LED آبی 3535 - ابعاد 3.45x3.45x2.20mm - ولتاژ 2.6-3.4V - توان 5.1W - طول موج غالب 465-475nm - برگه مشخصات فنی

1. مرور کلی محصول

RF-AL-C3535L2K1RB-05 یک دیود نورانی (LED) آبی با عملکرد بالا است که بر اساس فناوری پیشرفته InGaN روی زیرلایه ساخته شده است. این بسته بندی 3535 (3.45mm x 3.45mm x 2.20mm) که برای روشنایی عمومی و کاربردهای تخصصی طراحی شده، محدوده طول موج غالب 465-475nm را ارائه می‌دهد و نور آبی تیره تولید می‌کند. با ولتاژ پیشروی معمولی 2.6-3.4V در جریان 350mA و حداکثر جریان پیشروی 1500mA، شار نوری عالی (30-50 لومن) و شار تابشی کل (400-800mW) را فراهم می‌کند. بسته بندی سرامیکی مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان برتر را تضمین می‌کند و آن را برای مونتاژ استاندارد SMT و طراحی‌های روشنایی با توان بالا مناسب می‌سازد.

1.1 مزایای اصلی

• زیرلایه سرامیکی برای مقاومت حرارتی کم و اتلاف حرارت بهبود یافته
• زاویه دید بسیار گسترده (120 درجه) برای توزیع یکنواخت نور
• سازگار با تمام فرآیندهای مونتاژ SMT و پروفیل‌های لحیم کاری
• موجود در بسته بندی نوار و قرقره (1000 عدد/قرقره) برای تولید کارآمد
• سطح حساسیت به رطوبت 1 (MSL1) - بدون نیاز به پخت قبل از استفاده
• منطبق با RoHS - عاری از مواد خطرناک

1.2 کاربردهای هدف

این LED آبی برای طیف گسترده‌ای از کاربردها از جمله روشنایی تاکیدی رنگی، نوارهای LED انعطاف‌پذیر، روشنایی رشد گیاهان (طیف آبی برای فتوسنتز)، روشنایی منظره، روشنایی عکاسی صحنه، هتل‌ها، فضاهای خرده فروشی، ادارات و روشنایی داخلی عمومی ایده‌آل است. شار تابشی بالای آن همچنین آن را برای پخت UV و روشنایی صنعتی تخصصی که طول موج آبی مورد نیاز است، مناسب می‌سازد.

2. تحلیل پارامترهای فنی

2.1 ویژگی‌های الکترو-اپتیکی (در دمای 25 درجه سانتی‌گراد، IF=350mA)

ولتاژ پیشروی LED (VF) از 2.6V تا 3.4V با مقدار معمولی ~3.0V متغیر است. شار نوری (IV) بین 30 تا 50 لومن است، در حالی که شار تابشی کل (Φe) از 400mW تا 800mW متغیر است. طول موج غالب (λD) به صورت 465-475nm با تلورانس اندازه‌گیری ±1nm مشخص شده است. جریان معکوس (IR) در VR=5V کمتر از 10µA است که نشتی حداقلی را تضمین می‌کند. زاویه دید (2θ1/2) 120 درجه است که پوشش پرتو گسترده‌ای را فراهم می‌کند.

2.2 حداکثر رتبه‌بندی مطلق

• اتلاف توان (PD): 5100 میلی‌وات
• جریان پیشروی (IF): 1500 میلی‌آمپر
• حداکثر جریان پیشروی پیک (IFP): 1650 میلی‌آمپر (چرخه وظیفه 1/10، پالس 0.1ms)
• ولتاژ معکوس (VR): 5 ولت
• تخلیه الکترواستاتیک (مدل بدن انسان): 2000 ولت
• دمای عملیاتی (TOPR): 40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد
• دمای ذخیره‌سازی (TSTG): 40- تا 85+ درجه سانتی‌گراد
• دمای اتصال (TJ): 125 درجه سانتی‌گراد

باید دقت شود که اتلاف توان از حداکثر رتبه‌بندی مطلق تجاوز نکند. دمای اتصال باید کمتر از 125 درجه سانتی‌گراد نگه داشته شود تا قابلیت اطمینان حفظ شود.

3. سیستم دسته‌بندی (Binning)

3.1 دسته‌های ولتاژ پیشروی (IF=350mA)

ولتاژ پیشروی به چهار دسته تقسیم می‌شود:

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

3.2 دسته‌های شار نوری (IF=350mA)

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

3.3 دسته‌های طول موج غالب

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

تلورانس‌های اندازه‌گیری: VF ±0.1V، λD ±1nm، شدت نور ±10%. دسته‌بندی به مشتریان امکان می‌دهد تا ترکیبات دقیق رنگ و شار را برای کاربرد خود انتخاب کنند.

