Dokumen Teknikal LTW-C195DSKF-5A - LED Dwi Warna SMD (Putih & Jingga) - 20-30mA - 72-75mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTW-C195DSKF-5A ialah LED peranti permukaan-pasang (SMD) dwi warna yang direka untuk aplikasi elektronik moden yang memerlukan penyelesaian penunjuk atau lampu latar yang padat, boleh dipercayai dan terang. Ia menggabungkan dua cip semikonduktor berbeza dalam satu pakej piawai EIA: cip InGaN (Indium Gallium Nitride) untuk pancaran cahaya putih dan cip AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Phosphide) untuk pancaran cahaya jingga. Konfigurasi ini membolehkan operasi dwi warna daripada satu jejak komponen, menjimatkan ruang PCB yang berharga. Peranti ini dibungkus pada pita 8mm yang dibekalkan pada gegelung diameter 7 inci, menjadikannya serasi sepenuhnya dengan peralatan pemasangan pick-and-place automatik berkelajuan tinggi. Ia dikelaskan sebagai Produk Hijau dan mematuhi arahan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya).

2. Penerangan Mendalam Parameter Teknikal

2.1 Had Maksimum Mutlak

Had-had ini mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi pada atau di bawah had ini tidak dijamin dan harus dielakkan untuk prestasi jangka panjang yang boleh dipercayai.

• Pelesapan Kuasa (Pd):Cip Putih: 72 mW, Cip Jingga: 75 mW. Ini ialah kehilangan kuasa maksimum yang dibenarkan sebagai haba. Melebihi ini boleh membawa kepada suhu simpang yang berlebihan dan degradasi dipercepatkan.
• Arus Hadapan Puncak (I_FP):Putih: 100 mA, Jingga: 80 mA. Ini ialah arus serta-merta maksimum, biasanya ditentukan di bawah keadaan berdenyut (kitar tugas 1/10, lebar denyut 0.1ms) untuk mencegah beban haba berlebihan semasa transien pendek.
• Arus Hadapan DC (I_F):Putih: 20 mA, Jingga: 30 mA. Ini ialah arus hadapan berterusan maksimum yang disyorkan untuk operasi normal. Cip jingga boleh mengendalikan arus berterusan yang lebih tinggi.
• Voltan Songsang (V_R):5 V untuk kedua-dua cip. Menggunakan voltan songsang lebih tinggi daripada ini boleh menyebabkan kerosakan dan kerosakan. Datasheet secara jelas menyatakan bahawa operasi voltan songsang tidak boleh berterusan.
• Julat Suhu:Operasi: -20°C hingga +80°C; Penyimpanan: -30°C hingga +100°C. Ini mentakrifkan had persekitaran untuk penggunaan berfungsi dan penyimpanan bukan operasi.
• Paterian Reflow Inframerah:Tahan suhu puncak 260°C selama 10 saat, yang selaras dengan profil reflow pateri bebas plumbum (Pb-free) biasa.

2.2 Ciri-ciri Elektrik & Optik

Ini ialah parameter prestasi tipikal dan dijamin yang diukur pada keadaan ujian piawai Ta=25°C dan I_F=5mA, melainkan dinyatakan sebaliknya.

• Keamatan Bercahaya (I_V):Ukuran utama kecerahan.
  • Putih: Minimum 45.0 mcd, Nilai tipikal tidak dinyatakan, Maksimum 180.0 mcd.
  • Jingga: Minimum 11.2 mcd, Nilai tipikal tidak dinyatakan, Maksimum 71.0 mcd.
  • Pengukuran mengikut keluk tindak balas mata CIE menggunakan peralatan ujian yang ditentukan (cth., CAS140B).
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):130 darjah (tipikal) untuk kedua-dua warna. Sudut pandangan lebar ini adalah ciri reka bentuk kanta pakej, menyediakan corak pancaran luas yang sesuai untuk aplikasi penunjuk.
• Parameter Panjang Gelombang (Cip Jingga):
  • Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_P): 611 nm (tipikal). Panjang gelombang di mana keluaran kuasa spektrum adalah tertinggi.
  • Panjang Gelombang Dominan (λ_d): 605 nm (tipikal). Panjang gelombang tunggal yang dilihat oleh mata manusia yang sepadan dengan warna LED.
  • Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ): 20 nm (tipikal). Lebar jalur spektrum yang dipancarkan pada separuh keamatan puncak, menunjukkan ketulenan warna.
• Koordinat Kromatisiti (Cip Jingga):x=0.3, y=0.3 (tipikal). Koordinat CIE 1931 ini mentakrifkan titik warna jingga tepat pada rajah kromatisiti. Toleransi ±0.01 digunakan pada koordinat ini.
• Voltan Hadapan (V_F):
  • Putih: Tipikal 2.75V, Maksimum 3.15V pada I_F=5mA.
  • Jingga: Tipikal 2.00V, Maksimum 2.40V pada I_F=5mA.
  • V_Fyang lebih rendah pada cip jingga adalah konsisten dengan sistem bahan AlInGaP.
• Arus Songsang (I_R):Maksimum 10 µA (Putih) dan 100 µA (Jingga) pada V_R=5V. Ini ialah arus bocor kecil apabila peranti dibias songsang.

