ورقة بيانات تقنية لمصباح LED أزرق عالي الطاقة 3.45x3.45x2.20mm 2.6-3.4V 5.1W 465-475nm

1. نظرة عامة على المنتج

يستخدم هذا المكون من LED تقنية InGaN على ركيزة لتوفير مصدر ضوء أزرق عالي الكثافة. يتم تعبئة الجهاز في غلاف سيراميكي قوي بأبعاد مضغوطة 3.45mm x 3.45mm x 2.20mm، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات الإضاءة المحدودة المساحة. تم تصميم LED للتجميع بتقنية التركيب السطحي (SMT) وهو متوافق مع عمليات اللحام بإعادة التدفق القياسية. يتوفر في عبوة شريط وبكرة لمعدات الانتقاء والوضع الآلية. المنتج متوافق مع توجيه RoHS ويصنف على أنه مستوى حساسية الرطوبة 1 (MSL-1)، مما يشير إلى عدم وجود متطلبات خاصة للتعامل مع الرطوبة قبل اللحام.

1.1 الميزات الرئيسية

• غلاف سيراميكي لإدارة حرارية ممتازة وموثوقية
• زاوية رؤية واسعة جدًا (120 درجة نموذجية) لتوزيع ضوء متساوٍ
• مناسب لجميع عمليات التجميع واللحام SMT
• متوفر على شريط وبكرة بمعدل 1000 قطعة لكل بكرة
• مستوى حساسية الرطوبة 1
• متوافق مع RoHS، خالٍ من المواد الخطرة

1.2 التطبيقات

يمكن استخدام LED الأزرق في مجموعة متنوعة من تطبيقات الإضاءة العامة والمتخصصة. تشمل حالات الاستخدام النموذجية أضواء التحذير، والأضواء المريحة، وأضواء غسل الجدران، والأضواء الموضعية. كما أن الجهاز مناسب للمصابيح الملونة المزخرفة، وشرائط LED، وإضاءة نمو النبات، وإضاءة المناظر الطبيعية، وإضاءة التصوير المسرحي، ومعدات التجميل الطبية. بالإضافة إلى ذلك، فهو مثالي للبيئات الداخلية التجارية والسكنية مثل الفنادق، والأسواق، والمكاتب، والمنازل. يضمن نطاق درجة حرارة التشغيل الواسع (-40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية) أداءً موثوقًا في ظروف متنوعة.

2. أبعاد العبوة والمواصفات الميكانيكية

يبلغ طول عبوة LED 3.45 مم وعرضها 3.45 مم وارتفاعها 2.20 مم. يظهر المنظر السفلي ترتيبًا واضحًا لوسادات الأنود والكاثود لسهولة تحديد القطبية. تبلغ وسادة الأنود حوالي 1.30 مم × 0.85 مم، بينما وسادة الكاثود أكبر قليلاً عند 1.30 مم × 0.65 مم. يوصى باستخدام أنماط لحام محسنة للحصول على اتصال حراري وكهربائي موثوق. يتم توفير أبعاد البصمة لتصميم PCB في ورقة البيانات: وسادة أنود مستطيلة 3.25 مم × 0.50 مم ووسادة كاثود 3.25 مم × 0.45 مم، مع تباعد 0.30 مم بين الوسادتين. جميع الأبعاد بالملليمتر مع تفاوت ±0.2 مم ما لم يذكر خلاف ذلك.

3. الخصائص الكهربائية والبصرية

يتم قياس جميع المعلمات الكهربائية والبصرية عند حالة اختبار IF = 350mA ودرجة حرارة نقطة اللحام Ts = 25°C، ما لم يذكر خلاف ذلك. يتراوح الجهد الأمامي من 2.6 فولت إلى 3.4 فولت، بقيمة نموذجية حوالي 3.0 فولت. يوفر الجهاز تدفقًا ضوئيًا بين 30 لومن و 50 لومن، وإشعاعًا كليًا من 400 ميجاوات إلى 800 ميجاوات. يقع الطول الموجي السائد ضمن الطيف الأزرق، من 465 نانومتر إلى 475 نانومتر. يتم حصر التيار العكسي بحد أقصى 10 ميكروأمبير عند انحياز عكسي 5 فولت. زاوية الرؤية عادة 120 درجة (عند نصف الشدة)، مما يوفر انتشارًا واسعًا للشعاع.

