Техническая спецификация (Datasheet) на мощный синий светодиод 1 Вт в керамическом корпусе 3535 - Размеры 3.5x3.5x?мм - Напряжение 3.2В - Мощность 1Вт

1. Обзор продукта

В данном документе подробно описаны характеристики мощного синего светодиода мощностью 1 Вт, заключенного в надежный керамический корпус 3535. Керамические корпуса обеспечивают превосходное тепловыделение по сравнению с традиционными пластиковыми, что делает данный светодиод подходящим для применений, требующих высокой надежности и стабильной работы в условиях повышенных тепловых нагрузок. Основные целевые рынки включают профессиональное освещение, автомобильные световые модули и специализированные промышленные применения, где критически важны стабильный цветовой выход и долговременная надежность.

1.1 Ключевые преимущества

Керамическая подложка обеспечивает отличный отвод тепла, что напрямую способствует снижению температуры перехода, повышению сохранения световой отдачи и увеличению срока службы. Конструкция корпуса гарантирует хорошую механическую стабильность и устойчивость к термическим напряжениям. Светодиод имеет широкий угол обзора 120 градусов, что делает его универсальным для различных оптических конструкций, требующих широкого освещения.

2. Технические параметры и их интерпретация

2.1 Абсолютные максимальные значения (T_s=25°C)

• Прямой ток (I_F):500 мА (постоянный)
• Импульсный прямой ток (I_FP):700 мА (ширина импульса ≤10мс, скважность ≤1/10)
• Рассеиваемая мощность (P_D):1700 мВт
• Рабочая температура (T_opr):-40°C до +100°C
• Температура хранения (T_stg):-40°C до +100°C
• Температура перехода (T_j):125°C
• Температура пайки (T_sld):Пайка оплавлением при 230°C или 260°C в течение не более 10 секунд.

Эти значения определяют пределы эксплуатации. Превышение этих значений может привести к необратимому повреждению. Рейтинг импульсного тока допускает кратковременную перегрузку в таких применениях, как стробоскопы или импульсные датчики.

2.2 Типичные электрооптические характеристики (T_s=25°C)

• Прямое напряжение (V_F):Типичное 3.2В, Максимальное 3.4В при I_F=350мА.
• Обратное напряжение (V_R):5В (Максимальное).
• Пиковая длина волны (λ_d):460 нм (Типичная).
• Обратный ток (I_R):Максимум 50 мкА.
• Угол обзора (2θ_1/2):120 градусов (Типичный).

Прямое напряжение является ключевым параметром для проектирования драйвера. Типичное значение 3.2В при 350мА указывает на номинальную рабочую точку. Конструкторы должны учитывать максимальное V_Fчтобы гарантировать, что источник тока может обеспечить достаточное напряжение.

3. Объяснение системы бинов

Светодиоды сортируются (биннируются) по ключевым параметрам производительности для обеспечения однородности в пределах производственной партии. Это позволяет разработчикам выбирать светодиоды, соответствующие конкретным требованиям применения.

3.1 Биннирование светового потока (при 350мА)

Синие светодиоды сортируются по световому выходу. Код бина, минимальное (Min) и типичное (Type) значения светового потока следующие:

• Код 1C:Min 14 лм, Type 16 лм
• Код 1D:Min 16 лм, Type 18 лм
• Код 1E:Min 18 лм, Type 20 лм
• Код 1F:Min 20 лм, Type 22 лм
• Код 1G:Min 22 лм, Type 24 лм

Допуск светового потока составляет ±7%. Выбор бина с более высоким кодом гарантирует более высокий минимальный световой выход, что критически важно для достижения целевых уровней яркости в конструкции.

3.2 Биннирование прямого напряжения

Светодиоды также сортируются по падению прямого напряжения при тестовом токе, чтобы обеспечить равномерное распределение тока при последовательном соединении нескольких светодиодов. Бины следующие:

• Код 1:2.8В до 3.0В
• Код 2:3.0В до 3.2В
• Код 3:3.2В до 3.4В
• Код 4:3.4В до 3.6В

Допуск измерения напряжения составляет ±0.08В. Использование светодиодов из одного или соседних вольтажных бинов в последовательной цепочке минимизирует дисбаланс тока и потенциальную перегрузку светодиодов с более низким V_F.

