Dokumen Teknikal Siri Lampu LED LTL1CHKxKNN - Pakej T-1 3mm - Voltan Hadapan 2.0-2.4V - Arus Berterusan 30mA - Warna Merah Hiper ke Hijau

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi teknikal untuk siri diod pemancar cahaya (LED) LTL1CHKxKNN. Keluarga produk ini terdiri daripada lampu LED lubang tembus standard T-1 (3mm) yang direka untuk aplikasi penunjuk kegunaan am yang memerlukan tahap keamatan bercahaya yang lebih tinggi. Peranti ini dibina menggunakan teknologi bahan Aluminium Indium Gallium Fosfida (AlInGaP) yang ditumbuhkan pada substrat Gallium Arsenida (GaAs), yang terkenal dengan penghasilan cahaya nampak kecekapan tinggi merentasi pelbagai warna dari merah ke hijau.

Kelebihan utama siri ini termasuk penggunaan kuasa rendah, kecekapan bercahaya tinggi, dan keserasian dengan tahap pacuan litar bersepadu (IC) disebabkan keperluan arus yang rendah. Semua varian dalam siri ini mempunyai kanta jernih air, yang tidak menyebarkan cahaya, menghasilkan pancaran yang lebih fokus dan sengit sesuai untuk penunjukan yang jelas.

Pasaran sasaran untuk LED ini adalah luas, merangkumi sebarang peranti elektronik yang memerlukan penunjuk status, lampu panel, atau pencahayaan mudah di mana kebolehpercayaan, keterlihatan, dan keberkesanan kos adalah pertimbangan utama.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan maksimum mutlak menentukan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Untuk operasi yang boleh dipercayai, had ini tidak boleh dilampaui, walaupun seketika.

• Pelesapan Kuasa (Pd):Semua peranti dalam siri ini mempunyai pelesapan kuasa maksimum 75 mW pada suhu ambien (T_A) 25°C. Melebihi had ini boleh menyebabkan terlalu panas dan kegagalan katastrofik.
• Arus Hadapan:Dua penarafan arus dinyatakan:
  • Arus Hadapan Berterusan (I_F):Arus DC maksimum yang boleh digunakan secara berterusan ialah 30 mA untuk semua warna.
  • Arus Hadapan Puncak:Arus berdenyut yang lebih tinggi dibenarkan di bawah keadaan tertentu. Untuk varian merah (Merah Hiper, Merah Super, Merah), arus puncak ialah 90 mA pada kitaran tugas 1/10 dan lebar denyut 0.1ms. Untuk varian oren, kuning, dan hijau, arus puncak ialah 60 mA di bawah keadaan yang sama. Parameter ini adalah penting untuk skim pengoperasian berbilang atau berdenyut.
• Penurunan Kuasa Terma:Arus hadapan berterusan maksimum mesti dikurangkan secara linear di atas 70°C pada kadar 0.4 mA/°C. Ini bermakna arus berterusan yang dibenarkan berkurangan apabila suhu ambien meningkat, yang merupakan pertimbangan reka bentuk kritikal untuk persekitaran suhu tinggi.
• Voltan Songsang (V_R):Voltan songsang maksimum yang dibenarkan ialah 5V pada arus songsang (I_R) 100 µA. Menggunakan voltan songsang yang lebih tinggi boleh merosakkan sambungan PN LED.
• Julat Suhu:Julat suhu operasi adalah dari -40°C hingga +100°C, dan julat suhu penyimpanan adalah dari -55°C hingga +100°C, menunjukkan prestasi teguh merentasi pelbagai keadaan.
• Suhu Pateri:Kaki boleh dipateri pada 260°C untuk maksimum 5 saat, dengan titik pateri sekurang-kurangnya 1.6mm (0.063") dari badan LED untuk mengelakkan kerosakan terma pada kanta epoksi dan die dalaman.

2.2 Ciri-ciri Elektrik dan Optik

Parameter ini diukur di bawah keadaan ujian piawai (T_A=25°C) dan menentukan prestasi tipikal peranti.