3.1 التصنيفات القصوى المطلقة

يجب عدم تجاوز التصنيفات القصوى المطلقة لمنع تلف الجهاز. تبلغ قدرة تبديد الطاقة 5100 ميجاوات (5.1 واط). يمكن أن يصل التيار الأمامي إلى 1500 مللي أمبير (1.5 أمبير) بشكل مستمر، و 1600 مللي أمبير (1.6 أمبير) تحت ظروف نبضية (دورة عمل 1/10، عرض نبضة 0.1 مللي ثانية). يجب ألا يتجاوز الجهد العكسي 5 فولت. تم تصنيف الجهاز لتحمل التفريغ الكهروستاتيكي (HBM) بقيمة 2000 فولت. نطاق درجة حرارة التشغيل هو -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، ونطاق درجة حرارة التخزين هو نفسه. يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الوصلة 150 درجة مئوية.

3.2 معلومات التصنيف

لضمان الاتساق، يتم تصنيف LEDs وفقًا للجهد الأمامي والتدفق الضوئي والطول الموجي السائد عند تيار اختبار 350mA. صناديق الجهد الأمامي هي: F0 (2.6-2.8V)، G0 (2.8-3.0V)، H0 (3.0-3.2V)، و I0 (3.2-3.4V). صناديق التدفق الضوئي هي: FA3 (30-35lm)، FA4 (35-40lm)، FA5 (40-45lm)، و FA6 (45-50lm). صناديق الطول الموجي هي: D00 (465-470nm) و E00 (470-475nm). يجب على العملاء تحديد رموز الصندوق المطلوبة عند الطلب لتتناسب مع متطلبات التطبيق.

4. منحنيات الأداء النموذجية

خصائص الأداء التالية هي قيم نموذجية ويتم توفيرها كإرشاد تصميمي فقط؛ إنها ليست مواصفات مضمونة.

4.1 الجهد الأمامي مقابل التيار الأمامي

يزداد الجهد الأمامي مع التيار الأمامي. في درجة حرارة الغرفة، يكون الجهد حوالي 2.6 فولت عند 100 مللي أمبير، و 3.0 فولت عند 350 مللي أمبير، و 3.2 فولت عند 700 مللي أمبير، و 3.4 فولت عند 1300 مللي أمبير. العلاقة خطية تقريبًا ضمن نطاق التشغيل.

4.2 الشدة النسبية مقابل التيار الأمامي

ترتفع الشدة الضوئية النسبية مع التيار ولكنها تظهر تشبعًا طفيفًا عند التيارات العالية. عند 350 مللي أمبير، يتم تسوية الشدة النسبية إلى 1.0؛ عند 700 مللي أمبير تزداد إلى حوالي 1.6؛ عند 1050 مللي أمبير إلى 2.2؛ وعند 1400 مللي أمبير إلى 2.8.

4.3 الاعتماد على درجة الحرارة

مع زيادة درجة حرارة نقطة اللحام من 25 درجة مئوية إلى 115 درجة مئوية، تنخفض الشدة الضوئية النسبية خطيًا بحوالي 40%. الإدارة الحرارية ضرورية للحفاظ على خرج الضوء. يلزم تخفيض التيار الأمامي عند درجات الحرارة المحيطة المرتفعة: عند Ts=50°C يكون الحد الأقصى للتيار الأمامي حوالي 1400 مللي أمبير، بينما عند Ts=85°C يتم تقليله إلى حوالي 800 مللي أمبير لتجنب تجاوز درجة حرارة الوصلة 150 درجة مئوية.

4.4 التوزيع الطيفي

طيف الانبعاث له طول موجي ذروة حوالي 465-475 نانومتر مع عرض كامل عند نصف الحد الأقصى (FWHM) يبلغ حوالي 25-30 نانومتر. الطيف نظيف دون قمم ثانوية كبيرة في النطاق المرئي.

