Dokumen Data Teknikal LED SMD Dwi Warna - Cip AlInGaP - Hijau & Merah - 30mA

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi teknikal untuk LED Peranti Permukaan Dipasang (SMD) dwi warna berkeamatan tinggi. Peranti ini menggabungkan dua cip semikonduktor bebas dalam satu pakej: satu memancarkan cahaya hijau dan satu lagi memancarkan cahaya merah. Dengan menggunakan teknologi cip Fosfida Aluminium Indium Gallium (AlInGaP) termaju, LED ini direka untuk aplikasi yang memerlukan dua penunjuk warna berbeza daripada jejak komponen tunggal yang padat. Kelebihan utamanya termasuk keamatan bercahaya tinggi, keserasian dengan proses pemasangan automatik, dan pematuhan kepada piawaian alam sekitar.

LED ini dibungkus pada pita pembawa timbul 8mm piawai industri, dibekalkan pada gegelung 7 inci, menjadikannya sesuai untuk barisan pengeluaran automatik pick-and-place volum tinggi. Ia serasi dengan pelbagai proses pematerian, termasuk reflow inframerah dan fasa wap, dan diklasifikasikan sebagai produk hijau, memenuhi arahan alam sekitar yang berkaitan.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Had operasi peranti ditakrifkan pada suhu ambien (Ta) 25°C. Kedua-dua cip hijau dan merah berkongsi penarafan maksimum yang sama, memastikan prestasi simetri dan margin keselamatan reka bentuk.

• Pelesapan Kuasa:75 mW setiap cip. Parameter ini mentakrifkan kuasa maksimum yang boleh diserakkan dengan selamat oleh LED sebagai haba di bawah operasi berterusan.
• Arus Hadapan Puncak:80 mA, dibenarkan di bawah keadaan berdenyut (kitar tugas 1/10, lebar denyut 0.1ms). Penarafan ini adalah penting untuk aplikasi pensinyalan berbilang atau intensiti tinggi ringkas.
• Arus Hadapan DC:30 mA. Ini adalah arus hadapan berterusan maksimum yang disyorkan untuk operasi jangka panjang yang boleh dipercayai.
• Penurunan Arus:Penurunan linear 0.4 mA/°C dari 25°C. Untuk setiap darjah Celsius melebihi 25°C, arus berterusan maksimum yang dibenarkan mesti dikurangkan sebanyak 0.4 mA untuk mengelakkan tekanan haba berlebihan.
• Voltan Songsang:5 V. Melebihi voltan ini dalam arah songsang boleh menyebabkan kerosakan serta-merta dan tidak boleh balik kepada cip LED.
• Julat Suhu:Julat suhu operasi dan penyimpanan ialah -55°C hingga +85°C, menunjukkan kesesuaian untuk aplikasi industri dan alam sekitar yang meluas.
• Toleransi Pematerian:Peranti ini boleh menahan pematerian gelombang atau inframerah pada 260°C selama 5 saat, dan pematerian fasa wap pada 215°C selama 3 minit.

2.2 Ciri Elektrik & Optik

Diukur pada Ta=25°C dan arus ujian piawai (IF) 2 mA, parameter ini mentakrifkan prestasi teras LED.

