Kandungan
- 1. Gambaran Produk
- 1.1 Ciri dan Kelebihan Teras
- 1.2 Aplikasi Sasaran
- 2. Spesifikasi Teknikal dan Tafsiran Mendalam
- 2.1 Nilai Maksimum Mutlak
- 2.2 Ciri-ciri Fotoelektrik (Ta=25°C)
- 3. Penerangan Sistem Penggredan
- 3.1 Penggredan Fluks Cahaya
- 3.2 Penggredan Voltan Kehadapan
- 3.3 Penggredan Panjang Gelombang Dominan
- 4. Analisis Keluk Prestasi
- 4.1 Taburan Spektrum
- 4.2 Corak Sinaran
- 4.3 Arus Terus vs. Voltan Terus (Lengkung I-V)
- 4.4 Panjang Gelombang Dominan vs. Arus Hadapan
- 4.5 Keamatan Pancaran Relatif vs. Arus Terus
- 4.6 Arus Terus Maksimum Dibenarkan vs. Suhu
- 5. Maklumat Mekanikal dan Pakej
- 5.1 Dimensi Pakej
- 5.2 Susunan Pin dan Pengenalpastian Kutub
- 6. Panduan Paterian dan Pemasangan
- 6.1 Parameter Paterian Reflow
- 6.2 Paterian Manual
- 6.3 Syarat Penyimpanan
- 7. Pembungkusan dan Maklumat Pemesanan
- 7.1 Spesifikasi Reel dan Carrier Tape
- 7.2 Penjelasan Label
- 8. Pertimbangan Reka Bentuk Aplikasi
- 8.1 Reka Bentuk Litar Pemacu
- Susun Atur PCB: Gunakan PCB dengan luas kerajang kuprum yang mencukupi (pad penyejuk) dan sambungkannya ke pad penyejuk LED (jika ada) atau pin untuk mengalirkan haba.
- 9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal
- 10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)
- 10.1 Bolehkah saya menggunakan satu bekalan kuasa 5V dan satu perintang untuk mengendalikan ketiga-tiga warna?
- 10.2 Apakah perbezaan antara fluks bercahaya (lm) dan keamatan bercahaya (mcd)?
- 10.3 Bagaimana cara menghasilkan cahaya putih menggunakan LED RGB ini?
- 10.4 Mengapakah suhu simpang maksimum hanya 115°C?
- 11. Contoh Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal
- 11.1 Contoh: Penunjuk Status Peranti Elektronik Pengguna
- 11.2 Contoh: Lampu Latar Papan Tanda Kecil
- 12. Prinsip Kerja
- 13. Trend Teknologi
1. Gambaran Produk
Dokumen ini menerangkan secara terperinci spesifikasi teknikal bagi LED Teknologi Pemasangan Permukaan (SMT) berwarna penuh berprestasi tinggi. Peranti ini mengintegrasikan cip semikonduktor merah, hijau dan biru yang berasingan ke dalam satu pakej 5050, dan mampu menghasilkan spektrum warna yang luas melalui prinsip campuran warna aditif. Matlamat reka bentuk utamanya adalah untuk mencapai output cahaya yang tinggi, sudut pandangan yang luas, dan sesuai untuk proses pemasangan automatik.
1.1 Ciri dan Kelebihan Teras
- Cip Kecerahan Tinggi:Menggunakan bahan semikonduktor termaju (GaInAlP untuk cahaya merah, InGaN untuk cahaya hijau dan biru) untuk mencapai output cahaya yang unggul.
- Pakej SMT:Pakej SMT plastik putih, direka untuk keserasian dengan proses pematerian refluks inframerah (IR) standard, memudahkan pemasangan PCB automatik dan berskala besar.
- Kawalan Cip Bebas:Dibungkus dalam pakej rangka plumbum 6-pin, anod dan katod bagi setiap warna (merah, hijau, biru) boleh diakses secara bebas. Ini membolehkan setiap saluran warna didorong dan dikawal dengan tepat dan berasingan, yang amat penting untuk penentukuran warna dan sambungan bersiri pelbagai LED.
- Sudut Pandangan Luas:Reka bentuk pembungkusan mencapai sudut pandangan tipikal 120 darjah (2θ1/2), memastikan keterlihatan yang baik dari pelbagai sudut pandangan yang luas.
- Pematuhan Alam Sekitar:产品为无铅(Pb-free)设计,符合欧盟REACH法规,并满足无卤标准(Br < 900ppm, Cl < 900ppm, Br+Cl < 1500ppm)。产品本身符合RoHS指令。
- Kebolehpercayaan:Pra-pemprosesan berdasarkan piawaian JEDEC J-STD-020D Level 3, menunjukkan keupayaannya menahan tekanan akibat kelembapan semasa proses pematerian.
