LED blu 3535 - 3,45x3,45x2,20mm - Tensione 2,6-3,4V - Potenza 5,1W - Lunghezza d'onda dominante 465-475nm - Scheda tecnica

1. Panoramica del prodotto

Il RF-AL-C3535L2K1RB-05 è un diodo ad emissione luminosa blu ad alte prestazioni basato su tecnologia avanzata InGaN su substrato. Progettato per applicazioni di illuminazione generale e specialistiche impegnative, questo package 3535 (3,45mm x 3,45mm x 2,20mm) fornisce un intervallo di lunghezza d'onda dominante di 465-475nm, producendo luce blu profonda. Con una tensione diretta tipica di 2,6-3,4V a 350mA e una corrente diretta massima di 1500mA, offre un eccellente flusso luminoso (30-50 lumen) e flusso radiante totale (400-800mW). Il package ceramico garantisce una gestione termica superiore e affidabilità, rendendolo adatto sia per l'assemblaggio SMT standard che per progetti di illuminazione ad alta potenza.

1.1 Vantaggi principali

• Substrato ceramico per bassa resistenza termica e migliore dissipazione del calore
• Angolo di visione estremamente ampio (120 gradi) per una distribuzione uniforme della luce
• Compatibile con tutti i processi di assemblaggio SMT e profili di saldatura
• Disponibile in confezione nastro e bobina (1000 pezzi/bobina) per una produzione efficiente
• Livello di sensibilità all'umidità 1 (MSL1) – nessuna cottura richiesta prima dell'uso
• Conforme RoHS – privo di sostanze pericolose

1.2 Applicazioni target

Questo LED blu è ideale per un'ampia gamma di applicazioni tra cui illuminazione d'accento a colori, strisce LED flessibili, illuminazione per la crescita delle piante (spettro blu per la fotosintesi), illuminazione paesaggistica, illuminazione fotografica da palcoscenico, hotel, spazi commerciali, uffici e illuminazione interna generale. Il suo alto flusso radiante lo rende adatto anche per la polimerizzazione UV e l'illuminazione industriale speciale dove sono richieste lunghezze d'onda blu.

2. Analisi dei parametri tecnici

2.1 Caratteristiche elettro-ottiche (a 25°C, IF=350mA)

La tensione diretta (VF) del LED varia da 2,6V a 3,4V con un valore tipico di ~3,0V. Il flusso luminoso (IV) è compreso tra 30 e 50 lumen, mentre il flusso radiante totale (Φe) varia da 400mW a 800mW. La lunghezza d'onda dominante (λD) è specificata come 465-475nm, con una tolleranza stretta di ±1nm nella misurazione. La corrente inversa (IR) a VR=5V è inferiore a 10µA, garantendo una perdita minima. L'angolo di visione (2θ1/2) è di 120 gradi, fornendo un'ampia copertura del fascio.

2.2 Valori massimi assoluti

• Dissipazione di potenza (PD): 5100 mW
• Corrente diretta (IF): 1500 mA
• Corrente diretta di picco (IFP): 1650 mA (ciclo di lavoro 1/10, impulso 0,1ms)
• Tensione inversa (VR): 5 V
• ESD (HBM): 2000 V
• Temperatura di esercizio (TOPR): da -40°C a +85°C
• Temperatura di stoccaggio (TSTG): da -40°C a +85°C
• Temperatura di giunzione (TJ): 125°C

Bisogna prestare attenzione affinché la dissipazione di potenza non superi il valore massimo assoluto. La temperatura di giunzione deve essere mantenuta al di sotto di 125°C per garantire l'affidabilità.

3. Sistema di binning

3.1 Binning della tensione diretta (IF=350mA)

La tensione diretta è suddivisa in quattro bin:

• F0: 2,6 – 2,8 V
• G0: 2,8 – 3,0 V
• H0: 3,0 – 3,2 V
• I0: 3,2 – 3,4 V

3.2 Binning del flusso luminoso (IF=350mA)

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

3.3 Binning della lunghezza d'onda dominante

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

Tolleranze di misura: VF ±0,1V, λD ±1nm, intensità luminosa ±10%. Il binning consente ai clienti di selezionare combinazioni precise di colore e flusso per la loro applicazione.

4. Curve di prestazione

4.1 Corrente diretta vs. Tensione diretta

La corrente diretta aumenta rapidamente con la tensione dopo la soglia di accensione (~2,6V). A 3,0V, la corrente è di ~350mA; a 3,4V, la corrente si avvicina a 1500mA. Questa caratteristica IV ripida richiede una regolazione attenta della corrente per evitare un sovraccarico.

4.2 Intensità relativa vs. Corrente diretta

L'emissione luminosa relativa aumenta quasi linearmente con la corrente fino a circa 1000mA, poi inizia a saturarsi. A 1500mA, l'intensità relativa è circa 3,0 volte il valore a 350mA. Tuttavia, gli effetti termici ad alta corrente possono ridurre l'efficienza.

