Техническая документация на светодиод Ceramic 3535 серии T19 - 3.5x3.5x1.6мм - Напряжение 1.8-3.6В - Мощность до 3.6Вт

1. Обзор продукта

Серия T19 представляет собой высокопроизводительный светодиод в керамическом корпусе, разработанный для требовательных осветительных применений. Форм-фактор 3535 (3.5мм x 3.5мм) обеспечивает надежную платформу для эффективного теплового управления и высокой световой отдачи. Данная серия спроектирована для надежной работы в условиях высоких токов, что делает её подходящей для профессиональных и промышленных осветительных решений, где критически важны долговечность и стабильность характеристик.

2. Ключевые особенности и области применения

2.1 Основные особенности

• Высокий световой поток и эффективность:Обеспечивает превосходную светоотдачу на единицу потребляемой мощности, повышая энергоэффективность.
• Работа на высоких токах:Специально разработан для работы при повышенных прямых токах, обеспечивая более яркое свечение.
• Низкое тепловое сопротивление:Керамическая подложка и конструкция корпуса обеспечивают отличный отвод тепла от p-n-перехода светодиода, что критически важно для сохранения производительности и срока службы.
• Совместимость с бессвинцовой пайкой оплавлением:Подходит для современных, экологически чистых процессов сборки.

2.2 Целевые области применения

• Уличные и архитектурные светильники.
• Специализированные системы освещения для растениеводства.
• Сценическое и развлекательное освещение.
• Автомобильные сигнальные и задние фонари.

3. Система обозначения типов

Типовое обозначение имеет следующую структуру:T □□ □□ □ □ □ □ - □ □□ □□ □. Ключевые элементы включают:

• Код типа (X1):'19' обозначает керамический корпус 3535.
• Код ЦТ/цвета (X2):Коды, такие как BL (синий), GR (зеленый), YE (желтый), RE (красный), PA (янтарный с люминофором), CW (RGB), FW (RGBW).
• Количество кристаллов последовательно/параллельно (X4, X5):Указывает внутреннюю конфигурацию (1-Z).
• Цветовой код (X7):Определяет стандарты характеристик, такие как ANSI (M), ERP (F), или варианты для высоких температур (R, T).

Эта система позволяет точно идентифицировать электрические, оптические и тепловые характеристики светодиода.

4. Предельные эксплуатационные параметры и электрические/оптические характеристики

4.1 Предельные эксплуатационные параметры (Ta=25°C)

Это предельные значения, которые не должны превышаться даже кратковременно во избежание необратимого повреждения.

• Прямой ток (IF):Красный: 700 мА; Зеленый/Синий: 1000 мА.
• Импульсный прямой ток (IFP):Красный: 800 мА; Зеленый/Синий: 1500 мА (Длительность импульса ≤100мкс, Скважность ≤10%).
• Рассеиваемая мощность (PD):Красный: 1820 мВт; Зеленый/Синий: 3600 мВт.
• Обратное напряжение (VR):5 В.
• Рабочая/температура хранения:от -40°C до +105°C.
• Температура p-n-перехода (Tj):Красный: 105°C; Зеленый/Синий: 125°C.
• Температура пайки:Пиковая температура 230°C или 260°C максимум в течение 10 секунд во время оплавления.

4.2 Электрические и оптические характеристики (Ta=25°C)

Типичные характеристики в стандартных условиях испытаний (IF=350мА).

• Прямое напряжение (VF):Красный: 1.8-2.6 В; Зеленый/Синий: 2.8-3.6 В. (Допуск: ±0.1В)
• Доминирующая длина волны (λD):Красный: 615-630 нм; Зеленый: 520-535 нм; Синий: 450-460 нм. (Допуск: ±2.0нм)
• Обратный ток (IR):Макс. 10 мкА при VR=5В.
• Угол обзора (2θ1/2):Типично 120 градусов.
• Тепловое сопротивление (Rth j-sp):От p-n-перехода к точке пайки: Типично 5 °C/Вт.
• Электростатический разряд (ESD):Выдерживает 2000 В (Модель человеческого тела).
• Световой поток:Зависит от цвета и бина (см. Раздел 5). (Допуск: ±7%)

5. Структура бинов

Для обеспечения постоянства цвета и яркости светодиоды сортируются по бинам.

