Isi Kandungan
- 1. Gambaran Keseluruhan Produk
- 1.1 Kelebihan Teras dan Sasaran Pasaran
- 2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam
- 2.1 Penarafan Maksimum Mutlak
- 2.2 Ciri Elektrik dan Optik
- 2.3 Pertimbangan Terma
- 3. Penjelasan Sistem Pembin
- 3.1 Pembin Keamatan Bercahaya
- 4. Analisis Lengkung Prestasi
- 4.1 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Lengkung I-V)
- 4.2 Keamatan Bercahaya vs. Arus Hadapan
- 4.3 Keamatan Bercahaya vs. Suhu Persekitaran
- 4.4 Taburan Spektrum
- 5. Maklumat Mekanikal dan Pakej
- 5.1 Dimensi Pakej dan Penetapan Pin
- 5.2 Susun Atur Pad Pateri yang Disyorkan
- 5.3 Pengenalpastian Polarity
- 6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan
- 6.1 Profil Pateri Refluks IR
- 6.2 Pateri Tangan
- 6.3 Keadaan Penyimpanan dan Pengendalian
- 6.4 Pembersihan
- 6.5 Langkah Berjaga-jaga Nyahcas Elektrostatik (ESD)
- 7. Pembungkusan dan Maklumat Pesanan
- 7.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung
- 7.2 Tafsiran Nombor Bahagian
- 8. Nota Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk
- 8.1 Senario Aplikasi Tipikal
- 8.2 Pertimbangan Reka Bentuk Litar
- 8.3 Cadangan Susun Atur PCB
- 9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal
- 10. Soalan Lazim (FAQ) Berdasarkan Parameter Teknikal
- 11. Contoh Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal
- 12. Pengenalan Prinsip Operasi
- 13. Trend dan Perkembangan Teknologi
1. Gambaran Keseluruhan Produk
Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk LED Peranti Permukaan-Pasang (SMD) dwi warna. Komponen ini menggabungkan dua cip semikonduktor yang berbeza dalam satu pakej yang sangat nipis, membolehkan reka bentuk padat di mana ruang adalah terhad. Aplikasi utamanya adalah sebagai penunjuk atau lampu status dalam peralatan elektronik, menawarkan dua warna berbeza daripada satu tapak peranti.
1.1 Kelebihan Teras dan Sasaran Pasaran
Ciri utama peranti ini ialah profil ultra nipisnya iaitu 0.55mm, yang merupakan kelebihan kritikal untuk elektronik pengguna moden yang langsing, peranti mudah alih, dan PCB yang padat. Ia menggunakan bahan semikonduktor termaju: cip InGaN (Indium Gallium Nitride) untuk pancaran biru dan cip AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Phosphide) untuk pancaran kuning. Bahan-bahan ini terkenal dengan kecekapan dan kecerahan yang tinggi. LED ini mematuhi sepenuhnya arahan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya). Ia dibungkus pada pita 8mm pada gegelung diameter 7 inci, menjadikannya serasi sepenuhnya dengan peralatan pemasangan pick-and-place automatik berkelajuan tinggi yang digunakan dalam pembuatan pukal. Peranti ini juga direka untuk menahan proses pateri refluks inframerah (IR) standard yang digunakan untuk pemasangan pateri bebas plumbum (Pb-free).
2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam
Bahagian-bahagian berikut memberikan pecahan terperinci tentang had operasi dan ciri prestasi peranti di bawah keadaan ujian standard (Ta=25°C).
2.1 Penarafan Maksimum Mutlak
Penarafan ini menentukan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi di bawah atau pada had ini tidak dijamin.
- Pelesapan Kuasa (Pd):Kuasa maksimum yang dibenarkan yang boleh dipancarkan LED sebagai haba. Cip Biru dinilai untuk 76 mW, manakala Cip Kuning dinilai untuk 62.5 mW. Melebihi ini boleh menyebabkan terlalu panas dan degradasi dipercepatkan.
- Arus Hadapan Puncak (IFP):Arus berdenyut maksimum (kitar tugas 1/10, lebar denyut 0.1ms). Cip Biru boleh mengendalikan denyutan 100 mA, dan Cip Kuning 60 mA. Parameter ini penting untuk aplikasi berkelip intensiti tinggi yang singkat.
