دیتاشیت فنی LED سرامیکی 3535 سری 1 وات آبی - ابعاد 3.5x3.5x? میلی‌متر - ولتاژ 3.2 ولت - توان 1 وات

1. مرور محصول

این سند مشخصات یک LED آبی پرتوان 1 وات را که در یک پکیج سرامیکی مقاوم 3535 کپسوله شده است، به تفصیل شرح می‌دهد. پکیج‌های سرامیکی در مقایسه با پکیج‌های پلاستیکی سنتی، مدیریت حرارتی برتری ارائه می‌دهند که این LED را برای کاربردهایی که نیازمند قابلیت اطمینان بالا و عملکرد پایدار تحت شرایط حرارتی چالش‌برانگیز هستند، مناسب می‌سازد. بازارهای هدف اصلی شامل نورپردازی حرفه‌ای، ماژول‌های روشنایی خودرو و کاربردهای صنعتی تخصصی است که در آن‌ها خروجی رنگ یکنواخت و دوام بلندمدت حیاتی است.

1.1 مزایای اصلی

سابستریت سرامیکی، اتلاف حرارت عالی را فراهم می‌کند که مستقیماً به کاهش دمای اتصال، افزایش حفظ بازده نوری و طول عمر عملیاتی بیشتر کمک می‌کند. طراحی پکیج، پایداری مکانیکی خوب و مقاومت در برابر تنش حرارتی را تضمین می‌کند. این LED دارای زاویه دید گسترده 120 درجه است که آن را برای طراحی‌های نوری متنوعی که نیاز به روشنایی وسیع دارند، همه‌کاره می‌سازد.

2. پارامترهای فنی و تفسیر عینی

2.1 مقادیر حداکثر مطلق (T_s=25°C)

• جریان مستقیم (I_F):500 میلی‌آمپر (پیوسته)
• جریان پالس مستقیم (I_FP):700 میلی‌آمپر (عرض پالس ≤10ms، چرخه وظیفه ≤1/10)
• توان اتلافی (P_D):1700 میلی‌وات
• دمای عملیاتی (T_opr):40- درجه سانتی‌گراد تا +100 درجه سانتی‌گراد
• دمای ذخیره‌سازی (T_stg):40- درجه سانتی‌گراد تا +100 درجه سانتی‌گراد
• دمای اتصال (T_j):125 درجه سانتی‌گراد
• دمای لحیم‌کاری (T_sld):لحیم‌کاری ریفلو در 230°C یا 260°C حداکثر به مدت 10 ثانیه.

این مقادیر، محدودیت‌های عملیاتی را تعریف می‌کنند. تجاوز از این مقادیر ممکن است باعث آسیب دائمی شود. رتبه جریان پالس، امکان درایو بیش از حد کوتاه در کاربردهایی مانند فلاش یا حسگر پالسی را فراهم می‌کند.

2.2 مشخصات الکترواپتیکال معمول (T_s=25°C)

• ولتاژ مستقیم (V_F):معمولاً 3.2V، حداکثر 3.4V در I_F=350mA.
• ولتاژ معکوس (V_R):5V (حداکثر).
• طول موج پیک (λ_d):460 نانومتر (معمول).
• جریان معکوس (I_R):حداکثر 50 میکروآمپر.
• زاویه دید (2θ_1/2):120 درجه (معمول).

ولتاژ مستقیم یک پارامتر کلیدی برای طراحی درایور است. مقدار معمول 3.2V در 350mA نشان‌دهنده نقطه کار اسمی است. طراحان باید حداکثر V_Fرا در نظر بگیرند تا اطمینان حاصل شود که منبع جریان می‌تواند ولتاژ کافی را تأمین کند.

3. توضیح سیستم باینینگ

LED بر اساس پارامترهای عملکرد کلیدی مرتب (باین) می‌شود تا یکنواختی درون یک دسته تولیدی تضمین شود. این امر به طراحان اجازه می‌دهد LEDهایی را انتخاب کنند که نیازهای خاص کاربرد را برآورده می‌کنند.

3.1 باینینگ شار نوری (در 350mA)

LEDهای آبی بر اساس خروجی نورشان مرتب می‌شوند. کد بین، حداقل (Min) و مقادیر معمول (Type) شار نوری به شرح زیر است:

• کد 1C:حداقل 14 لومن، معمول 16 لومن
• کد 1D:حداقل 16 لومن، معمول 18 لومن
• کد 1E:حداقل 18 لومن، معمول 20 لومن
• کد 1F:حداقل 20 لومن، معمول 22 لومن
• کد 1G:حداقل 22 لومن، معمول 24 لومن

تلرانس شار نوری ±7% است. انتخاب یک کد بین بالاتر، حداقل خروجی نور بالاتر را تضمین می‌کند که برای دستیابی به سطوح روشنایی هدف در یک طراحی حیاتی است.

