الصمام الثنائي الباعث للضوء الأزرق 3535 - 3.45x3.45x2.20mm - الجهد 2.6-3.4V - القدرة 5.1W - الطول الموجي السائد 465-475nm - ورقة البيانات الفنية

1. نظرة عامة على المنتج

إن RF-AL-C3535L2K1RB-05 هو صمام ثنائي باعث للضوء أزرق عالي الأداء مبني على تقنية InGaN المتقدمة على الركيزة. مصمم لتطبيقات الإضاءة العامة والمتخصصة الصعبة، توفر هذه الحزمة 3535 (3.45 مم × 3.45 مم × 2.20 مم) نطاق طول موجي سائد يتراوح بين 465-475 نانومتر، مما ينتج ضوءًا أزرق عميق. مع جهد أمامي نموذجي 2.6-3.4 فولت عند 350 مللي أمبير وتيار أمامي أقصى 1500 مللي أمبير، فإنه يوفر تدفقًا ضوئيًا ممتازًا (30-50 لومن) وتدفقًا إشعاعيًا إجماليًا (400-800 ملي واط). تضمن حزمة السيراميك إدارة حرارية فائقة وموثوقية، مما يجعلها مناسبة لكل من تجميع SMT القياسي وتصميمات الإضاءة عالية القدرة.

1.1 المزايا الأساسية

• ركيزة سيراميك لمقاومة حرارية منخفضة وتحسين تبديد الحرارة
• زاوية رؤية واسعة جدًا (120 درجة) لتوزيع ضوء متساوٍ
• متوافق مع جميع عمليات تجميع SMT وملامح اللحام
• متوفر في تغليف شريط وبكرة (1000 قطعة/بكرة) لتصنيع فعال
• مستوى حساسية الرطوبة 1 (MSL1) - لا حاجة للخبز قبل الاستخدام
• متوافق مع RoHS - خالٍ من المواد الخطرة

1.2 التطبيقات المستهدفة

هذا الصمام الثنائي الباعث للضوء الأزرق مثالي لمجموعة واسعة من التطبيقات بما في ذلك إضاءة التمييز اللوني، شرائط LED المرنة، إضاءة نمو النباتات (الطيف الأزرق للتمثيل الضوئي)، إضاءة المناظر الطبيعية، إضاءة التصوير المسرحي، الفنادق، المساحات التجارية، المكاتب، والإضاءة الداخلية العامة. كما أن تدفقه الإشعاعي العالي يجعله مناسبًا للمعالجة بالأشعة فوق البنفسجية والإضاءة الصناعية المتخصصة حيث تكون الأطوال الموجية الزرقاء مطلوبة.

2. تحليل المعايير الفنية

2.1 الخصائص الكهروضوئية (عند 25 درجة مئوية، IF=350 مللي أمبير)

يتراوح الجهد الأمامي (VF) للصمام الثنائي من 2.6 فولت إلى 3.4 فولت بقيمة نموذجية تبلغ ~3.0 فولت. يتراوح التدفق الضوئي (IV) بين 30 و50 لومن، بينما يتراوح التدفق الإشعاعي الإجمالي (Φe) من 400 ملي واط إلى 800 ملي واط. يتم تحديد الطول الموجي السائد (λD) على أنه 465-475 نانومتر، مع تفاوت ضيق قدره ±1 نانومتر في القياس. التيار العكسي (IR) عند VR=5 فولت أقل من 10 ميكرو أمبير، مما يضمن الحد الأدنى من التسرب. زاوية الرؤية (2θ1/2) هي 120 درجة، مما يوفر تغطية واسعة للحزمة.