3.3 Биннирование доминирующей длины волны

Для применений, критичных к цвету, доминирующая длина волны строго контролируется. Доступные бины для синего цвета:

• Код B2:450 нм до 455 нм
• Код B3:455 нм до 460 нм
• Код B4:460 нм до 465 нм

Это позволяет точно подбирать цвет, что крайне важно в таких применениях, как подсветка дисплеев или системы смешения цветов.

4. Анализ кривых производительности

В спецификации приведены несколько ключевых графиков, иллюстрирующих поведение светодиода в различных условиях.

4.1 Кривая зависимости прямого напряжения от прямого тока (V_F-I_F)

Эта кривая показывает нелинейную зависимость между напряжением и током. Она необходима для понимания динамического сопротивления светодиода и проектирования драйверов постоянного тока. Кривая обычно показывает резкое увеличение тока, как только прямое напряжение превышает пороговое значение диода.

4.2 Кривая зависимости относительного светового потока от прямого тока

Этот график иллюстрирует, как световой выход масштабируется с током драйвера. Хотя выход увеличивается с током, эффективность (люмен на ватт) часто снижается при более высоких токах из-за повышенного тепловыделения. Эта кривая помогает оптимизировать компромисс между яркостью и эффективностью для конкретного применения.

4.3 Кривая зависимости относительной спектральной мощности от температуры перехода

Эта кривая демонстрирует влияние температуры перехода (T_j) на спектральный выход светодиода. Для синих светодиодов пиковая длина волны может незначительно смещаться с температурой (обычно 0.1-0.3 нм/°C). Поддержание низкой T_jкритически важно для стабильности цвета в чувствительных применениях.

4.4 Кривая распределения спектральной мощности

Этот график показывает интенсивность излучаемого света в видимом спектре. Синий светодиод будет иметь узкий, выраженный пик вокруг своей доминирующей длины волны (например, 460 нм). Полная ширина на половине максимума (FWHM) этого пика указывает на чистоту цвета светодиода.

5. Механическая информация и упаковка

5.1 Габаритный чертеж и размеры

Светодиод использует стандартный керамический корпус 3535, размером приблизительно 3.5мм x 3.5мм. Точная высота не указана в предоставленном отрывке. Чертеж включает критические размеры, такие как расстояние между контактными площадками и общий размер корпуса с соответствующими допусками (например, .X: ±0.10мм, .XX: ±0.05мм).

5.2 Рекомендуемый рисунок контактных площадок и трафарета для пайки

В спецификации приведены рекомендуемые рисунки контактных площадок и трафаретов для пайки для разводки печатной платы. Следование этим рекомендациям обеспечивает правильное формирование паяного соединения, надежное электрическое подключение и оптимальный теплоперенос от тепловой площадки светодиода к печатной плате. Дизайн трафарета контролирует объем наносимой паяльной пасты.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Параметры пайки оплавлением

Светодиод совместим со стандартными процессами пайки оплавлением. Максимально допустимая температура пайки составляет 230°C или 260°C в течение не более 10 секунд. Критически важно соблюдать температурный профиль, который адекватно прогревает сборку, чтобы минимизировать термический удар, и гарантировать, что пиковая температура не превышает указанный предел.

6.2 Меры предосторожности при обращении и хранении

Светодиоды чувствительны к электростатическому разряду (ESD). При обращении следует соблюдать соответствующие меры предосторожности от ESD (например, заземленные рабочие места, браслеты). Устройства должны храниться в оригинальных влагозащитных пакетах в контролируемой среде (указанная температура хранения: -40°C до +100°C) для предотвращения поглощения влаги и окисления.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Спецификация несущей ленты

Светодиоды поставляются на эмбоссированной несущей ленте для автоматической сборки методом pick-and-place. В спецификации содержатся подробные чертежи размеров карманов несущей ленты, шага и направления намотки для обеспечения совместимости со стандартным оборудованием для поверхностного монтажа (SMT).

7.2 Упаковка на катушках

Несущая лента наматывается на стандартные катушки. Тип катушки, количество на катушке и внешняя упаковка должны быть указаны в соответствии со стандартом производителя или требованиями заказчика для обеспечения эффективной подачи на производственной линии.

