برگه داده فنی LED آبی پرقدرت 3.45x3.45x2.20mm 2.6-3.4V 5.1W 465-475nm

1. نمای کلی محصول

این قطعه LED از فناوری InGaN بر روی یک زیرلایه برای ارائه یک منبع نور آبی با شدت بالا استفاده می‌کند. این دستگاه در یک محفظه سرامیکی مقاوم با ابعاد جمع‌وجور 3.45mm x 3.45mm x 2.20mm بسته‌بندی شده است که برای کاربردهای روشنایی با فضای محدود مناسب است. LED برای مونتاژ فناوری نصب سطحی (SMT) طراحی شده و با فرآیندهای استاندارد لحیم‌کاری رفلاکس سازگار است. این محصول به صورت نوار و قرقره برای تجهیزات pick-and-place خودکار در دسترس است. این محصول با استاندارد RoHS مطابقت دارد و به عنوان سطح حساسیت رطوبتی 1 (MSL-1) طبقه‌بندی می‌شود که نشان‌دهنده عدم نیاز به شرایط خاص حمل رطوبت قبل از لحیم‌کاری است.

1.1 ویژگی‌های کلیدی

• بسته سرامیکی برای مدیریت حرارتی عالی و قابلیت اطمینان
• زاویه دید بسیار گسترده (معمولاً 120 درجه) برای توزیع یکنواخت نور
• مناسب برای تمام فرآیندهای مونتاژ و لحیم‌کاری SMT
• موجود روی نوار و قرقره با 1000 قطعه در هر قرقره
• سطح حساسیت رطوبتی 1
• مطابق با RoHS، عاری از مواد خطرناک

1.2 کاربردها

این LED آبی می‌تواند در انواع روشنایی عمومی و کاربردهای تخصصی استفاده شود. موارد استفاده معمول شامل چراغ‌های هشدار، چراغ‌های سقفی، چراغ‌های شستشوی دیوار و چراغ‌های نقطه‌ای است. این دستگاه همچنین برای لامپ‌های رنگی تزئینی، نوارهای LED، نورپردازی رشد گیاهان، نورپردازی منظر، نورپردازی عکاسی صحنه و تجهیزات زیبایی پزشکی مناسب است. علاوه بر این، برای محیط‌های داخلی تجاری و مسکونی مانند هتل‌ها، بازارها، ادارات و خانه‌ها ایده‌آل است. محدوده دمای عملیاتی گسترده (40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد) عملکرد قابل اعتماد در شرایط مختلف را تضمین می‌کند.

2. ابعاد بسته و مشخصات مکانیکی

بسته LED دارای طول 3.45mm، عرض 3.45mm و ارتفاع 2.20mm است. نمای پایین یک چیدمان واضح از پد آند و کاتد را برای تشخیص آسان قطبیت نشان می‌دهد. پد آند تقریباً 1.30mm x 0.85mm اندازه دارد، در حالی که پد کاتد کمی بزرگتر با 1.30mm x 0.65mm است. الگوهای لحیم‌کاری بهینه برای تماس حرارتی و الکتریکی قابل اعتماد توصیه می‌شود. ابعاد footprint برای طراحی PCB در برگه داده ارائه شده است: یک پد آند مستطیلی به ابعاد 3.25mm x 0.50mm و یک پد کاتد به ابعاد 3.25mm x 0.45mm، با فاصله 0.30mm بین دو پد. تمام ابعاد بر حسب میلی‌متر با تلرانس ±0.2mm هستند مگر اینکه خلاف آن ذکر شود.

3. ویژگی‌های الکتریکی و نوری

تمام پارامترهای الکتریکی و نوری در شرایط آزمایش IF = 350mA و دمای نقطه لحیم Ts = 25°C اندازه‌گیری می‌شوند، مگر اینکه خلاف آن مشخص شود. ولتاژ پیشرو از 2.6V تا 3.4V متغیر است، با مقدار معمولی حدود 3.0V. این دستگاه شار نوری بین 30 لومن تا 50 لومن و شار تابشی کل از 400mW تا 800mW ارائه می‌دهد. طول موج غالب در طیف آبی، از 465nm تا 475nm قرار دارد. جریان معکوس هنگام بایاس معکوس در 5V حداکثر به 10µA محدود می‌شود. زاویه دید معمولاً 120 درجه (در نصف شدت) است که پرتو گسترده‌ای را فراهم می‌کند.

