3535陶瓷LED操作指南 - 尺寸3.5x3.5mm - 电压与功率可变 - 中文技术文档

1. 产品概述

3535陶瓷LED系列是一款专为严苛照明应用设计的高性能表面贴装器件封装。该封装以其3.5mm x 3.5mm的占位面积和陶瓷基板为特点，相比传统塑料封装，提供了卓越的热管理能力、机械稳定性和可靠性。陶瓷结构具备出色的散热性能，这对于维持LED性能和使用寿命至关重要，尤其是在高功率或高密度阵列配置中。这些LED适用于广泛的应用领域，包括汽车照明、通用照明、背光以及那些对色彩输出一致性和长期可靠性要求极高的特种照明。

2. 操作与手动处理注意事项

正确的操作对于防止LED物理损伤，特别是保护敏感的光学透镜至关重要。

2.1 手动操作指南

生产中应尽量减少手动操作。必要时，务必使用镊子（最好是橡胶头镊子）夹取LED。镊子必须夹持LED封装的陶瓷本体。严禁触摸、按压或对硅胶透镜施加任何机械力。接触透镜可能导致污染、划痕或变形，这将严重降低光学性能、光输出和色彩均匀性。施加压力可能导致内部材料分层或开裂，造成立即失效。

3. 湿敏等级与烘烤程序

根据IPC/JEDEC J-STD-020C标准，3535陶瓷LED封装被归类为湿敏器件。吸收的湿气在高温回流焊接过程中会汽化，导致内部压力积聚，可能引发灾难性失效（例如“爆米花”效应）。

3.1 存储条件

As received in their original sealed moisture barrier bag (MBB) with desiccant, LEDs should be stored at temperatures below 30°C and relative humidity (RH) below 85%. Upon opening the MBB, the internal humidity indicator card must be checked immediately. If the indicator shows that the safe exposure level has not been exceeded, and the components will be used within the specified floor life, baking may not be required.

3.2 需要烘烤的条件

符合以下任一条件的LED必须进行烘烤：1) 已从原始密封包装中取出。2) 在环境条件下（干燥柜外）暴露超过12小时。3) 湿度指示卡显示已超过允许的暴露限值。

3.3 烘烤方法

推荐的烘烤程序如下：将LED（最好仍在其原始卷带上）置于循环空气烘箱中，在60°C（±5°C）下烘烤24小时。温度不得超过60°C，以免损坏卷带或LED内部材料。烘烤后，LED必须在一小时内进行回流焊接，或立即放入相对湿度低于20%的干燥存储环境中。

4. 存储指南

正确的存储对于保持LED质量和可焊性至关重要。

4.1 未开封包装

将密封的防潮袋存储在5°C至30°C、相对湿度低于85%的环境中。

4.2 已开封包装

开封后，将元件存储在5°C至30°C、相对湿度低于60%的环境中。为获得最佳保护，建议将开封的卷带或托盘放入装有新鲜干燥剂的密封容器中，或置于充氮干燥柜中。在此条件下，推荐的袋开封后“车间寿命”为12小时。

5. 静电放电防护

LED是半导体器件，极易受到静电放电的损害。白色、蓝色、绿色和紫色LED由于其更宽的带隙材料而特别敏感。

5.1 ESD损害机制

ESD可能导致两种主要类型的损害：1) 潜在损害：局部放电可能导致局部发热，使LED内部结构劣化。这会导致漏电流增加、光输出降低、色偏（白光LED）以及寿命缩短，尽管LED可能仍能工作。2) 灾难性失效：强烈的放电可能完全击穿半导体结，导致立即且永久性的失效（LED损坏）。

5.2 ESD控制措施

必须在所有涉及LED操作的区域（包括生产、测试和包装）实施全面的ESD控制程序。关键措施包括：建立带有接地导电台面的静电保护区。使用接地的防静电工作站，并确保所有生产设备正确接地。要求所有人员穿戴防静电服装、腕带和/或脚踝带。使用离子风机中和非导电材料上的静电荷。使用接地的电烙铁。托盘、管子和包装材料使用导电或耗散性材料。

6. 应用电路设计

正确的电气设计对于LED的稳定运行和长寿命至关重要。

6.1 驱动方法

强烈推荐使用恒流驱动器，而非恒压驱动器。LED是电流驱动器件；其正向电压具有负温度系数，并且不同器件之间存在差异。恒流驱动器确保流过LED的电流稳定，不受正向电压变化的影响，从而提供一致的亮度并防止热失控。

6.2 限流电阻

当多个LED灯串并联连接到一个恒流驱动器上，或使用恒压源时，必须在每个独立的LED灯串中串联一个限流电阻。该电阻用于补偿灯串之间微小的正向电压差异，确保电流均分，防止某个灯串汲取过量电流。电阻值根据驱动电压、灯串总正向电压和所需工作电流计算得出（R = (电源电压 - 灯串Vf) / I_LED）。