Amaran Nyahcas Elektrostatik (ESD):LED sensitif kepada elektrik statik. Prosedur pengendalian mesti termasuk penggunaan gelang tangan, sarung tangan anti-statik, dan peralatan serta stesen kerja yang dibumikan dengan betul untuk mencegah kerosakan daripada ESD atau peristiwa lonjakan.

3. Penjelasan Sistem Binning

Untuk mengurus variasi semula jadi dalam pembuatan semikonduktor, LED disusun ke dalam bin prestasi. LTW-C195DSKF-5A menggunakan binning berasingan untuk keamatan bercahaya dan voltan hadapan.

3.1 Binning Keamatan Bercahaya (I_V)

• Cip Putih:Bin P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd), R (112.0-180.0 mcd). Toleransi dalam setiap bin ialah ±15%.
• Cip Jingga:Bin L (11.2-18.0 mcd), M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd). Toleransi dalam setiap bin ialah ±15%.
• Kod bin tertentu ditanda pada pembungkusan, membolehkan pereka memilih LED dengan kecerahan konsisten untuk aplikasi mereka.

3.2 Binning Voltan Hadapan (V_F) (Cip Putih Sahaja)

• Bin A (2.55-2.75V), B (2.75-2.95V), C (2.95-3.15V). Toleransi dalam setiap bin ialah ±0.1V.
• Binning V_Fmembantu dalam mereka bentuk litar pemacu arus yang lebih konsisten, terutamanya apabila berbilang LED disambung secara bersiri.

3.3 Binning Rona (Warna Cip Jingga)

Warna jingga dikawal dengan tepat menggunakan enam bin rona (S1 hingga S6) yang ditakrifkan oleh segi empat pada rajah kromatisiti CIE 1931. Setiap bin mempunyai sempadan koordinat (x, y) tertentu (cth., S1: x 0.274-0.294, y 0.226-0.286). Toleransi untuk koordinat kromatisiti (x, y) dalam setiap bin rona ialah ±0.01. Ini memastikan konsistensi warna yang sangat ketat untuk aplikasi di mana rona jingga tepat adalah kritikal.

4. Analisis Keluk Prestasi

Datasheet merujuk kepada keluk ciri tipikal yang penting untuk memahami tingkah laku peranti di bawah keadaan bukan piawai. Walaupun graf khusus tidak diterangkan sepenuhnya dalam teks yang disediakan, keluk LED piawai biasanya termasuk:

• Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Keluk I-V):Menunjukkan hubungan eksponen. Keluk akan berbeza antara cip InGaN (putih) dan AlInGaP (jingga) disebabkan oleh jurang jalur semikonduktor mereka yang berbeza, menerangkan V_F values.
• Keamatan Bercahaya vs. Arus Hadapan (Keluk I-L):Menunjukkan bagaimana keluaran cahaya meningkat dengan arus, biasanya secara sub-linear pada arus yang lebih tinggi disebabkan oleh droop haba dan kecekapan.
• Keamatan Bercahaya vs. Suhu Persekitaran:Menunjukkan penurunan keluaran cahaya apabila suhu simpang meningkat. Ini adalah kritikal untuk reka bentuk pengurusan haba.
• Taburan Kuasa Spektrum:Untuk cip jingga, graf ini akan menunjukkan puncak pancaran sekitar 611 nm dengan separuh lebar 20 nm yang ditentukan, mengesahkan ciri-ciri warna.

5. Maklumat Mekanikal & Pakej

5.1 Dimensi Pakej dan Penetapan Pin

Peranti menggunakan garis luar pakej EIA piawai. Toleransi dimensi utama ialah ±0.10 mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Penetapan pin untuk fungsi dwi warna ditakrifkan dengan jelas:

• Pin 1 dan 3: Anod/Katod untuk cip Putih InGaN.
• Pin 2 dan 4: Anod/Katod untuk cip Jingga AlInGaP.