- Arus Hadapan DC (IF):Arus hadapan berterusan maksimum untuk operasi jangka panjang yang boleh dipercayai. Ia adalah 20 mA untuk Cip Biru dan 25 mA untuk Cip Kuning. Ini adalah arus pemacu standard untuk kebanyakan spesifikasi kecerahan.
- Julat Suhu:Peranti ini dinilai untuk beroperasi antara -20°C hingga +80°C dan boleh disimpan antara -30°C hingga +100°C.
- Keadaan Pateri:Komponen boleh menahan pateri refluks IR dengan suhu puncak 260°C untuk maksimum 10 saat, yang selaras dengan profil proses bebas plumbum biasa.
2.2 Ciri Elektrik dan Optik
Ini adalah parameter prestasi tipikal yang diukur pada arus hadapan DC yang disyorkan iaitu 20 mA.
- Keamatan Bercahaya (IV):Ukuran kecerahan yang dirasakan. Untuk Cip Biru, keamatan tipikal adalah dari minimum 28.0 mcd hingga maksimum 180.0 mcd. Untuk Cip Kuning, julatnya adalah dari 45.0 mcd hingga 280.0 mcd. Nilai sebenar dibin (lihat Seksyen 3).
- Sudut Pandangan (2θ1/2):Rentangan sudut di mana keamatan bercahaya adalah sekurang-kurangnya separuh daripada keamatan pada 0° (paksi). Kedua-dua warna mempunyai sudut pandangan lebar tipikal 130 darjah, memberikan keterlihatan yang baik dari sudut sisi.
- Panjang Gelombang Puncak (λP):Panjang gelombang di mana kuasa output optik adalah maksimum. Nilai tipikal ialah 468 nm (Biru) dan 591 nm (Kuning).
- Panjang Gelombang Dominan (λd):Panjang gelombang tunggal yang paling menggambarkan warna cahaya yang dirasakan. Nilai tipikal ialah 470 nm (Biru) dan 589 nm (Kuning). Ini diperoleh daripada rajah kromatisiti CIE.
- Lebar Jalur Spektrum (Δλ):Lebar spektrum yang dipancarkan pada separuh kuasa maksimumnya. Kedua-dua cip mempunyai lebar jalur tipikal 25 nm, menunjukkan pancaran warna yang agak tulen.
- Voltan Hadapan (VF):Susutan voltan merentasi LED apabila didorong pada 20 mA. Cip Biru mempunyai VFtipikal 3.30V (maks 3.80V), dan Cip Kuning mempunyai VFtipikal 2.00V (maks 2.40V). Ini adalah penting untuk reka bentuk litar pemacu dan pemilihan bekalan kuasa.
- Arus Songsang (IR):Arus bocor maksimum apabila bias songsang 5V dikenakan. Ia adalah 10 μA untuk kedua-dua cip.Nota Kritikal:Peranti ini tidak direka untuk operasi songsang; mengenakan voltan songsang melebihi keadaan ujian boleh menyebabkan kegagalan serta-merta.
2.3 Pertimbangan Terma
Walaupun tidak diperincikan secara eksplisit dalam rintangan terma (θJA), penarafan pelesapan kuasa dan julat suhu operasi adalah kekangan terma utama. Susun atur PCB yang berkesan dengan tuangan kuprum yang mencukupi untuk penyingkiran haba adalah penting untuk mengekalkan suhu simpang dalam had selamat, terutamanya apabila didorong pada atau berhampiran arus DC maksimum. Melebihi suhu simpang maksimum akan mengurangkan jangka hayat LED dengan ketara.
3. Penjelasan Sistem Pembin
Untuk mengambil kira variasi semula jadi dalam pembuatan semikonduktor, LED disusun ke dalam bin prestasi. Ini memastikan konsistensi dalam satu kelompok pengeluaran.
3.1 Pembin Keamatan Bercahaya
Output bercahaya dikategorikan ke dalam bin yang ditakrifkan oleh nilai minimum dan maksimum. Setiap bin mempunyai toleransi ±15%.
Bin Cip Biru:
N: 28.0 - 45.0 mcd
P: 45.0 - 71.0 mcd
Q: 71.0 - 112.0 mcd
R: 112.0 - 180.0 mcd
Bin Cip Kuning:
P: 45.0 - 71.0 mcd
Q: 71.0 - 112.0 mcd
R: 112.0 - 180.0 mcd
S: 180.0 - 280.0 mcd
Pereka mesti menentukan kod bin yang diperlukan semasa membuat pesanan untuk menjamin tahap kecerahan yang diperlukan untuk aplikasi mereka. Menggunakan bin yang lebih rendah (contohnya, N untuk biru) mungkin menghasilkan paparan yang lebih malap.
