Dokumen Teknikal LED Putih Pakej T-1 3mm - 3.0mm Dia. x 5.0mm H - Voltan Hadapan 2.8-4.0V - Arus Berterusan 30mA - Penyerakan Kuasa 110mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk diod pemancar cahaya (LED) putih berkeamatan tinggi yang disalut dalam pakej bulat T-1 (3mm) yang popular. Peranti ini direka untuk memberikan output cahaya yang unggul, menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan kecerahan tinggi dan keterlihatan yang jelas. Teknologi teras menggunakan cip semikonduktor InGaN yang memancarkan cahaya biru. Pancaran biru ini kemudiannya ditukar kepada cahaya putih spektrum luas melalui lapisan fosfor yang didepositkan dalam cawan pemantul LED. Koordinat kromatik tipikal yang terhasil adalah x=0.29, y=0.28 mengikut piawaian ruang warna CIE 1931, menunjukkan suhu warna putih neutral ke sejuk. Komponen ini direka untuk kebolehpercayaan dan termasuk ciri seperti perlindungan nyahcas elektrostatik (ESD) sehingga 4KV (Model Badan Manusia) dan pematuhan terhadap peraturan alam sekitar yang berkaitan.

1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran

Kelebihan utama LED ini ialah intensiti cahayanya yang tinggi dalam faktor bentuk T-1 padat yang memenuhi piawaian industri. Gabungan saiz kecil dan kecerahan tinggi ini menawarkan fleksibiliti yang ketara kepada jurutera reka bentuk. Peranti ini dibekalkan secara pukal atau dalam pita dan gegelung untuk proses pemasangan automatik, meningkatkan kecekapan pembuatan. Aplikasi utamanya tertumpu pada kawasan yang memerlukan penunjuk atau pencahayaan yang terang dan jelas. Pasaran sasaran termasuk elektronik pengguna, panel kawalan industri, pencahayaan dalaman automotif, dan papan tanda am.

2. Penerangan Mendalam Parameter Teknikal

Pemahaman menyeluruh tentang had elektrik dan optik adalah penting untuk reka bentuk litar yang boleh dipercayai dan prestasi jangka panjang.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

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

• Arus Hadapan Berterusan (I_F): 30 mA. Ini adalah arus DC maksimum yang boleh digunakan secara berterusan kepada LED.
• Arus Hadapan Puncak (I_FP): 100 mA. Arus yang lebih tinggi ini hanya dibenarkan di bawah keadaan berdenyut, ditetapkan pada kitar tugas 1/10 dan frekuensi 1 kHz.
• Voltan Songsang (V_R): 5 V. Menggunakan voltan pincang songsang yang melebihi nilai ini boleh menyebabkan kerosakan simpang.
• Penyerakan Kuasa (P_d): 110 mW. Ini adalah kuasa maksimum yang boleh diserakkan oleh pakej sebagai haba, dikira sebagai Voltan Hadapan (V_F) didarab dengan Arus Hadapan (I_F).
• Suhu Operasi & Penyimpanan: Peranti boleh berfungsi dalam suhu ambien dari -40°C hingga +85°C dan boleh disimpan dalam suhu dari -40°C hingga +100°C.
• Suhu Pateri: Wayar penyambung boleh menahan suhu pateri 260°C untuk tempoh maksimum 5 saat, yang serasi dengan proses reflow dan pateri tangan standard.

2.2 Ciri Elektro-Optik

Parameter ini diukur di bawah keadaan ujian piawai (Ta=25°C) dan mentakrifkan prestasi tipikal LED.

