Руководство по обращению с керамическими светодиодами 3535 - Размер 3.5x3.5 мм - Напряжение и мощность варьируются - Технический документ

1. Обзор продукта

Серия керамических светодиодов 3535 представляет собой высокопроизводительный корпус для поверхностного монтажа (SMD), разработанный для требовательных осветительных приложений. Характеризуясь размером 3.5 мм x 3.5 мм и керамической подложкой, этот корпус обеспечивает превосходный тепловой менеджмент, механическую стабильность и надежность по сравнению с традиционными пластиковыми корпусами. Керамическая конструкция обеспечивает отличный отвод тепла, что критически важно для поддержания производительности и долговечности светодиода, особенно в высокомощных конфигурациях или плотных массивах. Эти светодиоды подходят для широкого спектра применений, включая автомобильное освещение, общее освещение, подсветку и специальное освещение, где стабильный цветовой выход и долгосрочная надежность имеют первостепенное значение.

2. Меры предосторожности при обращении и ручной работе

Правильное обращение необходимо для предотвращения физического повреждения светодиода, особенно чувствительной оптической линзы.

2.1 Рекомендации по ручной работе

Ручное обращение в производстве должно быть сведено к минимуму. При необходимости всегда используйте пинцет, предпочтительно с резиновыми наконечниками, для захвата светодиода. Пинцет должен захватывать керамический корпус светодиода. Категорически запрещается касаться, нажимать или прикладывать любую механическую силу к силиконовой линзе. Контакт с линзой может вызвать загрязнение, царапины или деформацию, что серьезно ухудшит оптические характеристики, световой поток и однородность цвета. Приложение давления может привести к внутреннему расслоению или растрескиванию, что вызовет немедленный отказ.

3. Влагочувствительность и процедуры сушки

Керамический корпус светодиода 3535 классифицируется как влагочувствительный согласно стандарту IPC/JEDEC J-STD-020C. Поглощенная влага может испаряться в процессе высокотемпературной пайки оплавлением, вызывая нарастание внутреннего давления и потенциальный катастрофический отказ (например, \"эффект попкорна\").

3.1 Условия хранения

Как полученные в оригинальной герметичной влагозащитной упаковке (MBB) с осушителем, светодиоды должны храниться при температуре ниже 30°C и относительной влажности (RH) ниже 85%. При вскрытии MBB необходимо немедленно проверить внутреннюю индикаторную карточку влажности. Если индикатор показывает, что безопасный уровень воздействия не превышен, и компоненты будут использованы в течение указанного срока годности после вскрытия, сушка может не потребоваться.

3.2 Условия, требующие сушки

Сушка обязательна для светодиодов, соответствующих следующим критериям: 1) Они были извлечены из оригинальной герметичной упаковки. 2) Они подвергались воздействию окружающих условий (вне сухого шкафа для хранения) более 12 часов. 3) Индикаторная карточка влажности показывает, что допустимый предел воздействия превышен.

3.3 Метод сушки

Рекомендуемая процедура сушки следующая: Сушите светодиоды, предпочтительно все еще на оригинальной катушке, в печи с циркулирующим воздухом при 60°C (±5°C) в течение 24 часов. Температура не должна превышать 60°C, чтобы избежать повреждения катушки или внутренних материалов светодиода. После сушки светодиоды должны быть пропаяны оплавлением в течение одного часа или немедленно помещены в сухую среду хранения с влажностью менее 20%.

4. Рекомендации по хранению

Правильное хранение жизненно важно для сохранения качества светодиодов и их паяемости.

4.1 Не вскрытая упаковка

Храните герметичные влагозащитные пакеты при температуре от 5°C до 30°C с относительной влажностью ниже 85%.

4.2 Вскрытая упаковка

После вскрытия храните компоненты при температуре от 5°C до 30°C с относительной влажностью ниже 60%. Для оптимальной защиты храните вскрытые катушки или лотки в герметичном контейнере со свежим осушителем или в сухом шкафу, продуваемом азотом. Рекомендуемый \"срок годности после вскрытия упаковки\" в этих условиях составляет 12 часов.

5. Защита от электростатического разряда (ЭСР)

Светодиоды являются полупроводниковыми приборами и чрезвычайно подвержены повреждениям от электростатического разряда (ЭСР). Белые, синие, зеленые и фиолетовые светодиоды особенно чувствительны из-за материалов с более широкой запрещенной зоной.

