Scheda Tecnica LED Blu ad Alta Potenza 3.45x3.45x2.20mm 2.6-3.4V 5.1W 465-475nm

1. Panoramica del prodotto

Questo componente LED utilizza la tecnologia InGaN su un substrato per fornire una sorgente luminosa blu ad alta intensità. Il dispositivo è confezionato in un robusto contenitore ceramico con dimensioni compatte di 3,45 mm x 3,45 mm x 2,20 mm, rendendolo adatto per applicazioni di illuminazione con vincoli di spazio. Il LED è progettato per l'assemblaggio con tecnologia a montaggio superficiale (SMT) ed è compatibile con i processi standard di saldatura a rifusione. È disponibile in confezione nastro e bobina per macchine pick-and-place automatizzate. Il prodotto è conforme alla direttiva RoHS ed è classificato come livello di sensibilità all'umidità 1 (MSL-1), indicando che non sono richieste condizioni speciali di manipolazione dell'umidità prima della saldatura.

1.1 Caratteristiche principali

• Package ceramico per eccellente gestione termica e affidabilità
• Angolo di visione estremamente ampio (120 gradi tipico) per distribuzione uniforme della luce
• Adatto a tutti i processi di assemblaggio e saldatura SMT
• Disponibile su nastro e bobina con 1000 pezzi per bobina
• Livello di sensibilità all'umidità 1
• Conforme alla direttiva RoHS, esente da sostanze pericolose

1.2 Applicazioni

Il LED blu può essere impiegato in una varietà di applicazioni di illuminazione generale e specializzate. I casi d'uso tipici includono luci di avvertimento, downlight, luci a parete e faretti. Il dispositivo è adatto anche per lampade decorative colorate, strisce LED, illuminazione per crescita di piante, illuminazione paesaggistica, illuminazione per fotografia scenica e apparecchiature estetiche medicali. Inoltre, è ideale per ambienti interni commerciali e residenziali come hotel, mercati, uffici e abitazioni. L'ampio intervallo di temperatura operativa (da -40°C a +85°C) garantisce prestazioni affidabili in condizioni diverse.

2. Dimensioni del package e specifiche meccaniche

Il package LED ha una lunghezza di 3,45 mm, larghezza di 3,45 mm e altezza di 2,20 mm. La vista dal basso rivela una chiara disposizione dei pad anodico e catodico per una facile identificazione della polarità. Il pad anodico misura circa 1,30 mm x 0,85 mm, mentre il pad catodico è leggermente più grande, 1,30 mm x 0,65 mm. Per un contatto termico ed elettrico affidabile, si raccomandano schemi di saldatura ottimizzati. Le dimensioni dell'impronta per il progetto del PCB sono fornite nel datasheet: un pad anodico rettangolare di 3,25 mm x 0,50 mm e un pad catodico di 3,25 mm x 0,45 mm, con una spaziatura di 0,30 mm tra i due pad. Tutte le dimensioni sono in millimetri con una tolleranza di ±0,2 mm salvo diversa indicazione.

3. Caratteristiche elettriche e ottiche

Tutti i parametri elettrici e ottici sono misurati in condizioni di test con IF = 350 mA e temperatura del punto di saldatura Ts = 25°C, salvo diversa specifica. La tensione diretta varia da 2,6 V a 3,4 V, con un valore tipico di circa 3,0 V. Il dispositivo fornisce un flusso luminoso compreso tra 30 e 50 lumen e un flusso radiante totale da 400 mW a 800 mW. La lunghezza d'onda dominante cade nello spettro blu, da 465 nm a 475 nm. La corrente inversa è limitata a 10 µA massimi quando polarizzato inversamente a 5 V. L'angolo di visione è tipicamente di 120 gradi (a metà intensità), fornendo un ampio spread del fascio.

3.1 Valori massimi assoluti

I valori massimi assoluti non devono essere superati per evitare danni al dispositivo. La dissipazione di potenza è valutata a 5100 mW (5,1 W). La corrente diretta può arrivare fino a 1500 mA (1,5 A) in modo continuo e 1600 mA (1,6 A) in condizioni pulsate (ciclo di lavoro 1/10, larghezza impulso 0,1 ms). La tensione inversa non deve superare i 5 V. Il dispositivo è classificato per una scarica elettrostatica (HBM) di 2000 V. L'intervallo di temperatura operativa è da -40°C a +85°C, e lo stesso per la temperatura di stoccaggio. La temperatura di giunzione non deve superare i 150°C.