• Voltan Hadapan (V_F): Julat dari 2.8V (Min) ke 4.0V (Maks) pada arus ujian 20mA. Nilai tipikal berada dalam julat ini. Perintang pembatas arus adalah penting secara bersiri dengan LED untuk mengawal arus berdasarkan voltan bekalan dan V_Fspesifik LED.
• Intensiti Cahaya (I_V): Mempunyai nilai minimum 1800 milikandela (mcd) pada 20mA. Intensiti boleh mencecah sehingga 4500 mcd bergantung pada bin tertentu (lihat Seksyen 3). Intensiti tinggi ini adalah ciri utama.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2): Sudut pandangan penuh tipikal pada separuh intensiti ialah 25 darjah. Ini menunjukkan corak pancaran yang agak fokus, yang sesuai untuk penunjuk arah.
• Arus Songsang (I_R): Dibataskan kepada maksimum 50 µA apabila pincang songsang 5V digunakan, menunjukkan integriti simpang yang baik.
• Ciri Diod Zener: Lembaran data menyatakan Voltan Songsang Zener (V_Z) 5.2V tip. pada 5mA dan penarafan Arus Songsang Zener (I_Z) 100mA. Ini mencadangkan sesetengah unit mungkin menggabungkan diod Zener perlindungan voltan songsang bersepadu, tetapi pereka harus mengesahkan ketersediaan dan spesifikasi ciri ini untuk aplikasi spesifik mereka.

3. Penjelasan Sistem Pengelasan Bin

Disebabkan variasi pembuatan, LED disusun ke dalam bin prestasi. Memahami bin ini adalah kritikal untuk mencapai warna dan kecerahan yang konsisten dalam sesuatu aplikasi.

3.1 Pengelasan Bin Intensiti Cahaya

LED dikategorikan kepada empat bin intensiti (M, N, P, Q) berdasarkan output cahaya yang diukur pada 20mA. Toleransi untuk intensiti cahaya ialah ±10% dalam setiap bin.

• Bin M: 1800 mcd hingga 2250 mcd
• Bin N: 2250 mcd hingga 2850 mcd
• Bin P: 2850 mcd hingga 3600 mcd
• Bin Q: 3600 mcd hingga 4500 mcd

3.2 Pengelasan Bin Voltan Hadapan

LED juga dikelaskan mengikut penurunan voltan hadapan pada 20mA, dengan ketidakpastian pengukuran ±0.1V. Ini membantu dalam mereka bentuk litar pemacu arus yang konsisten, terutamanya apabila berbilang LED disambung secara selari.

• Bin 0: 2.8V hingga 3.0V
• Bin 1: 3.0V hingga 3.5V
• Bin 2: 3.5V hingga 4.0V

3.3 Pengelasan Bin Koordinat Warna (Kromatisiti)

Warna cahaya putih ditakrifkan oleh koordinatnya pada rajah kromatisiti CIE 1931. LED dikumpulkan kepada lapan pangkat warna (A1, A2, B1, B2, C1, C2, D1, D2), setiap satu dengan sempadan minimum dan maksimum yang ditakrifkan untuk kedua-dua koordinat x dan y. Koordinat tipikal ialah x=0.29, y=0.28, yang akan berada dalam bin C1 atau C2. Ketidakpastian pengukuran untuk koordinat warna ialah ±0.01. Pengelasan ini memastikan konsistensi warna untuk aplikasi di mana rupa putih seragam adalah penting.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Data grafik memberikan gambaran tentang bagaimana LED berkelakuan di bawah pelbagai keadaan.

4.1 Keamatan Relatif vs. Panjang Gelombang

Lengkung taburan kuasa spektrum menunjukkan keamatan relatif cahaya yang dipancarkan merentasi panjang gelombang yang berbeza. Untuk LED putih yang menggunakan sistem cip biru + fosfor, lengkung ini biasanya menunjukkan puncak dominan di kawasan biru (sekitar 450-460nm dari cip InGaN) dan puncak atau dataran yang lebih luas di kawasan kuning/hijau/merah (dari fosfor). Output gabungan dilihat sebagai cahaya putih.

4.2 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Lengkung I-V)

Lengkung ini adalah tidak linear, ciri diod. Voltan meningkat secara beransur-ansur dengan arus pada mulanya dan kemudian lebih curam. Mengoperasikan LED pada 20mA yang disyorkan memastikan ia berada pada bahagian lengkung yang cekap dan stabil.

4.3 Keamatan Relatif vs. Arus Hadapan

Output cahaya adalah berkadar terus dengan arus hadapan, tetapi hubungannya tidak sempurna linear, terutamanya pada arus yang lebih tinggi disebabkan kejatuhan kecekapan dan kesan haba. Meningkatkan arus melebihi maksimum yang disyorkan tidak akan menghasilkan peningkatan berkadar dalam cahaya dan akan menjana haba berlebihan.

