Dokumen Teknikal LED SMD Dwi Warna AlInGaP - Dimensi Pakej - Hijau 2.0V / Jingga 2.0V - Kuasa 75mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi teknikal untuk Diode Pemancar Cahaya (LED) Peranti Permukaan Dipasang (SMD) dwi warna berkecemerlangan tinggi. Peranti ini menggabungkan dua cip semikonduktor AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Fosfida) yang berbeza dalam satu pakej tunggal, membolehkan pancaran cahaya hijau dan jingga. Ia direka untuk keserasian dengan proses pemasangan automatik dan teknik pematerian moden, menjadikannya sesuai untuk pembuatan elektronik volum tinggi.

Kelebihan teras produk ini termasuk pematuhannya terhadap peraturan alam sekitar (RoHS), penggunaan teknologi AlInGaP termaju untuk kecerahan yang unggul, dan format pakej piawai yang memastikan keserasian luas dengan peralatan penempatan dan pematerian industri. Pasaran sasarannya yang utama termasuk elektronik pengguna, penunjuk industri, pencahayaan dalaman automotif, dan pelbagai aplikasi isyarat di mana penunjukan dwi warna yang boleh dipercayai diperlukan.

2. Penerokaan Mendalam Parameter Teknikal

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

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

• Pelesapan Kuasa (P_d):75 mW per cip warna pada suhu ambien (T_a) 25°C. Melebihi nilai ini berisiko menyebabkan tekanan haba berlebihan.
• Arus Ke Hadapan:Arus terus DC ke hadapan maksimum berterusan (I_F) ialah 30 mA. Arus puncak ke hadapan yang lebih tinggi iaitu 80 mA hanya dibenarkan di bawah keadaan berdenyut (kitar tugas 1/10, lebar denyut 0.1ms) untuk mengelakkan pemanasan berlebihan.
• Penurunan Arus:Arus DC ke hadapan maksimum yang dibenarkan berkurangan secara linear pada kadar 0.4 mA/°C apabila suhu ambien meningkat melebihi 25°C. Ini adalah pertimbangan reka bentuk kritikal untuk persekitaran suhu tinggi.
• Voltan Songsang (V_R):5 V. Menggunakan voltan pincang songsang yang lebih tinggi daripada ini boleh menyebabkan kerosakan simpang.
• Julat Suhu:Peranti boleh beroperasi dan disimpan dalam julat suhu yang luas iaitu -55°C hingga +85°C.
• Toleransi Pematerian:LED ini boleh menahan pematerian gelombang atau inframerah pada 260°C selama 5 saat, atau pematerian fasa wap pada 215°C selama 3 minit, mengesahkan ketahanannya untuk proses refluks SMT piawai.

2.2 Ciri Elektrik & Optik

Parameter ini diukur di bawah keadaan ujian piawai (T_a=25°C, I_F=20 mA) dan mentakrifkan prestasi peranti.

• Keamatan Bercahaya (I_V):Ukuran utama kecerahan. Cip hijau mempunyai keamatan tipikal 35.0 mcd (min. 18.0 mcd), manakala cip jingga adalah jauh lebih terang dengan keamatan tipikal 90.0 mcd (min. 28.0 mcd). Keamatan diukur menggunakan penderia yang ditapis untuk sepadan dengan respons fotopik mata manusia (lengkung CIE).
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):Kira-kira 130 darjah untuk kedua-dua warna. Sudut pandangan yang luas ini menunjukkan corak sinaran resap, sesuai untuk aplikasi yang memerlukan keterlihatan dari pelbagai sudut yang luas.
• Panjang Gelombang:Panjang gelombang dominan tipikal (λ_d) cip hijau ialah 571 nm, dengan panjang gelombang pancaran puncak (λ_p) pada 574 nm. Cip jingga memancarkan pada λ_dtipikal 605 nm dan λ_p611 nm. Separuh lebar spektrum (Δλ) adalah kira-kira 15 nm untuk hijau dan 17 nm untuk jingga, mentakrifkan ketulenan warna.
• Voltan Ke Hadapan (V_F):Biasanya 2.0 V untuk kedua-dua warna pada 20 mA, dengan maksimum 2.4 V. Voltan rendah ini serasi dengan bekalan kuasa aras logik biasa.
• Arus Songsang (I_R):Maksimum 10 μA pada pincang songsang 5 V, menunjukkan kualiti simpang yang baik.
• Kapasitans (C):Biasanya 40 pF pada pincang 0V dan 1 MHz. Ini relevan untuk aplikasi pensuisan frekuensi tinggi.