7.3 Система нумерации деталей

Модельный номер следует структурированному формату, который кодирует ключевые атрибуты: серия, тип корпуса, конфигурация кристалла, цвет и бины производительности (например, световой поток, напряжение). Понимание этой номенклатуры необходимо для правильного указания желаемого варианта светодиода. Например, код указывает на керамический корпус 3535, один мощный кристалл, синий цвет и конкретные бины потока/напряжения/длины волны.

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Архитектурное и коммерческое освещение:Используется в качестве основного синего источника в RGB системах смешения цветов для настраиваемого белого или цветного освещения.
• Автомобильное освещение:Подходит для дневных ходовых огней (DRL), сигнальных огней или внутреннего освещения, где требуется высокая надежность.
• Специальное освещение:Применения, требующие мощного синего света, такие как медицинские приборы, системы отверждения или развлекательное освещение.
• Подсветка:Может использоваться в блоках подсветки ЖК-дисплеев высокой яркости, часто в сочетании с люминофорами для создания белого света.

8.2 Соображения при проектировании

• Теплоотвод:Несмотря на преимущества керамического корпуса, эффективный теплоотвод обязателен. Печатная плата должна иметь тепловую площадку, соединенную с внутренними заземляющими слоями или внешним радиатором, чтобы поддерживать T_jниже 125°C.
• Управление током:Всегда используйте драйвер постоянного тока. Рекомендуемый рабочий ток составляет 350мА, но его можно увеличить до 500мА при соответствующем снижении номинала по температуре.
• Оптическое проектирование:Угол обзора 120 градусов может потребовать вторичной оптики (линз, отражателей) для достижения желаемой диаграммы направленности. Керамическая поверхность может иметь другие отражательные свойства по сравнению с пластиковыми корпусами.
• Выбор бинов:Для массивов из нескольких светодиодов указывайте узкие бины для светового потока, напряжения и длины волны, чтобы обеспечить однородный внешний вид и производительность.

9. Техническое сравнение и дифференциация

По сравнению со стандартными пластиковыми корпусами 3535, этот керамический светодиод предлагает явные преимущества:

• Превосходные тепловые характеристики:Керамический материал имеет более высокую теплопроводность, чем пластик, что приводит к более низкому тепловому сопротивлению от перехода к точке пайки (R_th-Js). Это приводит к более низкой рабочей температуре перехода при том же уровне мощности, что напрямую означает лучшее сохранение светового потока (срок службы L70, L90) и лучшую стабильность цвета.
• Повышенная надежность:Керамика инертна и не деградирует и не желтеет под воздействием высоких температур или УФ-излучения, в отличие от некоторых пластиков. Это делает ее идеальной для суровых условий.
• Механическая прочность:Керамическая подложка более жесткая и менее склонна к растрескиванию под воздействием термических циклов.
• Компромиссом, как правило, является несколько более высокая стоимость единицы по сравнению с пластиковыми корпусами.

10. Часто задаваемые вопросы (на основе технических параметров)

10.1 В чем разница между постоянным током (500мА) и типичным рабочим током (350мА)?

Абсолютный максимальный номинальный постоянный ток (500мА) - это максимальный ток, который светодиод может выдержать без немедленного отказа. Типичный рабочий ток (350мА) - это рекомендуемый ток для достижения заявленных характеристик (световой поток, эффективность) при сохранении безопасного запаса по температуре перехода и долговременной надежности. Работа при 350мА обычно обеспечивает лучший баланс производительности и срока службы.

10.2 Почему важно биннирование напряжения?

Когда светодиоды соединены последовательно, через каждый из них протекает один и тот же ток. Если прямые напряжения значительно различаются, общее напряжение, необходимое для цепочки, увеличивается. Что более важно, светодиоды с более низким V_Fбудут рассеивать меньше мощности в виде тепла при том же токе, но драйвер должен обеспечивать достаточное напряжение для светодиода с самым высоким V_F. Использование близко совпадающих бинов V_Fобеспечивает предсказуемое системное напряжение и равномерное распределение мощности.

10.3 Могу ли я питать этот светодиод от источника постоянного напряжения?