5.1 Бины доминирующей длины волны (IF=350мА)

• Красный:R6 (615-620нм), R1 (620-625нм), R2 (625-630нм).
• Зеленый:GF (520-525нм), GG (525-530нм), G8 (530-535нм).
• Синий:B2 (450-455нм), B3 (455-460нм).

5.2 Бины светового потока (IF=350мА)

• Красный:AP (51-58 лм) до AT (80-88 лм).
• Зеленый:AZ (112-120 лм) до BD (150-160 лм).
• Синий:AH (18-22 лм) до AL (30-37 лм).

5.3 Бины прямого напряжения (IF=350мА)

Коды от C3 (1.8-2.0В) до L3 (3.4-3.6В), позволяющие выбрать светодиод под конкретные требования к драйверу.

6. Анализ характеристических кривых

В технической документации приведены несколько ключевых графиков (обозначены как Рис. 1-10), иллюстрирующих характеристики в различных условиях. Они необходимы для проектирования.

6.1 Спектральные и угловые характеристики

• Спектр цвета (Рис. 1):Показывает распределение спектральной мощности, что критично для применений, чувствительных к цвету.
• Угол обзора (Рис. 7):Подтверждает типичную ламперциевую диаграмму направленности с углом 120°.

6.2 Зависимости от тока, напряжения и температуры

• Относительная интенсивность в зависимости от прямого тока (Рис. 3):Показывает, как световой выход зависит от тока, что важно для диммирования и выбора тока управления.
• Прямое напряжение в зависимости от прямого тока (Рис. 4):Вольт-амперная характеристика жизненно важна для теплового и электрического проектирования схемы драйвера.
• Длина волны в зависимости от температуры окружающей среды (Рис. 2):Указывает на смещение цвета с температурой, что важно для теплового менеджмента.
• Относительный световой поток в зависимости от температуры окружающей среды (Рис. 5):Демонстрирует снижение светового выхода при повышении температуры, подчеркивая необходимость эффективного охлаждения.
• Относительное прямое напряжение в зависимости от температуры окружающей среды (Рис. 6):Показывает отрицательный температурный коэффициент Vf.
• Максимальный прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды (Рис. 8, 9, 10):Эти кривые снижения номинальных значений для красных, зеленых и синих светодиодов являютсякритически важными. Они определяют максимальный безопасный рабочий ток при любой заданной температуре окружающей среды, чтобы не превысить предельную температуру p-n-перехода.

7. Механическая информация и данные о корпусе

7.1 Габаритные размеры корпуса

Керамический корпус 3535 имеет размеры 3.5мм x 3.5мм с типичной высотой приблизительно 1.6мм. Чертежи с размерами предоставляют точные измерения для планирования посадочного места на печатной плате. Допуски, как правило, составляют ±0.2мм, если не указано иное.

7.2 Определение полярности

Важно:Полярность различается в зависимости от типа кристалла.

• Зеленые и синие светодиоды: Контактная площадка 1 - Анод (+), Контактная площадка 2 - Катод (-).
• Красные светодиоды: Контактная площадка 2 - Анод (+), Контактная площадка 1 - Катод (-).

Неправильное подключение полярности приведет к тому, что светодиод не будет светиться.

7.3 Рекомендуемая конфигурация контактных площадок для пайки

Предоставлен чертеж контактных площадок для обеспечения надежной пайки и оптимальной теплопередачи на печатную плату. Следование этой рекомендуемой конфигурации минимизирует дефекты пайки и максимизирует эффективность отвода тепла.

8. Рекомендации по пайке и монтажу

8.1 Профиль пайки оплавлением

Светодиод совместим со стандартными бессвинцовыми процессами пайки оплавлением. Ключевые параметры профиля включают:

• Пиковая температура корпуса (Tp):Максимум 260°C.
• Время выше температуры солидуса (TL=217°C):от 60 до 150 секунд.
• Время в пределах 5°C от пика (Tp):Максимум 30 секунд.
• Скорость нагрева (от TL до Tp):Максимум 3°C/секунду.
• Скорость охлаждения (от Tp до TL):Максимум 6°C/секунду.
• Общее время цикла (от 25°C до пика):Максимум 8 минут.