4. Analisis Lengkung Prestasi
Datasheet ini merujuk kepada lengkung ciri tipikal yang penting untuk memahami tingkah laku peranti di bawah keadaan bukan standard. Walaupun graf khusus tidak diterbitkan semula dalam teks, implikasinya diterangkan di bawah.
4.1 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Lengkung I-V)
Lengkung ini menunjukkan hubungan bukan linear antara arus dan voltan. Untuk kedua-dua cip LED, voltan meningkat secara logaritma dengan arus. Nilai VFtipikal yang diberikan adalah khusus untuk 20 mA. Memandu pada arus yang lebih rendah akan menghasilkan VFyang lebih rendah, dan memandu lebih tinggi akan meningkatkan VFdan pelesapan kuasa. Pemacu arus malar sangat disyorkan berbanding pemacu voltan malar untuk memastikan kecerahan stabil dan mencegah pelarian terma.
4.2 Keamatan Bercahaya vs. Arus Hadapan
Graf ini menggambarkan bagaimana output cahaya meningkat dengan arus hadapan. Ia secara amnya hampir linear dalam julat operasi tetapi akan tepu pada arus yang sangat tinggi disebabkan oleh penurunan kecekapan dan kesan terma. Arus pemandu 20 mA dipilih sebagai titik standard yang mengimbangi kecerahan, kecekapan, dan kebolehpercayaan.
4.3 Keamatan Bercahaya vs. Suhu Persekitaran
Output cahaya LED berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Lengkung ini adalah kritikal untuk aplikasi yang beroperasi dalam persekitaran suhu tinggi. Faktor penyahkadar (peratusan penurunan output per darjah Celsius) boleh dianggarkan daripada graf ini. Penyingkiran haba yang mencukupi adalah perlu untuk meminimumkan kehilangan kecerahan terhadap suhu.
4.4 Taburan Spektrum
Lengkung ini memplot keamatan relatif terhadap panjang gelombang, menunjukkan panjang gelombang puncak (λP) dan lebar jalur spektrum (Δλ). Lebar jalur sempit 25 nm untuk kedua-dua warna mengesahkan ketulenan warna yang baik, yang diingini untuk aplikasi penunjuk di mana perbezaan warna adalah penting.
5. Maklumat Mekanikal dan Pakej
5.1 Dimensi Pakej dan Penetapan Pin
Peranti ini mematuhi garis panduan pakej standard EIA. Ciri mekanikal utama ialah ketinggian keseluruhan 0.55mm. Penetapan pin untuk cip dwi warna adalah seperti berikut: Pin 1 dan 3 adalah untuk cip Biru (InGaN), dan Pin 2 dan 4 adalah untuk cip Kuning (AlInGaP). Reka bentuk empat pad ini menyediakan sambungan elektrik berasingan untuk setiap warna, membolehkan mereka dikawal secara bebas.
5.2 Susun Atur Pad Pateri yang Disyorkan
Corak landasan (footprint) yang dicadangkan untuk reka bentuk PCB disediakan. Mematuhi corak ini adalah penting untuk mencapai sambungan pateri yang boleh dipercayai semasa refluks, memastikan penjajaran yang betul, dan memudahkan pemindahan haba dari LED. Dimensi pad direka untuk mencegah tombstoning (komponen berdiri pada satu hujung) semasa refluks pateri.
5.3 Pengenalpastian Polarity
Walaupun tidak ditunjukkan secara eksplisit dalam teks, LED SMD biasanya mempunyai tanda pada pakej (seperti titik, takuk, atau tepi serong) untuk menunjukkan katod (-) atau pin tertentu. Jadual penetapan pin datasheet mesti dirujuk silang dengan rajah tanda pakej (diimplikasikan oleh "Dimensi Pakej") untuk orientasi yang betul semasa pemasangan dan reka bentuk.
6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan
6.1 Profil Pateri Refluks IR
Profil suhu yang dicadangkan untuk pateri refluks bebas plumbum disertakan. Parameter utama termasuk:
- Pra-panas:Kecerunan dari ambien ke 150-200°C.
