Техническая спецификация (Datasheet) на мощный инфракрасный светодиод Ceramic 3535 серии 1W - Размеры 3.5x3.5x0.9мм - Напряжение 1.5В - Мощность 1Вт - Длина волны 850нм

1. Обзор продукта

Серия Ceramic 3535 — это мощный светодиод для поверхностного монтажа, предназначенный для применений, требующих надежной и стабильной инфракрасной подсветки. Это устройство мощностью 1 Вт использует керамическую подложку, что обеспечивает превосходное тепловыделение и долгосрочную стабильность по сравнению с традиционными пластиковыми корпусами. Основная длина волны излучения составляет 850 нм, что делает его подходящим для широкого спектра применений: датчики, машинное зрение и системы безопасности.

Ключевые преимущества этой серии включают отличную способность к рассеиванию тепла благодаря керамической конструкции, широкий угол обзора 120 градусов для равномерного покрытия и компактный размер 3.5 мм x 3.5 мм, что облегчает компоновку печатных плат с высокой плотностью. Целевые рынки — промышленная автоматизация, системы видеонаблюдения, биометрические датчики и любые применения, требующие стабильного, высокоинтенсивного инфракрасного света.

2. Технические параметры и их интерпретация

2.1 Абсолютные максимальные значения

Следующие параметры определяют пределы, превышение которых может привести к необратимому повреждению устройства. Работа в этих условиях не гарантируется.

• Прямой ток (IF):500 мА (постоянный ток)
• Импульсный прямой ток (IFP):700 мА (длительность импульса ≤10мс, скважность ≤1/10)
• Рассеиваемая мощность (PD):1000 мВт
• Рабочая температура (Topr):от -40°C до +100°C
• Температура хранения (Tstg):от -40°C до +100°C
• Температура перехода (Tj):125°C
• Температура пайки (Tsld):Пайка оплавлением при 230°C или 260°C не более 10 секунд.

2.2 Электрооптические характеристики (типичные @ Ta=25°C)

Эти параметры представляют типичные характеристики в указанных условиях испытаний.

• Прямое напряжение (VF):1.5 В (типичное), 2.0 В (максимальное) при IF=350мА. Низкое прямое напряжение способствует повышению эффективности системы.
• Обратное напряжение (VR):5 В. Превышение этого напряжения в обратном смещении может вызвать мгновенный отказ.
• Пиковая длина волны (λd):850 нм. Это длина волны, на которой излучаемая интенсивность является наивысшей.
• Обратный ток (IR):50 мкА (максимальный) при VR=5В.
• Угол обзора (2θ1/2):120 градусов. Этот широкий угол обеспечивает обширную и равномерную диаграмму направленности.

2.3 Тепловые характеристики

Керамический корпус является ключевой тепловой особенностью. Керамические материалы обладают высокой теплопроводностью, что эффективно отводит тепло от перехода кристалла светодиода к печатной плате и окружающей среде. Это напрямую влияет на срок службы устройства и световую отдачу. Правильная тепловая конструкция на плате применения, включая достаточную площадь меди и возможное использование радиатора, критически важна для поддержания температуры перехода ниже максимального значения 125°C, особенно при работе на полном токе 350 мА.

3. Объяснение системы сортировки (бининг)

Продукт классифицируется по бинам для обеспечения однородности в пределах производственной партии. Конструкторам следует указывать бины для гарантии соответствия характеристик в их применениях.

3.1 Сортировка по прямому напряжению

Светодиоды сортируются на основе их прямого напряжения (VF) при испытательном токе.

• Код A:VF = от 1.4В до 1.6В
• Код B:VF = от 1.6В до 1.8В
• Код C:VF = от 1.8В до 2.0В

Примечание: Допуск измерения составляет ±0.08В.Выбор узкого бина по напряжению может упростить проектирование схемы стабилизации тока.

3.2 Сортировка по пиковой длине волны

Для этой конкретной модели (T1901PIA) длина волны сортируется следующим образом:

• Код I2:λd = от 845нм до 865нм. Этот узкий диапазон в 20нм подходит для применений, чувствительных к определенным инфракрасным длинам волн, таких как некоторые виды ночного видения или оптические датчики.

4. Анализ характеристических кривых

В спецификации представлены графические данные, необходимые для проектирования схем и теплового расчета.

4.1 Зависимость прямого тока от прямого напряжения (I-V кривая)

Эта кривая показывает экспоненциальную зависимость между током и напряжением. Типичное значение VF 1.5В при 350мА является ключевой точкой. Конструкторы используют эту кривую для выбора подходящих токоограничивающих резисторов или проектирования драйверов постоянного тока. Кривая смещается с температурой; напряжение уменьшается при увеличении температуры перехода для заданного тока.

