Техническое описание мощного синего светодиода 3.45x3.45x2.20 мм 2.6-3.4 В 5.1 Вт 465-475 нм

1. Обзор продукта

Данный светодиодный компонент использует технологию InGaN на подложке для создания мощного источника синего света. Устройство упаковано в прочный керамический корпус с компактными размерами 3.45 мм x 3.45 мм x 2.20 мм, что делает его подходящим для применения в условиях ограниченного пространства. Светодиод предназначен для поверхностного монтажа (SMT) и совместим со стандартными процессами оплавления. Поставляется в упаковке на ленте и катушке для автоматического монтажа. Продукт соответствует требованиям RoHS и классифицируется как уровень чувствительности к влаге 1 (MSL-1), что означает отсутствие специальных требований к обращению с влагой перед пайкой.

1.1 Основные характеристики

• Керамический корпус для отличного теплового управления и надежности
• Чрезвычайно широкий угол обзора (обычно 120 градусов) для равномерного распределения света
• Подходит для всех процессов сборки и пайки SMT
• Доступен на ленте и катушке по 1000 штук на катушку
• Уровень чувствительности к влаге 1
• Соответствует RoHS, не содержит опасных веществ

1.2 Применение

Синий светодиод может использоваться в различных приложениях общего и специализированного освещения. Типичные примеры использования включают предупредительные огни, встраиваемые светильники, светильники для мытья стен и прожекторы. Устройство также подходит для декоративных цветных ламп, светодиодных лент, фитоосвещения, ландшафтного освещения, сценического и фотоосвещения, а также медицинского эстетического оборудования. Кроме того, он идеален для коммерческих и жилых внутренних помещений, таких как отели, рынки, офисы и дома. Широкий диапазон рабочих температур (от -40°C до +85°C) обеспечивает надежную работу в различных условиях.

2. Размеры корпуса и механические характеристики

Корпус светодиода имеет длину 3,45 мм, ширину 3,45 мм и высоту 2,20 мм. Вид снизу показывает четкое расположение контактных площадок анода и катода для легкой идентификации полярности. Площадка анода имеет размеры приблизительно 1,30 мм x 0,85 мм, а катода — немного больше, 1,30 мм x 0,65 мм. Рекомендуются оптимизированные схемы пайки для надежного теплового и электрического контакта. Размеры посадочного места для проектирования печатной платы приведены в техническом описании: прямоугольная площадка анода 3,25 мм x 0,50 мм и площадка катода 3,25 мм x 0,45 мм с расстоянием 0,30 мм между ними. Все размеры указаны в миллиметрах с допуском ±0,2 мм, если не указано иное.

3. Электрические и оптические характеристики

Все электрические и оптические параметры измеряются при испытательном токе IF = 350 мА и температуре точки пайки Ts = 25 °C, если не указано иное. Прямое напряжение находится в диапазоне от 2,6 В до 3,4 В, типичное значение около 3,0 В. Устройство обеспечивает световой поток от 30 до 50 люмен и полный лучистый поток от 400 до 800 мВт. Доминирующая длина волны лежит в синем спектре, от 465 до 475 нм. Обратный ток ограничен максимум 10 мкА при обратном смещении 5 В. Угол обзора обычно составляет 120 градусов (на половине интенсивности), обеспечивая широкое распространение луча.

3.1 Предельно допустимые параметры

Предельно допустимые параметры не должны превышаться во избежание повреждения устройства. Рассеиваемая мощность составляет 5100 мВт (5,1 Вт). Прямой ток может достигать 1500 мА (1,5 А) непрерывно и 1600 мА (1,6 А) в импульсном режиме (коэффициент заполнения 1/10, длительность импульса 0,1 мс). Обратное напряжение не должно превышать 5 В. Устройство рассчитано на электростатический разряд (HBM) 2000 В. Диапазон рабочих температур от -40 °C до +85 °C, диапазон температур хранения такой же. Температура перехода не должна превышать 150 °C.

