Dokumen Teknikal LTPA-2720ZCETU LED - Pakej 2.7x2.0mm - 3.2V Tipikal - 1.26W Maks - Warna Sian

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTPA-2720ZCETU ialah diod pemancar cahaya (LED) berkuasa tinggi yang tergolong dalam siri 2720. Produk ini direka khusus untuk memenuhi keperluan ketat sistem elektronik automotif. Peranti ini menggunakan bahan semikonduktor InGaN (Indium Gallium Nitride) untuk menghasilkan output cahaya sian, yang ditapis melalui kanta hijau. Ciri penentunya ialah saiznya yang diminiaturkan, menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang mempunyai ruang terhad pada papan litar bercetak (PCB) di mana proses pemasangan automatik digunakan.

1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran

Kelebihan utama LED ini ialah gabungan output bercahaya tinggi dalam faktor bentuk yang sangat kecil. Ia direka untuk serasi dengan peralatan pick-and-place automatik standard, memudahkan pembuatan volum tinggi. Produk ini telah dipra-syaratkan untuk memenuhi keperluan Tahap Kepekaan Kelembapan JEDEC MSL2, memastikan kebolehpercayaan semasa proses pateri alir balik. Kelayakannya selaras dengan piawaian AEC-Q102, iaitu piawaian kebolehpercayaan utama untuk semikonduktor optoelektronik diskret dalam aplikasi automotif. Pasaran sasaran utama ialah aplikasi aksesori automotif, di mana penyelesaian pencahayaan yang teguh, boleh dipercayai dan padat diperlukan.

2. Parameter Teknikal: Tafsiran Objektif Mendalam

Bahagian ini memberikan analisis terperinci tentang had operasi dan ciri prestasi LED di bawah keadaan yang ditakrifkan.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi di bawah atau pada had ini tidak dijamin.

• Pelesapan Kuasa (P_D):1.26 Watt maksimum. Ini ialah jumlah kuasa elektrik yang boleh dipelesapkan oleh pakej sebagai haba tanpa melebihi suhu simpang maksimum.
• Arus Hadapan (I_F):5 mA minimum, 400 mA maksimum DC. Peranti memerlukan arus minimum untuk menyala dengan berkesan. Arus DC berterusan maksimum tidak boleh melebihi 400 mA.
• Arus Denyut Puncak (I_P):750 mA di bawah keadaan tertentu (kitar tugas 1/100, lebar denyut 0.1ms). Ini membolehkan letusan pendek arus yang lebih tinggi, berguna untuk aplikasi kecerahan berdenyut.
• Kepekaan ESD (V_HBM):8 kV (Model Badan Manusia) mengikut AEC-Q102-001. Ini menunjukkan tahap perlindungan nyahcas elektrostatik yang teguh sesuai untuk persekitaran pengendalian automotif.
• Julat Suhu:Suhu simpang (T_j) tidak boleh melebihi 150°C. Peranti ini dinilai untuk beroperasi dari suhu ambien -40°C hingga +125°C (T_opr), dengan julat suhu penyimpanan yang sama (T_stg).

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik pada T_a=25°C, I_F=200mA

Ini ialah parameter prestasi tipikal yang diukur di bawah keadaan ujian piawai.

• Fluks Bercahaya (Φ_V):45 lm (minimum) hingga 63 lm (maksimum). Ini ialah jumlah output cahaya nampak. Nilai tipikal tidak dinyatakan, menunjukkan prestasi diuruskan melalui sistem binning.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):120 darjah tipikal. Ini ialah sudut penuh di mana keamatan bercahaya adalah separuh nilai pada paksi tengah, menunjukkan corak pancaran yang luas.
• Koordinat Kromatisiti (Cx, Cy):Nilai tipikal ialah x=0.165, y=0.362 pada rajah kromatisiti CIE 1931, mentakrifkan titik warna sian. Toleransi ±0.01 digunakan pada koordinat ini.
• Voltan Hadapan (V_F):2.8V (minimum) hingga 3.6V (maksimum) pada 200mA. Toleransi untuk mana-mana unit ialah ±0.1V dari nilai binningnya. Parameter ini adalah penting untuk reka bentuk pemacu dan pengurusan terma.
• Arus Songsang (I_R):10 μA maksimum pada voltan ujian yang ditentukan. Dokumen data menyatakan dengan jelas peranti ini tidak direka untuk operasi bias songsang.

2.3 Ciri-ciri Terma

Pengurusan terma yang berkesan adalah kritikal untuk prestasi dan jangka hayat LED.