- Masa Rendam/Pra-panas:Maksimum 120 saat untuk mengaktifkan fluks dan meminimumkan kejutan terma.
- Suhu Puncak:Maksimum 260°C.
- Masa Atas Likuidus (TAL):Masa yang dihabiskan di atas takat lebur pateri (biasanya ~217°C untuk SnAgCu) harus mencukupi untuk pembentukan sendi yang betul tetapi diminimumkan untuk mengurangkan tekanan terma pada LED. Profil ini direka untuk mematuhi piawaian JEDEC.
6.2 Pateri Tangan
Jika kerja semula manual diperlukan, suhu besi pateri tidak boleh melebihi 300°C, dan masa sentuhan harus dihadkan kepada maksimum 3 saat setiap sendi. Ini harus dilakukan hanya sekali untuk mengelakkan kerosakan pada pakej plastik dan ikatan wayar dalaman.
6.3 Keadaan Penyimpanan dan Pengendalian
Kepekaan Kelembapan:LED dibungkus dalam beg penghalang kelembapan dengan desikan. Sebaik sahaja beg tertutup asal dibuka, komponen terdedah kepada kelembapan ambien.
- Penyimpanan Pakej Terbuka:Tidak boleh melebihi 30°C dan 60% Kelembapan Relatif (RH).
- Jangka Hayat Lantai:Adalah disyorkan untuk menyelesaikan refluks IR dalam tempoh satu minggu selepas membuka beg.
- Penyimpanan Lanjutan:Untuk penyimpanan melebihi satu minggu, komponen harus disimpan dalam bekas tertutup dengan desikan atau dalam desikator nitrogen.
- Pembakaran:Komponen yang disimpan di luar pembungkusan asalnya selama lebih dari satu minggu mesti dibakar pada kira-kira 60°C selama sekurang-kurangnya 20 jam sebelum dipateri untuk membuang kelembapan yang diserap dan mencegah "popcorning" (retak pakej disebabkan tekanan wap semasa refluks).
6.4 Pembersihan
Jika pembersihan selepas pateri diperlukan, hanya pelarut yang ditetapkan harus digunakan. Bahan kimia yang tidak ditentukan mungkin merosakkan kanta plastik atau bahan pakej. Pembersih yang boleh diterima termasuk etil alkohol atau isopropil alkohol (IPA). LED harus direndam pada suhu normal selama kurang dari satu minit.
6.5 Langkah Berjaga-jaga Nyahcas Elektrostatik (ESD)
LED, seperti kebanyakan peranti semikonduktor, mudah rosak akibat nyahcas elektrostatik. Langkah berjaga-jaga pengendalian adalah wajib: gunakan gelang pergelangan tangan berasaskan bumi, sarung tangan anti-statik, dan pastikan semua peralatan dan permukaan kerja dibumikan dengan betul.
7. Pembungkusan dan Maklumat Pesanan
7.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung
Komponen dibekalkan pada pita pembawa timbul untuk pemasangan automatik.
- Lebar Pita Pembawa:8 mm.
- Diameter Gegelung:7 inci.
- Kuantiti per Gegelung:4000 keping.
- Kuantiti Pesanan Minimum (MOQ):500 keping untuk kuantiti baki.
- Penyegelan Poket:Poket kosong disegel dengan pita penutup.
- Komponen Hilang:Maksimum dua LED hilang berturut-turut (poket kosong) dibenarkan mengikut spesifikasi.
- Piawai:Pembungkusan mengikut spesifikasi ANSI/EIA-481.
7.2 Tafsiran Nombor Bahagian
Nombor bahagian LTST-C195TBKSKT mungkin mengekod atribut tertentu, walaupun pecahan penuh tidak disediakan dalam petikan ini. Biasanya, kod sedemikian menunjukkan siri (LTST), saiz/profil (C195), warna (TB untuk dwi warna Biru/Kuning), dan pembungkusan (KSKT mungkin merujuk kepada pita dan gegelung). Kod bin tepat untuk keamatan bercahaya mesti ditentukan secara berasingan semasa membuat pesanan.
8. Nota Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk
8.1 Senario Aplikasi Tipikal
LED dwi warna ini adalah sesuai untuk penunjuk pelbagai status. Kegunaan biasa termasuk:
- Penunjuk Kuasa/Status:Biru untuk "standby" atau "on," Kuning untuk "mengecas" atau "amaran."
