Техническая спецификация на белый светодиод в керамическом корпусе 3535 — размер 3,45х3,45х2,20мм — напряжение 2,6-3,4В — цвет белый — мощность до 6,8Вт

1. Обзор изделия

Данный технический документ детализирует спецификации высокопроизводительного белого светоизлучающего диода (светодиода), предназначенного для требовательных применений в освещении. Светодиод выполнен в керамическом корпусе, что обеспечивает превосходный тепловой менеджмент и долгосрочную надежность, делая его подходящим для широкого спектра промышленных и коммерческих применений.

1.1 Общее описание

Белый свет генерируется за счет комбинации синего полупроводникового кристалла и люминофорных материалов. Спектр излучаемого света может настраиваться в различных оттенках белого (цветовых температурах). Физический корпус компактен: длина 3,45 мм, ширина 3,45 мм, высота 2,20 мм, что упрощает интеграцию в конструкции с ограниченным пространством.

1.2 Ключевые особенности

• Конструкция керамического корпуса: Обеспечивает отличную теплопроводность, механическую прочность и устойчивость к факторам окружающей среды по сравнению с традиционными пластиковыми корпусами.
• Широкий угол обзора: Угол половинной силы света в 120 градусов гарантирует широкое и равномерное распределение света, идеальное для общего освещения помещений.
• Уровень чувствительности к влаге 1 (MSL 1): Данный рейтинг указывает, что компонент может храниться в стандартных заводских условиях окружающей среды (≤ 30°C / 60% относительной влажности) неограниченное время без необходимости предварительной просушки перед оплавлением припоя, что упрощает логистику.
• Полная совместимость с SMT: Предназначен для использования на стандартных линиях поверхностного монтажа, включая автоматы установки компонентов и печи оплавления.
• Упаковка в ленте на катушке: Поставляется в стандартных для отрасли тисненых несущих лентах на катушках для автоматизированных высокоскоростных процессов сборки.
• Соответствие директиве RoHS: Изделие соответствует директиве об ограничении использования опасных веществ, гарантируя отсутствие в нем специфических вредных материалов, таких как свинец и ртуть.

1.3 Целевые области применения

Сочетание высокой светоотдачи, надежности и компактных размеров делает данный светодиод подходящим для множества сегментов освещения:

• Общее и архитектурное освещение: Встраиваемые светильники (даунлайты), трековые светильники, световые заливки стен, прожекторы для жилых, офисных и торговых помещений.
• Уличное и промышленное освещение: Уличные фонари, прожекторы заливающего света, светильники для высоких помещений, предупреждающие и сигнальные огни.
• Специализированное освещение: Свет для фото- и видеосъемки, студийное освещение, фитолампы для выращивания растений, акцентная подсветка ландшафта.

2. Детальный анализ технических параметров

2.1 Электрооптические характеристики

Все параметры указаны при температуре точки пайки (Ts) 25°C, что обеспечивает стандартизированную базовую линию для сравнения.

• Прямое напряжение (Vf): При токе накачки 350 мА, Vf находится в диапазоне от минимум 2,6В до максимум 3,4В. Этот параметр критически важен для проектирования диапазона выходного напряжения драйвера светодиода. Типичное значение для таких устройств часто составляет около 3,0В.
• Световой поток (Φ_v или IV): Общий выход видимого света зависит от модели и категорируется по бинам (корзинам) светового потока. Например, один вариант обеспечивает 150-180 люмен при 350 мА, приблизительно линейно увеличиваясь до 280-340 люмен при 700 мА. Такая сверхлинейная зависимость является обычной, но ослабевает при очень высоких токах из-за эффекта проседания эффективности (efficiency droop).
• Коррелированная цветовая температура (CCT): Доступна в дискретных бинах от 2700K (теплый белый) до 6500K (холодный дневной белый). Конкретная CCT фиксирована для каждого номера модели, что позволяет разработчикам выбирать желаемую цветовую точку для атмосферы и функциональности своего применения.
• Индекс цветопередачи (CRI или Ra): Указано минимальное значение 70. Это характеризует способность светодиода передавать истинные цвета освещаемых объектов по сравнению с естественным источником света. CRI 70 подходит для общего освещения, тогда как значения выше 80 предпочтительны для розничной торговли или студийных применений.
• Угол обзора (2θ_1/2)): Полный угол, при котором сила света падает до половины от пикового значения, составляет 120 градусов. Такой широкий луч характерен для светодиодов с конструкцией кристалла без линзы или с минимальным корпусом.