Следование этому профилю предотвращает тепловой удар и обеспечивает целостность паяных соединений.

9. Упаковка и обращение

9.1 Спецификации на ленту и катушку

Светодиоды поставляются на эмбоссированной несущей ленте для автоматизированной сборки методом "pick-and-place".

• Количество на катушке:Максимум 1000 штук.
• Суммарный допуск:±0.25мм на 10 шагов.

Катушка маркируется типовым обозначением, кодом даты производства и количеством.

9.2 Хранение и обращение

Светодиоды должны храниться в оригинальной влагозащитной упаковке в контролируемых условиях (рекомендуется: <30°C / 60% относительной влажности). При обращении соблюдайте стандартные меры предосторожности от электростатического разряда. После вскрытия влагочувствительной упаковки следуйте рекомендациям по времени нахождения на открытом воздухе или выполните прогрев в соответствии со стандартными процедурами IPC/JEDEC перед пайкой оплавлением, если время превышено.

10. Примечания по применению и рекомендации по проектированию

10.1 Тепловой менеджмент

Это самый критически важный фактор для долгосрочной надежности и производительности. Несмотря на низкое тепловое сопротивление (типично 5°C/Вт), правильно спроектированный радиатор обязателен, особенно при высоких токах.

• Используйте многослойную печатную плату с тепловыми переходами под контактной площадкой светодиода, соединенными с большими медными полигонами.
• Для мощных применений рассмотрите возможность использования печатной платы на алюминиевой основе (MCPCB) или активного охлаждения.
• Всегда обращайтесь к кривым снижения номинальных значений "Максимальный прямой ток в зависимости от температуры окружающей среды" (Рис. 8-10), чтобы выбрать безопасный рабочий ток для наихудшего температурного случая в вашем применении.

10.2 Электрическое управление

• Управляйте светодиодом с помощью источника постоянного тока, а не постоянного напряжения, для стабильного светового выхода и долговечности.
• Учитывайте бин прямого напряжения и его допуск при проектировании выходного напряжения драйвера.
• Рассмотрите возможность реализации плавного пуска или ограничения пускового тока в схеме драйвера.
• Для импульсного режима работы (IFP) строго соблюдайте указанные пределы длительности импульса (≤100мкс) и скважности (≤10%).

10.3 Оптическое проектирование

• Угол обзора 120° подходит для общего освещения. Для получения более узких лучей требуются вторичная оптика (линзы).
• Выбирайте соответствующие бины длины волны и светового потока на этапе проектирования, чтобы обеспечить постоянство цвета и равномерность яркости в многодиодном светильнике.

11. Техническое сравнение и преимущества

Керамический корпус 3535 предлагает явные преимущества перед традиционными пластиковыми SMD светодиодами (такими как 2835 или 5050) в мощных сценариях:

• Превосходные тепловые характеристики:Керамический материал имеет гораздо более высокую теплопроводность, чем пластик, что приводит к более низкой температуре p-n-перехода при той же мощности, что напрямую означает более длительный срок службы и более высокий поддерживаемый световой выход (L70/L90).
• Более высокая рассеиваемая мощность:Способен выдерживать более высокие токи управления (до 1000мА/1500мА импульсный) благодаря лучшему отводу тепла.
• Повышенная надежность:Керамика более устойчива к термическим циклам и влажности, что делает её идеальной для суровых условий, таких как уличное освещение.
• Стабильная цветовая точка:Лучшая термическая стабильность минимизирует смещение цвета со временем и в различных рабочих условиях.

12. Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: В чем основное преимущество керамического корпуса?

О: Основное преимущество - отличное тепловое управление, позволяющее использовать более высокие токи управления, обеспечивая лучшую надежность и меньшее снижение производительности со временем по сравнению с пластиковыми корпусами.