• Rintangan Terma, Simpang-ke-Titik Pateri (R_th,J-S):
  • Nyata (R_{th,J-S nyata}):13 °C/W tipikal. Ini mewakili laluan terma sebenar dari simpang semikonduktor ke titik pateri pada PCB.
  • Elektrik (R_{th,J-S el}):9.1 °C/W tipikal. Ini ialah nilai yang dikira daripada pekali suhu voltan hadapan dan digunakan untuk anggaran suhu in-situ.

Nilai rintangan terma yang lebih rendah adalah lebih baik, kerana ia bermakna haba boleh keluar dari simpang dengan lebih mudah, membawa kepada suhu operasi yang lebih rendah dan output cahaya yang lebih tinggi untuk arus pemacu tertentu.

3. Penjelasan Sistem Binning

Untuk memastikan konsistensi dalam pengeluaran besar-besaran, LED disusun ke dalam bin prestasi. LTPA-2720ZCETU menggunakan sistem binning tiga dimensi: Voltan Hadapan (V_F), Fluks Bercahaya (Φ_V), dan Warna (Kromatisiti). Bahagian lengkap ditentukan oleh gabungan seperti D7/5J/C4.

3.1 Binning Voltan Hadapan (V_F)

Bin ditakrifkan pada I_F= 200mA. Setiap bin mempunyai toleransi ±0.1V.

• D7:2.8V hingga 3.0V
• D8:3.0V hingga 3.2V
• D9:3.2V hingga 3.4V
• D10:3.4V hingga 3.6V

3.2 Binning Fluks Bercahaya (Φ_V)

Bin ditakrifkan pada I_F= 200mA. Setiap bin mempunyai toleransi ±10%.

• 5J:45 lm hingga 50 lm
• 6J:50 lm hingga 56 lm
• 7J:56 lm hingga 63 lm

3.3 Binning Warna (Kromatisiti)

Warna ditakrifkan oleh koordinat pada rajah CIE 1931 pada I_F= 200mA. Toleransi ±0.01 digunakan pada koordinat (x, y). Dokumen data menyediakan dua bin yang ditakrifkan oleh kawasan segi empat:

• Bin C3:Ditakrifkan oleh titik (x,y): (0.100, 0.335), (0.105, 0.375), (0.195, 0.358), (0.195, 0.335).
• Bin C4:Ditakrifkan oleh titik (x,y): (0.105, 0.375), (0.110, 0.420), (0.195, 0.386), (0.195, 0.358).

Nombor bahagian LTPA-2720ZCETU sepadan dengan bin warna C4.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Dokumen data termasuk beberapa graf yang menggambarkan hubungan antara parameter utama. Ini adalah penting untuk reka bentuk litar dan memahami prestasi di bawah keadaan bukan standard.

4.1 Voltan Hadapan vs. Arus Hadapan (Lengkung I-V)

Lengkung ini menunjukkan hubungan tak linear antara voltan merentasi LED dan arus yang mengalir melaluinya. Voltan meningkat dengan arus tetapi tidak secara linear. Graf ini adalah penting untuk memilih perintang had arus atau mereka bentuk pemacu arus malar.

4.2 Fluks Bercahaya Relatif vs. Arus Hadapan

Lengkung ini menunjukkan bagaimana output cahaya meningkat dengan arus pemacu. Ia biasanya menunjukkan hubungan sub-linear pada arus yang lebih tinggi disebabkan oleh penurunan kecekapan dan peningkatan suhu simpang. Ia membantu menentukan arus pemacu optimum untuk tahap kecerahan yang dikehendaki sambil mempertimbangkan kecekapan.

4.3 Lengkung Penurunan Arus Hadapan

Ini adalah salah satu graf yang paling kritikal untuk kebolehpercayaan. Ia menunjukkan arus hadapan berterusan maksimum yang dibenarkan sebagai fungsi suhu ambien (T_a). Apabila suhu ambien meningkat, arus selamat maksimum berkurangan untuk mengelakkan suhu simpang melebihi had 150°C. Pereka bentuk mesti beroperasi di bawah lengkung ini.

4.4 Fluks Bercahaya Relatif vs. Suhu Simpang

Graf ini menggambarkan kesan pemadaman terma. Apabila suhu simpang LED (T_j) meningkat, output bercahayanya berkurangan. Lengkung dinormalisasikan kepada output pada 25°C. Maklumat ini adalah penting untuk reka bentuk terma untuk mengekalkan kecerahan yang konsisten.

4.5 Anjakan Koordinat Kromatisiti vs. Suhu Simpang

Plot ini menunjukkan bagaimana koordinat warna (x dan y) beralih dengan perubahan suhu simpang. Sesetengah anjakan dijangka, dan memahami magnitudnya adalah penting untuk aplikasi yang memerlukan output warna yang stabil.