2.2 Электрические параметры и абсолютные максимальные характеристики

Эти характеристики определяют эксплуатационные пределы, превышать которые нельзя для обеспечения надежности устройства и предотвращения необратимого повреждения.

• Максимальная рассеиваемая мощность (P_D)): 6800 мВт. Это максимально допустимая мощность, рассеиваемая в виде тепла внутри корпуса светодиода. Превышение этого предела грозит тепловым разгоном и катастрофическим отказом.
• Максимальный постоянный прямой ток (I_F)): 2000 мА. Светодиод может работать непрерывно при токах до этого уровня при условии, что температура перехода поддерживается в безопасных пределах за счет надлежащего теплоотвода.
• Максимальный импульсный прямой ток (I_FP)): 3000 мА. Этот более высокий ток допустим только в импульсном режиме, определенном здесь как длительность импульса 0,1 мс с коэффициентом заполнения 10% (1/10). Это полезно для применений, требующих коротких вспышек высокой яркости.
• Максимальное обратное напряжение (V_R)): 5 В. Приложение обратного напряжения выше этого уровня может привести к мгновенному повреждению из-за низкого напряжения обратного пробоя полупроводникового перехода. Конструкция схемы должна включать защиту от обратной полярности.
• Обратный ток (I_R)): Обычно менее 10 мкА при обратном смещении 5 В, что указывает на хорошее качество перехода.

2.3 Тепловые характеристики

Эффективный отвод тепла имеет первостепенное значение для производительности и срока службы светодиода.

• Тепловое сопротивление переход-точка пайки (R_θJ-S)): Измеряется как 2,19 °C/Вт при определенных условиях (I_F=700мА, T_a=85°C). Это низкое значение является прямым преимуществом керамического корпуса, который обеспечивает отличный тепловой путь от полупроводникового перехода к контактным площадкам печатной платы. Оно позволяет разработчикам рассчитывать ожидаемый рост температуры перехода на основе рассеиваемой мощности: ΔT_J = P_D * R_θJ-S.

.

3. Объяснение системы бинирования

Для обеспечения единообразия в системах освещения светодиоды после производства сортируются (биннируются) по ключевым параметрам.

3.1 Биннирование по цветовой температуре (CCT)

Семейство изделий охватывает весь спектр белого света. Каждая модель соответствует конкретной номинальной CCT: 2700K, 3000K, 3500K, 4000K, 4500K, 5000K, 5700K, 6000K и 6500K. Это позволяет точно подбирать светодиоды для применений, где критически важна цветовая стабильность, например, в многокристальных светильниках или в различных производственных партиях.

3.2 Биннирование по световому потоку

Световой поток сортируется при стандартных испытательных токах. Например, для модели может быть гарантирован выходной поток в диапазоне от 170 до 200 люмен при токе 350 мА. Такое бинирование обеспечивает предсказуемый уровень светоотдачи, позволяя разработчикам точно рассчитывать необходимое количество светодиодов для достижения целевого светового потока в их изделии._F3.3 Диапазон прямого напряжения (V

)_FХотя в данном документе явно не разделено на дискретные бины, указанный диапазон V_F mismatches.

от 2,6В до 3,4В при 350 мА сам по себе является формой электрической сортировки. Для конструкций, использующих светодиоды последовательно, важно учитывать кумулятивное изменение падения напряжения. При параллельном соединении необходимо уделять внимание выравниванию токов из-за потенциального разброса V

.

4. Анализ характеристических кривых

Понимание поведения светодиода в различных условиях имеет решающее значение для надежной разработки системы._F4.1 Вольт-амперная характеристика (ВАХ)

ВАХ является нелинейной, что типично для диода. Прямое напряжение увеличивается с ростом тока. Работа на верхней границе диапазона тока (например, 700 мА против 350 мА) приведет к более высокому V

, увеличивая входную электрическую мощность и тепловую нагрузку. Схемы драйверов должны быть спроектированы с учетом этого диапазона напряжения.