В: Почему полярность и максимальные токи различаются для красных и зеленых/синих светодиодов?

О: Это связано с использованием различных полупроводниковых материалов (например, AlInGaP для красных, InGaN для зеленых/синих), которые имеют различные электрические характеристики и эффективность.

В: Как выбрать правильный прямой ток для моего проекта?

О: Начните с типичного испытательного тока (350мА). Для большей яркости увеличьте ток, нообязательнообратитесь к кривым снижения номинальных значений (Рис. 8-10) на основе расчетной максимальной температуры окружающей среды и теплового сопротивления вашей системы, чтобы гарантировать, что Tj не будет превышена. Никогда не превышайте предельный эксплуатационный параметр для постоянного тока.

В: Что означает "Цветовой код" (например, M, F, R) в типовом обозначении?

О: Он относится к стандарту характеристик или температурному классу, по которому светодиод отсортирован в бины. Например, 'M' - для стандартных бинов ANSI, а 'R' и 'T' обозначают бины, рассчитанные на работу при более высоких температурах p-n-перехода (стандарты ANSI 85°C и 105°C соответственно).

13. Пример проектирования и использования

Сценарий: Проектирование мощного уличного прожектора.

1. Требования:Высокий световой поток, устойчивость к уличным условиям, длительный срок службы (>50 000 часов L70).
2. Выбор светодиода:Керамический корпус 3535 выбран из-за его термической надежности. Зеленые светодиоды из бина светового потока 'BD' (150-160 лм @350мА) выбраны для высокой эффективности.
3. Тепловое проектирование:Используется алюминиевая MCPCB с основанием толщиной 3мм. Проведено тепловое моделирование, чтобы убедиться, что температура p-n-перехода светодиода остается ниже 110°C при температуре окружающей среды 40°C.
4. Электрическое проектирование:Драйвер настроен на постоянный ток 700мА. Согласно Рис. 9, при температуре окружающей среды 40°C максимально допустимый ток значительно превышает 700мА, обеспечивая безопасный запас. Диапазон выходного напряжения драйвера учитывает бин Vf (например, H3: 2.8-3.0В).
5. Оптическое проектирование:Добавлена вторичная оптика (линза) для достижения желаемого угла луча для прожекторного освещения.
6. Результат:Надежный, высокопроизводительный светильник, который сохраняет яркость и цвет в течение всего срока службы благодаря эффективному тепловому менеджменту, обеспечиваемому керамическим корпусом светодиода.

14. Принцип работы

Светодиоды (LED) - это полупроводниковые приборы, излучающие свет посредством электролюминесценции. 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 используемых полупроводниковых материалов (например, AlInGaP для красного/оранжевого, InGaN для синего/зеленого). Керамический корпус служит в первую очередь механической опорой, электрическим соединением и, что наиболее важно, высокоэффективным тепловым путем для отвода тепла от полупроводникового кристалла (чипа) к печатной плате и радиатору.

15. Технологические тренды

Индустрия светодиодов продолжает развиваться в направлении повышения эффективности (больше люмен на ватт), увеличения плотности мощности и улучшения надежности. Керамические корпуса, такие как 3535, являются частью этого тренда, позволяя эти достижения за счет решения тепловых проблем. Будущие разработки могут включать:

• Повышение эффективности:Постоянные улучшения в эпитаксиальном росте и дизайне кристаллов приближают к теоретическим пределам светового выхода.
• Передовая упаковка:Интеграция нескольких цветных кристаллов (RGB, RGBW) в одном керамическом корпусе для светильников с регулируемым цветом или корпусирование на уровне кристалла (CSP) для еще лучших тепловых характеристик.
• Интеллектуальная интеграция:Встраивание управляющих микросхем или датчиков непосредственно в корпус светодиода для интеллектуальных осветительных систем.
• Специализированные спектры:Дальнейшая оптимизация спектров для освещения, ориентированного на человека (HCL), и растениеводства (например, дальний красный, УФ).

Основная цель - предоставить более управляемые, эффективные и долговечные источники света для расширяющегося спектра применений.