5.1 Механизмы повреждения от ЭСР

ЭСР может вызывать два основных типа повреждений: 1) Скрытое повреждение: Частичный разряд может вызвать локальный нагрев, ухудшая внутреннюю структуру светодиода. Это приводит к увеличению тока утечки, снижению светового потока, сдвигу цвета (в белых светодиодах) и сокращению срока службы, хотя светодиод может продолжать работать. 2) Катастрофический отказ: Сильный разряд может полностью разрушить полупроводниковый переход, вызывая немедленный и необратимый отказ (мертвый светодиод).

5.2 Меры контроля ЭСР

Всеобъемлющая программа контроля ЭСР должна быть внедрена во всех областях, где обращаются со светодиодами, включая производство, тестирование и упаковку. Ключевые меры включают: Создание Зоны защиты от электростатики (EPA) с заземленным токопроводящим полом. Использование заземленных антистатических рабочих мест и обеспечение надлежащего заземления всего производственного оборудования. Требование ко всему персоналу носить антистатическую одежду, браслеты и/или пяточные ремни. Использование ионизаторов для нейтрализации статических зарядов на непроводящих материалах. Применение заземленных паяльников. Использование проводящих или рассеивающих материалов для лотков, трубок и упаковки.

6. Проектирование схемы применения

Правильное электрическое проектирование имеет решающее значение для стабильной работы и долгого срока службы светодиода.

6.1 Методология управления

Настоятельно рекомендуется использовать драйверы постоянного тока (CC) вместо драйверов постоянного напряжения (CV). Светодиоды являются приборами, управляемыми током; их прямое напряжение (Vf) имеет отрицательный температурный коэффициент и может варьироваться от образца к образцу. Драйвер CC обеспечивает стабильный ток через светодиод независимо от вариаций Vf, обеспечивая постоянную яркость и предотвращая тепловой разгон.

6.2 Токоограничивающие резисторы

Когда несколько цепочек светодиодов подключены параллельно к драйверу CC или при использовании источника CV, токоограничивающий резистор должен быть включен последовательно с каждой отдельной цепочкой светодиодов. Этот резистор компенсирует незначительные различия Vf между цепочками, обеспечивая распределение тока и предотвращая потребление чрезмерного тока одной цепочкой. Значение резистора рассчитывается на основе напряжения драйвера, общего Vf цепочки и желаемого рабочего тока (R = (Vsource - Vf_string) / I_LED).

6.3 Полярность и последовательность подключения

Светодиоды являются диодами и должны быть подключены с правильной полярностью (анод к плюсу, катод к минусу). Во время окончательной сборки сначала проверьте полярность массива светодиодов и выхода драйвера. Подключите выход драйвера к массиву светодиодов первым. Только после этого вход драйвера должен быть подключен к сети переменного тока или источнику постоянного тока. Эта последовательность предотвращает повреждение светодиодов от переходных процессов напряжения или неправильных подключений.

7. Характеристики пайки оплавлением

Керамический корпус 3535 разработан для совместимости со стандартными процессами оплавления технологии поверхностного монтажа (SMT).

7.1 Профиль для бессвинцового припоя

Рекомендуемый профиль оплавления для бессвинцового припоя (например, SAC305) имеет критическое значение. Профиль обычно состоит из: Предварительного нагрева: Постепенный подъем (1-3°C/сек) для активации флюса. Выдержки: Плато между 150-200°C в течение 60-120 секунд для термического выравнивания платы и компонентов и полной очистки флюсом контактных площадок. Оплавления: Быстрый подъем до пиковой температуры. Пиковая температура паяного соединения должна достигать 245-250°C. Время выше температуры ликвидуса (TAL), обычно 217°C для SAC305, должно поддерживаться в течение 45-75 секунд. Охлаждения: Контролируемая скорость охлаждения максимум -6°C/сек для обеспечения правильного формирования паяного соединения и минимизации термических напряжений.

7.2 Профиль для свинцового припоя (SnPb)

Для оловянно-свинцового припоя пиковая температура ниже. Пиковая температура паяного соединения должна составлять 215-230°C, с временем выше температуры ликвидуса (183°C), поддерживаемым в течение 60-90 секунд. Применяется такой же тщательный контроль над скоростями предварительного нагрева, выдержки и охлаждения.

7.3 Критические соображения

Не превышайте максимальную рекомендуемую пиковую температуру или TAL, так как это может повредить внутренний кристалл светодиода, проволочные соединения или люминофор. Убедитесь, что печь оплавления правильно откалибрована и профилирована для конкретной толщины печатной платы, плотности компонентов и используемой паяльной пасты.