• Keamatan Bercahaya (Iv):Minimum 1.8 mcd, tipikal 2.5 mcd untuk kedua-dua warna. Ini adalah kecerahan output cahaya yang dirasakan seperti yang diukur oleh sensor yang ditapis kepada lengkung respons fotopik (mata manusia) CIE.
• Sudut Pandangan (2θ1/2):Biasanya 130 darjah. Sudut pandangan lebar ini menunjukkan corak pancaran meresap, tidak fokus yang sesuai untuk penunjuk status yang perlu kelihatan dari pelbagai perspektif.
• Panjang Gelombang Puncak (λP):Hijau: 570 nm (Tipikal). Merah: 636 nm (Tipikal). Ini adalah panjang gelombang di mana output kuasa spektrum adalah maksimum.
• Panjang Gelombang Dominan (λd):Hijau: 569 nm (Tipikal). Merah: 633 nm (Tipikal). Ini adalah panjang gelombang tunggal yang paling mewakili warna yang dirasakan LED, diperoleh daripada carta kromatisiti CIE.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ):Hijau: 15 nm (Tipikal). Merah: 20 nm (Tipikal). Ini mentakrifkan ketulenan spektrum; lebar jalur yang lebih sempit menunjukkan warna yang lebih tepu dan tulen.
• Voltan Hadapan (VF):Hijau: 1.8V (Tipikal), 2.2V (Maks). Merah: 1.7V (Tipikal), 2.2V (Maks). Susut voltan merentasi LED apabila mengalirkan arus yang ditentukan. Ini adalah kritikal untuk reka bentuk litar dan pemilihan bekalan kuasa.
• Arus Songsang (IR):Maksimum 10 μA pada VR=5V. Ukuran kebocoran simpang dalam keadaan mati.
• Kapasitans (C):Biasanya 40 pF pada VF=0V, f=1MHz. Relevan untuk aplikasi pensuisan frekuensi tinggi.

3. Penjelasan Sistem Binning

LED disusun ke dalam bin prestasi untuk memastikan konsistensi dalam kelompok pengeluaran. Pereka boleh menentukan bin untuk memenuhi keperluan aplikasi yang tepat.

3.1 Binning Keamatan Bercahaya

Kedua-dua cip hijau dan merah menggunakan kod bin keamatan yang sama. Toleransi dalam setiap bin ialah +/-15%.

• Kod Bin G:1.80 mcd (Min) hingga 2.80 mcd (Maks) @ 2mA.
• Kod Bin H:2.80 mcd (Min) hingga 4.50 mcd (Maks) @ 2mA.
• Kod Bin J:4.50 mcd (Min) hingga 7.10 mcd (Maks) @ 2mA.

3.2 Binning Panjang Gelombang Dominan (Hijau Sahaja)

Hanya cip hijau mempunyai bin panjang gelombang yang ditentukan untuk mengawal konsistensi warna. Toleransi untuk setiap bin ialah +/- 1nm.

• Kod Bin C:567.5 nm hingga 570.5 nm.
• Kod Bin D:570.5 nm hingga 573.5 nm.
• Kod Bin E:573.5 nm hingga 576.5 nm.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Walaupun lengkung grafik tertentu dirujuk dalam datasheet (cth., Rajah.1, Rajah.6), ciri tipikal mereka boleh diterangkan berdasarkan teknologi dan parameter yang ditentukan.

Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Lengkung I-V):LED AlInGaP mempamerkan hubungan I-V eksponen ciri. Nilai VF tipikal ~1.8V menunjukkan voltan operasi yang agak rendah berbanding dengan beberapa bahan semikonduktor lain. Lengkung akan menunjukkan penyalaan tajam pada voltan ambang, diikuti oleh kawasan di mana voltan meningkat secara linear dengan arus.

Keamatan Bercahaya vs. Arus Hadapan (Lengkung L-I):Output cahaya secara amnya linear dengan arus dalam julat operasi yang disyorkan (sehingga 30mA DC). Walau bagaimanapun, pada arus yang lebih tinggi, kecekapan mungkin jatuh disebabkan kesan haba dan ketidaklinearan lain dalam semikonduktor.

Kebergantungan Suhu:Keamatan bercahaya LED biasanya berkurangan dengan peningkatan suhu simpang. Faktor penurunan arus yang ditentukan (0.4 mA/°C) adalah akibat langsung daripada tingkah laku haba ini, dilaksanakan untuk mengekalkan kebolehpercayaan. Voltan hadapan juga mempunyai pekali suhu negatif, bermakna ia berkurangan sedikit apabila suhu meningkat.

Taburan Spektrum:Cip hijau, dengan puncak tipikal pada 570 nm dan lebar jalur sempit 15 nm, akan menghasilkan cahaya hijau tepu. Cip merah, memuncak pada 636 nm dengan lebar jalur 20 nm, menghasilkan warna merah piawai. Panjang gelombang ini berada dalam kawasan sensitiviti tinggi mata manusia.