3. Penjelasan Sistem Pembin

LED disusun ke dalam bin berdasarkan keamatan bercahaya dan panjang gelombang dominan untuk memastikan konsistensi dalam pengeluaran. Pereka boleh menentukan bin untuk mencapai penampilan seragam dalam produk mereka.

3.1 Pembin Keamatan Bercahaya

Untuk cipHijau, julat bin adalah dari M (18.0-28.0 mcd) hingga Q (71.0-112.0 mcd). Untuk cipJingga, julat bin adalah dari N (28.0-45.0 mcd) hingga R (112.0-180.0 mcd). Toleransi ±15% digunakan dalam setiap bin.

3.2 Pembin Panjang Gelombang Dominan (Hijau Sahaja)

LED hijau selanjutnya dibin mengikut panjang gelombang dominan: Bin C (567.5-570.5 nm), Bin D (570.5-573.5 nm), dan Bin E (573.5-576.5 nm), dengan toleransi ±1 nm per bin. Ini membolehkan padanan warna yang tepat dalam aplikasi kritikal.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Walaupun graf khusus dirujuk dalam lembaran data (Rajah.1, Rajah.6), lengkung tipikal untuk peranti sedemikian akan menggambarkan hubungan berikut:

• Lengkung I-V:Menunjukkan hubungan eksponen antara voltan ke hadapan dan arus. Lengkung akan mempunyai 'lutut' yang berbeza sekitar V_Ftipikal 2.0V.
• Keamatan Bercahaya vs. Arus Ke Hadapan:Keamatan umumnya meningkat secara linear dengan arus dalam julat operasi normal (sehingga arus DC dinilai).
• Keamatan Bercahaya vs. Suhu Ambien:Keamatan biasanya berkurangan apabila suhu meningkat disebabkan oleh kecekapan kuantum dalaman yang berkurangan. Faktor penurunan 0.4 mA/°C digunakan untuk mengimbangi kesan ini secara elektrik.
• Taburan Spektrum:Plot kuasa sinaran relatif berbanding panjang gelombang, menunjukkan satu puncak pada λ_p(574nm untuk hijau, 611nm untuk jingga) dengan separuh lebar yang ditentukan.

5. Maklumat Mekanikal & Pembungkusan

5.1 Dimensi Pakej dan Polarity

Peranti ini mematuhi garis luar pakej SMD piawai EIA. Penetapan pin ditakrifkan dengan jelas: Pin 1 dan 3 adalah untuk cip hijau, manakala pin 2 dan 4 adalah untuk cip jingga. Kanta adalah jernih air. Semua toleransi dimensi adalah ±0.10 mm melainkan dinyatakan sebaliknya.

5.2 Reka Bentuk Pad Pateri yang Disyorkan

Cadangan corak land disediakan untuk memastikan pembentukan sendi pateri yang boleh dipercayai, penjajaran yang betul, dan kekuatan mekanikal yang mencukupi semasa dan selepas proses refluks. Mematuhi corak ini adalah penting untuk hasil pembuatan.

6. Panduan Pematerian & Pemasangan

6.1 Profil Pematerian Refluks

Profil cadangan terperinci disediakan untuk kedua-dua proses pateri standard (SnPb) dan bebas plumbum (SnAgCu) menggunakan refluks Inframerah (IR). Parameter utama termasuk zon pra-pemanasan, masa di atas likuidus, suhu puncak (maksimum 240°C disyorkan), dan kadar penyejukan. Profil ini penting untuk mengelakkan kejutan haba dan memastikan sambungan pateri yang boleh dipercayai tanpa merosakkan pakej LED.

