐蔽的灯具。

- 智能与可调光照明：将陶瓷LED与控制电子器件集成，以实现调光、CCT调节和变色功能，适用于人本照明应用。

- 可靠性与寿命：持续关注材料和封装，以进一步降低热阻并减缓光衰，推动L90寿命超过100,000小时。