5. Maklumat Mekanikal & Pembungkusan

5.1 Dimensi Peranti dan Penetapan Pin

LED mematuhi jejak pakej SMD piawai EIA. Kanta adalah jernih air. Penetapan pin dalaman untuk cip dwi adalah seperti berikut:

• Cip Hijau:Disambungkan ke pin 1 dan 3.
• Cip Merah:Disambungkan ke pin 2 dan 4.

Konfigurasi ini membolehkan kedua-dua LED didorong sepenuhnya secara bebas. Semua toleransi dimensi adalah ±0.10 mm melainkan dinyatakan sebaliknya.

5.2 Susun Atur Pad Pematerian Dicadangkan

Corak land (dimensi pad pateri) yang disyorkan disediakan untuk memastikan pembentukan sendi pateri yang betul, kestabilan mekanikal, dan pelepasan haba semasa proses reflow. Mematuhi susun atur ini adalah kritikal untuk mencapai sambungan permukaan dipasang yang boleh dipercayai dan mengelakkan tombstoning atau ketidaksejajaran.

5.3 Pembungkusan Pita dan Gegelung

Peranti dibekalkan dalam pita pembawa timbul lebar 8mm. Spesifikasi pembungkusan utama termasuk:

• Saiz Gegelung:7 inci diameter.
• Kuantiti per Gegelung:3000 keping.
• Kuantiti Pesanan Minimum (MOQ):500 keping untuk baki kuantiti.
• Pita Penutup:Poket komponen kosong dimeterai dengan pita penutup atas.
• Komponen Hilang:Maksimum dua LED hilang berturut-turut dibenarkan mengikut piawaian pembungkusan.
• Piawaian:Pembungkusan mematuhi spesifikasi ANSI/EIA 481-1-A-1994.

6. Garis Panduan Pematerian & Pemasangan

6.1 Profil Reflow Dicadangkan

Dua profil pematerian reflow inframerah (IR) dicadangkan disediakan: satu untuk proses pateri standard (timah-plumbum) dan satu untuk proses pateri bebas plumbum (Pb-free). Profil bebas plumbum direka khusus untuk digunakan dengan pes pateri aloi Sn-Ag-Cu (SAC). Kedua-dua profil mentakrifkan parameter kritikal seperti suhu dan masa pra-panas, suhu puncak, dan masa di atas likuidus untuk memastikan pembentukan sendi pateri yang betul tanpa mendedahkan pakej LED kepada tekanan haba berlebihan.

6.2 Keadaan Pematerian Umum

• Pematerian Reflow:Pra-panas: 120-150°C untuk maks 120 saat. Suhu puncak: 240°C maks. Masa di atas likuidus: 10 saat maks.
• Pematerian Gelombang:Pra-panas: 100°C maks untuk 60 saat maks. Gelombang pateri: 260°C maks untuk 10 saat maks.
• Pematerian Tangan (Besi):Suhu: 300°C maks. Masa pematerian: 3 saat maks setiap sendi (satu kali sahaja).

6.3 Pembersihan

Jika pembersihan diperlukan selepas pematerian, hanya agen kimia yang ditentukan harus digunakan. Bahan kimia yang tidak ditentukan mungkin merosakkan bahan pakej LED. Adalah disyorkan untuk merendam LED dalam etil alkohol atau isopropil alkohol pada suhu bilik normal selama kurang daripada satu minit.