6.2 Penyimpanan dan Pengendalian

• Penyimpanan:LED harus disimpan dalam keadaan tidak melebihi 30°C dan 70% kelembapan relatif. Komponen yang dikeluarkan dari pembungkusan penghalang lembapan harus direfluks dalam tempoh satu minggu atau dibakar sebelum digunakan jika disimpan lebih lama.
• Pembersihan:Jika perlu, pembersihan hanya harus dilakukan dengan pelarut yang ditentukan seperti etil alkohol atau isopropil alkohol pada suhu bilik selama kurang daripada satu minit. Bahan kimia yang tidak ditentukan mungkin merosakkan kanta epoksi.
• Langkah Berjaga-jaga ESD:Peranti ini sensitif kepada nyahcas elektrostatik. Prosedur pengendalian termasuk menggunakan tali pergelangan tangan yang dibumikan, tikar anti-statik, dan memastikan semua peralatan dibumikan dengan betul.

7. Maklumat Pembungkusan & Pesanan

LED dibekalkan dalam pita 8mm piawai industri pada gegelung berdiameter 7 inci. Setiap gegelung mengandungi 3000 keping. Spesifikasi pita-dan-gegelung mematuhi ANSI/EIA 481-1-A-1994. Nota pembungkusan utama termasuk: poket kosong dimeterai, kuantiti pesanan minimum untuk baki ialah 500 keping, dan maksimum dua komponen hilang berturut-turut dibenarkan per gegelung.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Senario Aplikasi Tipikal

LED dwi warna ini sesuai untuk penunjuk status, lampu latar untuk butang atau ikon, pencahayaan papan pemuka automotif, paparan perkakas pengguna, dan isyarat panel kawalan industri di mana dua keadaan berbeza (contohnya, kuasa hidup/siap sedia, aktif/penggera) perlu ditunjukkan oleh warna.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk Litar

Kaedah Pendorongan:LED adalah peranti didorong arus. Untuk memastikan kecerahan seragam apabila mendorong berbilang LED secara selari, adalahsangat disyorkanuntuk menggunakan perintang had arus berasingan secara bersiri dengan setiap LED (Model Litar A). Mendorong LED secara selari tanpa perintang individu (Model Litar B) tidak digalakkan, kerana variasi kecil dalam ciri voltan ke hadapan (V_F) antara LED individu boleh menyebabkan ketidakseimbangan arus yang ketara dan kecerahan tidak sekata.

Nilai perintang bersiri (R_s) boleh dikira menggunakan Hukum Ohm: R_s= (V_bekalan- V_F) / I_F, di mana I_Fialah arus operasi yang dikehendaki (contohnya, 20 mA).

9. Perbandingan & Pembezaan Teknikal

Faktor pembezaan utama LED ini adalahkeupayaan dwi warnanya dalam satu pakej SMD padatdan penggunaanteknologi AlInGaP. Berbanding teknologi lama seperti GaP standard, AlInGaP menawarkan kecekapan bercahaya yang jauh lebih tinggi, menghasilkan kecerahan yang lebih besar untuk arus input yang sama. Integrasi dua cip menjimatkan ruang papan dan memudahkan pemasangan berbanding menggunakan dua LED satu warna berasingan.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Bolehkah saya mendorong kedua-dua cip hijau dan jingga serentak pada arus DC maksimum mereka (30mA setiap satu)?

J: Tidak. Pelesapan kuasa maksimum mutlak ialah 75 mW per cip. Pada 30 mA dan V_Ftipikal 2.0V, kuasa per cip ialah 60 mW, yang berada dalam had. Walau bagaimanapun, mendorong kedua-duanya serentak pada kuasa penuh menjana 120 mW jumlah haba dalam pakej yang sangat kecil, yang berkemungkinan melebihi keupayaan pelesapan haba keseluruhan peranti dan PCB. Rujuk lengkung penurunan haba dan pertimbangkan arus dorongan yang lebih rendah atau operasi berdenyut untuk kedua-dua warna serentak.

S: Mengapakah perintang had arus berasingan diperlukan untuk setiap LED yang disambung secara selari?

J: Voltan ke hadapan (V_F) LED mempunyai variasi semula jadi, walaupun dalam bin yang sama. Dalam sambungan selari tanpa perintang individu, LED dengan V_Fyang sedikit lebih rendah akan menarik arus yang tidak seimbang lebih banyak, menjadi lebih terang dan panas, berpotensi membawa kepada kegagalan dan mengalihkan lebih banyak arus kepada LED yang tinggal dalam kesan lata. Perintang bersiri memastikan arus ditetapkan terutamanya oleh nilai perintang dan voltan bekalan, menjadikan sistem lebih stabil dan boleh dipercayai.