4.6 Anjakan Voltan vs. Suhu Simpang

Voltan hadapan LED mempunyai pekali suhu negatif (ia berkurangan apabila suhu meningkat). Lengkung ini mengukur anjakan tersebut, yang boleh digunakan dalam beberapa litar untuk menganggarkan atau memantau suhu simpang.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej

LED menggunakan tapak kaki pakej 2720 piawai industri. Dimensi utama termasuk saiz badan kira-kira 2.7mm x 2.0mm. Leadnya disadur emas. Semua toleransi dimensi ialah ±0.2mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Lukisan mekanikal tepat harus dirujuk untuk reka bentuk corak tanah PCB.

5.2 Pengenalpastian Polarity dan Susun Atur Pad

Dokumen data termasuk susun atur pad pateri yang disyorkan untuk pateri alir balik inframerah atau fasa wap. Susun atur ini direka untuk memastikan sambungan pateri yang boleh dipercayai dan penjajaran yang betul semasa pemasangan. Terminal katod (negatif) biasanya ditunjukkan oleh penanda visual pada pakej LED, seperti takuk atau warna hijau. Gambar rajah susun atur pad dengan jelas menunjukkan pad anod dan katod.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

6.1 Profil Pateri Alir Balik

Peranti ini serasi dengan proses pateri alir balik inframerah. Dokumen data merujuk kepada profil pateri tanpa plumbum mengikut piawaian J-STD-020. Parameter utama profil ini termasuk:

• Pemanasan Awal:Kenaikan beransur-ansur untuk mengaktifkan fluks dan meminimumkan kejutan terma.
• Rendam (Penstabilan Terma):Tempoh pada suhu stabil untuk memastikan pemanasan sekata papan dan komponen.
• Alir Balik (Cecair):Zon suhu puncak di mana pateri cair. Suhu puncak dan masa di atas cecair (TAL) adalah kritikal dan tidak boleh melebihi penarafan maksimum LED untuk mengelakkan kerosakan.
• Penyejukan:Tempoh penyejukan terkawal untuk membentuk sambungan pateri yang boleh dipercayai.

6.2 Langkah Berjaga-jaga Penyimpanan dan Pengendalian

LED dinilai sebagai Tahap Kepekaan Kelembapan (MSL) 2 mengikut JEDEC J-STD-020.

• Pakej Tertutup:Apabila disimpan dalam beg kalis lembapan asal dengan penyerap lembapan, ia harus disimpan pada ≤30°C dan ≤70% Kelembapan Relatif (RH) dan digunakan dalam tempoh satu tahun.
• Pakej Terbuka:Setelah beg dibuka, komponen harus disimpan pada ≤30°C dan ≤60% RH. Adalah disyorkan untuk menyelesaikan proses pateri alir balik dalam tempoh 365 hari selepas membuka beg.
• Nota Aplikasi:Dokumen data mengandungi penafian standard yang menyatakan bahawa peranti ini bertujuan untuk peralatan elektronik biasa. Untuk aplikasi di mana kegagalan boleh membahayakan nyawa atau kesihatan (penerbangan, perubatan, dll.), perundingan dan kelayakan tambahan adalah perlu.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung

LED dibekalkan dalam pembungkusan piawai industri untuk pemasangan automatik.

• Pita Pembawa:Pita lebar 8mm.
• Gegelung:Gegelung diameter 7 inci (178mm).
• Kuantiti:2000 keping setiap gegelung penuh.
• Kuantiti Pesanan Minimum (MOQ):500 keping untuk kuantiti baki.
• Piawaian:Pembungkusan mematuhi spesifikasi ANSI/EIA-481. Poket kosong dimeterai dengan pita penutup, dan maksimum dua komponen hilang berturut-turut dibenarkan.

8. Cadangan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

8.1 Senario Aplikasi Tipikal

Memandangkan kelayakan AEC-Q102, kuasa tinggi dan saiz kecil, LED ini adalah sesuai untuk pelbagai fungsi pencahayaan automotif selain lampu kepala utama. Contoh termasuk:

• Modul Lampu Larian Siang (DRL)
• Lampu Berhenti Tinggi Tengah (CHMSL)
• Pencahayaan ambien dalaman dan lampu latar papan pemuka
• Lampu lopak luar, lampu pemegang pintu atau pencahayaan lencana
• Pencahayaan isyarat dalam cermin sisi