- Peralatan Rangkaian:Menunjukkan status sambungan, aktiviti, atau kelajuan.
- Elektronik Pengguna:Penunjuk tahap bateri, maklum balas pemilihan mod pada peranti padat.
- Kawalan Perindustrian:Penunjuk keadaan mesin (berjalan, rosak, rehat).
Profil ultra nipis menjadikannya sangat sesuai untuk telefon pintar, tablet, ultrabook, dan peranti mudah alih lain yang terhad ruang.
8.2 Pertimbangan Reka Bentuk Litar
1. Pembatasan Arus:Sentiasa gunakan perintang pembatas arus bersiri atau pemacu LED arus malar khusus untuk setiap saluran warna. Kira nilai perintang menggunakan R = (Vbekalan- VF) / IF. Gunakan VFmaksimum dari datasheet untuk memastikan arus tidak melebihi had walaupun dengan variasi bahagian ke bahagian.
2. Kawalan Bebas:Anod/katod berasingan untuk setiap warna membolehkan kawalan malap atau berkelip PWM (Modulasi Lebar Denyut) bebas melalui mikropengawal.
3. Pelesapan Kuasa:Sahkan bahawa jumlah kuasa (IF* VFuntuk setiap cip) tidak melebihi penarafan kuasa cip individu, terutamanya jika kedua-duanya didorong serentak.
4. Perlindungan Voltan Songsang:Walaupun bukan diod Zener, diod isyarat kecil selari dengan setiap LED (katod ke anod) boleh memberikan perlindungan terhadap lonjakan voltan songsang yang tidak sengaja pada PCB.
8.3 Cadangan Susun Atur PCB
- Ikut dimensi pad pateri yang disyorkan dengan tepat.
- Gunakan sambungan pelega terma untuk pad LED jika ia disambungkan ke satah tanah/kuasa besar untuk memudahkan pateri sambil masih menyediakan beberapa konduksi terma.
- Untuk penyingkiran haba optimum, pertimbangkan untuk menambah via kecil di bawah atau berhampiran pad terma (jika ada) untuk mengalirkan haba ke lapisan dalam atau bawah PCB.
- Use thermal relief connections for the LED pads if they are connected to large ground/power planes to facilitate soldering while still providing some thermal conduction.
- For optimal heat dissipation, consider adding small vias under or near the thermal pad (if present) to conduct heat to inner or bottom PCB layers.
9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal
Berbanding dengan LED dwi warna lama atau menggunakan dua LED satu warna diskret, peranti ini menawarkan kelebihan yang berbeza:
- Penjimatan Ruang:Satu pakej nipis 0.55mm menggantikan dua komponen, menjimatkan kawasan dan isipadu PCB.
- Pemasangan Dipermudahkan:Satu operasi pick-and-place menggantikan dua, meningkatkan hasil pemasangan dan mengurangkan potensi ralat penempatan.
- Teknologi Bahan:Penggunaan cip InGaN dan AlInGaP biasanya menawarkan kecekapan dan kecerahan yang lebih tinggi berbanding teknologi lama seperti GaP.
- Keserasian Proses:Keserasian penuh dengan pemasangan SMT pukal standard dan proses refluks bebas plumbum mengurangkan kerumitan pembuatan.
10. Soalan Lazim (FAQ) Berdasarkan Parameter Teknikal
S1: Bolehkah saya mendorong kedua-dua LED Biru dan Kuning pada masa yang sama?
J: Ya, secara elektrik mereka adalah bebas. Walau bagaimanapun, anda mesti memastikan bahawa pelesapan kuasa untuk setiap cip tidak dilebihi dan suhu PCB/persekitaran tempatan kekal dalam julat operasi. Jumlah haba yang dihasilkan akan menjadi jumlah kedua-duanya.
S2: Apa yang berlaku jika saya menyambungkan polarity dengan salah?
J: Mengenakan voltan songsang yang ketara (melebihi keadaan ujian 5V) berkemungkinan menyebabkan kegagalan serta-merta dan bencana pada cip LED disebabkan oleh pecahan songsang. Sentiasa perhatikan polarity yang betul.
S3: Mengapakah voltan hadapan berbeza untuk Biru dan Kuning?
J: Voltan hadapan adalah sifat asas jurang jalur bahan semikonduktor. InGaN (Biru) mempunyai jurang jalur yang lebih lebar daripada AlInGaP (Kuning), memerlukan voltan yang lebih tinggi untuk "menolak" elektron merentasi simpang, menghasilkan foton tenaga lebih tinggi (panjang gelombang lebih pendek).