4. منحنی‌های عملکرد

4.1 جریان پیشروی در مقابل ولتاژ پیشروی

جریان پیشروی پس از آستانه روشن شدن (~2.6V) به سرعت با ولتاژ افزایش می‌یابد. در 3.0V، جریان ~350mA است؛ در 3.4V، جریان به 1500mA نزدیک می‌شود. این مشخصه IV تند نیاز به تنظیم دقیق جریان برای جلوگیری از درایو بیش از حد دارد.

4.2 شدت نسبی در مقابل جریان پیشروی

خروجی نور نسبی تقریباً به صورت خطی با جریان تا حدود 1000mA افزایش می‌یابد و سپس شروع به اشباع می‌کند. در 1500mA، شدت نسبی تقریباً 3.0 برابر مقدار در 350mA است. با این حال، اثرات حرارتی در جریان بالا ممکن است راندمان را کاهش دهد.

4.3 دما در مقابل شدت نسبی

با افزایش دمای نقطه لحیم کاری (Ts) از 25°C به 105°C، شدت نسبی حدود 20-30% کاهش می‌یابد. اتلاف حرارت کافی برای حفظ خروجی نور در عملیات با توان بالا ضروری است.

4.4 دمای Ts در مقابل جریان پیشروی (کاهش ظرفیت)

با افزایش دما، حداکثر جریان پیشروی مجاز باید کاهش یابد: در دمای Ts=85°C، حداکثر جریان به حدود 800mA کاهش می‌یابد (از 1500mA در 25°C). این منحنی کاهش ظرفیت تضمین می‌کند که دمای اتصال از 125°C تجاوز نکند.

4.5 توزیع طیفی

خروجی طیفی در حدود 465-475nm با پهنای کامل در نصف بیشینه (FWHM) حدود 25-30nm پیک می‌زند. طیف برای LEDهای آبی InGaN معمولی است و هیچ انتشار ثانویه قابل توجهی ندارد.

4.6 نمودار تابش

الگوی تابش شبیه لمبرتی با زاویه نیمه 60 درجه (زاویه کامل 120 درجه) است. شدت نور نسبی در 60± درجه از محور نوری به 50% کاهش می‌یابد.

5. اطلاعات مکانیکی و بسته‌بندی

5.1 ابعاد بسته

بسته LED ابعاد 3.45mm x 3.45mm x 2.20mm (طول x عرض x ارتفاع) دارد. نمای بالا یک ناحیه انتشار نور مربعی را نشان می‌دهد؛ نمای جانبی ضخامت 2.20mm شامل پایه سرامیکی و لنز سیلیکونی را نشان می‌دهد. نمای پایین دو پد الکتریکی (آند و کاتد) با ابعاد به ترتیب 1.30mm x 0.65mm و 0.50mm x 0.65mm را نشان می‌دهد. علامت قطبیت ارائه شده است.

5.2 الگوی لحیم کاری توصیه شده

الگوی زمین PCB پیشنهادی شامل دو پد مستطیلی است: 1.30mm x 0.85mm برای آند و 1.30mm x 0.50mm برای کاتد، با فاصله 0.45mm بین آنها. پد حرارتی اضافی (3.50mm x 3.40mm) برای اتلاف حرارت توصیه می‌شود. تمام ابعاد دارای تلورانس 0.2±mm هستند.

5.3 شناسایی قطبیت

کاتد با یک بریدگی کوچک در لبه بسته مشخص شده است. در نمای پایین، پد بزرگتر معمولاً آند (مثبت) است. قطبیت نادرست ممکن است به طور دائمی به LED آسیب برساند.

6. راهنمای لحیم کاری و مونتاژ

6.1 پروفیل لحیم کاری Reflow

پروفیل Reflow SMT توصیه شده از J-STD-020 پیروی می‌کند. پارامترهای کلیدی:

• نرخ افزایش دما: حداکثر 3°C بر ثانیه
• پیش گرم: 150°C تا 200°C به مدت 60-120 ثانیه
• زمان بالای 217°C (TL): حداکثر 60 ثانیه
• دمای پیک (TP): 260°C، حداکثر 10 ثانیه
• زمان در 5°C پیک: حداکثر 30 ثانیه
• نرخ کاهش دما: حداکثر 6°C بر ثانیه
• زمان کل از 25°C تا پیک: حداکثر 8 دقیقه

Reflow نباید بیش از دو چرخه باشد. اگر فاصله بین دو Reflow بیش از 24 ساعت باشد، پخت برای حذف رطوبت جذب شده توسط لنز سیلیکونی توصیه می‌شود.