2.2 التصنيفات القصوى المطلقة

• تبديد الطاقة (PD): 5100 ملي واط
• التيار الأمامي (IF): 1500 مللي أمبير
• ذروة التيار الأمامي (IFP): 1650 مللي أمبير (دورة عمل 1/10، نبضة 0.1 مللي ثانية)
• الجهد العكسي (VR): 5 فولت
• التفريغ الكهروستاتيكي (HBM): 2000 فولت
• درجة حرارة التشغيل (TOPR): -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية
• درجة حرارة التخزين (TSTG): -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية
• درجة حرارة الوصلة (TJ): 125 درجة مئوية

يجب توخي الحذر لضمان عدم تجاوز تبديد الطاقة للتصنيف الأقصى المطلق. يجب أن تبقى درجة حرارة الوصلة أقل من 125 درجة مئوية للحفاظ على الموثوقية.

3. نظام التصنيف

3.1 حاويات الجهد الأمامي (IF=350 مللي أمبير)

يتم تصنيف الجهد الأمامي إلى أربع حاويات:

• F0: 2.6 – 2.8 فولت
• G0: 2.8 – 3.0 فولت
• H0: 3.0 – 3.2 فولت
• I0: 3.2 – 3.4 فولت

3.2 حاويات التدفق الضوئي (IF=350 مللي أمبير)

• FA3: 30 – 35 لومن
• FA4: 35 – 40 لومن
• FA5: 40 – 45 لومن
• FA6: 45 – 50 لومن

3.3 حاويات الطول الموجي السائد

• D00: 465 – 470 نانومتر
• E00: 470 – 475 نانومتر

تفاوتات القياس: VF ±0.1 فولت، λD ±1 نانومتر، شدة الإضاءة ±10%. يتيح التصنيف للعملاء اختيار مجموعات دقيقة من اللون والتدفق لتطبيقهم.

4. منحنيات الأداء

4.1 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي

يزداد التيار الأمامي بسرعة مع الجهد بعد عتبة التشغيل (~2.6 فولت). عند 3.0 فولت، التيار حوالي 350 مللي أمبير؛ عند 3.4 فولت، يقترب التيار من 1500 مللي أمبير. تتطلب هذه الخاصية الحادة للتيار-جهد تنظيمًا دقيقًا للتيار لتجنب الإفراط في القيادة.

4.2 الشدة النسبية مقابل التيار الأمامي

يزداد خرج الضوء النسبي بشكل خطي تقريبًا مع التيار حتى حوالي 1000 مللي أمبير، ثم يبدأ في التشبع. عند 1500 مللي أمبير، تكون الشدة النسبية حوالي 3.0 أضعاف القيمة عند 350 مللي أمبير. ومع ذلك، قد تقلل التأثيرات الحرارية عند التيار العالي من الكفاءة.

4.3 درجة الحرارة مقابل الشدة النسبية

مع ارتفاع درجة حرارة نقطة اللحام (Ts) من 25 درجة مئوية إلى 105 درجة مئوية، تنخفض الشدة النسبية بنحو 20-30%. يعد التبريد الحراري الكافي أمرًا ضروريًا للحفاظ على خرج الضوء في العمليات عالية القدرة.

4.4 درجة حرارة Ts مقابل التيار الأمامي (التخفيض)

يجب تخفيض الحد الأقصى المسموح به للتيار الأمامي مع زيادة درجة الحرارة: عند درجة حرارة Ts 85 درجة مئوية، يتم تقليل التيار الأقصى إلى حوالي 800 مللي أمبير (من 1500 مللي أمبير عند 25 درجة مئوية). يضمن منحنى التخفيض هذا عدم تجاوز درجة حرارة الوصلة 125 درجة مئوية.

4.5 توزيع الطيف

يبلغ ذروة الخرج الطيفي عند ~465-475 نانومتر مع عرض كامل عند نصف الحد الأقصى (FWHM) حوالي 25-30 نانومتر. الطيف نموذجي للثنائيات الزرقاء InGaN، دون انبعاث ثانوي كبير.

4.6 مخطط الإشعاع

نمط الإشعاع يشبه لامبرتيان بزاوية نصفية 60 درجة (زاوية كاملة 120 درجة). تنخفض شدة الإضاءة النسبية إلى 50% عند ±60 درجة من المحور البصري.