1.2 Aplikasi Sasaran
Gabungan kecerahan tinggi, keupayaan warna penuh dan saiz bentuk SMT menjadikan LED ini sesuai untuk pelbagai aplikasi yang memerlukan pencahayaan terang dan boleh dikawal.
- Peranti Hiburan dan Permainan:Untuk pencahayaan hiasan, penunjuk status dan kesan cahaya interaktif.
- Papan Paparan Maklumat:Untuk papan tanda, papan maklumat dan paparan lain yang memerlukan petunjuk pelbagai warna.
- Lampu Kilat Peranti Mudah Alih:Dengan saiznya yang kecil dan keupayaan warna, sesuai digunakan sebagai lampu kilat kamera atau lampu isian untuk telefon bimbit dan kamera digital.
- Aplikasi Tiub Pemandu Cahaya:Ciri-ciri sudut pandangan luas dan sumber cahaya titiknya menjadikannya pilihan ideal untuk digandingkan ke dalam plat pandu cahaya atau tiub pandu cahaya, digunakan dalam sistem panel pencahayaan sisi atau penunjuk lampu.
2. Spesifikasi Teknikal dan Tafsiran Mendalam
2.1 Nilai Maksimum Mutlak
Nilai-nilai ini menentukan had yang boleh menyebabkan kerosakan kekal pada peranti. Operasi dalam keadaan ini tidak dijamin.
- Arus hadapan (IF):Setiap warna (merah, hijau, biru) ialah 150 mA. Ini adalah arus terus maksimum berterusan yang disyorkan untuk operasi yang boleh dipercayai.
- Arus puncak positif (IFP):Setiap warna ialah 200 mA, hanya dibenarkan dalam keadaan denyut (kitar tugas 1/10, frekuensi 1 kHz). Melebihi nilai kadar berterusan walaupun seketika boleh menyebabkan prestasi cip merosot.
- Kuasa terlesap (Pd):Cahaya merah: 420 mW; cahaya hijau/biru: 555 mW. Ini adalah jumlah haba maksimum yang boleh diserakkan oleh pakej pada suhu ambien 25°C. Reka bentuk terma PCB yang betul adalah penting untuk memastikan had ini tidak dilampaui semasa operasi.
- Suhu simpang (Tj):Maksimum 115°C. Suhu cip semikonduktor itu sendiri tidak boleh melebihi nilai ini.
- Suhu operasi dan penyimpanan:-40°C hingga +85°C (operasi), -40°C hingga +100°C (penyimpanan).
- Suhu pematerian:Pematerian refluks: suhu puncak 260°C, maksimum 10 saat. Pematerian manual: 350°C, maksimum 3 saat. Profil suhu ini adalah penting untuk mengelakkan keretakan pembungkusan atau kerosakan pada wayar ikatan dalaman.
2.2 Ciri-ciri Fotoelektrik (Ta=25°C)
Ini adalah parameter prestasi tipikal yang diukur di bawah keadaan ujian piawai (suhu ambien 25°C, setiap warna IF=150mA).
- Fluks bercahaya (Iv):Jumlah output cahaya nampak.
- Cahaya merah: Nilai tipikal 25 lumen (lm), julat 13.9-39.8 lm.
- Cahaya hijau: Nilai tipikal 40 lm, julat 13.9-51.7 lm.
- Cahaya biru: Nilai tipikal 8.5 lm, julat 4.9-18.1 lm.
- Keamatan Pencahayaan (Iv):Output cahaya dalam arah tertentu (candela). Nilai tipikal ialah 7550 mcd (merah), 12100 mcd (hijau) dan 2550 mcd (biru).
- Sudut Pandangan (2θ1/2):Nilai tipikal 120 darjah (julat 110-130 darjah). Ini ialah sudut penuh apabila keamatan cahaya sekurang-kurangnya separuh daripada nilai puncak.
- Panjang gelombang dominan (λd):Warna persepsi cahaya.
- Cahaya merah: Nilai tipikal 622 nm (617-629 nm).
- Cahaya hijau: Nilai tipikal 525 nm (518-530 nm).
- Cahaya biru: Nilai tipikal 457 nm (455-470 nm).
- Forward voltage (VF):Voltan susut merentasi LED di bawah arus ujian.
- Cahaya merah: Nilai tipikal 2.3V (1.8-2.8V).
- Cahaya hijau: Nilai tipikal 3.4V (2.7-3.7V).
- Cahaya Biru: Nilai tipikal 3.2V (2.7-3.7V).
- Arus songsang (IR):adalah maksimum 10 μA pada voltan songsang 5V. LED tidak direka untuk beroperasi pada voltan songsang.