3.2 باینینگ ولتاژ مستقیم

LEDها همچنین بر اساس افت ولتاژ مستقیم در یک جریان تست باین می‌شوند تا توزیع جریان یکنواخت هنگام اتصال چندین LED به صورت سری تضمین شود. بین‌ها عبارتند از:

• کد 1:2.8V تا 3.0V
• کد 2:3.0V تا 3.2V
• کد 3:3.2V تا 3.4V
• کد 4:3.4V تا 3.6V

تلرانس اندازه‌گیری ولتاژ ±0.08V است. استفاده از LEDها از بین‌های ولتاژ یکسان یا مجاور در یک رشته سری، عدم تعادل جریان و درایو بیش از حد بالقوه LEDهای با V_F.

پایین‌تر را به حداقل می‌رساند.

3.3 باینینگ طول موج غالب

• برای کاربردهای حساس به رنگ، طول موج غالب به شدت کنترل می‌شود. بین�های موجود برای رنگ آبی عبارتند از:کد B2:
• 450 نانومتر تا 455 نانومترکد B3:
• 455 نانومتر تا 460 نانومترکد B4:

460 نانومتر تا 465 نانومتر

این امر امکان تطبیق رنگ دقیق را فراهم می‌کند که در کاربردهایی مانند نور پس‌زمینه نمایشگر یا سیستم‌های ترکیب رنگ چندگانه ضروری است.

4. تحلیل منحنی عملکرد

دیتاشیت چندین نمودار کلیدی ارائه می‌دهد که رفتار LED را تحت شرایط مختلف نشان می‌دهد._F4.1 منحنی ولتاژ مستقیم در مقابل جریان مستقیم (V_F-I

)

این منحنی رابطه غیرخطی بین ولتاژ و جریان را نشان می‌دهد. برای درک مقاومت دینامیک LED و طراحی درایورهای جریان ثابت ضروری است. منحنی معمولاً افزایش شدید جریان را نشان می‌دهد هنگامی که ولتاژ مستقیم از آستانه دیود فراتر می‌رود.

4.2 منحنی شار نوری نسبی در مقابل جریان مستقیم

این نمودار نشان می‌دهد که چگونه خروجی نور با جریان درایو مقیاس می‌یابد. در حالی که خروجی با جریان افزایش می‌یابد، بازده (لومن بر وات) اغلب در جریان‌های بالاتر به دلیل افزایش تولید گرما کاهش می‌یابد. این منحنی به بهینه‌سازی تعادل بین روشنایی و بازده برای یک کاربرد خاص کمک می‌کند.

4.3 منحنی توان طیفی نسبی در مقابل دمای اتصال_jاین منحنی تأثیر دمای اتصال (T_j) را بر خروجی طیفی LED نشان می‌دهد. برای LEDهای آبی، طول موج پیک ممکن است با دما کمی جابجا شود (معمولاً 0.1-0.3 nm/°C). حفظ T

پایین برای پایداری رنگ در کاربردهای حساس حیاتی است.

4.4 منحنی توزیع توان طیفی

این نمودار شدت نور ساطع شده در سراسر طیف مرئی را نشان می‌دهد. یک LED آبی یک پیک باریک و مشخص در اطراف طول موج غالب خود (مثلاً 460 نانومتر) خواهد داشت. عرض کامل در نصف بیشینه (FWHM) این پیک، خلوص رنگ LED را نشان می‌دهد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 نقشه کلی و ابعاد

LED از فوت‌پرینت سرامیکی استاندارد 3535 استفاده می‌کند که اندازه آن تقریباً 3.5mm x 3.5mm است. ارتفاع دقیق در متن ارائه شده مشخص نشده است. نقشه شامل ابعاد حیاتی مانند فاصله پد و اندازه کلی پکیج با تلرانس‌های مرتبط (مثلاً .X: ±0.10mm, .XX: ±0.05mm) است.

5.2 الگوی پد و طراحی استنسیل توصیه شده

دیتاشیت، طراحی‌های الگوی لند و استنسیل لحیم توصیه شده را برای چیدمان PCB ارائه می‌دهد. رعایت این توصیه‌ها، تشکیل صحیح اتصال لحیم، اتصال الکتریکی قابل اطمینان و انتقال حرارتی بهینه از پد حرارتی LED به PCB را تضمین می‌کند. طراحی استنسیل، حجم خمیر لحیم رسوب داده شده را کنترل می‌کند.