5. معلومات ميكانيكية والتغليف

5.1 أبعاد الحزمة

أبعاد حزمة الصمام الثنائي هي 3.45 مم × 3.45 مم × 2.20 مم (الطول × العرض × الارتفاع). يكشف المنظر العلوي عن منطقة باعثة للضوء مربعة الشكل؛ يظهر المنظر الجانبي سمك 2.20 مم بما في ذلك القاعدة الخزفية وعدسة السيليكون. يشير المنظر السفلي إلى وسادتين كهربائيتين (الآنود والكاثود) بأبعاد 1.30 مم × 0.65 مم و 0.50 مم × 0.65 مم على التوالي. يتم توفير علامة قطبية.

5.2 نمط اللحام الموصى به

يتضمن نمط الأرضية الموصى به للوحة الدوائر المطبوعة وسادتين مستطيلتين: 1.30 مم × 0.85 مم للآنود و 1.30 مم × 0.50 مم للكاثود، مع فجوة 0.45 مم بينهما. يوصى باستخدام وسادة حرارية إضافية (3.50 مم × 3.40 مم) لتبديد الحرارة. جميع الأبعاد لها تفاوت ±0.2 مم.

5.3 تحديد القطبية

يتم تمييز الكاثود بشق صغير على حافة الحزمة. في المنظر السفلي، الوسادة الأكبر عادة ما تكون الآنود (الموجب). قد تؤدي القطبية غير الصحيحة إلى تلف دائم للصمام الثنائي.

6. إرشادات اللحام والتجميع

6.1 ملف لحام إعادة التدفق

يتبع ملف إعادة التدفق SMT الموصى به معيار J-STD-020. المعايير الرئيسية:

• معدل الارتفاع: 3 درجة مئوية/ثانية كحد أقصى
• التسخين المسبق: 150 درجة مئوية إلى 200 درجة مئوية لمدة 60-120 ثانية
• الوقت فوق 217 درجة مئوية (TL): 60 ثانية كحد أقصى
• درجة الحرارة القصوى (TP): 260 درجة مئوية، 10 ثوانٍ كحد أقصى
• الوقت ضمن 5 درجة مئوية من الذروة: 30 ثانية كحد أقصى
• معدل الانخفاض: 6 درجة مئوية/ثانية كحد أقصى
• إجمالي الوقت من 25 درجة مئوية إلى الذروة: 8 دقائق كحد أقصى

يجب ألا يتجاوز إعادة التدفق دورتين. إذا تجاوز الفاصل الزمني بين عمليات إعادة التدفق 24 ساعة، يوصى بالخبز لإزالة الرطوبة التي امتصتها عدسة السيليكون.

6.2 اللحام اليدوي

بالنسبة للحام اليدوي، حافظ على درجة حرارة المكواة أقل من 300 درجة مئوية ووقت التلامس أقل من 3 ثوانٍ. يُسمح بعملية لحام يدوي واحدة فقط. تجنب الضغط على عدسة السيليكون وهي ساخنة.

6.3 المناولة والتخزين

قم بتخزين الثنائيات الباعثة للضوء في الكيس الأصلي المغلق عند<30 درجة مئوية و<75% رطوبة نسبية. بعد الفتح، يجب استخدام الجهاز في غضون 168 ساعة (30 درجة مئوية/60% رطوبة نسبية). إذا تجاوز التخزين 6 أشهر أو تغير لون مؤشر الرطوبة، اخبز عند 60±5 درجة مئوية،<5% رطوبة نسبية لمدة 24 ساعة على الأقل قبل الاستخدام.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 تنسيق التغليف

التغليف القياسي: 1000 قطعة لكل بكرة. أبعاد شريط الحامل: عرض 12 مم، خطوة 8 مم، مع 50 جيبًا فارغًا في البداية والنهاية. قطر البكرة: 178 مم ±1 مم، قطر المحور 59 مم. تشتمل الملصق على رقم الجزء، رقم المواصفات، رمز الدفعة، رمز التصنيف (التدفق، الطول الموجي، الجهد)، الكمية، ورمز التاريخ. يتم استخدام كيس عازل للرطوبة مع مادة مجففة وملصق تحذير من التفريغ الكهروستاتيكي.