3. Penerangan Sistem Penggredan
Untuk memastikan konsistensi dalam pengeluaran pukal, LED akan dikelaskan (dibin) berdasarkan parameter optik dan elektrik utama. Ini membolehkan pereka memilih peranti yang memenuhi keperluan keseragaman warna dan kecerahan untuk aplikasi tertentu.
3.1 Penggredan Fluks Cahaya
LED dikelaskan berdasarkan output cahaya yang diukur pada 150mA. Julat pengelompokan bagi setiap warna bertindih untuk merangkumi keseluruhan spesifikasi minimum-maksimum.
- Merah (R):Bin R1 hingga R4, meliputi 13.9 lm hingga 39.8 lm.
- Cahaya Hijau (G):Bin G1 hingga G5, meliputi 13.9 lm hingga 51.7 lm.
- Cahaya Biru (B):Peringkat B1 hingga B5, meliputi 4.9 lm hingga 18.1 lm.
Nilai fluks cahaya dalam setiap peringkat dibenarkan mempunyai toleransi ±11%.
3.2 Penggredan Voltan Kehadapan
LED dikelaskan berdasarkan voltan kehadapannya untuk membantu reka bentuk litar dan pemilihan bekalan kuasa.
- Cahaya Merah:Satu julat "1828", meliputi 1.8V hingga 2.8V.
- 绿光 & Cahaya biru:Satu julat "2737", meliputi 2.7V hingga 3.7V.
Toleransi ±0.1V dibenarkan.
3.3 Penggredan Panjang Gelombang Dominan
Bagi aplikasi yang sensitif terhadap warna, ini adalah penggredan yang paling kritikal untuk memastikan konsistensi nada.
- Cahaya Merah:Pembahagian RA (617-621 nm), RB (621-625 nm), RC (625-629 nm).
- Cahaya hijau:Pembahagian GA hingga GD (518-530 nm, dengan langkah kira-kira 3nm).
- Cahaya biru:Pembahagian BA hingga BE (455-470 nm, dengan langkah kira-kira 3 nm).
Toleransi ±1 nm dibenarkan untuk panjang gelombang dominan.
4. Analisis Keluk Prestasi
4.1 Taburan Spektrum
Lengkung taburan spektrum tipikal menunjukkan keamatan relatif cahaya yang dipancarkan oleh setiap cip pada panjang gelombang yang berbeza. Cip cahaya merah memancar dalam jalur sempit dengan panjang gelombang pusat kira-kira 622nm. Cip cahaya hijau memancar pada kira-kira 525nm, dan cip cahaya biru pada kira-kira 457nm. Ketulenan puncak spektrum ini adalah penting untuk mencapai warna tepu. Lengkung ini harus dibandingkan dengan lengkung tindak balas mata manusia piawai (V(λ)) untuk memahami kecerahan persepsi.
4.2 Corak Sinaran
Gambar ciri pancaran menggambarkan taburan ruang keamatan cahaya (keamatan relatif vs. sudut). Lengkung ini mengesahkan corak pancarannya yang luas dan bersifat Lambertian, dengan sudut pandangan tipikal 120 darjah, keamatan yang agak seragam di kawasan tengah, dan menurun ke arah tepi.
4.3 Arus Terus vs. Voltan Terus (Lengkung I-V)
Lengkung I-V cip cahaya biru (dan cip lain) menunjukkan hubungan eksponen antara arus dan voltan. Di bawah voltan ambang (kira-kira 2.7V untuk biru/hijau, 1.8V untuk merah), hampir tiada arus mengalir. Melebihi ambang ini, arus meningkat dengan cepat walaupun dengan peningkatan voltan yang kecil. Ciri ini memerlukan penggunaan pemacu arus malar, bukan sumber voltan malar, untuk mencegah kawalan haba hilang dan memastikan output cahaya yang stabil.
4.4 Panjang Gelombang Dominan vs. Arus Hadapan
Lengkungan untuk cip merah, hijau dan biru ini menunjukkan bagaimana warna pancaran (panjang gelombang dominan) berubah dengan arus pemacu. Lazimnya, apabila arus meningkat, suhu simpang meningkat, menyebabkan anjakan kecil dalam panjang gelombang (bagi LED hijau/biru berasaskan InGaN, biasanya beralih ke panjang gelombang yang lebih panjang). Kesan ini amat penting untuk aplikasi yang memerlukan kestabilan warna tepat dikekalkan pada tahap kecerahan yang berbeza.
4.5 Keamatan Pancaran Relatif vs. Arus Terus
Lengkungan ini menerangkan output cahaya (relatif kepada nilai rujukan) sebagai fungsi arus pemacu. Ia biasanya linear pada arus rendah, tetapi pada arus tinggi, tepu atau penurunan mungkin berlaku disebabkan kesan haba dan penurunan kecekapan. Lengkungan ini mendedahkan pertukaran antara kecerahan dengan kecekapan/haba.