6. راهنمای لحیم‌کاری و مونتاژ

6.1 پارامترهای لحیم‌کاری ریفلو

LED با فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری ریفلو سازگار است. حداکثر دمای مجاز لحیم‌کاری 230°C یا 260°C برای مدت زمان حداکثر 10 ثانیه است. پیروی از یک پروفایل دمایی که مونتاژ را به اندازه کافی پیش‌گرم می‌کند تا شوک حرارتی به حداقل برسد و اطمینان حاصل شود که دمای پیک از حد مشخص شده فراتر نمی‌رود، حیاتی است.

6.2 اقدامات احتیاطی در حمل و نگهداری

LEDها به تخلیه الکترواستاتیک (ESD) حساس هستند. در حین جابجایی باید اقدامات احتیاطی مناسب ESD (مانند ایستگاه‌های کاری زمین شده، بند مچ) رعایت شود. دستگاه‌ها باید در کیسه‌های اصلی ضد رطوبت خود در یک محیط کنترل شده (دمای ذخیره‌سازی مشخص شده: 40- درجه سانتی‌گراد تا +100 درجه سانتی‌گراد) نگهداری شوند تا از جذب رطوبت و اکسیداسیون جلوگیری شود.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 مشخصات نوار حامل

LEDها بر روی نوار حامل برجسته‌کاری شده برای مونتاژ اتوماتیک Pick-and-Place عرضه می‌شوند. دیتاشیت شامل نقشه‌های دقیق ابعاد جیب نوار حامل، پیتچ و جهت پیچیدن است تا سازگاری با تجهیزات استاندارد فناوری نصب سطحی (SMT) تضمین شود.

7.2 بسته‌بندی ریل

نوار حامل بر روی ریل‌های استاندارد پیچیده می‌شود. نوع ریل، تعداد در هر ریل و بسته‌بندی بیرونی باید مطابق با استاندارد سازنده یا نیازهای مشتری مشخص شود تا تغذیه کارآمد خط تولید تسهیل شود.

7.3 سیستم شماره‌گذاری قطعه

شماره مدل از یک فرمت ساختاریافته پیروی می‌کند که ویژگی‌های کلیدی را کدگذاری می‌کند: سری، نوع پکیج، پیکربندی چیپ، رنگ و بین‌های عملکرد (مانند شار نوری، ولتاژ). درک این نامگذاری برای مشخص کردن صحیح نوع LED مورد نظر ضروری است. به عنوان مثال، یک کد نشان‌دهنده پکیج سرامیکی 3535، یک دی بزرگ‌توان، رنگ آبی و بین‌های شار/ولتاژ/طول موج خاص است.

8. پیشنهادات کاربردی

• 8.1 سناریوهای کاربردی معمولنورپردازی معماری و تجاری:
• به عنوان منبع آبی اولیه در سیستم‌های ترکیب رنگ RGB برای نورپردازی سفید قابل تنظیم یا رنگی استفاده می‌شود.روشنایی خودرو:
• مناسب برای چراغ‌های روز (DRLs)، چراغ‌های سیگنال یا نورپردازی داخلی که در آن‌ها قابلیت اطمینان بالا مورد نیاز است.روشنایی تخصصی:
• کاربردهایی که نیاز به نور آبی پرتوان دارند، مانند دستگاه‌های پزشکی، سیستم‌های پخت یا نورپردازی سرگرمی.نور پس‌زمینه:

می‌تواند در واحدهای نور پس‌زمینه LCD با روشنایی بالا استفاده شود، اغلب با فسفرها ترکیب می‌شود تا نور سفید ایجاد کند.

• 8.2 ملاحظات طراحیمدیریت حرارتی:_jعلیرغم مزایای پکیج سرامیکی، هیت سینک مؤثر اجباری است. PCB باید دارای یک پد حرارتی متصل به صفحات زمین داخلی یا یک هیت سینک خارجی باشد تا T
• زیر 125°C نگه داشته شود.درایو جریان:
• همیشه از یک درایور جریان ثابت استفاده کنید. جریان عملیاتی توصیه شده 350mA است، اما می‌توان آن را تا 500mA با درنظرگیری کاهش رتبه مناسب برای دما درایو کرد.طراحی نوری:
• زاویه دید 120 درجه ممکن است نیاز به اپتیک ثانویه (لنزها، رفلکتورها) برای دستیابی به الگوی پرتو مطلوب داشته باشد. سطح سرامیکی ممکن است خواص بازتابندگی متفاوتی نسبت به پکیج‌های پلاستیکی داشته باشد.انتخاب باینینگ:

برای آرایه‌های چند LED، بین‌های تنگ برای شار نوری، ولتاژ و طول موج را مشخص کنید تا ظاهر و عملکرد یکنواخت تضمین شود.