4.4 Koordinat Kromatisiti vs. Arus Hadapan

Graf ini menggambarkan bagaimana titik warna (koordinat x, y) mungkin beralih sedikit dengan perubahan arus pemacu. Biasanya, arus yang lebih tinggi boleh menyebabkan anjakan biru kecil disebabkan peningkatan suhu cip dan perubahan kecekapan penukaran fosfor.

4.5 Arus Hadapan vs. Suhu Ambien

Arus hadapan maksimum yang dibenarkan untuk LED berkurangan apabila suhu ambien meningkat. Pengurangan penarafan ini adalah perlu untuk mengelakkan suhu simpang daripada melebihi hadnya, yang akan mempercepatkan penyusutan lumen dan mengurangkan jangka hayat. Pereka mesti mempertimbangkan suhu persekitaran operasi apabila menetapkan arus pemacu.

5. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

5.1 Dimensi Pakej

LED mematuhi dimensi pakej bulat T-1 3mm standard. Ukuran utama termasuk diameter badan tipikal 3.0mm dan ketinggian kira-kira 5.0mm dari bahagian bawah flensa ke bahagian atas kanta. Wayar penyambung mempunyai diameter 0.45mm dan berjarak 2.54mm (jarak piawai 0.1 inci). Kanta adalah jernih air. Semua toleransi dimensi adalah ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Jarak wayar penyambung diukur di mana wayar penyambung keluar dari badan pakej. Penonjolan resin maksimum 1.5mm di bawah flensa dibenarkan.

5.2 Pengenalpastian Polarity

LED adalah komponen berpolariti. Wayar penyambung yang lebih panjang biasanya adalah anod (positif), dan wayar penyambung yang lebih pendek adalah katod (negatif). Selain itu, sisi katod selalunya mempunyai titik rata pada flensa plastik atau takuk pada bibir. Polarity yang betul mesti dipatuhi semasa pemasangan litar.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Pengendalian yang betul adalah penting untuk mengelakkan kerosakan dan memastikan kebolehpercayaan.

6.1 Pembentukan Wayar Penyambung

• Lenturan mesti berlaku pada titik sekurang-kurangnya 3mm dari pangkal mentol epoksi untuk mengelakkan tekanan pada ikatan wayar dalaman dan die.
• Pembentukan harus sentiasa dilakukansebelum soldering.
• Tekanan berlebihan pada pakej semasa lenturan mesti dielakkan.
• Pemotongan wayar penyambung harus dilakukan pada suhu bilik.
• Lubang PCB mesti sejajar tepat dengan wayar penyambung LED untuk mengelakkan tekanan pemasangan.

6.2 Keadaan Penyimpanan

LED adalah peranti sensitif kelembapan. Selepas penerimaan, ia harus disimpan pada 30°C atau kurang dan kelembapan relatif (RH) 70% atau kurang. Jangka hayat penyimpanan yang disyorkan di bawah keadaan ini ialah 3 bulan. Untuk penyimpanan yang lebih lama (sehingga satu tahun), peranti harus disimpan dalam beg penghalang kelembapan tertutup dengan bahan pengering dan dalam atmosfera nitrogen jika mungkin. Perubahan suhu pantas dalam persekitaran lembap harus dielakkan untuk mengelakkan kondensasi.

6.3 Cadangan Pateri

Jarak minimum 3mm mesti dikekalkan antara sambungan pateri dan mentol epoksi untuk mengelakkan kerosakan haba.

• Pateri Tangan: Gunakan besi dengan suhu hujung tidak melebihi 300°C (untuk besi maksimum 30W). Masa sentuhan harus 3 saat atau kurang setiap wayar penyambung.
• Pateri Gelombang atau Celup: Suhu pemanasan awal tidak boleh melebihi 100°C untuk maksimum 60 saat. Suhu tab mandi pateri tidak boleh melebihi 260°C, dengan masa sentuhan 5 saat atau kurang.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Spesifikasi Pembungkusan

LED dibungkus dalam beg anti-statik untuk melindungi daripada nyahcas elektrostatik. Hierarki pembungkusan adalah seperti berikut:

1. Bungkusan Dalaman: Minimum 200 hingga maksimum 500 keping diletakkan dalam satu beg anti-statik.
2. Karton Dalaman: Lima beg anti-statik dibungkus ke dalam satu karton dalaman.
3. Karton Induk (Luar): Sepuluh karton dalaman dibungkus ke dalam satu karton penghantaran induk.