4.6 Arus Terus Maksimum Dibenarkan vs. Suhu
Lengkung penurunan nilai ini adalah penting untuk pengurusan haba. Ia menunjukkan hubungan antara arus hadapan berterusan maksimum yang selamat dengan suhu persekitaran (atau sarung). Apabila suhu meningkat, arus maksimum yang dibenarkan menurun secara linear. Sebagai contoh, pada 85°C, arus yang dibenarkan adalah jauh lebih rendah daripada nilai kadar 150mA pada 25°C. Pereka bentuk mesti menggunakan rajah ini untuk memastikan LED tidak didorong secara berlebihan dalam persekitaran operasi aplikasi.
5. Maklumat Mekanikal dan Pakej
5.1 Dimensi Pakej
LED menggunakan pakej piawai 5050 SMT. Dimensi utama adalah seperti berikut:
- Panjang Pakej: 5.0 mm
- Lebar Pakej: 5.0 mm
- Ketinggian Pakej (Tipikal): 1.6 mm
5.2 Susunan Pin dan Pengenalpastian Kutub
Pakej ini mempunyai enam pin yang disusun dalam dua baris, setiap baris mengandungi tiga pin. Apabila dilihat dari atas, penomboran pin biasanya mengikut arah lawan jam. Gambarajah lembaran data dengan jelas menandakan pin anod dan katod untuk cip merah, hijau dan biru. Pengenalpastian kutub yang betul adalah penting untuk mengelakkan LED daripada terbalik semasa pemasangan. Pandangan bawah biasanya mengandungi penanda kutub (seperti potongan sudut atau titik) untuk membantu orientasi pada PCB.
6. Panduan Paterian dan Pemasangan
6.1 Parameter Paterian Reflow
Profil suhu IR reflow yang disyorkan ialah parameter proses kritikal.
- Suhu puncak:Maksimum 260°C.
- Masa di atas garis cecair (TAL):Masa titik pateri di atas takat lebur perlu dikawal, biasanya disyorkan untuk dikekalkan selama 10 saat pada suhu puncak.
- Kadar Pemanasan/Penyejukan:Adalah disyorkan untuk mengawal kadar pemanasan dan penyejukan (contohnya, 1-3°C/saat) bagi meminimumkan kejutan haba pada pembungkusan plastik dan wayar ikatan dalaman.
6.2 Paterian Manual
Jika pematerian manual diperlukan, berhati-hati yang amat sangat mesti diambil:
- Hadkan suhu hujung besi pemateri kepada maksimum 350°C.
- Hadkan masa sentuhan bagi setiap pin kepada maksimum 3 saat.
- Gunakan penyerap haba (contohnya pinset) pada pin di antara titik pateri dan badan pembungkusan untuk mengelakkan haba berlebihan dipindahkan ke LED.
6.3 Syarat Penyimpanan
Peranti hendaklah disimpan dalam beg anti-lembapan asalnya yang mengandungi desikan, pada suhu antara -40°C hingga +100°C, dalam persekitaran tanpa kondensasi. Setelah beg kedap udara dibuka, tempoh pendedahan peranti kepada kelembapan persekitaran adalah tertakluk kepada tahap MSLnya (Level 3).
7. Pembungkusan dan Maklumat Pemesanan
7.1 Spesifikasi Reel dan Carrier Tape
LED dibekalkan dalam bentuk reel carrier tape embossed, sesuai untuk mesin pemasangan automatik.
- Dimensi Carrier Tape:Dimensi Poket (Dimensi A): 5.70±0.10 mm, (Dimensi B): 5.38±0.10 mm, Kedalaman (Dimensi C): 1.60±0.10 mm.
- Dimensi Gelendong:Menyediakan dimensi gelendong standard 13 inci (330mm).
- Kuantiti setiap piring:Pakej standard ialah 1000 keping setiap piring. Kuantiti pesanan minimum boleh 250 atau 500 keping setiap piring.
7.2 Penjelasan Label
Label gegelung mengandungi kod yang menentukan penggredan LED pada gegelung tersebut:
- CAT:Tahap keamatan cahaya (berdasarkan penggredan fluks cahaya).
- HUE:Gred Panjang Gelombang Dominan (Kod Penggredan Panjang Gelombang).
- REF:Gred Voltan Hadapan (Kod Penggredan Voltan).
- LOT No:Nombor lot yang boleh dikesan.
- P/N:Nombor produk yang lengkap.
- Kuantiti:Kuantiti pada gegelung.