S: Apakah maksud kanta "jernih air" untuk penampilan warna?

J: Kanta jernih air (tidak resap) tidak menyerakkan cahaya secara dalaman. Ini menghasilkan penampilan yang lebih fokus, seperti "titik panas" apabila dilihat terus pada paksi, dengan struktur cip sering kelihatan. Ia memaksimumkan keamatan bercahaya paksi tetapi menyediakan "titik manis" yang lebih sempit untuk dilihat berbanding kanta resap (berkabut) yang menyerakkan cahaya untuk sudut pandangan yang lebih luas dan seragam dengan struktur cip yang kurang kelihatan.

11. Kajian Kes Reka Bentuk Praktikal

Senario:Mereka bentuk penunjuk dwi status untuk peranti mudah alih. Hijau menunjukkan "Dicas Penuh," dan jingga menunjukkan "Sedang Dicas." Peranti ini dikuasakan oleh rel 3.3V.

Langkah Reka Bentuk:

1. Pemilihan Arus:Pilih arus dorongan. Untuk keterlihatan dan jangka hayat yang baik, 15 mA dipilih, jauh di bawah maksimum 30 mA.

2. Pengiraan Perintang:

- Untuk Hijau: R_{s_hijau}= (3.3V - 2.0V) / 0.015 A = 86.7 Ω. Gunakan perintang piawai 86.6 Ω (1%) atau 91 Ω (5%).

- Untuk Jingga: R_{s_jingga}= (3.3V - 2.0V) / 0.015 A = 86.7 Ω. Gunakan nilai yang sama.

3. Litar:Sambungkan anod hijau (pin 1 atau 3) ke rel 3.3V melalui transistor/MOSFET yang dikawal oleh isyarat logik "dicas penuh", dengan perintang 87Ω secara bersiri. Sambungkan anod jingga (pin 2 atau 4) dengan cara yang sama, dikawal oleh isyarat "sedang dicas". Sambungkan semua katod ke bumi.

4. Susun Atur:Ikut susun atur pad pateri yang disyorkan. Pastikan PCB mempunyai kawasan kuprum yang mencukupi di sekitar pad LED untuk bertindak sebagai penyerap haba, terutamanya jika kedua-dua LED mungkin hidup seketika semasa peralihan keadaan.

12. Pengenalan Prinsip Teknologi

AlInGaP adalah sebatian semikonduktor III-V yang digunakan dalam rantau aktif LED berkecemerlangan tinggi yang memancar dalam spektrum merah, jingga, kuning, dan hijau. Dengan melaraskan nisbah Aluminium, Indium, Gallium, dan Fosforus, jurang jalur bahan boleh direkayasa dengan tepat, yang secara langsung menentukan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan. Apabila voltan ke hadapan dikenakan merentasi simpang p-n, elektron dan lubang bergabung semula, membebaskan tenaga dalam bentuk foton. Kecekapan penyatuan semula sinaran ini dalam AlInGaP adalah sangat tinggi, membawa kepada keberkesanan bercahaya yang unggul berbanding teknologi lama. Pakej dwi warna ini menempatkan dua cip semikonduktor yang boleh dialamatkan secara bebas dipasang pada bingkai plumbum dan disalut dalam kanta epoksi jernih.

13. Trend & Perkembangan Industri

Industri optoelektronik terus mendorong untuk kecekapan yang lebih tinggi (lebih lumen per watt), pemulihan warna yang lebih baik, dan peminikroan yang lebih besar. Walaupun AlInGaP mendominasi spektrum cahaya nampak panjang gelombang panjang, teknologi InGaN (Indium Gallium Nitrida) adalah lazim untuk LED biru, hijau, dan putih. Trend yang berkaitan dengan produk ini termasuk peningkatan penggunaan proses pematerian bebas plumbum (ditangani oleh profil yang disediakan), permintaan untuk jejak pakej yang lebih kecil dengan kuasa optik dikekalkan atau ditingkatkan, dan integrasi fungsi yang lebih kompleks (seperti IC terbina dalam untuk LED RGB boleh dialamatkan) ke dalam pakej LED. Penekanan pada kebolehpercayaan dan ujian piawai untuk aplikasi automotif dan industri juga mendorong prosedur pembin dan kelayakan yang lebih ketat untuk komponen seperti LED dwi warna ini.