4.2 Зависимость светового потока от прямого тока

Светоотдача обычно увеличивается с ростом тока накачки, но зависимость не является идеально линейной. Эффективность (люмен на ватт) часто достигает пика при умеренном токе и снижается при более высоких токах из-за проседания эффективности (efficiency droop) — явления, при котором внутренняя квантовая эффективность падает. Поэтому работа при 700 мА может не дать удвоенного светового потока по сравнению с 350 мА, как указано в таблицах параметров._j4.3 Влияние температуры на производительность

• Работа светодиода сильно зависит от температуры. По мере роста температуры перехода (T):_jСветовой поток уменьшается
• : Светоотдача может значительно упасть. Керамический корпус смягчает этот эффект, поддерживая более низкую T при заданном уровне мощности._FПрямое напряжение уменьшается
• : V имеет отрицательный температурный коэффициент, обычно около -2 мВ/°C для синих/белых светодиодов. Это может повлиять на схемы управления с постоянным напряжением.

Может произойти цветовой сдвиг

: Пиковая длина волны синего кристалла и эффективность преобразования люминофоров могут меняться с температурой, что потенциально вызывает небольшой сдвиг CCT и цветности.

5. Механическая и корпусная информация

5.1 Габаритные размеры и чертежи

Светодиод имеет квадратную посадочную поверхность размером 3,45 мм x 3,45 мм с номинальной высотой 2,20 мм. Детальные чертежи обычно показывают вид сверху, сбоку и снизу с указанием критических размеров, таких как размер контактной площадки (например, 1,30 мм x 0,85 мм), расстояние между площадками и общие допуски (обычно ±0,2 мм). Эти размеры имеют решающее значение для проектирования посадочного места на печатной плате (пятна контактов) для обеспечения правильной пайки и выравнивания.

5.2 Конструкция контактных площадок и обозначение полярности

На нижней части корпуса расположены две металлизированные контактные площадки. Одна площадка электрически соединена с анодом (положительный вывод), а другая — с катодом (отрицательный вывод). Полярность обычно маркируется на верхней или нижней части компонента, например, меткой катода (насечка, точка или скошенный угол). Правильную полярность необходимо соблюдать во время сборки печатной платы, чтобы светодиод работал.

6. Рекомендации по пайке и сборке

6.1 Инструкции по пайке оплавлением для SMT

Данный светодиод предназначен для бессвинцовых (Pb-free) процессов пайки оплавлением. Рекомендуется стандартный температурный профиль оплавления с пиковой температурой, не превышающей 260°C. Материал керамического корпуса выдерживает такие температуры. Ключевые этапы профиля включают предварительный нагрев (нагрев для активации флюса), выдержку (для выравнивания температуры платы), оплавление (когда припой плавится, пиковая температура в течение 20-40 секунд) и контролируемое охлаждение. Крайне важно следовать рекомендациям по профилю, чтобы избежать теплового удара или дефектов паяных соединений.

6.2 Условия обращения и хранения

Благодаря рейтингу MSL 1, сухая упаковка для хранения не требуется. Однако во время обращения необходимо соблюдать стандартные меры предосторожности от электростатического разряда (ESD), так как полупроводниковый кристалл чувствителен к статическому электричеству. Используйте заземленные рабочие места и браслеты. Избегайте механических нагрузок на корпус, особенно на область линзы/колпачка, если она присутствует. Храните в чистой, сухой среде.

7. Информация об упаковке и заказе

• 7.1 Спецификации упаковкиСветодиоды поставляются в стандартной для отрасли упаковке для автоматизированной сборки:
• Несущая лента: Тисненая пластиковая лента, которая удерживает отдельные светодиоды в карманах. Размеры карманов ленты, шаг и общая ширина ленты указаны для совместимости со стандартными системами питателей.
• Катушка: Лента намотана на катушку. Размеры катушки (диаметр, размер втулки, ширина фланца) стандартизированы (например, катушки диаметром 13 или 7 дюймов) для установки в автоматы монтажа.

Маркировка

: На каждой катушке имеется этикетка с информацией, такой как номер детали, количество, номер партии и дата производства для прослеживаемости.