8. Pertimbangan Reka Bentuk Aplikasi
8.1 Reka Bentuk Litar Pemacu
Disebabkan perbezaan voltan hadapan (forward voltage) cip cahaya merah (∼2.3V) dan hijau/biru (∼3.4V), penggunaan perintang pengehad arus tunggal untuk sambungan siri ringkas bukanlah penyelesaian terbaik jika keseragaman arus dikehendaki. Kaedah yang disyorkan adalah menggunakan perintang pengehad arus bebas untuk setiap saluran warna, atau lebih baik lagi, menggunakan pemacu LED arus malar khusus berbilang saluran. Ini memastikan bahawa walaupun voltan bekalan kuasa atau VFPerbezaan dalam binning, kecerahan dan warna yang konsisten dapat dikekalkan. Modulasi Lebar Denyut (PWM) adalah kaedah pilihan untuk pemudaran dan pencampuran warna kerana ia dapat mengekalkan arus malar (dan seterusnya titik warna yang stabil) sambil mengubah kitaran tugas.
8.2 Pengurusan Haba
Setiap LED boleh menggunakan sehingga 0.555W kuasa (hijau/biru pada 150mA). Apabila berbilang LED digunakan pada satu papan litar, jumlah haba yang dijana mungkin agak ketara. Reka bentuk haba yang betul adalah penting:
- Susun atur PCB:Gunakan PCB dengan luas kerajang tembaga yang mencukupi (pad penyejuk) dan sambungkannya ke pad penyejuk LED (jika ada) atau pin untuk mengalirkan haba.
- Lubang penyejuk:Susun satu set lubang penyejuk di bawah pad LED untuk memindahkan haba ke lapisan bumi dalaman atau bahagian belakang papan litar.
- Penurunan kadar:Pastikan merujuk kepada keluk derating arus maksimum berbanding suhu. Dalam aplikasi dengan suhu persekitaran yang tinggi, arus pemacu harus dikurangkan sewajarnya untuk memastikan suhu simpang berada di bawah 115°C.
8.3 Optical Design
Sudut pandangan lebar 120 darjah menguntungkan untuk pencahayaan umum, tetapi bagi aplikasi yang memerlukan pancaran cahaya fokus, komponen optik sekunder (lensa, pemantul) mungkin diperlukan. Untuk aplikasi light guide, luas pancaran yang kecil dan sudut pandangan yang lebar menguntungkan untuk gandingan yang cekap. Apabila merekabentuk pencampuran warna, pertindihan ruang corak pancaran merah, hijau dan biru perlu dipertimbangkan untuk mencapai warna campuran yang seragam pada kedudukan sasaran.
9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal
Berbanding dengan pembungkusan RGB LED awal atau LED monokrom diskret, peranti ini menawarkan beberapa kelebihan utama:
- Tahap Integrasi:Tiga cip diintegrasikan dalam satu pakej SMT, menjimatkan ruang PCB dan memudahkan pemasangan berbanding penggunaan tiga LED berasingan.
- Kawalan Bebas:Reka bentuk 6 pin menyediakan akses anod/katod yang benar-benar bebas untuk setiap warna, menawarkan fleksibiliti yang lebih tinggi berbanding LED RGB 4 pin dengan anod atau katod sepunya. Ini membolehkan pelaksanaan skim pemacu yang lebih kompleks, seperti sambungan bersiri untuk operasi voltan lebih tinggi.
- Prestasi:Menggunakan cip "kecerahan ultra tinggi", menunjukkan kecekapan dan output cahaya yang lebih tinggi berbanding produk standard dalam saiz pakej yang sama.
- Pematuhan:Pematuhan penuh terhadap peraturan alam sekitar moden (RoHS, REACH, bebas halogen) adalah keperluan asas, tetapi disahkan dengan jelas di sini.
10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)
10.1 Bolehkah saya menggunakan satu bekalan kuasa 5V dan satu perintang untuk mengendalikan ketiga-tiga warna?
Bukan penyelesaian optimum. Voltan hadapan LED hijau dan biru (∼3.4V) hanya meninggalkan ∼1.6V untuk perintang had arus di bawah bekalan kuasa 5V, yang membenarkan kawalan arus yang stabil. Walau bagaimanapun, LED merah (∼2.3V) akan mempunyai ∼2.7V merentasi perintangnya. Menggunakan nilai perintang yang sama untuk ketiga-tiga warna akan menyebabkan perbezaan besar dalam arus dan tahap kecerahan disebabkan oleh VFyang berbeza. Perlu menggunakan perintang berasingan atau pemacu arus malar.