7.2 صندوق من الورق المقوى

يتم تعبئة البكرات في صناديق من الورق المقوى للحماية الميكانيكية أثناء الشحن. يمكن للعميل تحديد متطلبات وضع العلامات.

8. توصيات التطبيق

8.1 التصميم الحراري

بسبب كثافة الطاقة العالية (حتى 5.1 واط)، فإن الإدارة الحرارية الفعالة أمر بالغ الأهمية. استخدم وسادة حرارية على لوحة الدوائر المطبوعة متصلة بمنطقة نحاسية كبيرة أو مشتت حراري. يجب أن تبقى درجة حرارة الوصلة أقل من 125 درجة مئوية. عند 350 مللي أمبير، يجب أن تكون المقاومة الحرارية من الوصلة إلى نقطة اللحام حوالي 10-15 درجة مئوية/واط (نموذجية). يعد تخفيض التيار عند درجات الحرارة المحيطة العالية ضروريًا.

8.2 تصميم الدائرة

استخدم دائمًا مقاومات محددة للتيار أو محركات تيار ثابت لمنع التيار الزائد الناتج عن تغيرات الجهد الصغيرة. قم بتضمين حماية من الجهد العكسي (مثل صمام شوتكي) إذا كانت الدائرة قد تطبق انحيازًا عكسيًا. بالنسبة للسلاسل المتوازية، تأكد من مشاركة التيار بالتساوي باستخدام مقاومات فردية.

8.3 التوافق مع المواد

تجنب تعريض الصمام الثنائي لبيئات ذات محتوى كبريت مرتفع (>100 جزء في المليون)، حيث يمكن للكبريت أن يؤدي إلى تآكل الوسادات الفضية. يجب أن يكون محتوى البروم والكلور في المواد المحيطة أقل من 900 جزء في المليون لكل منهما، وإجمالي الهالوجين أقل من 1500 جزء في المليون. اختر المواد اللاصقة ومركبات التغليف التي لا تنبعث منها مركبات عضوية متطايرة (VOCs) قد تتسبب في تعفير عدسة السيليكون.

9. مقارنة تقنية مع الحلول المنافسة

مقارنة بالثنائيات الباعثة للضوء 3535 ذات الحزمة البلاستيكية القياسية (مثل PLCC)، توفر الحزمة الخزفية لهذا الصمام الثنائي مقاومة حرارية أقل (عادة 5-10 درجة مئوية/واط مقابل 15-20 درجة مئوية/واط)، مما يسمح بتيارات قيادة أعلى وصيانة أفضل للومين. توفر عدسة السيليكون كفاءة بصرية أعلى وزاوية رؤية أوسع من عدسات الإيبوكسي. بالإضافة إلى ذلك، يلغي تصنيف MSL 1 الحاجة إلى الخبز الممل قبل التجميع، مما يقلل من وقت التوقف في الإنتاج. ومع ذلك، فإن الحزم الخزفية أغلى ثمناً قليلاً، وهو ما يعوضه الموثوقية الفائقة في التطبيقات عالية القدرة.

10. الأسئلة المتكررة

10.1 هل يمكنني تشغيل هذا الصمام الثنائي باستمرار عند 1 أمبير؟

نعم، ولكن فقط إذا كان التصميم الحراري يحافظ على درجة حرارة الوصلة أقل من 125 درجة مئوية. عند 1 أمبير (1000 مللي أمبير)، سيكون الجهد الأمامي حوالي 3.2-3.4 فولت، مما يؤدي إلى تبديد حوالي 3.2-3.4 واط. التبريد الحراري الجيد إلزامي. راجع منحنى التخفيض: عند درجة حرارة محيطة 85 درجة مئوية، التيار الأقصى حوالي 800 مللي أمبير.