7.2 Правила формирования номера модели

Номер детали (например, RF-AL-C3535L2K1**-M1) кодирует ключевые атрибуты. Хотя для полной расшифровки может потребоваться отдельное руководство, типичные соглашения включают: «C3535» обозначает размер корпуса 3,45x3,45 мм, «L2» может указывать на уровень производительности или светового потока, а сегмент «K1**» определяет точный бин цветовой температуры (например, 27 для 2700K, 30 для 3000K). Суффикс «M1» часто обозначает конкретную ревизию или набор материалов.

8. Рекомендации по применению

• 8.1 Типичные сценарии примененияИсходя из спецификаций, данный светодиод отлично подходит для:
• Освещения внутри помещений с высокими требованиями к надежности: Офисные встраиваемые светильники и фоновое освещение в отелях, где первостепенное значение имеют долгий срок службы и стабильность цвета.
• Работы в условиях сложного теплового режима: Закрытые светильники или уличные осветительные приборы, где тепловые характеристики керамического корпуса предотвращают преждевременное снижение светового потока.

Приложений с высоким током накачки

: Там, где требуется максимальная светоотдача от малогабаритного источника, например, в компактных прожекторах или модулях высокой яркости, за счет использования его возможности работы на постоянном токе до 2000 мА при надлежащем охлаждении.

• 8.2 Вопросы, требующие внимания при проектированииДля успешной реализации необходимо уделить внимание нескольким факторам:
• Тепловой интерфейс: Используйте печатную плату с высокой теплопроводностью (например, на металлической основе или FR4 с тепловыми переходами) и наносите термопасту или прокладки между корпусом светодиода и радиатором для минимизации теплового сопротивления._FЦепь управления
• : Применяйте драйвер постоянного тока, а не источник постоянного напряжения. Это обеспечивает стабильную светоотдачу и защищает светодиод от скачков тока. Согласуйте ток и напряжение драйвера с диапазоном V светодиода и желаемой рабочей точкой.
• Оптическая конструкция: Собственный угол луча 120 градусов может потребовать применения вторичной оптики (рефлекторов, TIR-линз) для достижения определенных диаграмм направленности (узкий луч, широкий заливающий свет).

Разводка электрических цепей

: Держите дорожки от драйвера короткими и широкими, чтобы минимизировать падение напряжения и индуктивность. Включите защитные диоды от обратной полярности или соответствующие схемные блоки, если существует риск неправильной установки.

• 9. Техническое сравнениеПри сравнении с обычными светодиодами средней мощности в пластиковом корпусе (например, типы 3030, 2835), данный светодиод в керамическом корпусе предлагает явные преимущества:
• Превосходный тепловой путь: Керамика (часто оксид или нитрид алюминия) имеет теплопроводность на порядки выше, чем у пластиковых компаундов. Это напрямую приводит к более низкой температуре перехода при той же мощности, что обеспечивает более высокую стабильную светоотдачу и более длительный расчетный срок службы (L70/B50).
• Повышенная механическая и химическая стойкость: Керамика тверже, обладает большей стабильностью размеров и менее склонна к пожелтению или растрескиванию под воздействием УФ-излучения или термоциклирования по сравнению с силиконами или эпоксидными смолами, используемыми в пластиковых корпусах.

Более высокий максимальный рабочий ток

: Улучшенная тепловая конструкция позволяет работать при постоянных токах 2000 мА и выше, позволяя ему функционировать как мощный светодиодный источник, в то время как многие пластиковые корпуса ограничены токами ниже 1000 мА.
10. Часто задаваемые вопросы

В: Каков ожидаемый срок службы этого светодиода?
О: Срок службы светодиода обычно определяется как момент, когда световой поток снижается до 70% от начального значения (L70). Хотя в данном даташите это явно не указано, светодиоды с керамическими корпусами и надлежащим тепловым менеджментом часто превышают 50 000 часов до L70 в рекомендуемых условиях эксплуатации.

В: Могу ли я питать этот светодиод от источника напряжения?
О: Настоятельно не рекомендуется. Светодиоды — это устройства, управляемые током. Небольшое изменение прямого напряжения (из-за температуры или разброса в бинах) может вызвать большое изменение тока, что потенциально приведет к тепловому разгону. Всегда используйте драйвер постоянного тока.