Нет. Светодиоды - это устройства с токовым управлением. Их прямое напряжение имеет отрицательный температурный коэффициент и может варьироваться от образца к образцу. Источник постоянного напряжения привел бы к неконтролируемому току, потенциально превышающему максимальный рейтинг и вызывающему быстрый отказ. Всегда требуется драйвер постоянного тока или токоограничивающая схема.

10.4 Как интерпретировать биннирование светового потока?

Код бина (например, 1E) определяет гарантированный минимальный световой выход (18 лм) и типичное значение (20 лм) при измерении при 350мА и температуре корпуса 25°C. При проектировании светильника использование значения \"Min\" для расчетов гарантирует, что конечный продукт будет соответствовать минимальной целевой яркости даже при разбросе между образцами.

11. Практический пример проектирования

Сценарий:Проектирование высоконадежного подводного фонаря для дайвинга, требующего чистого синего луча.

Реализация:

1. Выбор светодиода:Выберите этот керамический синий светодиод 3535 из-за его надежности и тепловых характеристик. Выберите узкий бин длины волны (например, B3: 455-460нм) для стабильного синего цвета и бин с высоким световым потоком (например, 1G) для максимальной мощности.
2. Тепловое проектирование:Корпус фонаря изготовлен из алюминия и служит радиатором. Печатная плата представляет собой плату на металлической основе (MCPCB) с диэлектрическим слоем высокой теплопроводности. Тепловая площадка светодиода припаяна непосредственно к большой медной области на MCPCB, которая затем плотно крепится к алюминиевому корпусу с помощью термопасты.
3. Электрическое проектирование:Спроектирован водонепроницаемый, эффективный понижающий драйвер постоянного тока для обеспечения стабильных 350мА от литий-ионного аккумулятора. Драйвер включает защиту от перенапряжения, обратной полярности и теплового отключения.
4. Оптическое проектирование:Над светодиодом используется вторичная TIR (полное внутреннее отражение) коллимирующая линза для сужения луча с 120 градусов до пятна в 10 градусов для дальнего проникновения в воде.
5. Результат:Конечный фонарь достигает высокой яркости, стабильного цветового выхода даже после длительного использования и отличной надежности в сложных условиях, используя присущие керамическому светодиоду преимущества.

12. Введение в принцип работы

Светоизлучающий диод (LED) - это полупроводниковое устройство, которое излучает свет при прохождении через него электрического тока. Это явление называется электролюминесценцией. В синем светодиоде полупроводниковый материал (обычно на основе нитрида индия-галлия - InGaN) спроектирован с определенной шириной запрещенной зоны. Когда электроны рекомбинируют с дырками внутри устройства, энергия высвобождается в виде фотонов. Длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны полупроводникового материала. Керамический корпус служит механической опорой, обеспечивает электрические соединения через проводящие перемычки к аноду и катоду и, что наиболее важно, действует как эффективный путь для отвода тепла от полупроводникового перехода, что критически важно для производительности и долговечности.

13. Технологические тренды и разработки

Рынок мощных светодиодов продолжает развиваться с несколькими четкими тенденциями:

• Повышение эффективности (лм/Вт):Постоянные улучшения в эпитаксиальном росте, дизайне кристаллов и методах извлечения света неуклонно повышают световую отдачу, снижая энергопотребление при том же световом потоке.
• Улучшение качества цвета и стабильности:Более узкие допуски бинов и передовые технологии люминофоров позволяют создавать светодиоды с превосходным индексом цветопередачи (CRI) и более стабильными цветовыми точками в производственных партиях.
• Передовая упаковка:Керамические корпуса, подобные использованному здесь, становятся все более распространенными для высококлассных применений. Дальнейшие тенденции включают корпуса размером с кристалл (CSP) и интеграцию на уровне корпуса (например, COB - Chip-on-Board) для снижения стоимости и повышения оптической плотности.
• Более высокая плотность мощности:Разрабатываются светодиоды, способные работать при более высоких плотностях тока, что позволяет создавать источники света меньшего размера с эквивалентной или большей мощностью, обеспечивая более компактные и инновационные конструкции светильников.
• Умное и подключенное освещение:Растущей тенденцией является интеграция управляющей электроники и интерфейсов связи непосредственно со светодиодными модулями, что способствует созданию систем освещения с поддержкой IoT.