3.1 حداکثر رتبه‌بندی مطلق

حداکثر رتبه‌بندی مطلق نباید برای جلوگیری از آسیب دستگاه تجاوز شود. اتلاف توان 5100mW (5.1W) رتبه‌بندی شده است. جریان پیشرو می‌تواند تا 1500mA (1.5A) به طور پیوسته و 1600mA (1.6A) تحت شرایط پالسی (چرخه وظیفه 1/10، عرض پالس 0.1ms) برسد. ولتاژ معکوس نباید از 5V تجاوز کند. دستگاه برای تخلیه الکترواستاتیک (HBM) 2000V رتبه‌بندی شده است. محدوده دمای عملیاتی 40- درجه سانتی‌گراد تا 85+ درجه سانتی‌گراد است و محدوده دمای ذخیره‌سازی نیز همین است. دمای اتصال نباید از 150 درجه سانتی‌گراد تجاوز کند.

3.2 اطلاعات بندی (Binning)

برای اطمینان از یکنواختی، LED‌ها بر اساس ولتاژ پیشرو، شار نوری و طول موج غالب در جریان آزمایش 350mA بندی می‌شوند. بسته‌های ولتاژ پیشرو عبارتند از: F0 (2.6-2.8V)، G0 (2.8-3.0V)، H0 (3.0-3.2V) و I0 (3.2-3.4V). بسته‌های شار نوری عبارتند از: FA3 (30-35lm)، FA4 (35-40lm)، FA5 (40-45lm) و FA6 (45-50lm). بسته‌های طول موج عبارتند از: D00 (465-470nm) و E00 (470-475nm). مشتریان باید هنگام سفارش، کدهای بسته مورد نظر را برای تطبیق با نیازهای کاربردی مشخص کنند.

4. منحنی‌های عملکرد معمولی

ویژگی‌های عملکرد زیر مقادیر معمولی هستند و فقط برای راهنمایی طراحی ارائه شده‌اند؛ آنها مشخصات تضمین شده نیستند.

4.1 ولتاژ پیشرو در مقابل جریان پیشرو

ولتاژ پیشرو با جریان پیشرو افزایش می‌یابد. در دمای اتاق، ولتاژ تقریباً 2.6V در 100mA، 3.0V در 350mA، 3.2V در 700mA و 3.4V در 1300mA است. این رابطه در محدوده عملیاتی تقریباً خطی است.

4.2 شدت نسبی در مقابل جریان پیشرو

شدت نورانی نسبی با جریان افزایش می‌یابد اما در جریان‌های بالا اشباع کمی را نشان می‌دهد. در 350mA شدت نسبی به 1.0 نرمال می‌شود؛ در 700mA به حدود 1.6 افزایش می‌یابد؛ در 1050mA به 2.2 و در 1400mA به 2.8 می‌رسد.

4.3 وابستگی دما

با افزایش دمای نقطه لحیم از 25°C به 115°C، شدت نورانی نسبی حدود 40٪ به صورت خطی کاهش می‌یابد. مدیریت حرارتی برای حفظ خروجی نور حیاتی است. کاهش جریان پیشرو (درating) در دماهای بالای محیط ضروری است: در Ts=50°C حداکثر جریان پیشرو حدود 1400mA است، در حالی که در Ts=85°C برای جلوگیری از تجاوز از دمای اتصال 150°C به حدود 800mA کاهش می‌یابد.

4.4 توزیع طیفی

طیف نشر دارای طول موج قله در حدود 465-475nm با پهنای کامل در نیم‌حداکثر (FWHM) تقریباً 25-30nm است. طیف تمیز است و هیچ قله ثانویه قابل توجهی در محدوده مرئی ندارد.

4.5 الگوی تابش

الگوی تابش زاویه‌ای تقریباً لمبرتی با زاویه نیم‌شدت 60± درجه است. شدت نسبی در زوایای 75± درجه به تقریباً 0.2 از حداکثر کاهش می‌یابد.