6.4 Penyimpanan dan Pengendalian

• Persekitaran Penyimpanan:Tidak boleh melebihi 30°C dan 70% kelembapan relatif.
• Kepekaan Kelembapan:LED yang dikeluarkan daripada pembungkusan halangan kelembapan asal mereka harus dipateri reflow dalam tempoh satu minggu. Untuk penyimpanan lebih lama di luar beg asal, ia mesti disimpan dalam bekas tertutup dengan desikan atau dalam desikator nitrogen.
• Pembakaran:Komponen yang disimpan di luar beg selama lebih daripada seminggu memerlukan pembakaran pada kira-kira 60°C selama sekurang-kurangnya 24 jam sebelum pemasangan untuk mengeluarkan kelembapan yang diserap dan mengelakkan "popcorning" semasa reflow.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Senario Aplikasi Tipikal

LED dwi warna ini adalah ideal untuk aplikasi yang memerlukan penunjuk pelbagai status dari satu titik, seperti:

• Penunjuk Status:Kuasa (Hijau=Hidup, Merah=Mat/Ralat), aktiviti rangkaian, status pengecasan bateri (Merah=Mengecas, Hijau=Penuh).
• Elektronik Pengguna:Penunjuk pada perkakas, peralatan audio/video, dan peranti komputer.
• Panel Kawalan Perindustrian:Penunjuk keadaan mesin (Hijau=Berjalan, Merah=Berhenti/Rosak).
• Pencahayaan Dalaman Automotif:Penunjuk papan pemuka atau konsol dwi fungsi.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk Litar

Kaedah Pendorongan:LED adalah peranti didorong arus. Untuk memastikan kecerahan seragam, terutamanya apabila berbilang LED digunakan secara selari, adalahsangat disyorkanuntuk menggunakan perintang had arus bersiri untuk setiap LED (Model Litar A). Mendorong berbilang LED secara selari terus dari sumber voltan (Model Litar B) tidak disyorkan, kerana variasi kecil dalam ciri voltan hadapan (VF) antara LED individu akan menyebabkan perbezaan ketara dalam perkongsian arus dan, akibatnya, kecerahan.

Nilai perintang bersiri (R_s) boleh dikira menggunakan Hukum Ohm: R_s= (V_bekalan- V_F) / I_F, di mana V_Fialah voltan hadapan LED pada arus yang dikehendaki I_F.

7.3 Perlindungan Nyahcas Elektrostatik (ESD)

LED adalah sensitif kepada nyahcas elektrostatik, yang boleh merosot atau memusnahkan simpang semikonduktor. Langkah berjaga-jaga mesti diambil semasa pengendalian dan pemasangan:

• Kakitangan harus memakai gelang pergelangan tangan dibumikan atau sarung tangan anti-statik.
• Semua stesen kerja, alat, dan peralatan mesti dibumikan dengan betul.
• Gunakan tikar konduktif atau disipatif pada permukaan kerja.
• Simpan dan angkut LED dalam pembungkusan perlindungan ESD.

8. Perbandingan & Pembezaan Teknikal

Ciri pembezaan utama produk ini ialahkeupayaan dwi warna dalam satu pakej SMDdan penggunaanteknologi cip AlInGaP.

Berbanding dengan LED satu warna, peranti ini menjimatkan ruang PCB, mengurangkan bilangan komponen, dan memudahkan pemasangan untuk aplikasi yang memerlukan dua warna. Berbanding dengan teknologi dwi warna lain (cth., satu cip dengan fosfor), penggunaan dua cip AlInGaP diskret menawarkan kelebihan:

• Ketepuan Warna:AlInGaP menyediakan warna hijau dan merah yang sangat tepu dan tulen tanpa memerlukan penukaran fosfor, menghasilkan ketulenan warna yang lebih tinggi.
• Kecekapan:AlInGaP terkenal dengan kecekapan kuantum luaran yang tinggi, terutamanya dalam kawasan merah dan ambar, menyumbang kepada kecerahan tinggi peranti.
• Kawalan Bebas:Kedua-dua cip terpencil secara elektrik, membenarkan kawalan warna, kecerahan, dan corak kelipan yang sepenuhnya bebas.

9. Soalan Lazim (FAQ)

S1: Bolehkah saya mendorong kedua-dua LED hijau dan merah serentak pada arus DC maksimum mereka (30mA setiap satu)?