• Keamatan Bercahaya (I_v):Ini adalah parameter optik utama. Semua peranti mempunyai keamatan bercahaya minimum 140 mcd (millicandela) pada arus hadapan (I_F) 20mA. Nilai tipikal adalah dari 210 mcd hingga 320 mcd bergantung pada varian warna tertentu. Keamatan diukur menggunakan gabungan sensor dan penapis yang menghampiri lengkung respons fotopik (mata manusia) (CIE). Datasheet menyatakan bahawa produk dikelaskan kepada dua pangkat keamatan bercahaya, dengan kod pangkat ditanda pada pembungkusan.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):Siri ini mempunyai sudut pandangan sempit 45 darjah. Ini ditakrifkan sebagai sudut penuh di mana keamatan bercahaya turun kepada separuh daripada nilainya yang diukur pada paksi tengah (0°). Ciri ini menghasilkan pancaran cahaya yang lebih berarah.
• Spesifikasi Panjang Gelombang:Tiga metrik panjang gelombang utama disediakan:
  • Panjang Gelombang Puncak (λ_P):Panjang gelombang di mana keluaran kuasa optik adalah maksimum. Julatnya dari 575 nm (Hijau) hingga 650 nm (Merah Hiper).
  • Panjang Gelombang Dominan (λ_d):Satu panjang gelombang yang diperoleh daripada rajah kromatisiti CIE yang paling mewakili warna cahaya yang dilihat. Ia secara amnya lebih relevan untuk definisi warna berbanding panjang gelombang puncak. Nilai julat dari 572 nm (Hijau) hingga 639 nm (Merah Hiper).
  • Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):Lebar spektrum pancaran pada separuh kuasa maksimumnya (Lebar Penuh pada Separuh Maksimum - FWHM). Ia menunjukkan ketulenan warna. LED merah mempunyai spektrum yang lebih luas (20 nm), manakala LED kuning dan hijau mempunyai spektrum yang lebih sempit (15-17 nm).
• Voltan Hadapan (V_F):Susut voltan merentasi LED apabila didorong pada 20mA. Minimum V_Fadalah antara 2.0V dan 2.05V, dan tipikal V_Fadalah antara 2.3V dan 2.4V, bergantung pada warna. Parameter ini adalah penting untuk mereka bentuk perintang pembatas arus bersiri dengan LED.
• Arus Songsang (I_R):Arus bocor apabila voltan songsang 5V dikenakan. Ia biasanya 100 µA atau kurang.
• Kapasitans (C):Kapasitans simpang biasanya 40 pF apabila diukur pada bias 0V dan frekuensi 1 MHz. Ini boleh menjadi faktor dalam aplikasi pensuisan berkelajuan tinggi.

3. Penjelasan Sistem Pembin

Datasheet menunjukkan penggunaan sistem pembin terutamanya untuk keamatan bercahaya. Produk dikelaskan kepada dua pangkat keamatan (bin). Kod bin khusus untuk LED tertentu ditanda pada beg pembungkusan individunya. Ini membolehkan pereka memilih LED dengan tahap kecerahan yang konsisten untuk aplikasi mereka. Walaupun tidak diperincikan secara eksplisit untuk panjang gelombang atau voltan hadapan dalam dokumen ini, parameter sedemikian selalunya mempunyai julat toleransi (Min./Tip./Maks.) yang secara efektif mentakrifkan bin tersirat.

4. Analisis Keluk Prestasi

Datasheet merujuk kepada halaman khusus untuk "Keluk Ciri Elektrik / Optik Tipikal." Walaupun graf khusus tidak disediakan dalam teks, berdasarkan datasheet LED standard, ini biasanya termasuk:

• Keamatan Bercahaya Relatif vs. Arus Hadapan (Keluk I-V):Menunjukkan bagaimana keluaran cahaya meningkat dengan arus, biasanya dalam hubungan hampir linear dalam julat operasi.
• Voltan Hadapan vs. Arus Hadapan:Menggambarkan ciri V-I eksponen diod.
• Keamatan Bercahaya Relatif vs. Suhu Ambien:Menunjukkan penurunan keluaran cahaya apabila suhu simpang meningkat, menekankan kepentingan pengurusan terma.
• Taburan Spektrum:Plot yang menunjukkan kuasa relatif yang dipancarkan merentasi panjang gelombang berbeza, mewakili secara visual panjang gelombang puncak dan separuh lebar spektrum.
• Corak Sudut Pandangan:Plot kutub yang menunjukkan taburan spatial keamatan cahaya di sekeliling LED.

Keluk ini sangat berharga untuk memahami tingkah laku peranti di bawah keadaan bukan standard dan untuk reka bentuk litar yang tepat.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej

LED menggunakan pakej lubang tembus jejarian standard T-1 (3mm). Nota dimensi utama termasuk:

• Semua dimensi adalah dalam milimeter, dengan inci disediakan dalam kurungan.
• Toleransi standard ±0.25mm (±0.010") terpakai melainkan dinyatakan sebaliknya.
• Resin di bawah flens mungkin menonjol sehingga maksimum 1.0mm (0.04").
• Jarak kaki diukur pada titik di mana kaki keluar dari badan pakej, yang kritikal untuk penempatan lubang PCB.
• Lukisan pakej (dirujuk sebagai Siri LTL1CHx) biasanya akan menunjukkan panjang keseluruhan, diameter kanta, panjang dan diameter kaki, dan kedudukan titik rata atau penunjuk polarity lain pada flens.