Konfigurasi 4-pin ini membolehkan kawalan bebas bagi kedua-dua warna. Bahan kanta ditentukan sebagai kuning, yang mungkin bertindak sebagai penyebar atau penukar panjang gelombang untuk cip putih dan mungkin sedikit mewarnakan keluaran jingga.

5.2 Susun Atur Pad Paterian yang Dicadangkan

Datasheet termasuk corak land yang disyorkan (dimensi pad pateri) untuk reka bentuk PCB. Mengikuti garis panduan ini memastikan pembentukan sendi pateri yang betul semasa reflow, kestabilan mekanikal yang baik, dan pelesapan haba optimum daripada pakej LED ke PCB.

6. Panduan Paterian & Pemasangan

6.1 Proses Paterian Reflow

LED ini serasi dengan proses paterian reflow inframerah (IR). Keadaan maksimum yang boleh ditahan ialah 260°C selama 10 saat, yang merupakan piawai untuk pemasangan bebas plumbum. Profil reflow yang dicadangkan disiratkan, yang biasanya termasuk zon pemanasan awal, kenaikan haba pantas ke suhu puncak, masa singkat di atas likuidus, dan fasa penyejukan terkawal. Mematuhi profil ini mencegah kejutan haba dan kecacatan pateri.

6.2 Penyimpanan dan Pengendalian

• Pakej Tertutup:Simpan pada ≤30°C dan ≤90% RH. Gunakan dalam tempoh satu tahun apabila beg kalis lembap dengan penyerap lembapan masih utuh.
• Pakej Terbuka:Untuk komponen yang dikeluarkan daripada beg tertutup mereka, persekitaran penyimpanan tidak boleh melebihi 30°C / 60% RH. Sangat disyorkan untuk menyelesaikan proses reflow IR dalam tempoh satu minggu selepas dibuka.
• Penyimpanan Lanjutan (Terbuka):Jika penyimpanan melebihi satu minggu, LED harus disimpan dalam bekas tertutup dengan penyerap lembapan atau dalam desikator nitrogen. Komponen yang disimpan di luar beg selama lebih daripada seminggu memerlukan pra-rawatan pembakaran (lebih kurang 60°C selama sekurang-kurangnya 20 jam) sebelum dipateri untuk mengeluarkan lembapan yang diserap dan mencegah "popcorning" semasa reflow.

6.3 Pembersihan

Jika pembersihan selepas pemasangan diperlukan, hanya gunakan pelarut yang ditentukan. Merendam LED dalam etil alkohol atau isopropil alkohol pada suhu normal selama kurang daripada satu minit boleh diterima. Penggunaan bahan pembersih kimia yang tidak ditentukan adalah dilarang kerana ia boleh merosakkan kanta epoksi atau pakej LED.

7. Pembungkusan & Maklumat Pesanan

7.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung

Produk ini dibekalkan dalam pita pembawa timbul piawai industri dengan pita penutup pelindung, dililit pada gegelung diameter 7 inci (178 mm).

• Kuantiti per Gegelung:3000 keping.
• Kuantiti Pesanan Minimum (MOQ):500 keping untuk baki kuantiti.
• Lebar Pita:8 mm.
• Piawaian Pembungkusan:Mematuhi spesifikasi ANSI/EIA-481-1-A-1994 untuk pembungkusan komponen.
• Kualiti:Bilangan maksimum komponen hilang berturut-turut (poket kosong) dalam pita ialah dua.

Lukisan dimensi terperinci untuk kedua-dua pita pembawa (jarak poket, kedalaman) dan gegelung (diameter hab, diameter flens) disediakan untuk keserasian dengan feeder peralatan automatik.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Senario Aplikasi Biasa