7.2 Maklumat Label

Label pembungkusan termasuk beberapa kod: Nombor Pengeluaran Pelanggan (CPN), Nombor Pengeluaran (P/N), Kuantiti Pembungkusan (QTY), pangkat gabungan untuk Intensiti Cahaya dan Voltan Hadapan (CAT), Pangkat Warna (HUE), Rujukan (REF), dan Nombor Lot (LOT No.).

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Senario Aplikasi Tipikal

• Panel Mesej & Papan Tanda: Sesuai untuk pencahayaan belakang atau sebagai penunjuk status individu dalam paparan maklumat disebabkan kecerahan tinggi.
• Penunjuk Optik: Sesuai untuk penunjuk kuasa, status, atau amaran dalam elektronik pengguna, peralatan industri, dan papan pemuka automotif.
• Pencahayaan Belakang: Boleh digunakan untuk pencahayaan belakang skala kecil suis, papan kekunci, atau panel LCD.
• Lampu Penanda: Sesuai untuk pencahayaan hiasan atau kedudukan.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pembatasan Arus: Sentiasa gunakan perintang bersiri atau pemacu arus malar untuk menetapkan arus hadapan. Kira nilai perintang menggunakan R = (V_bekalan- V_F) / I_F.
• Pengurusan Haba: Walaupun kuasa rendah, pastikan pengudaraan yang mencukupi jika berbilang LED digunakan dalam ruang terkurung atau jika beroperasi pada suhu ambien tinggi.
• Perlindungan Voltan Songsang: Jika ciri Zener bersepadu tidak disahkan atau mencukupi, pertimbangkan untuk menambah diod perlindungan luaran secara selari (katod ke anod) dengan LED jika litar terdedah kepada transien voltan songsang.
• Pengelasan Bin untuk Konsistensi: Untuk aplikasi yang memerlukan kecerahan atau warna seragam, nyatakan bin intensiti dan warna yang diperlukan semasa membuat pesanan.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan LED penunjuk standard, pembeza utama peranti ini ialah intensiti cahayanya yang sangat tinggi (sehingga 4500 mcd) dalam pakej T-1 biasa. Ramai LED putih T-1 standard menawarkan intensiti dalam julat 200-1000 mcd. Ini menjadikannya pengganti terus untuk aplikasi yang memerlukan peningkatan kecerahan yang ketara tanpa menukar tapak kaki atau optik kanta. Kemasukan perlindungan ESD (4KV HBM) juga meningkatkan ketahanannya berbanding LED asas tanpa perlindungan sedemikian, menjadikannya lebih sesuai untuk persekitaran dengan kebimbangan pengendalian atau nyahcas statik.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

10.1 Apakah perintang yang saya perlukan untuk bekalan 5V?

Menggunakan voltan hadapan maksimum kes terburuk (V_F= 4.0V) dan arus sasaran 20mA, pengiraannya ialah: R = (5V - 4.0V) / 0.020A = 50 Ohm. Nilai piawai terdekat ialah 51 Ohm. Kuasa yang diserakkan dalam perintang ialah P = I²R = (0.02)²* 51 = 0.0204W, jadi perintang 1/4W piawai adalah mencukupi. Sentiasa sahkan dengan V_Fsebenar bin LED spesifik anda untuk arus optimum.

10.2 Bolehkah saya memandunya pada 30mA secara berterusan?

Ya, 30mA adalah penarafan arus hadapan berterusan maksimum mutlak. Walau bagaimanapun, untuk jangka hayat maksimum dan mengambil kira kemungkinan kenaikan suhu dalam aplikasi, beroperasi pada atau sedikit di bawah 20mA tipikal adalah disyorkan. Pada 30mA, pastikan suhu ambien tidak berada pada had atas 85°C.