3.2 Informazioni sul binning

Per garantire coerenza, i LED sono raggruppati in base a tensione diretta, flusso luminoso e lunghezza d'onda dominante alla corrente di test di 350 mA. I bin di tensione diretta sono: F0 (2,6-2,8 V), G0 (2,8-3,0 V), H0 (3,0-3,2 V) e I0 (3,2-3,4 V). I bin di flusso luminoso sono: FA3 (30-35 lm), FA4 (35-40 lm), FA5 (40-45 lm) e FA6 (45-50 lm). I bin di lunghezza d'onda sono: D00 (465-470 nm) e E00 (470-475 nm). I clienti devono specificare i codici bin desiderati durante l'ordine per soddisfare i requisiti dell'applicazione.

4. Curve di prestazione tipiche

Le seguenti caratteristiche di prestazione sono valori tipici e sono fornite solo come guida per la progettazione; non sono specifiche garantite.

4.1 Tensione diretta vs. Corrente diretta

La tensione diretta aumenta con la corrente diretta. A temperatura ambiente, la tensione è di circa 2,6 V a 100 mA, 3,0 V a 350 mA, 3,2 V a 700 mA e 3,4 V a 1300 mA. La relazione è quasi lineare nell'intervallo operativo.

4.2 Intensità relativa vs. Corrente diretta

L'intensità luminosa relativa aumenta con la corrente ma presenta una leggera saturazione a correnti elevate. A 350 mA l'intensità relativa è normalizzata a 1,0; a 700 mA aumenta a circa 1,6; a 1050 mA a 2,2; e a 1400 mA a 2,8.

4.3 Dipendenza dalla temperatura

Con l'aumento della temperatura del punto di saldatura da 25°C a 115°C, l'intensità luminosa relativa diminuisce linearmente di circa il 40%. La gestione termica è fondamentale per mantenere l'emissione luminosa. È necessaria una riduzione della corrente diretta a temperature ambiente elevate: a Ts=50°C la corrente diretta massima è di circa 1400 mA, mentre a Ts=85°C si riduce a circa 800 mA per evitare di superare la temperatura di giunzione di 150°C.

4.4 Distribuzione spettrale

Lo spettro di emissione ha un picco di lunghezza d'onda intorno a 465-475 nm con una larghezza a metà altezza (FWHM) di circa 25-30 nm. Lo spettro è pulito senza picchi secondari significativi nella gamma visibile.

4.5 Diagramma di radiazione

Il diagramma di radiazione angolare è quasi Lambertiano con un angolo a metà intensità di ±60 gradi. L'intensità relativa a ±75 gradi scende a circa 0,2 del massimo.

5. Informazioni su imballaggio e spedizione

I LED sono confezionati in quantità di 1000 pezzi per bobina su un nastro portante. Il nastro portante ha un passo di 4,0 mm e una larghezza di 12,0 mm. Le dimensioni della bobina sono: diametro esterno 178 mm ±1 mm, diametro interno 59 mm e larghezza 14,0 mm ±0,5 mm. Ogni bobina è sigillata in un sacchetto barriera all'umidità con un essiccante e una scheda indicatrice di umidità per mantenere le condizioni MSL-1. L'etichetta sul sacchetto include il numero di parte, il numero di specifica, il numero di lotto, il codice bin (per flusso, lunghezza d'onda e tensione), la quantità e il codice data. Le bobine imballate vengono quindi collocate in scatole di cartone per la spedizione.

6. Linee guida per la saldatura a rifusione SMT

La saldatura a rifusione deve seguire il profilo di temperatura specificato nel datasheet. La zona di preriscaldamento dovrebbe salire da 150°C a 200°C con una velocità massima di 3°C/s, con un tempo di immersione di 60-120 secondi. La zona critica sopra i 217°C dovrebbe durare 60 secondi, con una temperatura di picco di 260°C per 10 secondi (massimo). La velocità di raffreddamento non deve superare i 6°C/s. Sono consentiti solo due cicli di rifusione. Se il tempo tra due saldature supera le 24 ore, i LED potrebbero danneggiarsi. La saldatura manuale deve utilizzare un saldatore a 300°C per meno di 3 secondi, eseguita una sola volta. La riparazione dovrebbe essere evitata; se necessario, utilizzare un saldatore a doppia punta e verificare la funzionalità del LED dopo la riparazione. La superficie superiore del LED è in silicone morbido, quindi gli ugelli di prelievo devono applicare una pressione adeguata per evitare di danneggiare l'incapsulante. Non montare LED su sezioni di PCB deformate ed evitare di deformare il PCB dopo la saldatura. Non è raccomandato un raffreddamento rapido dopo la saldatura.