3.2 Информация о бинировании

Для обеспечения согласованности светодиоды сортируются по прямому напряжению, световому потоку и доминирующей длине волны при испытательном токе 350 мА. Бины прямого напряжения: F0 (2,6-2,8 В), G0 (2,8-3,0 В), H0 (3,0-3,2 В) и I0 (3,2-3,4 В). Бины светового потока: FA3 (30-35 лм), FA4 (35-40 лм), FA5 (40-45 лм) и FA6 (45-50 лм). Бины длины волны: D00 (465-470 нм) и E00 (470-475 нм). При заказе клиенты должны указывать желаемые коды бинов в соответствии с требованиями применения.

4. Типовые кривые производительности

Следующие характеристики производительности являются типовыми значениями и предоставляются только для справки при проектировании; они не являются гарантированными спецификациями.

4.1 Зависимость прямого напряжения от прямого тока

Прямое напряжение увеличивается с ростом прямого тока. При комнатной температуре напряжение составляет примерно 2,6 В при 100 мА, 3,0 В при 350 мА, 3,2 В при 700 мА и 3,4 В при 1300 мА. Зависимость почти линейна в рабочем диапазоне.

4.2 Относительная интенсивность в зависимости от прямого тока

Относительная световая интенсивность возрастает с током, но демонстрирует небольшое насыщение при высоких токах. При 350 мА относительная интенсивность нормирована на 1,0; при 700 мА она увеличивается примерно до 1,6; при 1050 мА до 2,2; и при 1400 мА до 2,8.

4.3 Температурная зависимость

При повышении температуры точки пайки с 25 °C до 115 °C относительная световая интенсивность линейно уменьшается примерно на 40%. Тепловое управление имеет решающее значение для поддержания светоотдачи. При высоких температурах окружающей среды необходимо снижение прямого тока: при Ts=50 °C максимальный прямой ток составляет около 1400 мА, а при Ts=85 °C он снижается до примерно 800 мА, чтобы избежать превышения температуры перехода 150 °C.

4.4 Спектральное распределение

Спектр излучения имеет пиковую длину волны около 465-475 нм с полной шириной на полувысоте (FWHM) примерно 25-30 нм. Спектр чистый, без значительных вторичных пиков в видимом диапазоне.

4.5 Диаграмма излучения

Угловая диаграмма излучения почти ламбертовская с углом половинной интенсивности ±60 градусов. Относительная интенсивность при ±75 градусах падает примерно до 0,2 от максимальной.

5. Информация об упаковке и отгрузке

Светодиоды упаковываются по 1000 штук на катушку на несущей ленте. Шаг ленты 4,0 мм, ширина 12,0 мм. Размеры катушки: внешний диаметр 178 мм ±1 мм, внутренний диаметр 59 мм, ширина 14,0 мм ±0,5 мм. Каждая катушка герметично упакована в влагозащитный пакет с осушителем и индикатором влажности для поддержания условий MSL-1. На этикетке пакета указаны номер детали, номер спецификации, номер партии, код бина (по потоку, длине волны и напряжению), количество и код даты. Затем упакованные катушки помещаются в картонные коробки для отгрузки.

6. Руководство по пайке оплавлением SMT

Пайка оплавлением должна следовать температурному профилю, указанному в техническом описании. Зона предварительного нагрева должна подниматься от 150 °C до 200 °C со скоростью не более 3 °C/с, время выдержки 60-120 секунд. Критическая зона выше 217 °C должна длиться 60 секунд с пиковой температурой 260 °C в течение 10 секунд (максимум). Скорость охлаждения не должна превышать 6 °C/с. Допускается не более двух проходов оплавления. Если время между двумя операциями пайки превышает 24 часа, светодиоды могут быть повреждены. Ручная пайка должна выполняться паяльником при 300 °C в течение менее 3 секунд, однократно. Ремонт следует избегать; при необходимости используйте двусторонний паяльник и проверьте работоспособность светодиода после ремонта. Верхняя поверхность светодиода изготовлена из мягкого силикона, поэтому сопла захвата должны прикладывать соответствующее давление, чтобы не повредить герметик. Не устанавливайте светодиоды на искривленные участки печатной платы и избегайте деформации платы после пайки. Быстрое охлаждение после пайки не рекомендуется.