4.2 Относительная излучаемая мощность в зависимости от температуры перехода

Этот график иллюстрирует тепловое снижение выходной мощности светодиода. Инфракрасные светодиоды обычно демонстрируют меньшее падение эффективности с температурой по сравнению с видимыми светодиодами, но выходная мощность все равно уменьшается с ростом температуры перехода. Это необходимо учитывать при тепловом управлении, чтобы обеспечить стабильную производительность в течение всего срока службы продукта и при различных рабочих температурах.

4.3 Кривая спектрального распределения

Кривая подтверждает доминирующую пиковую длину волны 850нм и показывает спектральную ширину полосы. Узкая полоса пропускания характерна для высококачественных инфракрасных излучателей. Понимание спектра жизненно важно для сопряжения с соответствующими фотодетекторами или сенсорами камер, которые имеют определенную спектральную чувствительность.

5. Механическая информация и данные о корпусе

5.1 Габаритные размеры и чертеж корпуса

Устройство имеет квадратный керамический корпус размером 3.5 мм x 3.5 мм. Общая высота составляет приблизительно 0.9 мм. Предоставлены подробные размерные чертежи с допусками (например, ±0.10 мм для размеров .X, ±0.05 мм для размеров .XX) для точной компоновки печатной платы.

5.2 Рекомендуемая контактная площадка и трафарет для пайки

Предлагается конструкция контактной площадки для обеспечения надежной пайки и оптимального теплопереноса. Расположение площадок обычно включает две площадки анод/катод и центральную тепловую площадку. Также указана конструкция трафарета (паяльная паста), часто рекомендуется уменьшенное отверстие для большой тепловой площадки, чтобы предотвратить образование перемычек припоя и избыточное количество пасты. Следование этим рекомендациям крайне важно для получения надежного паяного соединения и максимального рассеивания тепла с тепловой площадки в печатную плату.

5.3 Определение полярности

Катод обычно маркируется на верхней части корпуса, часто зеленым оттенком или выемкой/срезанным углом на линзе. Контактная площадка на печатной плате должна включать маркер полярности, соответствующий этой особенности, чтобы предотвратить неправильную установку.

6. Рекомендации по пайке и монтажу

6.1 Параметры пайки оплавлением

Светодиод совместим со стандартными процессами пайки оплавлением в инфракрасных или конвекционных печах. Максимальная пиковая температура составляет 260°C, время выше температуры ликвидуса (например, 217°C) не должно превышать 10 секунд. Следует соблюдать рекомендуемый профиль оплавления, чтобы избежать теплового удара. Керамический корпус, как правило, более устойчив к поглощению влаги, чем пластиковые корпуса, но стандартные меры предосторожности для устройств, чувствительных к влаге (MSD), все же могут применяться в зависимости от используемых конкретных материалов.

6.2 Меры предосторожности при обращении и хранении

Храните светодиоды в сухой, антистатической среде. Избегайте механического воздействия на линзу. Используйте меры защиты от электростатического разряда (ESD) при обращении. Не очищайте ультразвуковыми очистителями после пайки, так как это может повредить внутреннюю структуру.

7. Упаковка и информация для заказа

7.1 Упаковка в ленте и на катушке

Продукт поставляется на эмбоссированной несущей ленте, намотанной на катушки, что подходит для автоматических монтажных машин. Размеры ленты (размер кармана, шаг) стандартизированы. Количество на катушке обычно составляет несколько тысяч штук.

7.2 Система нумерации моделей

Партномер (например, T1901PIA) кодирует ключевые атрибуты:

• T:Идентификатор серии.
• 19:Код корпуса для Ceramic 3535.
• P:Код количества кристаллов для одного мощного кристалла.
• I:Код цвета для инфракрасного (IR).
• A:Внутренний код или код бина.
• Дополнительные суффиксы могут указывать на бининг по напряжению, длине волны и т.д.

Другие коды, определенные в системе, включают цвет (R, G, B, Y, W и т.д.), количество кристаллов (S, P, 2, 3) и тип линзы (00 — отсутствует, 01 — с линзой).

8. Рекомендации по применению

8.1 Типичные сценарии применения

• Видеонаблюдение и безопасность:Подсветка для камер видеонаблюдения с ИК-фильтрами, обеспечивающая невидимое ночное видение.
• Машинное зрение:Структурированный свет, улучшение контраста или обнаружение дефектов в автоматизированных системах контроля.
• Биометрические датчики:Распознавание радужной оболочки, распознавание лиц или сканеры отпечатков пальцев.
• Датчики приближения и жестов:Используются в потребительской электронике и автомобильных приложениях.
• Оптические переключатели и энкодеры:Обеспечение источника света для датчиков, работающих на принципе прерывания.