J1: Ya, tetapi anda mesti mempertimbangkan jumlah pelesapan kuasa. Pada 30mA, dengan VF tipikal 1.8V (Hijau) dan 1.7V (Merah), jumlah kuasa akan menjadi kira-kira (0.03A * 1.8V) + (0.03A * 1.7V) = 0.105W atau 105 mW. Ini melebihi penarafan cip individu 75 mW. Oleh itu, operasi serentak pada arus penuh mungkin memerlukan pengurusan haba atau penurunan berdasarkan suhu ambien dan susun atur PCB untuk memastikan suhu simpang kekal dalam had selamat.

S2: Apakah perbezaan antara Panjang Gelombang Puncak dan Panjang Gelombang Dominan?

J2: Panjang Gelombang Puncak (λP) ialah panjang gelombang fizikal di mana LED memancarkan kuasa optik paling banyak. Panjang Gelombang Dominan (λd) ialah nilai yang dikira berdasarkan carta warna CIE yang mewakili warna yang dirasakan sebagai panjang gelombang tunggal. Untuk sumber monokromatik seperti LED AlInGaP, mereka sering sangat hampir, tetapi λd adalah parameter yang lebih relevan untuk spesifikasi warna dalam aplikasi.

S3: Bagaimanakah saya mentafsir kod binning semasa membuat pesanan?

J3: Anda boleh menentukan bin keamatan yang dikehendaki (cth., "J" untuk kecerahan tertinggi) dan, untuk cip hijau, bin panjang gelombang dominan (cth., "D" untuk warna hijau tertentu). Ini memastikan anda menerima LED dengan prestasi konsisten. Jika tidak ditentukan, anda mungkin menerima campuran dari pengeluaran.

S4: Adakah penyerap haba diperlukan?

J4: Untuk operasi berterusan pada atau berhampiran arus DC maksimum, terutamanya dalam suhu ambien tinggi atau apabila kedua-dua warna menyala, reka bentuk haba yang teliti adalah penting. Walaupun penyerap haba khusus mungkin tidak diperlukan untuk penunjuk tunggal, memastikan laluan haba yang baik dari pad LED ke tembaga PCB (menggunakan via haba atau tuangan tembaga besar) adalah disyorkan untuk membantu menyerakkan haba dan mengekalkan prestasi dan jangka hayat.

10. Kajian Kes Reka Bentuk dan Penggunaan

Senario: Mereka Bentuk Penunjuk Kuasa Dwi Status untuk Peranti Mudah Alih

Keperluan:Tunjukkan "Mengecas" (Merah) dan "Dicas Penuh/Hidup" (Hijau). Peranti dikuasakan oleh sumber USB 5V. Penunjuk harus kelihatan jelas tetapi tidak terlalu terang untuk menjimatkan kuasa.

Langkah Reka Bentuk:

1. Pemilihan Arus:Pilih arus hadapan (I_F) yang memberikan kecerahan mencukupi. Daripada Keamatan Bercahaya tipikal 2.5 mcd pada 2 mA, 5 mA mungkin titik permulaan yang baik untuk penunjuk yang jelas.
2. Pengiraan Perintang:
   
   UntukLED Merah(V_Ftip = 1.7V) pada 5 mA:
   
   R_Merah= (5V - 1.7V) / 0.005A = 660 Ω. Gunakan perintang piawai 680 Ω.
   
   UntukLED Hijau(V_Ftip = 1.8V) pada 5 mA:
   