10.3 Bagaimanakah saya mentafsir bin warna (A1, B2, dll.)?

Huruf (A, B, C, D) secara amnya menunjukkan kawasan pada rajah CIE, selalunya berkorelasi dengan suhu warna berkaitan (CCT). Bin 'A' biasanya putih lebih hangat (lebih kuning/merah), berkembang kepada bin 'D' yang lebih sejuk (lebih biru). Nombor (1, 2) selanjutnya membahagikan kawasan tersebut. Untuk kebanyakan aplikasi am, menetapkan julat seperti B-C adalah mencukupi. Untuk aplikasi pemadanan warna kritikal, bin tepat harus ditetapkan dan dikawal.

11. Kajian Kes Reka Bentuk Praktikal

Senario: Mereka bentuk panel penunjuk status keterlihatan tinggi untuk kabin telekomunikasi luar.Panel mempunyai 10 penunjuk yang mesti kelihatan jelas dalam cahaya matahari langsung. Ruang adalah terhad, memerlukan komponen kecil. Pakej T-1 dipilih untuk saiznya. LED intensiti tinggi ini (menggunakan Bin Q untuk kecerahan maksimum) dipilih. Bekalan 12V tersedia dalam kabin. Langkah reka bentuk: 1) Kira perintang bersiri. Menggunakan V_F(Bin 1 tipikal ~3.2V) dan I_F=20mA: R = (12V - 3.2V) / 0.02A = 440 Ohm (gunakan 470 Ohm piawai, menghasilkan I_F≈ 18.7mA). 2) Kira kuasa perintang: P = (0.0187)²* 470 ≈ 0.164W (perintang 1/4W mencukupi tetapi 1/2W memberikan margin). 3) Susun atur: Pastikan jarak 3mm dari lubang PCB ke badan LED untuk pateri. 4) Pertimbangkan untuk menambah diod penindasan voltan transien pada talian 12V jika persekitaran bising elektrik.

12. Pengenalan Prinsip Operasi

Ini adalah LED putih penukaran fosfor. Jantung peranti ini ialah die semikonduktor yang diperbuat daripada Indium Gallium Nitride (InGaN). Apabila voltan hadapan digunakan, elektron dan lubang bergabung semula dalam kawasan aktif struktur InGaN, memancarkan foton. Jurang jalur bahan InGaN direka untuk menghasilkan cahaya biru dengan panjang gelombang sekitar 450-460 nanometer. Cahaya biru ini kemudiannya menghentam lapisan fosfor, yang merupakan bahan seramik didop dengan unsur nadir bumi (selalunya yttrium aluminum garnet didop dengan cerium, atau YAG:Ce). Fosfor menyerap sebahagian foton biru dan memancarkan semula cahaya pada panjang gelombang yang lebih panjang dan lebih luas merentasi spektrum kuning dan merah. Mata manusia melihat campuran cahaya biru langsung yang tinggal dan cahaya kuning/merah penukaran fosfor sebagai cahaya putih. Nisbah spesifik biru kepada kuning/merah menentukan suhu warna dan koordinat kromatik.

13. Trend dan Konteks Teknologi

Pembangunan LED biru InGaN yang cekap, yang mana Hadiah Nobel dalam Fizik dianugerahkan pada 2014, membolehkan penciptaan LED putih praktikal melalui penukaran fosfor. Trend dalam industri telah menuju ke arah kecekapan yang lebih tinggi (lebih lumen per watt), kebolehpercayaan yang lebih tinggi, dan pemulihan warna yang lebih baik. Walaupun lembaran data ini menerangkan LED kuasa pertengahan dalam pakej lubang melalui, pasaran yang lebih luas telah menyaksikan peralihan besar-besaran ke arah pakej peranti pemasangan permukaan (SMD) (seperti 2835, 3030, 5050) untuk kebanyakan aplikasi pencahayaan am dan pencahayaan belakang disebabkan prestasi haba yang lebih baik dan kesesuaian untuk pemasangan automatik. Walau bagaimanapun, LED lubang melalui seperti pakej T-1 ini kekal penting untuk prototaip, penggunaan pendidikan, pasaran pembaikan, dan aplikasi di mana pemasangan manual atau ketahanan sambungan berwayar lebih disukai. Integrasi ciri seperti perlindungan ESD dan pengelasan bin yang lebih tepat, seperti yang dilihat dalam lembaran data ini, mewakili evolusi jenis pakej matang ini untuk memenuhi keperluan kebolehpercayaan dan prestasi moden.