5.2 Pengenalpastian Polarity

Untuk LED lubang tembus, kaki yang lebih panjang secara universal adalah anod (positif), dan kaki yang lebih pendek adalah katod (negatif). Selain itu, kebanyakan pakej mempunyai titik rata pada pinggir flens, yang biasanya terletak di sebelah katod. Sentiasa sahkan polarity sebelum memateri untuk mengelakkan kerosakan bias songsang.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Garis panduan utama yang disediakan adalah untuk pateri tangan atau gelombang: hujung besi pateri mestilah sekurang-kurangnya 1.6mm dari badan plastik LED, dan suhu tidak boleh melebihi 260°C selama lebih daripada 5 saat. Haba yang berpanjangan boleh mengkarbonkan kanta epoksi, menyebabkan delaminasi dalaman, atau merosakkan ikatan wayar.

Nota Pemasangan Umum:

• Elakkan menggunakan tekanan mekanikal pada kaki berhampiran badan.
• Jangan membersihkan LED dengan pembersih ultrasonik, kerana kavitasi boleh merosakkan struktur dalaman.
• Gunakan prosedur pengendalian anti-statik yang sesuai semasa pemasangan untuk melindungi die semikonduktor daripada nyahcas elektrostatik (ESD), walaupun LED secara amnya lebih teguh daripada sesetengah IC.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

Skema penomboran bahagian untuk siri ini ialah LTL1CHKxKNN, di mana "x" menandakan kod warna:

• D:Merah Hiper (AlInGaP)
• R:Merah Super (AlInGaP)
• E:Merah (AlInGaP)
• F:Kuning Oren (AlInGaP)
• Y:Kuning Amber (AlInGaP)
• S:Kuning (AlInGaP)
• G:Hijau (AlInGaP)

Semua varian berkongsi kanta jernih air dan pakej asas yang sama. Jenis pembungkusan khusus (cth., pukal, pita-dan-gelendong) tidak dinyatakan dalam kandungan yang disediakan tetapi akan ditakrifkan oleh pembekal.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Senario Aplikasi Biasa

Sebagai lampu penunjuk kegunaan am, LED ini sesuai untuk:

• Penunjuk kuasa-hidup/status pada elektronik pengguna, perkakas, dan panel kawalan industri.
• Pencahayaan belakang untuk suis, butang, dan legenda.
• Pencahayaan hiasan mudah.
• Aplikasi pengasing opto atau sensor asas (menggunakan LED sebagai sumber cahaya).

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pembatas Arus:Perintang pembatas arus luaran adalah wajib. Kira nilai perintang menggunakan Hukum Ohm: R = (V_bekalan- V_F) / I_F. Sentiasa gunakan V_Fmaksimum dari datasheet untuk reka bentuk konservatif untuk memastikan arus tidak melebihi tahap yang dikehendaki.
• Pengurusan Terma:Untuk operasi berterusan berhampiran penarafan arus maksimum atau dalam suhu ambien tinggi, pertimbangkan keluk penurunan kuasa. Pastikan aliran udara yang mencukupi jika berbilang LED digunakan dalam ruang terkurung.
• Sudut Pandangan:Sudut pandangan 45° mencipta titik panas yang lebih fokus. Untuk pencahayaan kawasan yang lebih luas, LED kanta tersebar atau penyebar luaran akan lebih sesuai.
• Litar Pacuan:LED boleh didorong terus dari pin GPIO mikropengawal (yang biasanya menyumber/menyerap sehingga 20-25mA) atau melalui pemacu transistor untuk arus yang lebih tinggi atau berbilang banyak LED.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Pembeza utama siri LTL1CHKxKNN ialah penggunaan teknologi AlInGaP untuk warna dari merah ke kuning/hijau. Berbanding teknologi lama seperti GaAsP (Gallium Arsenide Phosphide), AlInGaP menawarkan kecekapan bercahaya yang jauh lebih tinggi, bermakna keluaran cahaya yang lebih terang untuk jumlah arus elektrik yang sama. Kanta jernih air menyediakan keluaran cahaya tertinggi yang mungkin dari pakej, kerana tiada cahaya yang diserakkan atau diserap oleh warna tersebar. Sudut pandangan sempit 45° adalah pilihan khusus untuk aplikasi yang memerlukan pancaran berarah berbanding cahaya ambien yang luas.

10. Soalan Lazim (FAQ)

Q: Bolehkah saya mendorong LED ini terus dari bekalan 5V tanpa perintang?

A:No.Tanpa perintang pembatas arus, LED akan cuba menarik arus berlebihan, dengan cepat melebihi penarafan maksimumnya dan membawa kepada kegagalan serta-merta. Perintang bersiri sentiasa diperlukan untuk pacuan voltan malar.

Q: Apakah perbezaan antara Panjang Gelombang Puncak dan Panjang Gelombang Dominan?