   R_Hijau= (5V - 1.8V) / 0.005A = 640 Ω. Gunakan perintang piawai 620 Ω atau 680 Ω.
3. Semakan Kuasa:Kuasa per LED: P = V_F* I_F≈ 1.7V * 0.005A = 8.5 mW (Merah) dan 1.8V * 0.005A = 9 mW (Hijau). Kedua-duanya jauh di bawah maksimum 75 mW, walaupun kedua-duanya menyala serentak (yang tidak akan berlaku dalam kes penggunaan ini).
4. Pelaksanaan Litar:Sambungkan LED merah (pin 2,4) dengan perintang 680Ωnya ke pin GPIO mikropengawal yang ditetapkan untuk output tinggi semasa mengecas. Sambungkan LED hijau (pin 1,3) dengan perintangnya ke pin GPIO yang berbeza, diaktifkan apabila pengecasan selesai atau peranti hidup. Konfigurasi katod/anod sepunya (diimplikasikan oleh pin bebas) membenarkan pendorongan bebas mudah ini.
5. Susun Atur PCB:Ikut dimensi pad pateri yang dicadangkan. Pastikan tiada topeng pateri hadir antara pad untuk mengelakkan jambatan pateri. Sertakan tuangan tembaga kecil yang disambungkan ke satah bumi di bawah LED untuk pelepasan haba ringan.

11. Pengenalan Prinsip Teknologi

LED ini berdasarkanbahan semikonduktor Fosfida Aluminium Indium Gallium (AlInGaP)Ini adalah semikonduktor sebatian III-V di mana tenaga jurang jalur--perbezaan tenaga antara jalur valens dan jalur konduksi--boleh ditala dengan tepat dengan mengubah nisbah Al, In, Ga, dan P. Kebolehubahan ini membolehkan jurutera mereka bentuk bahan yang memancarkan cahaya pada panjang gelombang tertentu merentasi kawasan merah, oren, ambar, dan hijau spektrum boleh lihat.

Apabila voltan hadapan dikenakan merentasi simpang p-n cip AlInGaP, elektron disuntik dari kawasan-n ke kawasan-p, dan lubang dari kawasan-p ke kawasan-n. Pembawa cas ini bergabung semula dalam kawasan aktif simpang. Dalam semikonduktor jurang jalur langsung seperti AlInGaP, peristiwa penggabungan semula ini membebaskan tenaga dalam bentuk foton (zarah cahaya). Panjang gelombang (warna) foton ini ditentukan secara langsung oleh tenaga jurang jalur bahan (E_foton= hc/λ ≈ E_jurangjalur). Pakej dwi warna menempatkan dua cip yang dibuat secara bebas sedemikian, setiap satu diperbuat daripada bahan AlInGaP dengan komposisi berbeza untuk menghasilkan cahaya hijau dan merah, masing-masing.

12. Trend dan Perkembangan Industri

Pasaran untuk LED penunjuk SMD terus berkembang. Trend utama yang berkaitan dengan jenis komponen ini termasuk:

• Pengecilan:Walaupun peranti ini menggunakan pakej piawai, terdapat dorongan berterusan untuk jejak yang lebih kecil (cth., 0402, 0201) untuk menjimatkan ruang pada PCB yang semakin padat, terutamanya dalam elektronik mudah alih pengguna.
• Peningkatan Kecekapan:Peningkatan berterusan dalam sains bahan dan reka bentuk cip bertujuan untuk mengekstrak lebih banyak cahaya (lumen) per watt elektrik input, mengurangkan penggunaan kuasa untuk tahap kecerahan tertentu.
• Kebolehpercayaan dan Kekukuhan Dipertingkatkan:Peningkatan dalam bahan pembungkusan dan teknologi lampiran die meningkatkan keupayaan peranti untuk menahan suhu, kelembapan, dan tekanan mekanikal yang lebih tinggi, mengembangkan penggunaannya dalam aplikasi automotif dan perindustrian.
• Penyelesaian Bersepadu:Trend ke arah menyepadukan litar pemacu LED (sumber arus malar, pengawal PWM) sama ada dalam pakej LED itu sendiri atau dalam IC yang berkait rapat untuk memudahkan reka bentuk pengguna akhir dan meningkatkan konsistensi prestasi.
• Konsistensi Warna dan Kecerahan:Kemajuan dalam pertumbuhan epitaksial dan proses binning terus mengetatkan toleransi pada parameter seperti panjang gelombang dominan dan keamatan bercahaya, memberikan pereka hasil yang lebih boleh diramal dan seragam merentasi pengeluaran besar.