9. مقایسه و تمایز فنی

• در مقایسه با پکیج‌های پلاستیکی استاندارد 3535، این LED سرامیکی مزایای متمایزی ارائه می‌دهد:عملکرد حرارتی برتر:_{ماده سرامیکی هدایت حرارتی بالاتری نسبت به پلاستیک دارد که منجر به مقاومت حرارتی کمتر از اتصال به نقطه لحیم (R}th-Js
• ) می‌شود. این امر منجر به دمای اتصال عملیاتی پایین‌تر در همان سطح توان می‌شود که مستقیماً به حفظ خروجی نور بالاتر (عمر L70، L90) و پایداری رنگ بهتر ترجمه می‌شود.قابلیت اطمینان افزایش یافته:
• سرامیک بی‌اثر است و برخلاف برخی پلاستیک‌ها در معرض دمای بالا یا UV بالا تخریب یا زرد نمی‌شود. این امر آن را برای محیط‌های خشن ایده‌آل می‌سازد.استحکام مکانیکی:
• سابستریت سرامیکی سفت‌تر است و تحت تنش چرخه حرارتی کمتر مستعد ترک خوردن است.

معامله معمولاً هزینه واحد کمی بالاتر در مقایسه با پکیج‌های پلاستیکی است.

10. سوالات متداول (بر اساس پارامترهای فنی)

10.1 تفاوت بین جریان پیوسته (500mA) و جریان عملیاتی معمول (350mA) چیست؟

رتبه جریان پیوسته حداکثر مطلق (500mA) بالاترین جریانی است که LED می‌تواند بدون خرابی فوری تحمل کند. جریان عملیاتی معمول (350mA) جریان توصیه شده برای دستیابی به عملکرد مشخص شده (شار نوری، بازده) در حالی است که حاشیه عملیاتی ایمن برای دمای اتصال و قابلیت اطمینان بلندمدت حفظ می‌شود. کار در 350mA معمولاً تعادل بهتری از عملکرد و طول عمر ارائه می‌دهد.

10.2 چرا باینینگ ولتاژ مهم است؟_Fهنگامی که LEDها به صورت سری متصل می‌شوند، همان جریان از هر یک می‌گذرد. اگر ولتاژهای مستقیم به طور قابل توجهی متفاوت باشند، ولتاژ کل مورد نیاز توسط رشته افزایش می‌یابد. مهم‌تر از آن، LEDهای با V_Fپایین‌تر برای همان جریان توان کمتری را به صورت گرما تلف می‌کنند، اما درایور باید ولتاژ کافی برای LED با بالاترین V_Fتأمین کند. استفاده از بین‌های V

نزدیک به هم، ولتاژ سیستم قابل پیش‌بینی و توزیع توان یکنواخت را تضمین می‌کند.

10.3 آیا می‌توانم این LED را با یک منبع ولتاژ ثابت درایو کنم؟

خیر. LEDها دستگاه‌های جریان‌محور هستند. ولتاژ مستقیم آن‌ها دارای ضریب دمایی منفی است و می‌تواند از واحدی به واحد دیگر متفاوت باشد. یک منبع ولتاژ ثابت منجر به جریان کنترل‌نشده می‌شود که ممکن است از رتبه حداکثر فراتر رفته و باعث خرابی سریع شود. همیشه یک درایور جریان ثابت یا یک مدار محدودکننده جریان مورد نیاز است.

10.4 چگونه باینینگ شار نوری را تفسیر کنم؟

کد بین (مثلاً 1E) یک حداقل خروجی نور تضمین شده (18 لومن) و یک مقدار معمول (20 لومن) را هنگام اندازه‌گیری در 350mA و دمای کیس 25°C تعریف می‌کند. هنگام طراحی یک چراغ، استفاده از مقدار \"Min\" برای محاسبات، تضمین می‌کند که محصول نیمی حتی با تغییرات واحد به واحد، حداقل هدف روشنایی را برآورده می‌کند.

11. مطالعه موردی طراحی عملیسناریو:

طراحی یک چراغ غواصی زیرآبی با قابلیت اطمینان بالا که نیاز به پرتو آبی خالص دارد.