6.2 لحیم کاری دستی

برای لحیم کاری دستی، دمای هویه را زیر 300°C و زمان تماس را کمتر از 3 ثانیه نگه دارید. فقط یک عملیات لحیم کاری دستی مجاز است. از اعمال فشار روی لنز سیلیکونی در حالت گرم خودداری کنید.

6.3 حمل و نقل و ذخیره‌سازی

LEDها را در کیسه مهر و موم شده اصلی در دمای<30°C و رطوبت نسبی<75% نگهداری کنید. پس از باز کردن، دستگاه باید ظرف 168 ساعت (30°C/60% RH) استفاده شود. اگر ذخیره‌سازی بیش از 6 ماه باشد یا نشانگر رطوبت تغییر رنگ دهد، قبل از استفاده به مدت حداقل 24 ساعت در دمای 60±5°C و رطوبت نسبی<5% پخت کنید.

7. اطلاعات بسته‌بندی و سفارش

7.1 فرمت بسته‌بندی

بسته‌بندی استاندارد: 1000 عدد در هر قرقره. ابعاد نوار حامل: عرض 12mm، گام 8mm، با 50 حفره خالی در ابتدا و انتها. قطر قرقره: 178mm ±1mm، قطر توپی 59mm. برچسب شامل شماره قطعه، شماره مشخصات، کد لات، کد دسته (شار، طول موج، ولتاژ)، تعداد و کد تاریخ است. کیسه مانع رطوبت با خشک‌کننده و برچسب هشدار ESD استفاده می‌شود.

7.2 جعبه مقوایی

قرقره‌ها در جعبه‌های مقوایی برای محافظت مکانیکی در طول حمل و نقل بسته‌بندی می‌شوند. مشتری می‌تواند الزامات برچسب‌گذاری را مشخص کند.

8. توصیه‌های کاربردی

8.1 طراحی حرارتی

به دلیل چگالی توان بالا (تا 5.1W)، مدیریت حرارتی کارآمد حیاتی است. از یک پد حرارتی روی PCB که به یک ناحیه مسی بزرگ یا هیت سینک متصل است استفاده کنید. دمای اتصال باید زیر 125°C نگه داشته شود. در 350mA، مقاومت حرارتی از اتصال تا نقطه لحیم کاری باید تقریباً 10-15°C/W (معمولی) باشد. کاهش جریان در دمای محیط بالا ضروری است.

8.2 طراحی مدار

همیشه از مقاومت‌های محدودکننده جریان یا درایورهای جریان ثابت برای جلوگیری از جریان اضافی ناشی از تغییرات ولتاژ کوچک استفاده کنید. اگر مدار ممکن است بایاس معکوس اعمال کند، حفاظت ولتاژ معکوس (مثلاً یک دیود شاتکی) اضافه کنید. برای رشته‌های موازی، با استفاده از مقاومت‌های جداگانه، اشتراک جریان برابر را تضمین کنید.

8.3 سازگاری با مواد

از قرار دادن LED در محیط‌هایی با محتوای گوگرد بالا (>100ppm) خودداری کنید، زیرا گوگرد می‌تواند پدهای نقره را خورده کند. محتوای برم و کلر در مواد اطراف باید زیر 900ppm و هالوژن کل زیر 1500ppm باشد. چسب‌ها و ترکیبات پاتی که ترکیبات آلی فرار (VOC) منتشر می‌کنند و ممکن است لنز سیلیکونی را مه آلود کنند، انتخاب نکنید.

9. مقایسه فنی با راه حل‌های رقیب

در مقایسه با LEDهای پلاستیکی استاندارد 3535 (مانند PLCC)، بسته سرامیکی این LED مقاومت حرارتی کمتری (معمولاً 5-10°C/W در مقابل 15-20°C/W) ارائه می‌دهد که جریان‌های درایو بالاتر و نگهداری لومن بهتر را ممکن می‌سازد. لنز سیلیکونی راندمان نوری و زاویه دید بیشتری نسبت به لنزهای اپوکسی فراهم می‌کند. علاوه بر این، رتبه MSL 1 نیاز به پخت خسته‌کننده قبل از مونتاژ را از بین می‌برد و زمان توقف تولید را کاهش می‌دهد. با این حال، بسته‌های سرامیکی کمی گران‌تر هستند که با قابلیت اطمینان برتر در کاربردهای با توان بالا جبران می‌شود.

