LED Biru 3535 - 3.45x3.45x2.20mm - Voltan 2.6-3.4V - Kuasa 5.1W - Panjang Gelombang Dominan 465-475nm - Lembaran Data Teknikal

1. Gambaran Keseluruhan Produk

RF-AL-C3535L2K1RB-05 ialah diod pemancar cahaya (LED) biru berprestasi tinggi yang dibina menggunakan teknologi InGaN-pada-substrat termaju. Direka untuk aplikasi pencahayaan umum dan khusus yang mencabar, pakej 3535 ini (3.45mm x 3.45mm x 2.20mm) memberikan julat panjang gelombang dominan 465-475nm, menghasilkan cahaya biru pekat. Dengan voltan hadapan tipikal 2.6-3.4V pada 350mA dan arus hadapan maksimum 1500mA, ia menawarkan fluks bercahaya yang cemerlang (30-50 lumen) dan jumlah fluks sinaran (400-800mW). Pakej seramik memastikan pengurusan haba dan kebolehpercayaan yang unggul, menjadikannya sesuai untuk kedua-dua pemasangan SMT standard dan reka bentuk pencahayaan kuasa tinggi.

1.1 Kelebihan Teras

• Substrat seramik untuk rintangan haba rendah dan pelesapan haba yang lebih baik
• Sudut tontonan yang sangat lebar (120 darjah) untuk taburan cahaya seragam
• Serasi dengan semua proses pemasangan SMT dan profil pematerian
• Tersedia dalam pembungkusan pita dan gelendong (1000 keping/gelendong) untuk pembuatan yang cekap
• Tahap kepekaan lembapan 1 (MSL1) – tiada pembakar diperlukan sebelum digunakan
• Mematuhi RoHS – bebas daripada bahan berbahaya

1.2 Aplikasi Sasaran

LED biru ini sesuai untuk pelbagai aplikasi termasuk pencahayaan aksen warna, jalur LED fleksibel, pencahayaan pertumbuhan tumbuhan (spektrum biru untuk fotosintesis), pencahayaan landskap, pencahayaan pentas fotografi, hotel, ruang runcit, pejabat, dan pencahayaan dalaman umum. Fluks sinarannya yang tinggi juga menjadikannya sesuai untuk pengawetan UV dan pencahayaan industri khas yang memerlukan panjang gelombang biru.

2. Analisis Parameter Teknikal

2.1 Ciri-Ciri Elektro-Optikal (pada 25°C, IF=350mA)

Voltan hadapan (VF) LED ini berkisar antara 2.6V hingga 3.4V dengan nilai tipikal ~3.0V. Fluks bercahaya (IV) adalah antara 30 hingga 50 lumen, manakala jumlah fluks sinaran (Φe) berkisar antara 400mW hingga 800mW. Panjang gelombang dominan (λD) dinyatakan sebagai 465-475nm, dengan toleransi sempit ±1nm dalam pengukuran. Arus songsang (IR) pada VR=5V adalah kurang daripada 10µA, memastikan kebocoran minimum. Sudut tontonan (2θ1/2) ialah 120 darjah, menyediakan liputan pancaran yang luas.

2.2 Penarafan Maksimum Mutlak

• Pelesapan Kuasa (PD): 5100 mW
• Arus Hadapan (IF): 1500 mA
• Arus Hadapan Puncak (IFP): 1650 mA (1/10 kitaran tugas, denyut 0.1ms)
• Voltan Songsang (VR): 5 V
• ESD (HBM): 2000 V
• Suhu Operasi (TOPR): -40°C hingga +85°C
• Suhu Penyimpanan (TSTG): -40°C hingga +85°C
• Suhu Simpang (TJ): 125°C

Penjagaan mesti diambil untuk memastikan pelesapan kuasa tidak melebihi penarafan maksimum mutlak. Suhu simpang hendaklah dikekalkan di bawah 125°C untuk mengekalkan kebolehpercayaan.