8. Очистка собранных плат

Очистка после оплавления может быть необходима для удаления остатков флюса, которые могут быть коррозионными или вызывать электрическую утечку со временем.

8.1 Совместимость с чистящими средствами

Необходимо проверить химическую совместимость любого чистящего средства с силиконовой линзой светодиода и материалами корпуса. Агрессивные растворители могут вызвать набухание, растрескивание или помутнение линзы. Рекомендуемые чистящие средства обычно мягкие, на спиртовой основе или водные растворы, предназначенные для электроники. Всегда консультируйтесь со спецификациями производителя светодиодов и проводите тесты на образцах плат перед полномасштабной очисткой.

8.2 Процесс очистки

Используйте щадящие методы очистки, такие как ультразвуковая очистка, с осторожностью, так как чрезмерная мощность или частота могут повредить светодиод. Предпочтительные методы включают струйную мойку или погружение с легким перемешиванием. Убедитесь, что платы тщательно высушены после очистки, чтобы предотвратить захват влаги.

9. Хранение и обращение с собранными полуфабрикатами

Печатные платы со светодиодами, припаянными к ним (полуфабрикаты), также требуют осторожного обращения.

Избегайте укладки плат непосредственно друг на друга таким образом, чтобы оказывалось давление на линзы светодиодов. Используйте прокладки или специальные стеллажи для хранения. Храните собранные платы в чистой, сухой и безопасной от ЭСР среде. Если хранение длительное, рассмотрите возможность использования влагозащитных пакетов с осушителем, особенно если платы будут подвергаться второму процессу оплавления (для двусторонней сборки). Берите платы за края, чтобы избежать загрязнения или напряжения компонентов.

10. Технология теплового менеджмента

Эффективный теплоотвод является единственным наиболее важным фактором для производительности и надежности светодиода. Хотя керамический корпус обеспечивает хорошую теплопроводность, тепло должно эффективно отводиться от корпуса.

10.1 Проектирование печатной платы для теплового менеджмента

Печатная плата выступает в качестве основного радиатора. Используйте плату с металлическим основанием (MCPCB) или стандартную плату FR4 с большим количеством тепловых переходных отверстий под площадкой светодиода. Тепловая площадка светодиода должна быть припаяна к соответствующей медной площадке на печатной плате. Эта площадка должна быть как можно больше и соединена с внутренними заземляющими слоями или внешними радиаторами через множество тепловых переходных отверстий. Отверстия должны быть заполнены или покрыты припоем для улучшения теплопроводности.

10.2 Тепловое проектирование на системном уровне

Рассчитайте общее тепловое сопротивление от перехода светодиода до окружающего воздуха (Rth_j-a). Это включает сопротивление переход-корпус (Rth_j-c, указано в спецификации), корпус-плата (интерфейс пайки), плата-радиатор и радиатор-окружающая среда. Максимально допустимая температура перехода (Tj_max, обычно 125-150°C) не должна превышаться в наихудших условиях эксплуатации. Используйте формулу: Tj = Ta + (Рассеиваемая_мощность * Rth_j-a). Рассеиваемая_мощность приблизительно равна (Vf * If) минус излучаемая оптическая мощность. Правильное проектирование гарантирует, что Tj остается значительно ниже Tj_max, максимизируя световой поток и срок службы.

11. Другие важные соображения

11.1 Оптические соображения

Поддерживайте чистый оптический путь. Любое загрязнение на линзе или вторичной оптике снизит световой поток. Угол обзора и пространственная диаграмма направленности фиксированы конструкцией первичной линзы; вторичная оптика должна выбираться соответствующим образом.

11.2 Электрические испытания

При проведении внутрисхемного тестирования (ICT) или функционального тестирования убедитесь, что испытательные щупы не касаются и не царапают линзу светодиода. Испытательные напряжения и токи должны находиться в пределах абсолютных максимальных номиналов светодиода, чтобы избежать электрической перегрузки (EOS).

11.3 Долгосрочная надежность

Соблюдение всех рекомендаций по обращению, пайке и тепловому режиму напрямую влияет на долгосрочную надежность светодиода, включая поддержание светового потока (срок службы L70/L90) и стабильность цвета. Несоблюдение этих процедур может привести к преждевременной деградации и отказам в полевых условиях.