4.3 Temperatura vs. Intensità relativa

Quando la temperatura del punto di saldatura (Ts) aumenta da 25°C a 105°C, l'intensità relativa diminuisce di circa il 20-30%. Un adeguato dissipatore termico è essenziale per mantenere l'emissione luminosa in operazioni ad alta potenza.

4.4 Temperatura Ts vs. Corrente diretta (Derating)

La corrente diretta massima consentita deve essere ridotta all'aumentare della temperatura: a 85°C Ts, la corrente massima è ridotta a circa 800mA (da 1500mA a 25°C). Questa curva di derating garantisce che la temperatura di giunzione non superi i 125°C.

4.5 Distribuzione spettrale

L'emissione spettrale raggiunge il picco a ~465-475nm con una larghezza a metà altezza (FWHM) di circa 25-30nm. Lo spettro è tipico per i LED blu InGaN, senza emissioni secondarie significative.

4.6 Diagramma di radiazione

Il pattern di radiazione è di tipo Lambertiano con un semiangolo di 60 gradi (angolo completo 120°). L'intensità luminosa relativa scende al 50% a ±60° dall'asse ottico.

5. Informazioni meccaniche e di confezionamento

5.1 Dimensioni del package

Il package del LED misura 3,45mm x 3,45mm x 2,20mm (lunghezza x larghezza x altezza). La vista dall'alto rivela un'area di emissione luminosa quadrata; la vista laterale mostra uno spessore di 2,20mm inclusa la base ceramica e la lente in silicone. La vista dal basso indica due pad elettrici (anodo e catodo) con dimensioni rispettivamente 1,30mm x 0,65mm e 0,50mm x 0,65mm. È fornita la marcatura di polarità.

5.2 Pattern di saldatura consigliato

Il pattern di piazzole PCB suggerito include due pad rettangolari: 1,30mm x 0,85mm per l'anodo e 1,30mm x 0,50mm per il catodo, con uno spazio di 0,45mm tra di loro. Si consiglia un pad termico aggiuntivo (3,50mm x 3,40mm) per la dissipazione del calore. Tutte le dimensioni hanno una tolleranza di ±0,2mm.

5.3 Identificazione della polarità

Il catodo è contrassegnato con una piccola tacca sul bordo del package. Nella vista dal basso, il pad più grande è tipicamente l'anodo (positivo). Una polarità errata può danneggiare permanentemente il LED.

6. Linee guida per saldatura e assemblaggio

6.1 Profilo di saldatura a rifusione

Il profilo di rifusione SMT consigliato segue J-STD-020. Parametri chiave:

• Velocità di salita: max 3°C/s
• Preriscaldo: da 150°C a 200°C per 60-120 secondi
• Tempo sopra 217°C (TL): max 60 secondi
• Temperatura di picco (TP): 260°C, max 10 secondi
• Tempo entro 5°C dal picco: max 30 secondi
• Velocità di discesa: max 6°C/s
• Tempo totale da 25°C al picco: max 8 minuti

La rifusione non deve superare due cicli. Se l'intervallo tra le rifusioni supera le 24 ore, si consiglia una cottura per rimuovere l'umidità assorbita dalla lente in silicone.

6.2 Saldatura manuale

Per la saldatura a mano, mantenere la temperatura del saldatore al di sotto di 300°C e il tempo di contatto inferiore a 3 secondi. È consentita una sola operazione di saldatura manuale. Evitare di esercitare pressione sulla lente in silicone quando è calda.

6.3 Manipolazione e stoccaggio

Conservare i LED nella busta sigillata originale a<30°C e<75% UR. Dopo l'apertura, il dispositivo deve essere utilizzato entro 168 ore (30°C/60% UR). Se la conservazione supera i 6 mesi o l'indicatore di umidità cambia colore, cuocere a 60±5°C,<5% UR per almeno 24 ore prima dell'uso.

7. Informazioni su imballaggio e ordinazione

7.1 Formato di imballaggio

Imballaggio standard: 1000 pezzi per bobina. Dimensioni del nastro trasportatore: larghezza 12mm, passo 8mm, con 50 tasche vuote sia all'inizio che alla fine. Diametro bobina: 178mm ±1mm, diametro mozzo 59mm. L'etichetta include numero parte, numero specifica, codice lotto, codice bin (flusso, lunghezza d'onda, tensione), quantità e codice data. Viene utilizzata una busta barriera all'umidità con essiccante ed etichetta di avvertenza ESD.

7.2 Scatola di cartone

Le bobine sono imballate in scatole di cartone per la protezione meccanica durante la spedizione. Il cliente può specificare i requisiti di etichettatura.

8. Raccomandazioni applicative

8.1 Progettazione termica

A causa dell'elevata densità di potenza (fino a 5,1W), una gestione termica efficiente è fondamentale. Utilizzare un pad termico sul PCB collegato a una grande area di rame o a un dissipatore. La temperatura di giunzione deve essere mantenuta al di sotto di 125°C. A 350mA, la resistenza termica dalla giunzione al punto di saldatura dovrebbe essere di circa 10-15°C/W (tipica). È necessario ridurre la corrente a temperature ambiente elevate.