3. Sistem Pengelasan

3.1 Kelompok Voltan Hadapan (IF=350mA)

Voltan hadapan diisih kepada empat kelompok:

• 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 Kelompok Fluks Bercahaya (IF=350mA)

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

3.3 Kelompok Panjang Gelombang Dominan

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

Toleransi pengukuran: VF ±0.1V, λD ±1nm, keamatan bercahaya ±10%. Pengelasan membolehkan pelanggan memilih kombinasi warna dan fluks yang tepat untuk aplikasi mereka.

4. Lengkung Prestasi

4.1 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan

Arus hadapan meningkat dengan cepat dengan voltan selepas ambang hidup (~2.6V). Pada 3.0V, arus ialah ~350mA; pada 3.4V, arus menghampiri 1500mA. Ciri IV yang curam ini memerlukan pengawalan arus yang teliti untuk mengelakkan pemanduan berlebihan.

4.2 Keamatan Relatif vs. Arus Hadapan

Output cahaya relatif meningkat hampir secara linear dengan arus sehingga kira-kira 1000mA, kemudian mula tepu. Pada 1500mA, keamatan relatif adalah kira-kira 3.0 kali nilai pada 350mA. Walau bagaimanapun, kesan haba pada arus tinggi boleh mengurangkan kecekapan.

4.3 Suhu vs. Keamatan Relatif

Apabila suhu titik pateri (Ts) meningkat daripada 25°C kepada 105°C, keamatan relatif menurun kira-kira 20-30%. Pelesap haba yang mencukupi adalah penting untuk mengekalkan output bercahaya dalam operasi kuasa tinggi.

4.4 Suhu Ts vs. Arus Hadapan (Penurunan Arus)

Arus hadapan maksimum yang dibenarkan mesti diturunkan apabila suhu meningkat: pada Ts 85°C, arus maksimum dikurangkan kepada kira-kira 800mA (daripada 1500mA pada 25°C). Lengkung penurunan arus ini memastikan suhu simpang tidak melebihi 125°C.

4.5 Taburan Spektrum

Output spektrum memuncak pada ~465-475nm dengan lebar penuh pada separuh maksimum (FWHM) kira-kira 25-30nm. Spektrum adalah tipikal untuk LED biru InGaN, tanpa pelepasan sekunder yang ketara.

4.6 Gambar Rajah Sinaran

Corak sinaran adalah seperti Lambertian dengan sudut separuh 60 darjah (120° sudut penuh). Keamatan bercahaya relatif menurun kepada 50% pada ±60° dari paksi optik.

5. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

5.1 Dimensi Pakej

Pakej LED berukuran 3.45mm x 3.45mm x 2.20mm (panjang x lebar x tinggi). Pandangan atas menunjukkan kawasan pemancar cahaya segi empat sama; pandangan sisi menunjukkan ketebalan 2.20mm termasuk asas seramik dan kanta silikon. Pandangan bawah menunjukkan dua pad elektrik (anod dan katod) dengan dimensi masing-masing 1.30mm x 0.65mm dan 0.50mm x 0.65mm. Penandaan polariti disediakan.

5.2 Corak Pematerian yang Disyorkan

Corak tanah PCB yang dicadangkan termasuk dua pad segi empat tepat: 1.30mm x 0.85mm untuk anod dan 1.30mm x 0.50mm untuk katod, dengan jurang 0.45mm di antaranya. Pad haba tambahan (3.50mm x 3.40mm) disyorkan untuk pelesapan haba. Semua dimensi mempunyai toleransi ±0.2mm.

5.3 Pengenalpastian Polariti

Katod ditandakan dengan takuk kecil pada tepi pakej. Dalam pandangan bawah, pad yang lebih besar biasanya adalah anod (positif). Polariti yang salah boleh merosakkan LED secara kekal.

6. Garis Panduan Pematerian dan Pemasangan

6.1 Profil Pematerian Reflow

Profil reflow SMT yang disyorkan mengikut J-STD-020. Parameter utama:

• Kadar kenaikan: maks 3°C/s
• Pra-panas: 150°C hingga 200°C selama 60-120 saat
• Masa melebihi 217°C (TL): maks 60 saat
• Suhu puncak (TP): 260°C, maks 10 saat
• Masa dalam 5°C dari puncak: maks 30 saat
• Kadar penurunan: maks 6°C/s
• Jumlah masa dari 25°C ke puncak: maks 8 minit

Reflow tidak boleh melebihi dua kitaran. Jika selang antara reflow melebihi 24 jam, pembakar disyorkan untuk mengeluarkan lembapan yang diserap oleh kanta silikon.