7. Precauzioni per la manipolazione e lo stoccaggio

L'ambiente operativo e i materiali di accoppiamento non devono contenere composti di zolfo superiori a 100 PPM. I contenuti di bromo e cloro nei materiali esterni devono essere ciascuno inferiori a 900 PPM, con bromo e cloro totali inferiori a 1500 PPM. I composti organici volatili (VOC) provenienti dai materiali degli apparecchi possono penetrare nell'incapsulante in silicone e causare scolorimento sotto calore e luce, portando a una significativa perdita di luce. Testare sempre i materiali per la compatibilità prima dell'uso. Evitare adesivi che emanano vapori organici. La superficie della lente in silicone è morbida; maneggiare sempre il componente dalle superfici laterali utilizzando pinzette o strumenti appropriati. Non toccare direttamente la lente in silicone. Nel progetto del circuito, assicurarsi che la corrente attraverso ciascun LED non superi il valore massimo assoluto. Includere resistori di limitazione della corrente per prevenire la fuga termica da piccole variazioni di tensione. Non applicare mai tensione inversa (superiore a 5 V) al LED; ciò può causare migrazione e danni permanenti. La progettazione termica è critica: è necessario un adeguato dissipatore di calore per mantenere la temperatura di giunzione al di sotto di 150°C. La superficie in silicone attira polvere; se è necessaria la pulizia, utilizzare alcol isopropilico. La pulizia ad ultrasuoni non è raccomandata poiché potrebbe danneggiare il LED. Condizioni di stoccaggio: prima di aprire il sacchetto di alluminio, conservare a ≤30°C e ≤75% UR per un massimo di un anno dalla data di sigillatura. Dopo l'apertura, conservare a ≤30°C e ≤60% UR per non più di 168 ore. Se il tempo di stoccaggio viene superato, cuocere i LED a 60±5°C e<5% UR per almeno 24 ore. Se il sacchetto è forato o danneggiato, contattare il fornitore.

8. Test di affidabilità e garanzia di qualità

I LED sono stati sottoposti a una serie di test di affidabilità per garantire prestazioni robuste. I test includono: saldatura a rifusione (260°C, 2 volte), shock termico (da -40°C a 100°C, 500 cicli, permanenza di 15 minuti), stoccaggio ad alta temperatura (100°C, 1000 ore), stoccaggio a bassa temperatura (-40°C, 1000 ore), test di vita (25°C, IF=350 mA, 1000 ore) e test di vita ad alta temperatura e alta umidità (60°C/90% UR, IF=350 mA, 1000 ore). Criteri di accettazione: 0 guasti su 10 campioni per ciascun test (un AQL 0/1). Dopo il test, la variazione della tensione diretta deve essere entro le specifiche, la manutenzione del flusso luminoso almeno l'80% del valore iniziale e nessun circuito aperto/corto o sfarfallio. Si noti che questi test vengono eseguiti in buone condizioni di dissipazione del calore; l'affidabilità dell'applicazione reale dipende dalla progettazione termica del sistema.

9. Considerazioni per la progettazione dell'applicazione

Per prestazioni ottimali, si raccomandano le seguenti linee guida: assicurare un adeguato smaltimento del calore utilizzando vias termici o PCB con nucleo metallico. Mantenere la temperatura di giunzione del LED al di sotto di 150°C in tutte le condizioni operative. Utilizzare un driver a corrente costante anziché una sorgente di tensione per prevenire sovracorrente. Quando si collegano più LED in serie, tenere conto delle variazioni di bin della tensione diretta. In stringhe parallele, utilizzare resistori di bilanciamento separati per stringa. Per il funzionamento pulsato, rispettare i limiti di corrente di picco e le restrizioni del ciclo di lavoro. L'ampio angolo di visione di 120 gradi è vantaggioso per l'illuminazione a luce diffusa, ma può richiedere ottiche secondarie per applicazioni a fascio stretto. L'intervallo di lunghezza d'onda blu (465-475 nm) è adatto per l'illuminazione per la crescita delle piante se combinato con LED rossi, o per illuminazione scenica ed effetti decorativi. Il package ceramico offre eccellente conducibilità termica, ma i pad di saldatura esterni devono essere completamente bagnati per trasferire efficacemente il calore. Evitare sollecitazioni meccaniche sul LED dopo la saldatura.