• Penunjuk Status Dwi Warna:Ideal untuk panel peralatan di mana satu LED boleh menunjukkan pelbagai keadaan (cth., putih untuk "hidup/aktif," jingga untuk "siap sedia/amaran").
• Lampu Latar Elektronik Pengguna:Boleh digunakan untuk lampu butang atau aksen dalam peranti di mana kesan dwi warna dikehendaki.
• Pencahayaan Dalaman Automotif:Untuk pencahayaan ambien yang boleh bertukar antara nada putih dan jingga.
• Panel Kawalan Perindustrian:Menyediakan penunjuk status yang jelas dan terang dalam pelbagai mod operasi.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Had Arus:Sentiasa gunakan perintang had arus bersiri atau pemacu arus malar untuk setiap cip. Kira berdasarkan voltan bekalan dan voltan hadapan maksimum (V_{F MAX}) pada arus operasi yang dikehendaki (tidak melebihi I_FDC).
• Pengurusan Haba:Walaupun pelesapan kuasa adalah rendah, memastikan kawasan kuprum PCB yang mencukupi di sekitar pad pateri membantu mengalirkan haba, mengekalkan keluaran bercahaya dan jangka hayat, terutamanya pada suhu persekitaran atau arus pemacu yang lebih tinggi.
• Perlindungan ESD:Gabungkan diod perlindungan ESD pada talian isyarat yang memacu LED dalam persekitaran yang terdedah kepada nyahcas statik.
• Reka Bentuk Optik:Sudut pandangan 130 darjah menyediakan liputan luas. Untuk cahaya yang lebih diarahkan, optik sekunder (kanta, pandu cahaya) mungkin diperlukan.

9. Perbandingan & Pembezaan Teknikal

LTW-C195DSKF-5A menawarkan kelebihan khusus dalam kelasnya:

• Integrasi Dwi Cip:Menggabungkan dua teknologi semikonduktor berbeza (InGaN untuk putih, AlInGaP untuk jingga) dalam satu pakej, menawarkan prestasi warna dan kecerahan yang unggul untuk setiap warna berbanding LED cip tunggal dengan penutup fosfor yang cuba menghasilkan dua warna.
• Kawalan Bebas:Anod/katod berasingan membolehkan pemanduan dan pendim bebas sepenuhnya bagi setiap warna, membolehkan pencampuran atau penjujukan warna dinamik yang tidak mungkin dengan LED dwi warna katod/anod sepunya.
• Jingga Berkecerahan Tinggi:Penggunaan teknologi AlInGaP untuk cip jingga biasanya menghasilkan kecekapan yang lebih tinggi dan keluaran yang lebih terang pada panjang gelombang tertentu berbanding teknologi lama.
• Pembungkusan Teguh:Keserasian dengan reflow IR dan pembungkusan pita-dan-gegelung menjadikannya sesuai untuk barisan pemasangan permukaan-pasang automatik sepenuhnya, volum tinggi.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S1: Bolehkah saya memandu kedua-dua cip putih dan jingga serentak pada arus DC maksimum mereka?

J: Tidak semestinya. Anda mesti mempertimbangkan jumlah pelesapan kuasa. Memandu Putih pada 20mA (~2.75V) dan Jingga pada 30mA (~2.00V) serentak memberikan kuasa gabungan ~112.5 mW, yang mungkin melebihi had reka bentuk haba pakej kecil jika tiada penyingkiran haba yang mencukupi. Lebih selamat untuk beroperasi di bawah had maksimum mutlak atau melaksanakan derating haba.

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

J: Panjang Gelombang Puncak (λ_P=611 nm) ialah puncak fizikal spektrum cahaya yang dipancarkan oleh LED. Panjang Gelombang Dominan (λ_d=605 nm) ialah puncak persepsi—panjang gelombang tunggal cahaya spektrum tulen yang akan dipadankan oleh mata manusia dengan warna LED. Ia selalunya berbeza, terutamanya untuk spektrum yang lebih luas.

S3: Mengapakah keperluan kelembapan penyimpanan lebih ketat untuk pakej terbuka?

J: Sebatian acuan epoksi yang digunakan dalam LED SMD boleh menyerap lembapan dari udara. Semasa proses paterian reflow suhu tinggi, lembapan yang terperangkap ini boleh mengewap dengan cepat, mencipta tekanan dalaman yang boleh memecahkan pakej ("popcorning"). Proses pembakaran sebelum paterian mengeluarkan lembapan yang diserap ini.

S4: Bagaimanakah saya mentafsir koordinat Bin Rona (cth., S1)?

J: Empat pasangan koordinat (x,y) untuk bin seperti S1 mentakrifkan sudut segi empat pada rajah kromatisiti CIE. Mana-mana LED yang koordinat kromatisiti terukurnya jatuh dalam segi empat ini ditetapkan kepada bin S1. Ini adalah kaedah yang lebih tepat daripada bin panjang gelombang mudah untuk mentakrifkan ruang warna.

11. Kajian Kes Reka Bentuk Praktikal

Senario:Mereka bentuk butang kuasa pelbagai keadaan untuk penguat audio pengguna. Butang perlu menunjukkan: Mati (gelap), Siap Sedia (jingga berdenyut), Hidup (putih tetap).