10.2 Apakah perbezaan antara fluks bercahaya (lm) dan keamatan bercahaya (mcd)?
Fluks cahaya (lumen) mengukur jumlah cahaya nampak yang dipancarkan oleh sumber cahaya ke semua arah. Intensiti cahaya (candela) mengukur kecerahan sumber cahaya seperti yang dilihat dari arah tertentu. Untuk LED dengan sudut pandangan lebar seperti ini, nilai intensiti biasanya adalah puncak yang diukur pada paksi. Jumlah fluks cahaya lebih baik menggambarkan keluaran cahaya keseluruhan untuk pencahayaan, manakala intensiti cahaya berkaitan dengan penunjuk yang dilihat dari sudut tertentu.
10.3 Bagaimana cara menghasilkan cahaya putih menggunakan LED RGB ini?
Cahaya putih dihasilkan dengan mencampurkan cahaya merah, hijau dan biru pada intensiti yang sesuai. Nisbah tepat bergantung pada sasaran kromatisiti tertentu (contohnya, putih sejuk, putih suam) dan ciri spektrum setiap LED. Disebabkan perbezaan kecekapan cip dan binning, mencapai titik putih yang konsisten dan berkualiti tinggi biasanya memerlukan kalibrasi individu dalam sistem atau penggunaan sensor warna untuk maklum balas. Ini lebih kompleks berbanding menggunakan fosfor LED putih khusus.
10.4 Mengapakah suhu simpang maksimum hanya 115°C?
Had suhu simpang ditentukan oleh bahan yang digunakan dalam cip LED, wayar ikatan dan pembungkusan. Pemanasan berlebihan mempercepatkan mekanisme degradasi prestasi, mengurangkan output cahaya (penyusutan cahaya), dan mungkin menyebabkan kegagalan bencana. Beroperasi pada Tjatau menghampiri T
maksimum akan memendekkan jangka hayat peranti dengan ketara. Reka bentuk haba yang baik bertujuan untuk mengekalkan suhu simpang serendah mungkin semasa operasi.
11. Contoh Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal
11.1 Contoh: Penunjuk Status Peranti Elektronik Pengguna
Dalam peranti rumah pintar, satu 5050 RGB LED boleh menyediakan pelbagai kod status: merah untuk ralat, hijau untuk sedia, biru untuk pemadanan Bluetooth, kuning (merah+hijau) untuk mod siap sedia, dan sebagainya. Sudut pandangan yang luas memastikan ia kelihatan dari mana-mana arah. Sebuah pengawal mikro ringkas dengan tiga pin GPIO berfungsi PWM dan tiga perintang had arus (contohnya, 15-20Ω apabila memacu kira-kira 20mA daripada bekalan 3.3V atau 5V) sudah cukup untuk memacu LED ini. Arus rendah memanjangkan jangka hayat dan meminimumkan haba.
11.2 Contoh: Lampu Latar Papan Tanda Kecil
Untuk pencahayaan tepi papan tanda akrilik, beberapa LED seperti ini boleh diletakkan di sepanjang tepi. Sudut pandangan lebar mereka membantu menggandingkan cahaya ke dalam akrilik. Dengan menyusunnya dalam siri bersambung (contohnya, semua cahaya merah bersiri, semua hijau bersiri, semua biru bersiri), pemacu voltan lebih tinggi dan arus lebih rendah boleh digunakan, seterusnya meningkatkan kecekapan. Kawalan bebas membolehkan pengaturcaraan dinamik warna papan tanda. Pengurusan haba melibatkan memastikan akrilik atau substrat pemasangan dapat menghilangkan haba daripada keseluruhan tatasusunan LED.
12. Prinsip Kerja
Peranti ini beroperasi berdasarkan prinsip elektroluminesens dalam bahan semikonduktor. Apabila voltan hadapan yang dikenakan pada simpang p-n melebihi tenaga jurang jalur cip, elektron dan lubang bergabung semula, membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Warna (panjang gelombang) cahaya yang dipancarkan ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor: cahaya merah (∼622 nm) menggunakan bahan GaInAlP, manakala cahaya hijau (∼525 nm) dan biru (∼457 nm) menggunakan bahan InGaN. Tiga cip semikonduktor bebas yang diperbuat daripada bahan berbeza ini dipasang dalam cawan pemantul dan dibungkus dalam resin lutsinar atau resap, membentuk pakej LED lengkap.