S4: Bagaimanakah saya memilih perintang pembatas arus yang betul?
J: Gunakan formula R = (Vbekalan- VF) / IF. Untuk kebolehpercayaan, gunakan VFmaksimum dari datasheet (3.80V untuk Biru, 2.40V untuk Kuning) dan IFyang dikehendaki (contohnya, 20mA). Untuk bekalan 5V: RBiru= (5 - 3.8) / 0.02 = 60 Ω; RKuning= (5 - 2.4) / 0.02 = 130 Ω. Gunakan nilai perintang standard seterusnya yang lebih tinggi.
S5: LED kelihatan lebih malap daripada yang dijangkakan. Apa yang mungkin salah?
J: 1) Sahkan anda menggunakan kod bin yang betul; bin yang lebih rendah (contohnya, N untuk biru) adalah kurang terang. 2) Semak arus hadapan sebenar dengan multimeter; perintang yang salah kira atau voltan bekalan rendah boleh mengurangkan arus. 3) Pastikan LED tidak terlalu panas; suhu simpang tinggi mengurangkan output cahaya. 4) Sahkan sudut pandangan; kecerahan diukur pada paksi.
11. Contoh Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal
Contoh 1: Penunjuk Port USB Dwi-Status.Dalam komputer riba, LED ini boleh diletakkan bersebelahan dengan port USB-C. Ia boleh didorong oleh pengawal terbenam (EC): Biru pegun apabila peranti disambungkan dan aktif, Kuning berkelip apabila port membekalkan arus pengecasan, dan kedua-duanya mati selainnya. Profil nipis membolehkannya muat dalam bezel yang ketat.
Contoh 2: Status Peranti IoT.Dalam sensor tanpa wayar padat, LED boleh menunjukkan keadaan rangkaian: Biru untuk "bersambung ke awan," Kuning untuk "penghantaran data," dan warna berselang-seli untuk "ralat." Penggunaan kuasa rendah sesuai untuk peranti beroperasi bateri, dan sudut pandangan lebar memastikan keterlihatan dari pelbagai sudut.
Contoh 3: Pengendalian Komponen Sensitif Kelembapan.Seorang pengilang menerima gegelung. Mereka menggunakan keseluruhan gegelung dalam satu syif pengeluaran. Jika gegelung separa kekal, mereka menyimpannya dalam bekas tertutup dengan desikan. Dua minggu kemudian, sebelum menggunakan baki, mereka membakar gegelung pada 60°C selama 24 jam sebelum memuatkannya ke dalam mesin pick-and-place, mengikuti garis panduan datasheet untuk mencegah kecacatan pateri.
12. Pengenalan Prinsip Operasi
Diod Pemancar Cahaya (LED) adalah peranti semikonduktor yang memancarkan cahaya melalui elektroluminesens. Apabila voltan hadapan dikenakan merentasi simpang p-n, elektron dari bahan jenis-n bergabung semula dengan lubang dari bahan jenis-p. Penggabungan semula ini membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Panjang gelombang khusus (warna) cahaya yang dipancarkan ditentukan oleh jurang jalur tenaga bahan semikonduktor. Cip InGaN mempunyai jurang jalur yang sepadan dengan cahaya biru (~470 nm), manakala cip AlInGaP mempunyai jurang jalur yang sepadan dengan cahaya kuning (~589 nm). Pakej plastik berfungsi untuk melindungi die semikonduktor halus dan ikatan wayar, membentuk pancaran output cahaya (kanta), dan menyediakan faktor bentuk fizikal untuk pemasangan.
13. Trend dan Perkembangan Teknologi
Peranti yang diterangkan mencerminkan beberapa trend berterusan dalam teknologi LED:
- Pengecilan:Dorongan ke arah pakej 0.55mm dan lebih nipis terus membolehkan reka bentuk produk yang lebih ramping.
- Bahan Kecekapan Tinggi:InGaN dan AlInGaP mewakili sistem bahan prestasi tinggi yang matang untuk LED boleh lihat, menawarkan keberkesanan yang baik (lumen per watt) untuk aplikasi penunjuk.
- Integrasi:Menggabungkan pelbagai fungsi (dua warna) ke dalam satu pakej adalah sebahagian daripada trend integrasi komponen yang lebih luas untuk menjimatkan ruang dan memudahkan pemasangan.