Pelaksanaan dengan LTW-C195DSKF-5A:

1. LED diletakkan di belakang penutup butang lutsinar.

2. Mikropengawal (MCU) memandu kedua-dua warna melalui dua pin GPIO berasingan, setiap satu dengan perintang had arus bersiri sendiri yang dikira untuk pemanduan 5mA (untuk jangka hayat panjang dan kecerahan sederhana).

3. Keadaan Mati:Kedua-dua pin MCU ditetapkan kepada input impedans tinggi atau keluaran rendah.

4. Keadaan Siap Sedia:Pin MCU yang disambungkan ke LED Jingga (Pin 2/4) dipandu dengan isyarat PWM (Modulasi Lebar Denyut) untuk mencipta kesan berdenyut. Pin LED Putih kekal mati.

5. Keadaan Hidup:Pin MCU untuk LED Putih (Pin 1/3) dipandu tinggi secara berterusan. Pin LED Jingga dimatikan.



Reka bentuk ini menggunakan hanya satu jejak komponen, memudahkan pemasangan, dan menyediakan maklum balas visual yang jelas dan berbeza menggunakan cahaya berkualiti tinggi dan konsisten daripada kedua-dua cip.

12. Pengenalan Prinsip Teknologi

LTW-C195DSKF-5A menggunakan dua teknologi pencahayaan keadaan pepejal yang berbeza:

• InGaN (Cip Putih):Biasanya, cip LED InGaN yang memancar biru digabungkan dengan salutan fosfor kuning (YAG:Ce). Sebahagian cahaya biru terlepas, dan selebihnya ditukar ke bawah oleh fosfor kepada cahaya kuning. Campuran cahaya biru dan kuning dilihat oleh mata manusia sebagai putih. Kanta pakej kuning juga mungkin menyumbang kepada pencampuran warna atau penyebaran.
• AlInGaP (Cip Jingga):Sistem bahan ini ditumbuhkan pada substrat (sering GaAs) dan direka untuk mempunyai jurang jalur langsung yang sepadan dengan pancaran cahaya dalam kawasan merah, jingga, dan kuning spektrum (lebih kurang 590-650 nm). Ia sangat cekap untuk menghasilkan warna tepu dalam julat ini. Keluaran jingga dijana secara langsung oleh rekombinasi elektron-lubang dalam bahan semikonduktor itu sendiri, tanpa fosfor.

Elektroluminesens ialah prinsip teras: apabila voltan hadapan dikenakan merentasi simpang p-n semikonduktor, elektron dan lubang bergabung semula, membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Panjang gelombang (warna) cahaya ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor.

13. Trend Pembangunan

Bidang LED SMD terus berkembang, dengan trend yang meletakkan peranti seperti LTW-C195DSKF-5A dalam konteks:

• Peningkatan Kecekapan dan Fluks Bercahaya:Penambahbaikan berterusan dalam pertumbuhan epitaksial, reka bentuk cip, dan kecekapan pengekstrakan pakej membawa kepada keluaran mcd yang lebih tinggi per mA arus input, membolehkan penggunaan kuasa yang lebih rendah atau paparan yang lebih terang.
• Pengecilan:Walaupun ini adalah pakej EIA piawai, industri mendorong untuk jejak yang lebih kecil (cth., 0402, 0201) untuk peranti ultra-padat, walaupun sering mengorbankan jumlah keluaran cahaya atau prestasi haba.
• Konsistensi Warna dan Binning yang Lebih Baik:Kemajuan dalam kawalan proses pembuatan menghasilkan taburan yang lebih ketat dalam V_F, I_V, dan kromatisiti, mengurangkan bilangan bin yang diperlukan dan memastikan prestasi yang lebih seragam dalam pengeluaran kelompok.
• Penyelesaian Bersepadu:Trend ke arah LED dengan pengawal arus terbina dalam, perlindungan ESD, atau bahkan logik kawalan mudah ("LED pintar") untuk memudahkan reka bentuk litar untuk pengguna akhir.
• Fokus kepada Kebolehpercayaan dan Jangka Hayat:Bahan yang dipertingkatkan untuk kanta dan enkapsulan yang menawarkan rintangan yang lebih baik terhadap haba, kelembapan, dan cahaya panjang gelombang pendek, membawa kepada jangka hayat operasi yang lebih panjang, terutamanya penting untuk aplikasi perindustrian dan automotif.