7. Меры предосторожности при обращении и хранении

Рабочая среда и сопрягаемые материалы не должны содержать соединений серы, превышающих 100 PPM. Содержание брома и хлора во внешних материалах должно быть менее 900 PPM каждое, а общее содержание брома и хлора менее 1500 PPM. Летучие органические соединения (ЛОС) из материалов светильников могут проникать в силиконовый герметик и вызывать обесцвечивание под воздействием тепла и света, что приводит к значительной потере света. Всегда проверяйте совместимость материалов перед использованием. Избегайте клеев, выделяющих органические пары. Поверхность силиконовой линзы мягкая; всегда берите компонент за боковые поверхности пинцетом или подходящими инструментами. Не прикасайтесь к силиконовой линзе напрямую. При проектировании схемы убедитесь, что ток через каждый светодиод не превышает предельно допустимого значения. Включайте токоограничивающие резисторы для предотвращения теплового разгона при небольших изменениях напряжения. Никогда не подавайте обратное напряжение (выше 5 В) на светодиод; это может вызвать миграцию и необратимое повреждение. Тепловое проектирование имеет решающее значение: необходим достаточный отвод тепла для поддержания температуры перехода ниже 150 °C. Силиконовая поверхность притягивает пыль; при необходимости очистки используйте изопропиловый спирт. Ультразвуковая очистка не рекомендуется, так как может повредить светодиод. Условия хранения: до вскрытия алюминиевого пакета храните при ≤30 °C и ≤75% относительной влажности до одного года с даты запечатывания. После вскрытия храните при ≤30 °C и ≤60% относительной влажности не более 168 часов. Если срок хранения превышен, запекайте светодиоды при 60±5 °C и<относительной влажности 5% в течение не менее 24 часов. Если пакет проколот или поврежден, обратитесь к поставщику.

8. Испытания на надежность и обеспечение качества

Светодиоды прошли серию испытаний на надежность для обеспечения надежной работы. Испытания включают: пайку оплавлением (260 °C, 2 раза), термоудар (от -40 °C до 100 °C, 500 циклов, выдержка 15 мин), хранение при высокой температуре (100 °C, 1000 часов), хранение при низкой температуре (-40 °C, 1000 часов), испытание на срок службы (25 °C, IF=350 мА, 1000 часов) и испытание на срок службы при высокой температуре и влажности (60 °C/90%RH, IF=350 мА, 1000 часов). Критерии приемки: 0 отказов из 10 образцов для каждого испытания (AQL 0/1). После испытаний сдвиг прямого напряжения должен быть в пределах спецификации, сохранение светового потока не менее 80% от начального значения, отсутствие обрыва/короткого замыкания или мерцания. Обратите внимание, что эти испытания проводятся в условиях хорошего теплоотвода; фактическая надежность применения зависит от тепловой конструкции системы.

9. Рекомендации по проектированию применения

Для оптимальной производительности рекомендуются следующие рекомендации: обеспечьте надлежащий отвод тепла с помощью тепловых переходных отверстий или печатных плат с металлическим сердечником. Поддерживайте температуру перехода светодиода ниже 150 °C при всех рабочих условиях. Используйте драйвер с постоянным током, а не источник напряжения, чтобы предотвратить перегрузку по току. При последовательном соединении нескольких светодиодов учитывайте разброс бинов прямого напряжения. В параллельных цепях используйте отдельные балластные резисторы для каждой цепи. Для импульсной работы соблюдайте ограничения по пиковому току и коэффициенту заполнения. Широкий угол обзора 120 градусов выгоден для заливающего освещения, но может потребовать вторичной оптики для узконаправленных применений. Диапазон синей длины волны (465-475 нм) подходит для фитоосвещения в сочетании с красными светодиодами, а также для сценического освещения и декоративных эффектов. Керамический корпус обеспечивает отличную теплопроводность, однако внешние контактные площадки должны быть полностью смочены для эффективной передачи тепла. Избегайте механического воздействия на светодиод после пайки.