13. Trend Teknologi
Penjelasan Terperinci Terminologi Spesifikasi LED
Penjelasan Lengkap Istilah Teknikal LED
I. Indikator Inti Prestasi Fotoelektrik
| Istilah | Unit/Petunjuk | Penjelasan mudah | Mengapa Ia Penting |
|---|---|---|---|
| Keberkesanan Pencahayaan (Luminous Efficacy) | lm/W (lumen per watt) | Fluks cahaya yang dihasilkan per watt kuasa elektrik, semakin tinggi semakin menjimatkan tenaga. | Secara langsung menentukan tahap kecekapan tenaga lampu dan kos bil elektrik. |
| Fluks Bercahaya (Luminous Flux) | lm (lumen) | Jumlah cahaya keseluruhan yang dipancarkan oleh sumber cahaya, biasanya dipanggil "kecerahan". | Menentukan sama ada lampu cukup terang atau tidak. |
| Sudut pancaran (Viewing Angle) | ° (darjah), contohnya 120° | Sudut apabila keamatan cahaya berkurang kepada separuh, menentukan lebar pancaran cahaya. | Mempengaruhi julat dan keseragaman pencahayaan. |
| Suhu Warna (CCT) | K (Kelvin), contohnya 2700K/6500K | Warna cahaya hangat atau sejuk, nilai rendah condong ke kuning/hangat, nilai tinggi condong ke putih/sejuk. | Menentukan suasana pencahayaan dan kesesuaian dengan situasi. |
| Indeks Penderiaan Warna (CRI / Ra) | Tiada unit, 0–100 | Keupayaan sumber cahaya untuk menghasilkan warna sebenar objek, Ra≥80 adalah baik. | Mempengaruhi ketulenan warna, digunakan di tempat yang memerlukan standard tinggi seperti pusat beli-belah dan galeri seni. |
| Toleransi warna (SDCM) | Bilangan langkah elips MacAdam, contohnya "5-step" | Penunjuk kuantitatif untuk keseragaman warna, semakin kecil bilangan langkah, semakin seragam warnanya. | Memastikan tiada perbezaan warna bagi lampu dalam kumpulan yang sama. |
| Panjang Gelombang Dominan (Dominant Wavelength) | nm (nanometer), contohnya 620nm (merah) | Panjang gelombang yang sepadan dengan warna LED berwarna. | Menentukan rona bagi LED monokrom seperti merah, kuning, hijau. |
| Spectral Distribution | Lengkung Panjang Gelombang vs. Keamatan | Memaparkan taburan keamatan cahaya yang dipancarkan oleh LED pada setiap panjang gelombang. | Mempengaruhi kualiti pewarnaan dan warna. |
II. Parameter Elektrik
| Istilah | Simbol | Penjelasan mudah | Pertimbangan Reka Bentuk |
|---|---|---|---|
| Forward Voltage (Forward Voltage) | Vf | Voltan minimum yang diperlukan untuk menyalakan LED, serupa dengan "ambang permulaan". | Voltan bekalan kuasa pemacu perlu ≥ Vf, voltan terkumpul apabila berbilang LED disambung secara bersiri. |
| Arus Ke Hadapan (Forward Current) | If | Nilai arus untuk membuat LED menyala dengan normal. | Biasanya menggunakan pemacu arus tetap, di mana arus menentukan kecerahan dan jangka hayat. |
| Arus Denyut Maksimum (Pulse Current) | Ifp | Arus puncak yang boleh ditanggung dalam masa yang singkat, digunakan untuk pelarasan cahaya atau kilat. | Lebar nadi dan nisbah tugas mesti dikawal dengan ketat, jika tidak, ia akan rosak akibat terlalu panas. |
| Reverse Voltage | Vr | Voltan songsang maksimum yang boleh ditahan oleh LED, melebihi had ini boleh menyebabkan kerosakan. | Litar perlu dilindungi daripada sambungan terbalik atau lonjakan voltan. |
| Rintangan Haba (Thermal Resistance) | Rth (°C/W) | Rintangan terhadap pemindahan haba dari cip ke titik pateri, nilai yang lebih rendah menunjukkan penyingkiran haba yang lebih baik. | Rintangan haba tinggi memerlukan reka bentuk penyingkiran haba lebih kuat, jika tidak suhu simpang meningkat. |
| ESD Immunity | V (HBM), contohnya 1000V | Keupayaan rintangan kejutan elektrostatik, nilai yang lebih tinggi menunjukkan lebih sukar rosak akibat elektrik statik. | Langkah pencegahan elektrik statik perlu dilaksanakan dalam pengeluaran, terutamanya untuk LED berkepekaan tinggi. |
Tiga, Pengurusan Haba dan Kebolehpercayaan
| Istilah | Petunjuk Utama | Penjelasan mudah | Kesan |
|---|---|---|---|
| Suhu Simpang (Junction Temperature) | Tj (°C) | Suhu operasi sebenar di dalam cip LED. | Setiap penurunan 10°C, jangka hayat mungkin berganda; suhu terlalu tinggi menyebabkan kemerosotan cahaya dan hanyutan warna. |