A: Panjang Gelombang Puncak adalah di mana kuasa optik paling banyak dipancarkan. Panjang Gelombang Dominan dikira dari koordinat warna dan paling sesuai dengan warna yang dilihat oleh mata manusia. Untuk LED monokromatik, mereka selalunya hampir, tetapi Panjang Gelombang Dominan adalah piawai untuk menentukan warna.

Q: LED menjadi hangat semasa operasi. Adakah ini normal?

A: Ya, adalah normal untuk LED menghasilkan haba. Kecekapannya bukan 100%; sesetengah kuasa elektrik ditukar kepada haba pada simpang. Inilah sebabnya spesifikasi penurunan kuasa dan pertimbangan terma adalah penting untuk kebolehpercayaan jangka panjang.

Q: Bolehkah saya menggunakan PWM (Modulasi Lebar Denyut) untuk meredupkan LED ini?

A: Ya, LED ini sangat sesuai untuk peredupan PWM. Anda boleh mendorongnya dengan arus hadapan puncak (60mA atau 90mA bergantung pada warna) pada kitaran tugas rendah untuk mencapai arus purata yang meredupkan LED. Pastikan frekuensi PWM cukup tinggi (biasanya >100Hz) untuk mengelakkan kelipan yang kelihatan.

11. Contoh Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Contoh 1: Penunjuk Status Mikropengawal

Kegunaan biasa adalah sebagai penunjuk kuasa. Sambungkan anod LED merah (LTL1CHKEKNN) ke rel mikropengawal 3.3V melalui perintang. Kira perintang: Andaikan V_F= 2.4V dan I_Fyang dikehendaki = 10mA (untuk kuasa lebih rendah), R = (3.3V - 2.4V) / 0.01A = 90Ω. Perintang standard 100Ω akan menyediakan kira-kira 9mA, yang selamat dan cukup terang.

Contoh 2: Penunjuk Panel 12V

Untuk panel automotif atau industri 12V, perintang bersiri akan melesapkan lebih banyak kuasa. Untuk LED hijau (LTL1CHKGKNN) pada 20mA: R = (12V - 2.4V) / 0.02A = 480Ω. Kuasa dalam perintang ialah P = I²R = (0.02)²* 480 = 0.192W. Perintang standard 1/4W (0.25W) adalah mencukupi tetapi akan beroperasi hangat. Menggunakan perintang 1/2W memberikan margin keselamatan yang lebih baik.

12. Pengenalan Prinsip Teknologi

LED ini adalah berdasarkan struktur heterosimpang ganda menggunakan Aluminium Indium Gallium Fosfida (AlInGaP) sebagai lapisan pemancar cahaya aktif. Apabila voltan hadapan dikenakan, elektron dan lubang disuntik ke dalam kawasan aktif dari lapisan semikonduktor jenis-N dan jenis-P, masing-masing. Mereka bergabung semula secara radiatif, membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Komposisi khusus aloi AlInGaP menentukan tenaga jurang jalur bahan, yang secara langsung menentukan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan. Jurang jalur yang lebih luas menghasilkan panjang gelombang yang lebih pendek (hijau/kuning), manakala jurang jalur yang lebih sempit menghasilkan panjang gelombang yang lebih panjang (merah). Kanta epoksi jernih air berfungsi untuk melindungi die semikonduktor, membentuk pancaran melalui geometri kubahnya, dan menyediakan medium untuk pengekstrakan cahaya yang cekap dari bahan semikonduktor indeks tinggi.

13. Trend Pembangunan Teknologi

Walaupun datasheet ini mewakili produk matang dan digunakan secara meluas, teknologi LED terus berkembang. Trend yang berkaitan dengan kelas peranti ini termasuk:

• Peningkatan Kecekapan:Peningkatan berterusan dalam sains bahan dan pertumbuhan epitaksial membawa kepada lumen per watt (lm/W) yang lebih tinggi, bermakna cahaya yang lebih terang atau penggunaan kuasa yang lebih rendah untuk kecerahan yang sama.
• Konsistensi Warna:Toleransi pembin yang lebih ketat untuk panjang gelombang dan keamatan bercahaya menjadi piawai, membolehkan penampilan yang lebih seragam dalam aplikasi berbilang LED.
• Pembungkusan:Walaupun lubang tembus kekal popular untuk prototaip dan aplikasi tertentu, pakej peranti pemasangan permukaan (SMD) (seperti 0603, 0805) sebah besarnya telah menjadi piawai industri untuk pengeluaran volum tinggi disebabkan saiznya yang lebih kecil dan kesesuaian untuk pemasangan automatik.
• Peluasan Aplikasi:Kebolehpercayaan asas dan kecekapan LED seperti ini terus mendorong penerimaannya ke kawasan baru di luar penunjuk mudah, seperti dalam pencahayaan am tahap rendah, papan tanda, dan pencahayaan dalaman automotif.