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk Kritikal

1. Pengurusan Terma:Ini adalah paling penting. Dengan pelesapan kuasa sehingga 1.26W, PCB mesti menyediakan laluan terma yang mencukupi. Gunakan nilai rintangan terma (R_th,J-S) untuk mengira suhu simpang yang dijangkakan (T_j) untuk reka bentuk anda: T_j= T_a+ (R_th× P_D). Pastikan T_jkekal di bawah 150°C, dan lebih rendah lebih baik untuk memaksimumkan output cahaya dan jangka hayat. Gunakan via terma, tuangan kuprum dan mungkin PCB teras logam jika perlu.
2. Litar Pemacu:Sentiasa gunakan pemacu arus malar, bukan sumber voltan malar dengan perintang ringkas. Ini memastikan output cahaya stabil tanpa mengira variasi dalam voltan hadapan (disebabkan binning atau suhu). Pemacu mesti dinilai untuk julat suhu operasi penuh (-40°C hingga +125°C).
3. Reka Bentuk Optik:Sudut pandangan 120 darjah memberikan pancaran yang luas. Untuk aplikasi fokus, optik sekunder (kanta, pemantul) akan diperlukan. Pertimbangkan bin warna awal (C4) dan anjakan potensinya dengan suhu apabila menentukan keperluan warna.
4. Susun Atur PCB:Ikuti susun atur pad pateri yang disyorkan dengan tepat. Pastikan jarak yang mencukupi antara pad untuk mengelakkan jambatan pateri. Reka bentuk pad mempengaruhi kedua-dua kebolehpercayaan sambungan pateri dan prestasi terma.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Walaupun perbandingan pesaing langsung tidak terdapat dalam dokumen data, pembeza utama produk ini boleh disimpulkan:

• Faktor Bentuk vs. Kuasa:Ia menawarkan fluks bercahaya tinggi (sehingga 63 lm) dari pakej miniatur 2720 (2.7x2.0mm), memberikan ketumpatan kuasa yang tinggi.
• Kelayakan Automotif:Pematuhan dengan AEC-Q102 dan pra-syaratan kepada MSL2 adalah pembeza kritikal untuk LED automotif berbanding gred komersial.
• Sumber Warna Sian:Menggunakan die InGaN dengan kanta hijau untuk menghasilkan sian adalah penyelesaian khusus untuk aplikasi yang memerlukan panjang gelombang tertentu, berbanding menggunakan LED putih yang ditukar fosfor.
• Binning tiga dimensi (V, Fluks, Warna) membolehkan pemadanan prestasi peringkat sistem yang ketat, yang penting dalam aplikasi automotif untuk konsistensi merentasi kenderaan._F10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Bolehkah saya memacu LED ini dengan bekalan 3.3V dan perintang?

1. J:
   Ia mungkin tetapi tidak disyorkan untuk reka bentuk profesional. Voltan hadapan berjulat dari 2.8V hingga 3.6V. Pada 3.3V, LED dari bin D10 (3.4V-3.6V) mungkin tidak menyala, manakala dari bin D7 (2.8V-3.0V) akan mempunyai arus yang sangat berubah-ubah bergantung pada Vyang tepat, membawa kepada kecerahan yang tidak konsisten dan potensi arus berlebihan. Pemacu arus malar adalah penting._FS: Mengapakah output bercahaya berkurangan apabila LED menjadi panas?
2. J:
   Ini disebabkan oleh "pemadaman terma" atau "penurunan kecekapan," ciri asas LED semikonduktor. Peningkatan suhu meningkatkan proses rekombinasi bukan sinaran dalam semikonduktor, mengurangkan kecekapan kuantum dalaman (nisbah foton dijana kepada elektron disuntik).S: Apakah perbezaan antara R
3. th,J-S nyata_{dan R}th,J-S el_??
   J: R_{th,J-S nyata}diukur secara langsung menggunakan kaedah ujian terma. R_{th,J-S el}dikira menggunakan kaedah parameter sensitif suhu (TSP), yang bergantung pada perubahan voltan hadapan dengan suhu. Kaedah elektrik sering digunakan untuk pemantauan suhu in-situ dalam aplikasi sebenar.
4. S: Penarafan ESD ialah 8kV. Adakah saya masih memerlukan perlindungan ESD pada papan saya?
   J:Penarafan HBM 8kV menunjukkan keteguhan yang baik untuk pengendalian semasa pemasangan. Walau bagaimanapun, untuk aplikasi automotif, keperluan ESD peringkat sistem (cth., ISO 10605) mungkin lebih ketat. Selalunya bijak untuk memasukkan diod penindasan voltan sementara (TVS) atau perlindungan lain pada talian pemacu LED, terutamanya jika ia dihalakan ke penyambung yang terdedah kepada persekitaran elektrik kenderaan.