4.5 نمط الإشعاع

نمط الإشعاع الزاوي لامبرتي تقريبًا بزاوية نصف شدة ±60 درجة. الشدة النسبية عند ±75 درجة تنخفض إلى حوالي 0.2 من الحد الأقصى.

5. معلومات التعبئة والتغليف والشحن

يتم تعبئة LEDs بكميات 1000 قطعة لكل بكرة على شريط ناقل. درجة حدة الشريط الناقل 4.0 مم وعرضه 12.0 مم. أبعاد البكرة: القطر الخارجي 178 مم ±1 مم، القطر الداخلي 59 مم، والعرض 14.0 مم ±0.5 مم. تُغلق كل بكرة في كيس حاجز للرطوبة مع مادة مجففة وبطاقة مؤشر رطوبة للحفاظ على ظروف MSL-1. تتضمن الملصق على الكيس رقم الجزء، ورقم المواصفة، ورقم الدفعة، ورمز الصندوق (للتدفق، والطول الموجي، والجهد)، والكمية، ورمز التاريخ. ثم توضع البكرات المعبأة في صناديق كرتونية للشحن.

6. إرشادات لحام إعادة التدفق SMT

يجب أن يتبع اللحام بإعادة التدفق ملف درجة الحرارة المحدد في ورقة البيانات. يجب أن ترتفع منطقة التسخين المسبق من 150 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية بمعدل أقصاه 3 درجات مئوية/ثانية، مع وقت نقع 60-120 ثانية. يجب أن تستمر المنطقة الحرجة فوق 217 درجة مئوية لمدة 60 ثانية، مع درجة حرارة ذروة 260 درجة مئوية لمدة 10 ثوان (كحد أقصى). يجب ألا يتجاوز معدل التبريد 6 درجات مئوية/ثانية. يُسمح بمرورين فقط لإعادة التدفق. إذا تجاوز الوقت بين عمليتي لحام 24 ساعة، فقد تتلف LEDs. يجب أن يستخدم اللحام اليدوي مكواة عند 300 درجة مئوية لمدة أقل من 3 ثوان، ويتم إجراؤه مرة واحدة فقط. يجب تجنب الإصلاح؛ إذا لزم الأمر، استخدم مكواة مزدوجة الرأس وتحقق من وظيفة LED بعد الإصلاح. السطح العلوي لـ LED مصنوع من السيليكون الناعم، لذا يجب أن تطبق فوهات الالتقاط ضغطًا مناسبًا لتجنب إتلاف المادة المغلفة. لا تقم بتركيب LEDs على أقسام PCB منحنية وتجنب انحناء اللوحة بعد اللحام. لا يوصى بالتبريد السريع بعد اللحام.

7. احتياطات التعامل والتخزين

يجب ألا تحتوي بيئة التشغيل والمواد الملامسة على مركبات كبريت تتجاوز 100 جزء في المليون. يجب أن يكون محتوى البروم والكلور في المواد الخارجية أقل من 900 جزء في المليون لكل منهما، مع إجمالي بروم وكلور أقل من 1500 جزء في المليون. يمكن للمركبات العضوية المتطايرة (VOCs) من مواد التركيب أن تخترق غلاف السيليكون وتسبب تغير اللون تحت الحرارة والضوء، مما يؤدي إلى فقدان كبير للضوء. اختبر دائمًا المواد من أجل التوافق قبل الاستخدام. تجنب المواد اللاصقة التي تنبعث منها أبخرة عضوية. سطح عدسة السيليكون ناعم؛ تعامل دائمًا مع المكون من الأسطح الجانبية باستخدام ملقط أو أدوات مناسبة. لا تلمس عدسة السيليكون مباشرة. في تصميم الدائرة، تأكد من أن التيار عبر كل LED لا يتجاوز التصنيف الأقصى المطلق. قم بتضمين مقاومات محددة للتيار لمنع الانفلات الحراري من تغيرات الجهد الصغيرة. لا تطبق جهدًا عكسيًا (أعلى من 5 فولت) أبدًا على LED؛ فقد يتسبب ذلك في هجرة وتلف دائم. التصميم الحراري أمر بالغ الأهمية: يلزم تبريد مناسب للحفاظ على درجة حرارة الوصلة أقل من 150 درجة مئوية. سطح السيليكون يجذب الغبار؛ إذا كان التنظيف ضروريًا، استخدم كحول الأيزوبروبيل. لا يوصى بالتنظيف بالموجات فوق الصوتية لأنه قد يتلف LED. شروط التخزين: قبل فتح كيس الألومنيوم، قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤75% رطوبة نسبية لمدة تصل إلى سنة واحدة من تاريخ الغلق. بعد الفتح، قم بالتخزين عند ≤30 درجة مئوية و ≤60% رطوبة نسبية لمدة لا تزيد عن 168 ساعة. إذا تجاوز وقت التخزين، قم بخبز LEDs عند 60±5 درجة مئوية و<5% رطوبة نسبية لمدة 24 ساعة على الأقل. إذا تم ثقب الكيس أو تلفه، اتصل بالمورد الخاص بك.