6.3 极性与连接顺序

LED是二极管，必须按正确极性连接（阳极接正极，阴极接负极）。在最终组装时，首先确认LED阵列和驱动器输出的极性。先将驱动器的输出端连接到LED阵列。然后才将驱动器的输入端连接到市电或直流电源。此顺序可防止电压瞬变或错误连接损坏LED。

7. 回流焊接特性

3535陶瓷封装设计用于兼容标准的表面贴装技术回流工艺。

7.1 无铅焊料温度曲线

无铅焊料（例如SAC305）的推荐回流温度曲线至关重要。该曲线通常包括：预热：以平缓的升温速率（1-3°C/秒）激活助焊剂。保温/均热：在150-200°C之间形成一个平台，持续60-120秒，使电路板和元件温度均衡，并使助焊剂充分清洁焊盘。回流：快速升温至峰值温度。焊点峰值温度必须达到245-250°C。液相线以上时间（对于SAC305，通常为217°C）应保持在45-75秒。冷却：控制冷却速率，最大不超过-6°C/秒，以确保焊点正确形成并最小化热应力。

7.2 有铅焊料温度曲线

对于锡铅焊料，峰值温度较低。焊点峰值温度应为215-230°C，液相线以上时间（183°C）保持在60-90秒。同样需要对预热、保温和冷却速率进行严格控制。

7.3 关键注意事项

切勿超过推荐的最大峰值温度或液相线以上时间，否则可能损坏LED内部的芯片、键合线或荧光粉。确保回流焊炉针对特定的PCB厚度、元件密度和所用焊膏进行正确校准和温度曲线设定。

8. 组装板的清洁

回流焊后可能需要进行清洁，以去除助焊剂残留物，这些残留物可能具有腐蚀性或随时间推移导致漏电。

8.1 清洁剂兼容性

必须验证任何清洁剂与LED硅胶透镜及封装材料的化学兼容性。强效溶剂可能导致透镜膨胀、开裂或变浑浊。推荐的清洁剂通常是温和的、基于酒精的或专为电子产品设计的水基溶液。务必参考LED制造商的技术规格，并在大规模清洁前在样品板上进行测试。

8.2 清洁过程

谨慎使用温和的清洁方法，如超声波清洗，因为过高的功率或频率可能损坏LED。首选方法包括喷淋清洗或温和搅动的浸泡清洗。清洁后确保电路板彻底干燥，以防湿气残留。

9. 组装半成品的存储与操作

已焊接LED的PCB板（半成品）也需要小心操作。

避免将电路板直接堆叠，以免对LED透镜施加压力。应使用间隔物或专用存储架。将组装好的电路板存储在清洁、干燥且防静电的环境中。如果存储时间较长，特别是如果电路板将进行第二次回流工艺（用于双面组装），请考虑使用带干燥剂的防潮袋。拿取电路板时应持其边缘，以避免污染或对元件施加应力。

10. 热管理技术

有效的散热是影响LED性能和可靠性的最重要因素。虽然陶瓷封装具有良好的导热性，但热量必须有效地从封装中传导出去。

10.1 用于热管理的PCB设计

PCB充当主要散热器。应使用金属基板或标准FR4板，并在LED占位区下方设计密集的散热过孔。LED的散热焊盘必须焊接到PCB上对应的铜焊盘上。该焊盘应尽可能大，并通过多个散热过孔连接到内部接地层或外部散热器。过孔应填充或覆盖焊锡以改善热传导。

10.2 系统级热设计

计算从LED结到环境空气的总热阻。这包括结到外壳热阻、外壳到电路板热阻（焊接界面）、电路板到散热器热阻以及散热器到环境热阻。在最恶劣的工作条件下，不得超过最大允许结温。使用公式：Tj = Ta + (耗散功率 * Rth_j-a)。耗散功率约等于（Vf * If）减去辐射光功率。正确的设计确保Tj远低于Tj_max，从而最大化光输出和寿命。

11. 其他重要注意事项

11.1 光学注意事项

保持光路清洁。透镜或二次光学元件上的任何污染都会降低光输出。视角和空间辐射模式由主透镜设计固定；必须相应地选择二次光学元件。

11.2 电气测试

进行在线测试或功能测试时，确保测试探针不接触或划伤LED透镜。测试电压和电流必须在LED的绝对最大额定值范围内，以避免电气过应力。

11.3 长期可靠性

严格遵守所有操作、焊接和热管理指南直接影响LED的长期可靠性，包括光通维持率和色彩稳定性。未能遵循这些程序可能导致过早劣化和现场失效。