6.2 Pematerian Manual

Untuk pematerian tangan, pastikan suhu besi di bawah 300°C dan masa sentuhan kurang daripada 3 saat. Hanya satu operasi pematerian manual dibenarkan. Elakkan menekan pada kanta silikon semasa panas.

6.3 Pengendalian dan Penyimpanan

Simpan LED dalam beg tertutup asal pada<30°C dan<75% RH. Selepas dibuka, peranti harus digunakan dalam tempoh 168 jam (30°C/60% RH). Jika penyimpanan melebihi 6 bulan atau penunjuk kelembapan bertukar warna, bakar pada 60±5°C,<5% RH selama sekurang-kurangnya 24 jam sebelum digunakan.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pemesanan

7.1 Format Pembungkusan

Pembungkusan standard: 1000 keping setiap gelendong. Dimensi pita pembawa: lebar 12mm, jarak 8mm, dengan 50 poket kosong pada kedua-dua permulaan dan akhir. Diameter gelendong: 178mm ±1mm, diameter pusat 59mm. Label termasuk nombor bahagian, nombor spesifikasi, kod lot, kod kelompok (fluks, panjang gelombang, voltan), kuantiti, dan kod tarikh. Beg penghalang lembapan dengan pengering dan label amaran ESD digunakan.

7.2 Kotak Kadbod

Gelendong dibungkus dalam kotak kadbod untuk perlindungan mekanikal semasa penghantaran. Pelanggan boleh menentukan keperluan pelabelan.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Reka Bentuk Terma

Oleh kerana ketumpatan kuasa yang tinggi (sehingga 5.1W), pengurusan haba yang cekap adalah kritikal. Gunakan pad terma pada PCB yang disambungkan ke kawasan tembaga besar atau sink haba. Suhu simpang mesti dikekalkan di bawah 125°C. Pada 350mA, rintangan haba dari simpang ke titik pateri hendaklah kira-kira 10-15°C/W (tipikal). Penurunan arus pada suhu ambien tinggi adalah perlu.

8.2 Reka Bentuk Litar

Sentiasa gunakan perintang pengehad arus atau pemacu arus malar untuk mengelakkan arus lebih yang disebabkan oleh pergeseran voltan kecil. Sertakan perlindungan voltan songsang (cth., diod Schottky) jika litar mungkin menggunakan bias songsang. Untuk rentetan selari, pastikan perkongsian arus yang sama menggunakan perintang individu.

8.3 Keserasian dengan Bahan

Elakkan mendedahkan LED kepada persekitaran dengan kandungan sulfur tinggi (>100ppm), kerana sulfur boleh menghakis pad perak. Kandungan bromin dan klorin dalam bahan sekeliling hendaklah masing-masing di bawah 900ppm, dan jumlah halogen di bawah 1500ppm. Pilih pelekat dan sebatian pasu yang tidak mengeluarkan sebatian organik meruap (VOC) yang boleh mengaburkan kanta silikon.

9. Perbandingan Teknikal dengan Penyelesaian Saingan

Berbanding dengan LED pakej plastik standard 3535 (cth., PLCC), pakej seramik LED ini menawarkan rintangan haba yang lebih rendah (biasanya 5-10°C/W berbanding 15-20°C/W), membolehkan arus pemacu yang lebih tinggi dan penyelenggaraan lumen yang lebih baik. Kanta silikon memberikan kecekapan optik yang lebih tinggi dan sudut tontonan yang lebih luas berbanding kanta epoksi. Selain itu, penarafan MSL 1 menghilangkan keperluan untuk pembakar yang membosankan sebelum pemasangan, mengurangkan masa henti pengeluaran. Walau bagaimanapun, pakej seramik sedikit lebih mahal, yang diimbangi oleh kebolehpercayaan unggul dalam aplikasi kuasa tinggi.