- Keserasian Pembuatan Teguh:Penekanan pada pembungkusan pita-dan-gegelung, toleransi refluks IR, dan klasifikasi kepekaan kelembapan selaras dengan keperluan pembuatan elektronik pukal automatik sepenuhnya. Perkembangan masa depan mungkin termasuk pakej yang lebih nipis, perintang pembatas arus bersepadu ("modul" LED), atau cip tiga warna (RGB) dalam footprint yang serupa, didorong oleh permintaan dari sektor elektronik pengguna dan automotif.
Terminologi Spesifikasi LED
Penjelasan lengkap istilah teknikal LED
Prestasi Fotoelektrik
| Istilah | Unit/Perwakilan | Penjelasan Ringkas | Mengapa Penting |
|---|---|---|---|
| Keberkesanan Bercahaya | lm/W (lumen per watt) | Output cahaya per watt elektrik, lebih tinggi bermakna lebih cekap tenaga. | Langsung menentukan gred kecekapan tenaga dan kos elektrik. |
| Fluks Bercahaya | lm (lumen) | Jumlah cahaya yang dipancarkan oleh sumber, biasanya dipanggil "kecerahan". | Menentukan sama ada cahaya cukup terang. |
| Sudut Pandangan | ° (darjah), cth., 120° | Sudut di mana keamatan cahaya turun kepada separuh, menentukan lebar pancaran. | Mempengaruhi julat pencahayaan dan keseragaman. |
| CCT (Suhu Warna) | K (Kelvin), cth., 2700K/6500K | Kehangatan/kesejukan cahaya, nilai lebih rendah kekuningan/panas, lebih tinggi keputihan/sejuk. | Menentukan suasana pencahayaan dan senario yang sesuai. |
| CRI / Ra | Tanpa unit, 0–100 | Keupayaan untuk memaparkan warna objek dengan tepat, Ra≥80 adalah baik. | Mempengaruhi keaslian warna, digunakan di tempat permintaan tinggi seperti pusat beli-belah, muzium. |
| SDCM | Langkah elips MacAdam, cth., "5-langkah" | Metrik konsistensi warna, langkah lebih kecil bermakna warna lebih konsisten. | Memastikan warna seragam merentasi kelompok LED yang sama. |
| Panjang Gelombang Dominan | nm (nanometer), cth., 620nm (merah) | Panjang gelombang yang sepadan dengan warna LED berwarna. | Menentukan rona LED monokrom merah, kuning, hijau. |
| Taburan Spektrum | Lengkung panjang gelombang vs keamatan | Menunjukkan taburan keamatan merentasi panjang gelombang. | Mempengaruhi pemaparan warna dan kualiti. |
Parameter Elektrik
| Istilah | Simbol | Penjelasan Ringkas | Pertimbangan Reka Bentuk |
|---|---|---|---|
| Voltan Hadapan | Vf | Voltan minimum untuk menghidupkan LED, seperti "ambang permulaan". | Voltan pemacu mesti ≥Vf, voltan ditambah untuk LED siri. |
| Arus Hadapan | If | Nilai arus untuk operasi LED normal. | Biasanya pemacu arus malar, arus menentukan kecerahan & jangka hayat. |
| Arus Denyut Maks | Ifp | Arus puncak yang boleh diterima untuk tempoh pendek, digunakan untuk pemudaran atau kilat. | Lebar denyut & kitar tugas mesti dikawal ketat untuk mengelakkan kerosakan. |
| Voltan Songsang | Vr | Voltan songsang maks yang LED boleh tahan, melebihi mungkin menyebabkan kerosakan. | Litar mesti menghalang sambungan songsang atau lonjakan voltan. |
| Rintangan Terma | Rth (°C/W) | Rintangan kepada pemindahan haba dari cip ke pateri, lebih rendah lebih baik. | Rintangan terma tinggi memerlukan penyebaran haba lebih kuat. |
| Kekebalan ESD | V (HBM), cth., 1000V | Keupayaan untuk menahan nyahcas elektrostatik, lebih tinggi bermakna kurang terdedah. | Langkah anti-statik diperlukan dalam pengeluaran, terutama untuk LED sensitif. |
Pengurusan Terma & Kebolehpercayaan
| Istilah | Metrik Utama | Penjelasan Ringkas | Kesan |