8. اختبار الموثوقية وضمان الجودة

خضعت LEDs لسلسلة من اختبارات الموثوقية لضمان أداء قوي. تشمل الاختبارات: اللحام بإعادة التدفق (260 درجة مئوية، مرتين)، الصدمة الحرارية (-40 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية، 500 دورة، مكوث 15 دقيقة)، التخزين في درجة حرارة عالية (100 درجة مئوية، 1000 ساعة)، التخزين في درجة حرارة منخفضة (-40 درجة مئوية، 1000 ساعة)، اختبار العمر (25 درجة مئوية، IF=350mA، 1000 ساعة)، واختبار العمر في درجة حرارة عالية ورطوبة عالية (60 درجة مئوية/90%RH، IF=350mA، 1000 ساعة). معايير القبول: 0 فشل من 10 عينات لكل اختبار (AQL 0/1). بعد الاختبار، يجب أن يكون انزياح الجهد الأمامي ضمن المواصفات، والحفاظ على التدفق الضوئي بنسبة 80% على الأقل من القيمة الأولية، وعدم وجود دائرة مفتوحة/قصر أو وميض. لاحظ أن هذه الاختبارات تُجرى في ظروف تبديد حرارة جيدة؛ تعتمد موثوقية التطبيق الفعلية على التصميم الحراري للنظام.

9. اعتبارات تصميم التطبيق

للحصول على أداء مثالي، يوصى بالإرشادات التالية: تأكد من التبريد المناسب باستخدام فتحات حرارية أو لوحات PCB ذات قلب معدني. حافظ على درجة حرارة وصلة LED أقل من 150 درجة مئوية في جميع ظروف التشغيل. استخدم مشغل تيار ثابت بدلاً من مصدر جهد لمنع التيار الزائد. عند توصيل عدة LEDs على التوالي، ضع في الاعتبار اختلافات تصنيف الجهد الأمامي. في السلاسل المتوازية، استخدم مقاومات كوابح منفصلة لكل سلسلة. للتشغيل النبضي، التزم بحدود التيار القصوى وقيود دورة العمل. زاوية الرؤية الواسعة 120 درجة مفيدة للإضاءة الغامرة ولكنها قد تتطلب بصريات ثانوية لتطبيقات الشعاع الضيق. نطاق الطول الموجي الأزرق (465-475 نانومتر) مناسب لإضاءة نمو النبات عند دمجه مع LEDs حمراء، أو لإضاءة المسرح والتأثيرات الزخرفية. توفر العبوة الخزفية موصلية حرارية ممتازة، ولكن يجب أن تكون وسادات اللحام الخارجية مبللة بالكامل لنقل الحرارة بكفاءة. تجنب الإجهاد الميكانيكي على LED بعد اللحام.