10.2 ما هو العمر النموذجي لهذا الصمام الثنائي؟

في ظل الظروف المقدرة (350 مللي أمبير، درجة حرارة الوصلة<105 درجة مئوية)، من المتوقع صيانة لومين >70% بعد 50,000 ساعة. التيارات أو درجات الحرارة الأعلى ستقلل من العمر الافتراضي. للحصول على توقعات مفصلة، استشر بيانات اختبار الموثوقية (اختبار العمر: 1000 ساعة عند 350 مللي أمبير/25 درجة مئوية بدون أعطال).

10.3 كيف أتعامل مع حساسية التفريغ الكهروستاتيكي؟

يتمتع الصمام الثنائي بتصنيف ESD يبلغ 2000 فولت HBM. استخدم محطات عمل مؤرضة وأساور مضادة للكهرباء الساكنة وتغليف موصل. أثناء المناولة اليدوية، تجنب لمس التلامسات الكهربائية.

11. دراسة حالة تصميم عملي

ضع في اعتبارك شريط LED أزرق لتركيب إضاءة نمو النباتات. باستخدام 24 صمامًا ثنائيًا لكل متر، كل منها يعمل عند 350 مللي أمبير (إجمالي ~0.84 أمبير لكل متر)، الطاقة الإجمالية لكل متر حوالي 24 * 3.0 فولت * 0.35 أمبير = 25.2 واط. يجب أن تحتوي لوحة الدوائر المطبوعة على طبقة نحاسية سميكة (≥2 أونصة) ونواة ألومنيوم لتبديد الحرارة. لتحقيق توزيع ضوء موحد، يتم تباعد الثنائيات الباعثة للضوء بمقدار 41.6 مم. يضمن مشغل تيار ثابت بجهد خرج 24 فولت وتحديد التيار لكل قناة تشغيلًا مستقرًا. يتم اختيار الطول الموجي الأزرق (470 نانومتر) لمرحلة النمو الخضري. لا حاجة لفوسفور إضافي. يحقق التركيب كفاءة >90% في تحويل الطاقة الكهربائية إلى تدفق إشعاعي.

12. مبدأ التشغيل

يستخدم هذا الصمام الثنائي آبارًا كمية من InGaN (نتريد الإنديوم والغاليوم) كطبقة نشطة. عند الانحياز الأمامي، تتحد الإلكترونات والثقوب في الآبار الكمية، مما ينبعث منها فوتونات بطاقة تتوافق مع فجوة النطاق (حوالي 2.6 إلكترون فولت للأزرق 475 نانومتر). الركيزة عادة ما تكون من الياقوت أو كربيد السيليكون، والتي تنمو عليها الطبقات الفوقية. تعمل الحزمة الخزفية كموزع للحرارة وتوفر عزلًا كهربائيًا. تغلف عدسة السيليكون القالب لتحسين استخراج الضوء وحماية الرقاقة. تضمن فجوة النطاق المباشرة للصمام الثنائي كفاءة كمية داخلية عالية (>80% عند التيارات المنخفضة).

13. اتجاهات التطوير

تتجه الصناعة نحو كفاءة أعلى وتجسيد ألوان أفضل في الثنائيات البيضاء من خلال الجمع بين الثنائيات الزرقاء والفوسفور. ومع ذلك، تظل الثنائيات الزرقاء المخصصة ضرورية للتطبيقات المتخصصة مثل إضاءة النباتات (الأطياف الزرقاء + الحمراء)، والعلاج الضوئي الطبي، وإضاءة الترفيه. تشمل الاتجاهات زيادة الكفاءة الضوئية (استهداف >200 لومن/واط للرقاقات الزرقاء)، وتقليل المقاومة الحرارية عبر تحسين تصميمات الحزمة (مثل الرقاقة المقلوبة ذات الغشاء الرقيق)، ودمج حماية ESD داخل الحزمة. يسمح اعتماد التصنيف الآلي على مستوى الرقاقة بتوزيعات أضيق للون والتدفق، مما يتيح أداءً ثابتًا في الإنتاج الضخم.