10. Soalan Lazim

10.1 Bolehkah saya memacu LED ini pada 1A secara berterusan?

Ya, tetapi hanya jika reka bentuk terma mengekalkan suhu simpang di bawah 125°C. Pada 1A (1000mA), voltan hadapan akan menjadi sekitar 3.2-3.4V, menyebabkan pelesapan kira-kira 3.2-3.4W. Pelesap haba yang baik adalah wajib. Rujuk lengkung penurunan arus: pada ambien 85°C, arus maksimum ialah ~800mA.

10.2 Apakah jangka hayat tipikal LED ini?

Di bawah keadaan terkadar (350mA, Tj<105°C), penyelenggaraan lumen >70% selepas 50,000 jam dijangka. Arus atau suhu yang lebih tinggi akan mengurangkan jangka hayat. Untuk unjuran terperinci, rujuk data ujian kebolehpercayaan (ujian hayat: 1000j pada 350mA/25°C tanpa kegagalan).

10.3 Bagaimana saya mengendalikan kepekaan ESD?

LED ini mempunyai penarafan ESD 2000V HBM. Gunakan stesen kerja yang dibumikan, tali pergelangan tangan antistatik, dan pembungkusan konduktif. Semasa pengendalian manual, elakkan menyentuh sesentuh elektrik.

11. Kajian Kes Reka Bentuk Praktikal

Pertimbangkan jalur LED biru untuk lekapan lampu pertumbuhan tumbuhan. Menggunakan 24 LED per meter, setiap satu dipacu pada 350mA (jumlah ~0.84A per meter), jumlah kuasa per meter adalah kira-kira 24 * 3.0V * 0.35A = 25.2W. PCB mesti mempunyai lapisan tembaga tebal (≥2 oz) dan teras aluminium untuk pelesapan haba. Untuk mencapai taburan cahaya seragam, LED dijarakkan 41.6mm antara satu sama lain. Pemacu arus malar dengan output 24V dan pengehadan arus per saluran memastikan operasi yang stabil. Panjang gelombang biru (470nm) dipilih untuk peringkat pertumbuhan vegetatif. Tiada fosfor tambahan diperlukan. Lekapan mencapai kecekapan >90% dalam menukar kuasa elektrik kepada fluks sinaran.

12. Prinsip Operasi

LED ini menggunakan telaga kuantum InGaN (Indium Gallium Nitride) sebagai lapisan aktif. Apabila dipincang hadapan, elektron dan lubang bergabung semula dalam telaga kuantum, memancarkan foton dengan tenaga yang sepadan dengan jurang jalur (kira-kira 2.6eV untuk biru 475nm). Substrat biasanya nilam atau silikon karbida, di mana lapisan epitaksi ditumbuhkan. Pakej seramik bertindak sebagai penyebar haba dan menyediakan pengasingan elektrik. Kanta silikon membungkus die untuk meningkatkan pengekstrakan cahaya dan melindungi cip. Jurang jalur terus LED memastikan kecekapan kuantum dalaman yang tinggi (>80% pada arus rendah).

13. Trend Pembangunan

Industri bergerak ke arah keberkesanan yang lebih tinggi dan pemaparan warna yang lebih tinggi dalam LED putih dengan menggabungkan LED biru dengan fosfor. Walau bagaimanapun, LED biru khusus tetap penting untuk aplikasi khusus seperti pencahayaan tumbuhan (spektrum biru + merah), fototerapi perubatan, dan pencahayaan hiburan. Trend termasuk meningkatkan kecekapan bercahaya (sasaran >200 lm/W untuk cip biru), mengurangkan rintangan haba melalui reka bentuk pakej yang dipertingkatkan (cth., flip-chip filem nipis), dan menyepadukan perlindungan ESD dalam pakej. Penggunaan pengelasan automatik pada peringkat wafer membolehkan taburan warna dan fluks yang lebih ketat, membolehkan prestasi yang konsisten dalam pengeluaran besar-besaran.