11. Kes Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Senario: Mereka Bentuk Modul Lampu Larian Siang (DRL)
Seorang pereka bentuk mencipta modul DRL padat untuk kereta. Ruang adalah terhad, tetapi kecerahan tinggi diperlukan untuk keterlihatan siang hari. Mereka memilih LTPA-2720ZCETU untuk fluks tingginya dalam pakej kecil.

1. Reka Bentuk Elektrik:Mereka mereka bentuk pemacu arus malar mod buck yang boleh menyampaikan 350mA (di bawah maksimum 400mA) dari bateri kenderaan 12V, beroperasi dari suhu ambien -40°C hingga +105°C.
2. Reka Bentuk Terma:Housing modul adalah aluminium. PCB ialah papan 2 lapisan dengan pad kuprum besar yang terdedah pada lapisan bawah disambungkan ke pad terma LED melalui pelbagai via terma. Simulasi terma dijalankan menggunakan R_{th,J-S nyata}= 13°C/W dan suhu ambien yang dijangkakan untuk memastikan T_j << 120°C untuk jangka hayat panjang.
3. Reka Bentuk Optik:Kanta TIR (Pantulan Dalaman Jumlah) sekunder diletakkan di atas setiap LED untuk mengkolimasikan pancaran luas 120 darjah kepada corak kipas mendatar terkawal yang sesuai untuk DRL.
4. Pembuatan:BOM menentukan kod bin 7J/D8/C4 untuk memastikan kecerahan tinggi (7J: 56-63 lm), voltan pertengahan (D8: 3.0-3.2V) untuk kecekapan pemacu, dan warna sian yang konsisten (C4). Pemasang menggunakan pembungkusan pita-dan-gegelung yang disediakan dalam mesin pick-and-place automatik, mengikut profil alir balik J-STD-020.

12. Pengenalan Prinsip

LTPA-2720ZCETU ialah sumber cahaya semikonduktor. Terasnya ialah cip yang diperbuat daripada bahan InGaN (Indium Gallium Nitride). Apabila voltan hadapan dikenakan, elektron dan lubang disuntik ke dalam rantau aktif semikonduktor. Apabila elektron bergabung semula dengan lubang, tenaga dibebaskan dalam bentuk foton (zarah cahaya). Komposisi khusus aloi InGaN menentukan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan; dalam kes ini, ia menghasilkan cahaya dalam spektrum sian/biru-hijau. Cahaya primer ini melalui kanta berwarna hijau dalaman (kanta pakej), yang mungkin menyerap beberapa panjang gelombang dan menghantar yang lain, menghasilkan warna sian akhir yang dilihat. Kecekapan proses elektroluminesen ini dipengaruhi oleh arus pemacu dan suhu, seperti yang ditunjukkan dalam lengkung prestasi.

13. Trend Pembangunan

Evolusi LED seperti LTPA-2720ZCETU mengikut beberapa trend industri yang jelas:

• Ketumpatan Kuasa Meningkat:Penambahbaikan berterusan dalam epitaksi semikonduktor dan reka bentuk terma pakej membolehkan fluks bercahaya yang lebih tinggi dari pakej yang semakin kecil, membolehkan sistem pencahayaan automotif yang lebih padat dan terang.
• Piawaian Kebolehpercayaan Dipertingkatkan:Keperluan automotif mendorong piawaian kelayakan yang lebih ketat melebihi AEC-Q102, termasuk ujian jangka hayat yang lebih panjang, julat kitaran suhu yang lebih tinggi dan rintangan yang lebih teguh terhadap sulfur dan agen kakisan lain.
• Binning dan Konsistensi Warna yang Lebih Ketat:Apabila LED digunakan dalam kelompok untuk gaya (cth., bar cahaya), permintaan untuk binning warna dan fluks yang sangat ketat ("super-binning") semakin meningkat untuk mengelakkan variasi nampak antara LED bersebelahan.
• Integrasi dengan Pemacu dan Kawalan:Terdapat trend ke arah penyelesaian yang lebih bersepadu, seperti LED dengan pengatur arus terbina dalam atau pemacu LED pintar yang boleh berkomunikasi melalui bas automotif (LIN, CAN), walaupun peranti yang diterangkan di sini kekal sebagai komponen diskret.
• Fokus pada Ciri-ciri Spektrum:Selain koordinat warna, terdapat minat yang semakin meningkat dalam taburan kuasa spektrum (SPD) penuh, terutamanya untuk aplikasi di mana cahaya berinteraksi dengan kamera (Sistem Bantuan Pemandu Maju - ADAS) atau bahan tertentu.