8.2 Вопросы проектирования

• Драйверная схема:Используйте драйвер постоянного тока для стабильного выходного сигнала. Низкое VF позволяет работать от низковольтных источников питания. Рассмотрите возможность использования импульсного стабилизатора для высокоэффективной работы на полной мощности.
• Тепловое управление:Это первостепенно. Подключите тепловую площадку к большой медной области на печатной плате с несколькими тепловыми переходами на внутренние слои или радиатор на нижней стороне. Для мощных применений или применений с высокой температурой окружающей среды рекомендуется тепловое моделирование.
• Оптическое проектирование:Луч с углом 120 градусов может потребовать вторичной оптики (линз, рассеивателей) для формирования света под конкретные применения. Поверхность керамического корпуса может быть не идеальной для непосредственной оптической связи; часто используется первичная линза.

9. Техническое сравнение и отличия

По сравнению со стандартными пластиковыми светодиодами 3535, эта керамическая версия предлагает значительные преимущества:

• Превосходные тепловые характеристики:Более низкое тепловое сопротивление от перехода к плате, что приводит к более низкой рабочей температуре перехода, более высокому потенциалу максимального тока и значительно более длительному сроку службы при высокой мощности.
• Повышенная надежность:Керамика инертна и не деградирует и не желтеет под воздействием высоких температур или ультрафиолета, в отличие от некоторых пластиков. Она также более устойчива к механическим трещинам.
• Стабильный оптический выход:Лучшее тепловое управление приводит к более стабильной длине волны и излучаемой мощности с течением времени и при температурных циклах.
• 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 прямым током (IF) и импульсным током (IFP)?

IF (500мА)— это максимальный постоянный ток, который светодиод может выдерживать непрерывно.IFP (700мА)— это максимальный ток, допустимый в коротких импульсах (длительность ≤10мс, скважность ≤10%). Импульсный режим позволяет получить более высокую мгновенную излучаемую мощность, что полезно в стробоскопических или импульсных датчиках, но средняя мощность не должна превышать предел в 1 Вт.

10.2 Как выбрать правильный бининг по напряжению?

Если в вашей конструкции используется простой последовательный резистор для ограничения тока, узкий бининг по VF (например, все код B) обеспечивает более стабильный ток и, следовательно, одинаковую яркость всех светодиодов в массиве. Для конструкций, использующих активные драйверы постоянного тока, бининг по напряжению менее критичен, так как драйвер будет регулировать напряжение для поддержания заданного тока.

10.3 Можно ли использовать этот светодиод без радиатора?

При полной номинальной мощности 350мА/1Вт необходим правильный тепловой путь. Керамический корпус помогает, но он должен быть подключен к системе теплового управления печатной платы. Для более низких токов (например, 100-200мА) или импульсной работы требования менее строгие, но все же рекомендуется тепловой анализ.

11. Практический пример применения

Сценарий: Высокоскоростной промышленный сканер штрих-кодов.Сканеру необходимо считывать коды на быстро движущихся упаковках. Система использует импульсный массив инфракрасных светодиодов 850нм для подсветки цели. Светодиод Ceramic 3535 выбран за его способность выдерживать высокие импульсные токи (до 700мА) для ярких, коротких вспышек, захватывая четкие изображения без размытия движения. Тепловая стабильность керамического корпуса обеспечивает стабильную амплитуду импульсов и длину волны в течение длительных периодов работы в теплой заводской среде. Широкий луч 120 градусов позволяет использовать меньше светодиодов для покрытия области сканирования. Печатная плата спроектирована с толстыми медными слоями и тепловыми переходами под тепловой площадкой каждого светодиода для рассеивания среднего тепла, выделяемого во время импульсной работы.

12. Введение в принцип работы

Инфракрасный светоизлучающий диод (ИК-светодиод) работает по тому же принципу электролюминесценции, что и видимый светодиод. Когда прямое напряжение прикладывается к p-n переходу, электроны и дырки рекомбинируют в активной области, высвобождая энергию в виде фотонов. Длина волны (цвет) излучаемого света определяется шириной запрещенной зоны используемого полупроводникового материала. Для излучения 850нм обычно используются такие материалы, как арсенид алюминия-галлия (AlGaAs). Керамический корпус служит в основном механически прочным и теплопроводным корпусом для полупроводникового кристалла, проводящих перемычек и первичной оптики (при наличии).

13. Технологические тренды и развитие

Тренд в области мощных инфракрасных светодиодов направлен на повышение эффективности (больше светового потока на ватт электрической мощности) и увеличение плотности мощности. Это стимулирует внедрение передовых технологий кристаллов (flip-chip, тонкопленочные) и упаковочных материалов, таких как керамика и металлические подложки, для оптимального теплового управления. Также уделяется внимание повышению надежности и срока службы в жестких условиях (высокая температура, высокая влажность). Кроме того, растущим трендом является интеграция драйверов и датчиков со светодиодом в интеллектуальные модули, что упрощает системное проектирование для конечных пользователей. Спрос на определенные узкие полосы длин волн для сенсорных применений продолжает стимулировать развитие эпитаксиального роста материалов и инженерии устройств.