8.2 Progettazione del circuito

Utilizzare sempre resistori limitatori di corrente o driver a corrente costante per prevenire sovracorrenti causate da piccole variazioni di tensione. Includere una protezione contro la tensione inversa (ad esempio, un diodo Schottky) se il circuito potrebbe applicare una polarizzazione inversa. Per stringhe in parallelo, garantire una ripartizione uguale della corrente utilizzando resistori individuali.

8.3 Compatibilità con i materiali

Evitare di esporre il LED ad ambienti con alto contenuto di zolfo (>100ppm), poiché lo zolfo può corrodere i pad argentati. Il contenuto di bromo e cloro nei materiali circostanti dovrebbe essere ciascuno inferiore a 900ppm, e l'alogeno totale inferiore a 1500ppm. Selezionare adesivi e composti di incapsulamento che non emettano composti organici volatili (VOC) che potrebbero appannare la lente in silicone.

9. Confronto tecnico con soluzioni concorrenti

Rispetto ai LED standard in package plastico 3535 (ad esempio PLCC), il package ceramico di questo LED offre una resistenza termica inferiore (tipicamente 5-10°C/W vs 15-20°C/W), consentendo correnti di pilotaggio più elevate e una migliore manutenzione del lumen. La lente in silicone offre una maggiore efficienza ottica e un angolo di visione più ampio rispetto alle lenti in epossidica. Inoltre, la classificazione MSL 1 elimina la necessità di una noiosa cottura prima dell'assemblaggio, riducendo i tempi di inattività della produzione. Tuttavia, i package ceramici sono leggermente più costosi, compensati da una superiore affidabilità nelle applicazioni ad alta potenza.

10. Domande frequenti

10.1 Posso pilotare questo LED a 1A in modo continuo?

Sì, ma solo se la progettazione termica mantiene la temperatura di giunzione al di sotto di 125°C. A 1A (1000mA), la tensione diretta sarà intorno a 3,2-3,4V, portando a una dissipazione di circa 3,2-3,4W. Un buon dissipatore termico è obbligatorio. Fare riferimento alla curva di derating: a 85°C ambiente, la corrente massima è di ~800mA.

10.2 Qual è la durata tipica di questo LED?

In condizioni nominali (350mA, Tj<105°C), è prevista una manutenzione del lumen >70% dopo 50.000 ore. Correnti o temperature più elevate ridurranno la durata. Per proiezioni dettagliate, consultare i dati del test di affidabilità (test di vita: 1000h a 350mA/25°C senza guasti).

10.3 Come gestire la sensibilità ESD?

Il LED ha una classificazione ESD di 2000V HBM. Utilizzare postazioni di lavoro con messa a terra, cinturini antistatici e imballaggi conduttivi. Durante la manipolazione manuale, evitare di toccare i contatti elettrici.

11. Caso di studio pratico di progettazione

Considerare una striscia LED blu per un apparecchio di illuminazione per la crescita delle piante. Utilizzando 24 LED per metro, ciascuno pilotato a 350mA (totale ~0,84A per metro), la potenza totale per metro è di circa 24 * 3,0V * 0,35A = 25,2W. Il PCB deve avere uno strato di rame spesso (≥2 oz) e un nucleo in alluminio per la dissipazione del calore. Per ottenere una distribuzione uniforme della luce, i LED sono distanziati di 41,6mm. Un driver a corrente costante con uscita a 24V e limitazione di corrente per canale garantisce un funzionamento stabile. La lunghezza d'onda blu (470nm) è selezionata per la fase di crescita vegetativa. Non è richiesto alcun fosforo aggiuntivo. L'apparecchio raggiunge un'efficienza >90% nella conversione della potenza elettrica in flusso radiante.

12. Principio di funzionamento

Questo LED utilizza pozzi quantici InGaN (nitruro di gallio e indio) come strato attivo. Quando è polarizzato direttamente, gli elettroni e le lacune si ricombinano nei pozzi quantici, emettendo fotoni con energia corrispondente al bandgap (circa 2,6eV per il blu a 475nm). Il substrato è tipicamente zaffiro o carburo di silicio, sul quale vengono cresciuti gli strati epitassiali. Il package ceramico funge da diffusore termico e fornisce isolamento elettrico. Una lente in silicone incapsula il die per migliorare l'estrazione della luce e proteggere il chip. Il bandgap diretto del LED garantisce un'elevata efficienza quantica interna (>80% a basse correnti).

13. Tendenze di sviluppo

L'industria si sta muovendo verso una maggiore efficacia e una migliore resa cromatica nei LED bianchi combinando LED blu con fosfori. Tuttavia, i LED blu dedicati rimangono essenziali per applicazioni speciali come l'illuminazione per piante (spettro blu + rosso), la fototerapia medica e l'illuminazione di intrattenimento. Le tendenze includono l'aumento dell'efficacia luminosa (obiettivo >200 lm/W per chip blu), la riduzione della resistenza termica tramite design di package migliorati (ad esempio, thin-film flip-chip) e l'integrazione della protezione ESD all'interno del package. L'adozione del binning automatizzato a livello di wafer consente distribuzioni più strette di colore e flusso, garantendo prestazioni costanti nella produzione di massa.