|---|---|---|---|
| Suhu Simpang | Tj (°C) | Suhu operasi sebenar di dalam cip LED. | Setiap pengurangan 10°C mungkin menggandakan jangka hayat; terlalu tinggi menyebabkan penyusutan cahaya, anjakan warna. |
| Susut Nilai Lumen | L70 / L80 (jam) | Masa untuk kecerahan turun kepada 70% atau 80% daripada awal. | Langsung mentakrifkan "jangka hayat perkhidmatan" LED. |
| Penyelenggaraan Lumen | % (cth., 70%) | Peratusan kecerahan yang dikekalkan selepas masa. | Menunjukkan pengekalan kecerahan atas penggunaan jangka panjang. |
| Anjakan Warna | Δu′v′ atau elips MacAdam | Darjah perubahan warna semasa penggunaan. | Mempengaruhi konsistensi warna dalam adegan pencahayaan. |
| Penuaan Terma | Kerosakan bahan | Kemerosotan akibat suhu tinggi jangka panjang. | Mungkin menyebabkan penurunan kecerahan, perubahan warna, atau kegagalan litar terbuka. |
Pembungkusan & Bahan
| Istilah | Jenis Biasa | Penjelasan Ringkas | Ciri & Aplikasi |
|---|---|---|---|
| Jenis Pakej | EMC, PPA, Seramik | Bahan perumahan yang melindungi cip, menyediakan antara muka optik/terma. | EMC: rintangan haba baik, kos rendah; Seramik: penyebaran haba lebih baik, hayat lebih panjang. |
| Struktur Cip | Depan, Flip Chip | Susunan elektrod cip. | Flip chip: penyebaran haba lebih baik, keberkesanan lebih tinggi, untuk kuasa tinggi. |
| Salutan Fosfor | YAG, Silikat, Nitrida | Meliputi cip biru, menukar sebahagian kepada kuning/merah, campur kepada putih. | Fosfor berbeza mempengaruhi keberkesanan, CCT, dan CRI. |
| Kanta/Optik | Rata, Mikrokanta, TIR | Struktur optik pada permukaan mengawal taburan cahaya. | Menentukan sudut pandangan dan lengkung taburan cahaya. |
Kawalan Kualiti & Pengelasan
| Istilah | Kandungan Pembin | Penjelasan Ringkas | Tujuan |
|---|---|---|---|
| Bin Fluks Bercahaya | Kod cth. 2G, 2H | Dikumpulkan mengikut kecerahan, setiap kumpulan mempunyai nilai lumen min/maks. | Memastikan kecerahan seragam dalam kelompok yang sama. |
| Bin Voltan | Kod cth. 6W, 6X | Dikumpulkan mengikut julat voltan hadapan. | Memudahkan pemadanan pemacu, meningkatkan kecekapan sistem. |
| Bin Warna | Elips MacAdam 5-langkah | Dikumpulkan mengikut koordinat warna, memastikan julat ketat. | Menjamin konsistensi warna, mengelakkan warna tidak sekata dalam alat. |
| Bin CCT | 2700K, 3000K dll. | Dikumpulkan mengikut CCT, setiap satu mempunyai julat koordinat sepadan. | Memenuhi keperluan CCT adegan berbeza. |
Pengujian & Pensijilan
| Istilah | Piawaian/Ujian | Penjelasan Ringkas | Kepentingan |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Ujian penyelenggaraan lumen | Pencahayaan jangka panjang pada suhu malar, merekodkan penyusutan kecerahan. | Digunakan untuk menganggarkan hayat LED (dengan TM-21). |
| TM-21 | Piawaian anggaran hayat | Menganggarkan hayat di bawah keadaan sebenar berdasarkan data LM-80. | Menyediakan ramalan hayat saintifik. |
| IESNA | Persatuan Kejuruteraan Pencahayaan | Meliputi kaedah ujian optik, elektrik, terma. | Asas ujian diiktiraf industri. |
| RoHS / REACH | Pensijilan alam sekitar | Memastikan tiada bahan berbahaya (plumbum, merkuri). | Keperluan akses pasaran di peringkat antarabangsa. |
| ENERGY STAR / DLC | Pensijilan kecekapan tenaga | Pensijilan kecekapan tenaga dan prestasi untuk pencahayaan. | Digunakan dalam perolehan kerajaan, program subsidi, meningkatkan daya saing. |