| Susutan Cahaya (Lumen Depreciation) | L70 / L80 (jam) | Masa yang diperlukan untuk kecerahan menurun kepada 70% atau 80% daripada nilai awal. | Mentakrifkan "jangka hayat" LED secara langsung. |
| Kadar Penyelenggaraan Lumen (Lumen Maintenance) | % (contohnya 70%) | Peratusan kecerahan yang tinggal selepas digunakan untuk suatu tempoh masa. | Mencirikan keupayaan mengekalkan kecerahan selepas penggunaan jangka panjang. |
| Hanyutan Warna (Color Shift) | Δu′v′ atau Ellips MacAdam | Tahap perubahan warna semasa penggunaan. | Mempengaruhi konsistensi warna dalam senario pencahayaan. |
| Thermal Aging | Prestasi bahan merosot | Kemerosotan bahan pembungkusan disebabkan pendedahan suhu tinggi jangka panjang. | Boleh menyebabkan penurunan kecerahan, perubahan warna atau kegagalan litar terbuka. |
IV. Pembungkusan dan Bahan
| Istilah | Jenis-jenis Biasa | Penjelasan mudah | Ciri-ciri dan Aplikasi |
|---|---|---|---|
| Jenis Pembungkusan | EMC, PPA, Seramik | Bahan sarung yang melindungi cip dan menyediakan antara muka optik serta terma. | EMC mempunyai ketahanan haba yang baik dan kos rendah; seramik mempunyai penyingkiran haba yang unggul dan jangka hayat yang panjang. |
| Struktur cip | Pemasangan hadapan, pemasangan terbalik (Flip Chip) | Susunan elektrod cip. | Flip-chip memberikan penyejukan lebih baik, kecekapan cahaya lebih tinggi, sesuai untuk kuasa tinggi. |
| Salutan fosfor. | YAG, silikat, nitrida | Dilapisi pada cip cahaya biru, sebahagian ditukar kepada cahaya kuning/merah, dan dicampur menjadi cahaya putih. | Fosfor berbeza mempengaruhi kecekapan cahaya, suhu warna dan indeks penyampaian warna. |
| Reka bentuk lensa/optik | Satah, mikrolensa, pantulan dalam penuh | Struktur optik pada permukaan pembungkusan, mengawal taburan cahaya. | Menentukan sudut pancaran dan lengkung pencahayaan. |
Lima, Kawalan Kualiti dan Penggredan
| Istilah | Kandungan Penggredan | Penjelasan mudah | Tujuan |
|---|---|---|---|
| Pengelompokan fluks cahaya | Kod seperti 2G, 2H | Kumpulkan mengikut kecerahan tinggi/rendah, setiap kumpulan mempunyai nilai lumen minimum/maksimum. | Pastikan kecerahan produk dalam kumpulan yang sama adalah konsisten. |
| Pengelasan voltan | Kod seperti 6W, 6X | Kumpulkan mengikut julat voltan hadapan. | Memudahkan padanan bekalan kuasa pemacu, meningkatkan kecekapan sistem. |
| Penggredan pembezaan warna. | 5-step MacAdam ellipse. | Kumpulkan mengikut koordinat warna, pastikan warna jatuh dalam julat yang sangat kecil. | Pastikan konsistensi warna, elakkan ketidakseragaman warna dalam satu unit lampu yang sama. |
| Pengelasan Suhu Warna | 2700K, 3000K, dan lain-lain | Dikumpulkan mengikut suhu warna, setiap kumpulan mempunyai julat koordinat yang sepadan. | Memenuhi keperluan suhu warna untuk pelbagai senario. |
Enam、Ujian dan Pensijilan
| Istilah | Standard/Ujian | Penjelasan mudah | Makna |
|---|---|---|---|
| LM-80 | Ujian Penyelenggaraan Lumen | Dinyalakan untuk tempoh yang lama di bawah keadaan suhu malar, data susutan kecerahan direkodkan. | Untuk menganggarkan jangka hayat LED (digabungkan dengan TM-21). |
| TM-21 | Standard Pengangguran Jangka Hayat | Menganggarkan jangka hayat dalam keadaan penggunaan sebenar berdasarkan data LM-80. | Memberikan ramalan jangka hayat saintifik. |
| IESNA Standard | Illuminating Engineering Society Standard | Merangkumi kaedah ujian optik, elektrik dan haba. | Asas ujian yang diiktiraf oleh industri. |
| RoHS / REACH | Pensijilan Alam Sekitar | Memastikan produk tidak mengandungi bahan berbahaya (seperti plumbum, merkuri). | Syarat kemasukan untuk pasaran antarabangsa. |
| ENERGY STAR / DLC | Pensijilan kecekapan tenaga. | Pensijilan Kecekapan Tenaga dan Prestasi untuk Produk Pencahayaan. | Sering digunakan dalam projek perolehan kerajaan dan subsidi, untuk meningkatkan daya saing pasaran. |