10. Confronto con prodotti alternativi

Rispetto a formati di package più piccoli (ad es. 2835 o 3030), l'impronta di 3,45x3,45 mm di questo LED consente una gestione di corrente più elevata grazie a un percorso termico più grande. Il substrato ceramico fornisce una migliore conducibilità termica rispetto ai package in plastica convenzionali, consentendo il funzionamento a 1,5 A di corrente diretta. L'ampia copertura del bin di lunghezza d'onda (465-475 nm) offre flessibilità per soddisfare requisiti di colore specifici. Tuttavia, la maggiore emissione termica richiede un dissipatore di calore più esteso rispetto ai dispositivi a bassa potenza. Rispetto ai LED blu 3535 simili della concorrenza, questo componente offre un'efficacia luminosa comparabile (circa 85-100 lm/W a 350 mA) e una lunghezza d'onda stabile in funzione della temperatura. La classificazione MSL-1 semplifica la logistica di stoccaggio e manipolazione.

11. Domande frequenti

D: Qual è l'efficacia luminosa tipica?
R: A 350 mA, l'efficacia varia da circa 85 a 143 lm/W, a seconda del bin di flusso. L'efficacia diminuisce a correnti più elevate a causa del calo di efficienza.

D: Posso pilotare questo LED a 1 A in modo continuo?
R: Sì, con un'adeguata gestione termica. La corrente massima continua assoluta è 1,5 A, ma assicurarsi che la temperatura di giunzione non superi i 150°C.

D: È necessaria la protezione ESD durante la manipolazione?
R: Sì, anche se il LED resiste a 2000 V HBM, si raccomandano precauzioni ESD come postazioni di lavoro collegate a terra e cinturini antistatici.

D: Qual è la durata di conservazione dopo l'apertura del sacchetto barriera all'umidità?
R: 168 ore (7 giorni) a ≤30°C e ≤60% UR. Oltre ciò, è necessaria la cottura.

D: La lente in silicone è compatibile con gli adesivi ottici comuni?
R: Alcuni adesivi possono emettere VOC che attaccano il silicone. È essenziale testare gli adesivi nell'ambiente applicativo previsto.

12. Principi tecnici

Il LED blu utilizza uno strato attivo di nitruro di indio e gallio (InGaN) cresciuto su un substrato di zaffiro o carburo di silicio. Quando viene applicata una polarizzazione diretta, elettroni e lacune si ricombinano nella regione del pozzo quantico, emettendo fotoni con energia corrispondente al bandgap dell'InGaN. Regolando il contenuto di indio nel pozzo quantico, è possibile sintonizzare la lunghezza d'onda di emissione; per questo prodotto, la composizione è impostata per produrre luce blu nell'intervallo 465-475 nm. Il package ceramico migliora l'estrazione della luce e fornisce un robusto percorso termico ai pad di saldatura. L'angolo di visione è determinato dalla geometria del riflettore e dalla forma dell'incapsulamento.

13. Tendenze di sviluppo

L'industria dei LED continua a spingere per una maggiore efficacia e costi inferiori. I LED blu InGaN hanno raggiunto >200 lm/W in ambienti di laboratorio, e i prodotti commerciali migliorano costantemente. La tendenza verso package più piccoli con maggiore capacità di corrente (ad es., chip CSP) sta sfidando i package ceramici per alcune applicazioni. Tuttavia, il package ceramico 3535 rimane popolare per applicazioni ad alta potenza che richiedono prestazioni termiche robuste e affidabilità. L'integrazione con controlli di illuminazione intelligenti e fosfori a spettro completo (per produrre luce bianca) sono sviluppi in corso. Per applicazioni solo blu, il binning di precisione e la lunghezza d'onda stabile in funzione della temperatura sono sempre più richiesti dai mercati orticolo e medicale.