10. المقارنة مع المنتجات البديلة

بالمقارنة مع أحجام العبوات الأصغر (مثل 2835 أو 3030)، فإن بصمة 3.45x3.45 مم لهذا LED تسمح بمعالجة تيار أعلى بسبب المسار الحراري الأكبر. توفر الركيزة الخزفية موصلية حرارية أفضل من العبوات البلاستيكية التقليدية، مما يتيح التشغيل بتيار أمامي 1.5 أمبير. يقدم تغطية نطاق الطول الموجي الواسعة (465-475 نانومتر) مرونة لتلبية متطلبات لون محددة. ومع ذلك، فإن الناتج الحراري الأعلى يستلزم تبريد أكثر شمولاً من الأجهزة منخفضة الطاقة. عند المقارنة مع LEDs زرقاء 3535 مماثلة من المنافسين، يوفر هذا المكون كفاءة إضاءة مماثلة (تقريبًا 85-100 لومن/واط عند 350 مللي أمبير) وطول موجي مستقر عبر درجة الحرارة. يعمل تصنيف MSL-1 على تبسيط لوجستيات التخزين والتعامل.

11. الأسئلة الشائعة

س: ما هي الكفاءة الضوئية النموذجية؟
ج: عند 350 مللي أمبير، تتراوح الكفاءة من حوالي 85 إلى 143 لومن/واط، اعتمادًا على صندوق التدفق. تنخفض الكفاءة عند التيارات الأعلى بسبب انخفاض الكفاءة.

س: هل يمكنني تشغيل هذا LED بتيار 1 أمبير بشكل مستمر؟
ج: نعم، مع إدارة حرارية كافية. الحد الأقصى المطلق للتيار المستمر هو 1.5 أمبير، ولكن تأكد من أن درجة حرارة الوصلة لا تتجاوز 150 درجة مئوية.

س: هل أحتاج إلى حماية من التفريغ الكهروستاتيكي أثناء التعامل؟
ج: نعم، على الرغم من أن LED يتحمل 2000 فولت HBM، يوصى باتخاذ احتياطات ESD مثل محطات العمل المؤرضة وأساور المعصم المضادة للكهرباء الساكنة.

س: ما هي مدة التخزين بعد فتح كيس حاجز الرطوبة؟
ج: 168 ساعة (7 أيام) عند ≤30 درجة مئوية و ≤60% رطوبة نسبية. بعد ذلك، يلزم الخبز.

س: هل عدسة السيليكون متوافقة مع المواد اللاصقة البصرية الشائعة؟
ج: قد تنبعث من بعض المواد اللاصقة مركبات عضوية متطايرة تهاجم السيليكون. من الضروري اختبار المواد اللاصقة في بيئة التطبيق المقصودة.

12. المبادئ التقنية

يستخدم LED الأزرق طبقة نشطة من نتريد الإنديوم والغاليوم (InGaN) تنمو على ركيزة من الياقوت أو كربيد السيليكون. عند تطبيق انحياز أمامي، تتحد الإلكترونات والثقوب في منطقة البئر الكمومي، مما ينبعث منه فوتونات بطاقة تتوافق مع فجوة النطاق لـ InGaN. من خلال ضبط محتوى الإنديوم في البئر الكمومي، يمكن ضبط طول الموجة الانبعاثية؛ بالنسبة لهذا المنتج، تم تعيين التركيب لإنتاج ضوء أزرق في نطاق 465-475 نانومتر. تعزز العبوة الخزفية استخلاص الضوء وتوفر مسارًا حراريًا قويًا إلى وسادات اللحام. يتم تحديد زاوية الرؤية من خلال هندسة كأس العاكس وشكل التغليف.

13. اتجاهات التطوير

تواصل صناعة LED السعي لتحقيق كفاءة أعلى وتكلفة أقل. حققت LEDs الزرقاء InGaN أكثر من 200 لومن/واط في البيئات المختبرية، وتتحسن المنتجات التجارية باستمرار. الاتجاه نحو العبوات الأصغر ذات القدرة العالية على التيار (مثل رقائق CSP) يتحدى العبوات الخزفية لبعض التطبيقات. ومع ذلك، تظل العبوة الخزفية 3535 شائعة لتطبيقات الطاقة العالية التي تتطلب أداءً حراريًا قويًا وموثوقية. التكامل مع عناصر التحكم في الإضاءة الذكية والفوسفورات كاملة الطيف (لإنتاج الضوء الأبيض) هي تطورات مستمرة. بالنسبة لتطبيقات الأزرق فقط، أصبح التصنيف الدقيق والطول الموجي المستقر عبر درجة الحرارة مطلوبين بشكل متزايد من أسواق البستنة والطب.