5. اطلاعات بسته‌بندی و حمل و نقل

LED‌ها در مقادیر 1000 قطعه در هر قرقره روی یک نوار حامل بسته‌بندی می‌شوند. نوار حامل دارای گام 4.0mm و عرض 12.0mm است. ابعاد قرقره عبارتند از: قطر بیرونی 178mm ±1mm، قطر داخلی 59mm و عرض 14.0mm ±0.5mm. هر قرقره در یک کیسه مانع رطوبت با یک خشک‌کننده و یک کارت نشانگر رطوبت برای حفظ شرایط MSL-1 مهر و موم می‌شود. برچسب روی کیسه شامل شماره قطعه، شماره مشخصات، شماره لات، کد بسته (برای شار، طول موج و ولتاژ)، مقدار و کد تاریخ است. سپس قرقره‌های بسته‌بندی شده در جعبه‌های مقوایی برای حمل و نقل قرار می‌گیرند.

6. دستورالعمل‌های لحیم‌کاری رفلاکس SMT

لحیم‌کاری رفلاکس باید از پروفایل دمایی مشخص شده در برگه داده پیروی کند. ناحیه پیش‌گرم باید با نرخ حداکثر 3°C/s از 150°C به 200°C افزایش یابد، با زمان خیساندن 60-120 ثانیه. ناحیه بحرانی بالای 217°C باید 60 ثانیه طول بکشد، با دمای اوج 260°C برای 10 ثانیه (حداکثر). نرخ خنک‌سازی نباید از 6°C/s تجاوز کند. تنها دو بار عبور رفلاکس مجاز است. اگر زمان بین دو عملیات لحیم‌کاری بیش از 24 ساعت باشد، ممکن است LED‌ها آسیب ببینند. لحیم‌کاری دستی باید با اتو در دمای 300°C برای کمتر از 3 ثانیه و فقط یک بار انجام شود. تعمیر باید اجتناب شود؛ در صورت لزوم، از اتو دو سر استفاده کرده و پس از تعمیر عملکرد LED را بررسی کنید. سطح بالایی LED از سیلیکون نرم ساخته شده است، بنابراین نازل‌های برداشت باید فشار مناسب را اعمال کنند تا از آسیب به محفظه جلوگیری شود. LED‌ها را روی بخش‌های تاب‌خورده PCB نصب نکنید و پس از لحیم‌کاری از تاب‌خوردگی برد جلوگیری کنید. خنک‌سازی سریع پس از لحیم‌کاری توصیه نمی‌شود.

7. اقدامات احتیاطی حمل و ذخیره‌سازی

محیط عملیاتی و مواد جفت‌شونده نباید حاوی ترکیبات گوگردی بیش از 100PPM باشد. محتوای برم و کلر در مواد خارجی باید هر کدام کمتر از 900PPM باشد، با مجموع برم و کلر کمتر از 1500PPM. ترکیبات آلی فرار (VOCs) از مواد فیکسچر می‌توانند به محفظه سیلیکونی نفوذ کرده و تحت حرارت و نور باعث تغییر رنگ شوند که منجر به افت نور قابل توجهی می‌شود. همیشه مواد را قبل از استفاده از نظر سازگاری آزمایش کنید. از چسب‌هایی که بخارات آلی منتشر می‌کنند خودداری کنید. سطح لنز سیلیکونی نرم است؛ همیشه قطعه را توسط سطوح جانبی با موچین یا ابزار مناسب نگه دارید. مستقیماً به لنز سیلیکونی دست نزنید. در طراحی مدار، اطمینان حاصل کنید که جریان عبوری از هر LED از حداکثر رتبه‌بندی مطلق تجاوز نمی‌کند. مقاومت‌های محدودکننده جریان را برای جلوگیری از فرار حرارتی ناشی از تغییرات ولتاژ کوچک شامل کنید. هرگز ولتاژ معکوس (بالای 5V) به LED اعمال نکنید؛ این امر می‌تواند باعث مهاجرت و آسیب دائمی شود. طراحی حرارتی حیاتی است: تخلیه حرارتی کافی برای حفظ دمای اتصال زیر 150°C مورد نیاز است. سطح سیلیکونی گرد و غبار را جذب می‌کند؛ در صورت نیاز به تمیزکاری، از ایزوپروپیل الکل استفاده کنید. تمیزکاری اولتراسونیک توصیه نمی‌شود زیرا ممکن است به LED آسیب برساند. شرایط ذخیره‌سازی: قبل از باز کردن کیسه آلومینیومی، در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤75% تا یک سال از تاریخ مهر و موم ذخیره کنید. پس از باز کردن، در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60% بیش از 168 ساعت ذخیره نکنید. اگر زمان ذخیره‌سازی تجاوز شود، LED‌ها را در دمای 60±5°C و رطوبت نسبی 5% به مدت حداقل 24 ساعت بپزید.<اگر کیسه سوراخ یا آسیب دیده است، با تامین‌کننده خود تماس بگیرید.