10. Сравнение с альтернативными продуктами

По сравнению с меньшими размерами корпусов (например, 2835 или 3030), площадь 3.45x3.45 мм этого светодиода позволяет выдерживать более высокий ток благодаря большему тепловому пути. Керамическая подложка обеспечивает лучшую теплопроводность, чем обычные пластиковые корпуса, что позволяет работать при прямом токе 1,5 А. Широкий охват бинов длины волны (465-475 нм) обеспечивает гибкость для удовлетворения конкретных цветовых требований. Однако более высокая тепловая мощность требует более интенсивного теплоотвода, чем у маломощных устройств. По сравнению с аналогичными синими светодиодами 3535 конкурентов, этот компонент предлагает сопоставимую световую эффективность (приблизительно 85-100 лм/Вт при 350 мА) и стабильную длину волны в зависимости от температуры. Рейтинг MSL-1 упрощает логистику хранения и обращения.

11. Часто задаваемые вопросы

В: Какова типичная световая эффективность?
О: При 350 мА эффективность составляет примерно от 85 до 143 лм/Вт в зависимости от бина светового потока. Эффективность снижается при более высоких токах из-за падения эффективности.

В: Можно ли управлять этим светодиодом при токе 1 А непрерывно?
О: Да, при адекватном тепловом управлении. Абсолютный максимальный непрерывный ток составляет 1,5 А, но убедитесь, что температура перехода не превышает 150 °C.

В: Нужна ли защита от электростатических разрядов при обращении?
О: Да, хотя светодиод выдерживает 2000 В HBM, рекомендуются меры предосторожности, такие как заземленные рабочие места и антистатические браслеты.

В: Каков срок хранения после вскрытия влагозащитного пакета?
О: 168 часов (7 дней) при ≤30 °C и ≤60% относительной влажности. После этого требуется запекание.

В: Совместима ли силиконовая линза с обычными оптическими клеями?
О: Некоторые клеи могут выделять летучие органические соединения, которые атакуют силикон. Необходимо протестировать клеи в предполагаемых условиях применения.

12. Технические принципы

Синий светодиод использует активный слой из нитрида индия-галлия (InGaN), выращенный на подложке из сапфира или карбида кремния. При подаче прямого смещения электроны и дырки рекомбинируют в области квантовой ямы, испуская фотоны с энергией, соответствующей ширине запрещенной зоны InGaN. Регулируя содержание индия в квантовой яме, можно настроить длину волны излучения; для данного продукта состав настроен на получение синего света в диапазоне 465-475 нм. Керамический корпус улучшает извлечение света и обеспечивает надежный тепловой путь к контактным площадкам. Угол обзора определяется геометрией отражательной чашки и формой герметизации.

13. Тенденции развития

Индустрия светодиодов продолжает стремиться к более высокой эффективности и снижению стоимости. Синие светодиоды InGaN достигли >200 лм/Вт в лабораторных условиях, а коммерческие продукты постоянно улучшаются. Тенденция к уменьшению корпусов с более высокой токовой способностью (например, чипы CSP) бросает вызов керамическим корпусам в некоторых приложениях. Однако керамический корпус 3535 остается популярным для мощных применений, требующих надежной тепловой производительности и надежности. Интеграция с интеллектуальными системами управления освещением и полноспектральными люминофорами (для получения белого света) является непрерывным развитием. Для приложений, использующих только синий свет, точное бинирование и стабильная длина волны в зависимости от температуры все более востребованы на рынках садоводства и медицины.