10. سوالات متداول

10.1 آیا می‌توانم این LED را به طور مداوم با جریان 1A درایو کنم؟

بله، اما فقط در صورتی که طراحی حرارتی دمای اتصال را زیر 125°C نگه دارد. در 1A (1000mA)، ولتاژ پیشروی حدود 3.2-3.4V خواهد بود که منجر به اتلاف حدود 3.2-3.4W می‌شود. اتلاف حرارتی خوب الزامی است. به منحنی کاهش ظرفیت مراجعه کنید: در دمای محیط 85°C، حداکثر جریان ~800mA است.

10.2 طول عمر معمولی این LED چقدر است؟

در شرایط نامی (350mA، دمای اتصال<≤105°C)، نگهداری لومن >70% پس از 50,000 ساعت انتظار می‌رود. جریان‌ها یا دماهای بالاتر طول عمر را کاهش می‌دهد. برای پیش‌بینی‌های دقیق، به داده‌های تست قابلیت اطمینان مراجعه کنید (تست عمر: 1000 ساعت در 350mA/25°C بدون خرابی).

10.3 چگونه حساسیت ESD را مدیریت کنم؟

LED دارای رتبه ESD 2000V HBM است. از ایستگاه‌های کاری زمین‌شده، بندهای مچی ضد الکتریسیته ساکن و بسته‌بندی رسانا استفاده کنید. در هنگام حمل و نقل دستی، از تماس با کنتاکت‌های الکتریکی خودداری کنید.

11. مطالعه موردی طراحی عملی

یک نوار LED آبی برای یک چراغ رشد گیاه در نظر بگیرید. با استفاده از 24 LED در هر متر، هر کدام با جریان 350mA (مجموع ~0.84A در هر متر)، توان کل در هر متر حدود 24 * 3.0V * 0.35A = 25.2W است. PCB باید دارای لایه مسی ضخیم (≥2 اونس) و هسته آلومینیومی برای اتلاف حرارت باشد. برای دستیابی به توزیع یکنواخت نور، LEDها با فاصله 41.6mm از هم قرار می‌گیرند. یک درایور جریان ثابت با خروجی 24V و محدودیت جریان در هر کانال عملکرد پایدار را تضمین می‌کند. طول موج آبی (470nm) برای مرحله رشد رویشی انتخاب می‌شود. هیچ فسفر اضافی مورد نیاز نیست. این چراغ به بازده >90% در تبدیل توان الکتریکی به شار تابشی دست می‌یابد.

12. اصل عملکرد

این LED از چاه‌های کوانتومی InGaN (ایندیم گالیم نیترید) به عنوان لایه فعال استفاده می‌کند. هنگامی که بایاس مستقیم اعمال می‌شود، الکترون‌ها و حفره‌ها در چاه‌های کوانتومی ترکیب می‌شوند و فوتون‌هایی با انرژی متناظر با گاف باند (حدود 2.6eV برای آبی 475nm) منتشر می‌کنند. زیرلایه معمولاً یاقوت کبود یا کاربید سیلیکون است که لایه‌های اپیتاکسیال روی آن رشد می‌کنند. بسته سرامیکی به عنوان پخش‌کننده حرارت عمل می‌کند و ایزولاسیون الکتریکی را فراهم می‌کند. یک لنز سیلیکونی، تراشه را محصور می‌کند تا استخراج نور را بهبود بخشد و از تراشه محافظت کند. گاف باند مستقیم LED راندمان کوانتومی داخلی بالا (>80% در جریان‌های پایین) را تضمین می‌کند.

13. روندهای توسعه

صنعت به سمت راندمان بالاتر و نمایش رنگ بهتر در LEDهای سفید با ترکیب LEDهای آبی با فسفرها در حال حرکت است. با این حال، LEDهای آبی اختصاصی برای کاربردهای تخصصی مانند روشنایی گیاهان (طیف آبی + قرمز)، فتوتراپی پزشکی و روشنایی سرگرمی ضروری باقی می‌مانند. روندها شامل افزایش راندمان نوری (هدف >200 lm/W برای تراشه‌های آبی)، کاهش مقاومت حرارتی از طریق طراحی‌های بهبود یافته بسته (مانند تراشه‌های فیلم نازک معکوس) و یکپارچه‌سازی حفاظت ESD در داخل بسته است. پذیرش دسته‌بندی خودکار در سطح ویفر امکان توزیع دقیق‌تر رنگ و شار را فراهم می‌کند و عملکرد ثابت را در تولید انبوه ممکن می‌سازد.