8. آزمایشات قابلیت اطمینان و تضمین کیفیت

LED‌ها یک سری آزمایشات قابلیت اطمینان را برای اطمینان از عملکرد مقاوم انجام داده‌اند. آزمایشات شامل: لحیم‌کاری رفلاکس (260°C، 2 بار)، شوک حرارتی (40-°C تا 100°C، 500 سیکل، 15 دقیقه ماند)، ذخیره‌سازی در دمای بالا (100°C، 1000 ساعت)، ذخیره‌سازی در دمای پایین (40-°C، 1000 ساعت)، تست عمر (25°C، IF=350mA، 1000 ساعت) و تست عمر در دمای بالا و رطوبت بالا (60°C/90%RH، IF=350mA، 1000 ساعت). معیار پذیرش: 0 شکست از 10 نمونه برای هر آزمایش (AQL 0/1). پس از آزمایش، تغییر ولتاژ پیشرو باید در مشخصات باشد، نگهداری شار نوری حداقل 80٪ از مقدار اولیه، و بدون اتصال کوتاه/قطع یا سوسوزدن. توجه داشته باشید که این آزمایشات در شرایط تخلیه حرارتی خوب انجام می‌شوند؛ قابلیت اطمینان کاربرد واقعی به طراحی حرارتی سیستم بستگی دارد.

9. ملاحظات طراحی کاربردی

برای عملکرد بهینه، دستورالعمل‌های زیر توصیه می‌شود: از تخلیه حرارتی مناسب با استفاده از vias حرارتی یا PCB با هسته فلزی اطمینان حاصل کنید. دمای اتصال LED را در همه شرایط عملیاتی زیر 150°C نگه دارید. به جای منبع ولتاژ از درایور جریان ثابت استفاده کنید تا از جریان بیش از حد جلوگیری شود. هنگام اتصال چندین LED به صورت سری، تغییرات بندی ولتاژ پیشرو را در نظر بگیرید. در رشته‌های موازی، از مقاومت‌های بالاست جداگانه برای هر رشته استفاده کنید. برای عملیات پالسی، به محدودیت‌های جریان پیک و محدودیت‌های چرخه وظیفه پایبند باشید. زاویه دید گسترده 120 درجه برای نورپردازی سیلابی مفید است اما ممکن است برای کاربردهای پرتو باریک به اپتیک ثانویه نیاز داشته باشد. محدوده طول موج آبی (465-475nm) هنگامی که با LED‌های قرمز ترکیب شود برای نورپردازی رشد گیاهان، یا برای نورپردازی صحنه و جلوه‌های تزئینی مناسب است. بسته سرامیکی رسانایی حرارتی عالی را ارائه می‌دهد، اما پدهای لحیم خارجی باید کاملاً تر شوند تا حرارت به طور کارآمد منتقل شود. از اعمال تنش مکانیکی روی LED پس از لحیم‌کاری خودداری کنید.

10. مقایسه با محصولات جایگزین

در مقایسه با اندازه‌های بسته کوچکتر (مانند 2835 یا 3030)، footprint 3.45x3.45mm این LED به دلیل مسیر حرارتی بزرگتر، امکان تحمل جریان بالاتر را فراهم می‌کند. زیرلایه سرامیکی رسانایی حرارتی بهتری نسبت به بسته‌های پلاستیکی معمولی فراهم می‌کند و امکان عملیات در جریان پیشرو 1.5A را می‌دهد. پوشش گسترده بسته طول موج (465-475nm) انعطاف‌پذیری برای برآوردن نیازهای رنگی خاص را فراهم می‌کند. با این حال، خروجی حرارتی بالاتر نیاز به تخلیه حرارتی گسترده‌تری نسبت به دستگاه‌های کم‌توان دارد. در مقایسه با LED‌های آبی 3535 مشابه رقبا، این قطعه بازده نوری قابل مقایسه (تقریباً 85-100 lm/W در 350mA) و طول موج پایدار بر روی دما ارائه می‌دهد. رتبه‌بندی MSL-1 لجستیک ذخیره‌سازی و حمل و نقل را ساده می‌کند.

11. سوالات متداول

س: بازده نوری معمول چقدر است؟
پ: در 350mA، بازده بسته به بسته شار از تقریباً 85 تا 143 lm/W متغیر است. بازده در جریان‌های بالاتر به دلیل افت راندمان کاهش می‌یابد.

س: آیا می‌توانم این LED را به طور پیوسته در 1A راه‌اندازی کنم؟
پ: بله، با مدیریت حرارتی کافی. حداکثر جریان پیوسته مطلق 1.5A است، اما اطمینان حاصل کنید که دمای اتصال از 150°C تجاوز نمی‌کند.

س: آیا در هنگام حمل به حفاظت ESD نیاز دارم؟
پ: بله، اگرچه LED در برابر 2000V HBM مقاومت می‌کند، اقدامات احتیاطی ESD مانند ایستگاه‌های کاری زمین‌شده و بندهای مچی آنتی‌استاتیک توصیه می‌شود.

س: عمر ذخیره‌سازی پس از باز کردن کیسه مانع رطوبت چقدر است؟
پ: 168 ساعت (7 روز) در دمای ≤30°C و رطوبت نسبی ≤60%. پس از آن، پخت مورد نیاز است.

س: آیا لنز سیلیکونی با چسب‌های نوری رایج سازگار است؟
پ: برخی چسب‌ها ممکن است VOCs منتشر کنند که به سیلیکون حمله می‌کنند. آزمایش چسب‌ها در محیط کاربردی مورد نظر ضروری است.

12. اصول فنی

LED آبی از یک لایه فعال ایندیوم گالیم نیترید (InGaN) که روی یک زیرلایه یاقوت کبود یا کاربید سیلیکون رشد یافته استفاده می‌کند. هنگامی که بایاس پیشرو اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در ناحیه چاه کوانتومی بازترکیب می‌شوند و فوتون‌هایی با انرژی متناسب با شکاف باند InGaN ساطع می‌کنند. با تنظیم محتوای ایندیوم در چاه کوانتومی، طول موج انتشار قابل تنظیم است؛ برای این محصول، ترکیب به گونه‌ای تنظیم شده است که نور آبی در محدوده 465-475nm تولید کند. بسته سرامیکی استخراج نور را افزایش می‌دهد و یک مسیر حرارتی مقاوم به پدهای لحیم فراهم می‌کند. زاویه دید توسط هندسه فنجان بازتابنده و شکل محفظه تعیین می‌شود.

13. روندهای توسعه

صنعت LED همچنان به دنبال بازده بالاتر و هزینه کمتر است. LED‌های آبی InGaN در محیط‌های آزمایشگاهی به >200 lm/W دست یافته‌اند و محصولات تجاری به طور پیوسته در حال بهبود هستند. روند به سمت بسته‌های کوچکتر با قابلیت جریان بالاتر (مانند تراشه‌های CSP) برای برخی کاربردها، بسته‌های سرامیکی را به چالش می‌کشد. با این حال، بسته سرامیکی 3535 برای کاربردهای پرقدرت که نیاز به عملکرد حرارتی مقاوم و قابلیت اطمینان دارند، محبوب باقی می‌ماند. ادغام با کنترل‌های روشنایی هوشمند و فسفرهای طیف کامل (برای تولید نور سفید) توسعه‌های در حال انجام هستند. برای کاربردهای صرفاً آبی، بندی دقیق و طول موج پایدار روی دما به طور فزاینده‌ای توسط بازارهای باغبانی و پزشکی مورد تقاضا هستند.