В: Как угол обзора 120 градусов влияет на мою оптическую конструкцию?
О: Он обеспечивает очень широкий «сырой» луч. Если требуется более узкий луч (например, для прожектора), вам потребуется использовать коллимирующую линзу или рефлектор. Широкий угол полезен для применений, требующих равномерного, рассеянного освещения без горячих точек._jВ: Есть ли кривая снижения номинальных характеристик для работы при высоких температурах окружающей среды?_sО: Хотя конкретная кривая здесь не предоставлена, данные абсолютных максимальных характеристик и теплового сопротивления позволяют произвести расчет. Максимально допустимая температура перехода (часто 150°C) не должна быть превышена. Используя формулу T_D = T _{+ (P} * R

θJ-S

), вы можете рассчитать максимально допустимую рассеиваемую мощность для данной температуры точки пайки, на которую влияют температура окружающей среды и теплоотвод.
11. Практические примеры использования

Пример: Эффективный коммерческий встраиваемый светильник
Производитель разрабатывает встраиваемый светильник для офисных потолков. Он использует 6 таких керамических светодиодов на круглой печатной плате на металлической основе (MCPCB). Каждый светодиод питается током 500 мА от одного эффективного драйвера постоянного тока. Керамический корпус эффективно отводит тепло к MCPCB, которая, в свою очередь, крепится к алюминиевому корпусу светильника, выполняющему роль радиатора. Это поддерживает низкую температуру перехода, обеспечивая стабильную светоотдачу (>100 люмен на ватт системной эффективности) и сохранение цветовой стабильности в течение 50 000 часов, что соответствует строгим требованиям коммерческих гарантий.

Пример: Прочный уличный светильник для заливки стен

Для подсветки фасадов зданий в линейный светильник встроены несколько светодиодов, расположенных вдоль алюминиевого профиля. Стойкость керамического корпуса к влаге и УФ-излучению имеет решающее значение для долговечности на открытом воздухе. Широкий угол луча 120 градусов идеально подходит для создания плавной, непрерывной заливки светом поверхности стены. Высокий максимальный номинальный ток позволяет разработчику уменьшить количество светодиодов на метр при сохранении высокой яркости, снижая количество компонентов и стоимость.

12. Введение в принцип работы

Белый светодиод — это твердотельный источник света, который непосредственно преобразует электрическую энергию в видимый свет посредством электролюминесценции. Основной элемент — полупроводниковый кристалл, обычно из нитрида индия-галлия (InGaN), который излучает синий свет при пропускании прямого тока через его p-n переход. Для создания белого света синий кристалл покрывается слоем желтого (или смеси красного и зеленого) люминофорного материала. Часть синего света поглощается люминофором, который затем переизлучает свет на более длинных, желтых длинах волн. Человеческий глаз воспринимает смесь оставшегося прямого синего света и преобразованного желтого света как белый. Конкретное соотношение синего и желтого излучения определяет коррелированную цветовую температуру (CCT) белого света. Керамическая подложка служит как платформой для электрического соединения кристалла, так и основным путем для отвода тепла.

• 13. Тенденции отраслиИндустрия светодиодов постоянно развивается, и несколько ключевых тенденций влияют на такие продукты, как этот керамический светодиод:
• Повышение пределов эффективности: Исследования сосредоточены на уменьшении проседания эффективности (droop) при высоких токах и повышении эффективности преобразования люминофора для достижения более высоких значений люмен на ватт (лм/Вт), снижая потребление энергии при той же светоотдаче.
• Передовые технологии корпусирования: Инновации, такие как корпусирование на уровне кристалла (Chip-Scale Package, CSP) и конструкции с перевернутым кристаллом (flip-chip), сочетаются с такими материалами, как керамика, для создания еще более компактных, надежных и высокопроизводительных источников света.
• Акцент на качестве света: Помимо CRI (Ra), такие показатели, как TM-30 (Rf, Rg), и стандарты на отсутствие мерцания и бликов становятся важными для человеко-ориентированного освещения в оздоровительных и рабочих приложениях.
• Интеграция и миниатюризация: Наблюдается тенденция к интеграции нескольких функций (драйверные ИС, датчики, средства связи) ближе к корпусу светодиода или на ту же подложку, что стало возможным благодаря стабильности и свободному пространству керамических корпусов.