1. پیاده‌سازی:انتخاب LED:
2. این LED آبی سرامیکی 3535 را برای استحکام و عملکرد حرارتی آن انتخاب کنید. یک بین طول موج تنگ (مثلاً B3: 455-460nm) برای رنگ آبی یکنواخت و یک بین شار نوری بالا (مثلاً 1G) برای حداکثر خروجی انتخاب کنید.طراحی حرارتی:
3. محفظه چراغ از آلومینیوم ماشین‌کاری شده است و به عنوان هیت سینک عمل می‌کند. PCB یک PCB با هسته فلزی (MCPCB) با لایه دی‌الکتریک هدایت حرارتی بالا است. پد حرارتی LED مستقیماً به یک ناحیه مسی بزرگ روی MCPCB لحیم می‌شود که سپس با خمیر حرارتی به محفظه آلومینیومی محکم نصب می‌شود.طراحی الکتریکی:
4. یک درایور باک جریان ثابت ضد آب و کارآمد طراحی شده است تا 350mA پایدار از یک بسته باتری لیتیوم-یون تأمین کند. درایور شامل محافظت در برابر ولتاژ بیش از حد، قطبیت معکوس و خاموش شدن حرارتی است.طراحی نوری:
5. یک لنز کولیماتور TIR (بازتاب داخلی کلی) ثانویه روی LED استفاده می‌شود تا پرتو را از 120 درجه به یک نقطه 10 درجه ای باریک کند برای نفوذ از راه دور در آب.نتیجه:

چراغ نهایی به روشنایی بالا، خروجی رنگ پایدار حتی پس از استفاده طولانی و قابلیت اطمینان عالی در یک محیط چالش‌برانگیز دست می‌یابد و از مزایای ذاتی LED سرامیکی بهره می‌برد.

12. مقدمه‌ای بر اصل عملکرد

دیود نورافشان (LED) یک دستگاه نیمه‌هادی است که هنگامی که جریان الکتریکی از آن می‌گذرد نور ساطع می‌کند. این پدیده الکترولومینسانس نامیده می‌شود. در یک LED آبی، ماده نیمه‌هادی (معمولاً مبتنی بر نیترید گالیم ایندیم - InGaN) با یک گاف انرژی خاص مهندسی شده است. هنگامی که الکترون‌ها با حفره‌های الکترون درون دستگاه بازترکیب می‌شوند، انرژی به شکل فوتون آزاد می‌شود. طول موج (رنگ) نور ساطع شده توسط گاف انرژی ماده نیمه‌هادی تعیین می‌شود. پکیج سرامیکی به عنوان یک پشتیبانی مکانیکی عمل می‌کند، اتصالات الکتریکی را از طریق سیم‌باند به آند و کاتد فراهم می‌کند و مهم‌تر از همه، به عنوان یک مسیر کارآمد برای هدایت گرما از اتصال نیمه‌هادی عمل می‌کند که برای عملکرد و طول عمر حیاتی است.

13. روندها و تحولات فناوری

• بازار LED پرتوان با چندین روند واضح همچنان در حال تکامل است:افزایش بازده (lm/W):
• بهبودهای مستمر در رشد اپیتاکسیال، طراحی چیپ و تکنیک‌های استخراج نور، به طور پیوسته بازده نوری را بالاتر می‌برند و مصرف انرژی را برای همان خروجی نور کاهش می‌دهند.بهبود کیفیت و یکنواختی رنگ:
• تلرانس‌های باینینگ تنگ‌تر و فناوری‌های فسفر پیشرفته، LEDهایی با شاخص نمود رنگ (CRI) برتر و نقاط رنگ یکنواخت‌تر در بین دسته‌های تولیدی را ممکن می‌سازند.بسته‌بندی پیشرفته:
• پکیج‌های سرامیکی، مانند مورد استفاده در اینجا، برای کاربردهای high-end رایج‌تر می‌شوند. روندهای بیشتر شامل پکیج‌های مقیاس چیپ (CSP) و یکپارچه‌سازی در سطح پکیج (مانند COB - Chip-on-Board) برای کاهش هزینه و بهبود چگالی نوری است.چگالی توان بالاتر:
• LEDهایی که قادر به کار در چگالی جریان بالاتر هستند در حال توسعه هستند که امکان منابع نور کوچکتر با خروجی معادل یا بیشتر را فراهم می‌کنند و طراحی‌های چراغ فشرده‌تر و نوآورانه‌تری را ممکن می‌سازند.نورپردازی هوشمند و متصل: