Dokumen Teknikal - Spesifikasi LED Mini Top View Siri 65-21 (Merah Cemerlang) - 20mA - Sudut Pandangan 120°

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Siri 65-21 mewakili keluarga diod pemancar cahaya (LED) padat, pemasangan permukaan, pandangan atas. Komponen ini direka untuk aplikasi yang memerlukan sudut pandangan yang luas dan gandingan cahaya yang cekap. Model utama yang diterangkan dalam dokumen ini memancarkan warna merah cemerlang, dicapai menggunakan cip semikonduktor AlGaInP yang disalut dalam resin jernih air. Reka bentuk pakej unik ini menampilkan orientasi pemasangan atas-bawah di mana cahaya dipancarkan melalui papan litar bercetak (PCB), menjadikannya amat sesuai untuk digunakan dengan paip cahaya dan pandu gelombang.

Kelebihan utama siri ini termasuk kesesuaiannya untuk proses pemasangan automatik seperti pateri reflow IR, ketersediaan pada pita dan gegelung untuk pengeluaran volum tinggi, dan pematuhan dengan piawaian alam sekitar RoHS dan bebas plumbum. Sudut pandangan luas 120 darjah memastikan kebolehlihatan yang baik dari pelbagai sudut, yang amat kritikal untuk aplikasi penunjuk dan lampu latar.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Rating Maksimum Mutlak

Had operasi peranti ditakrifkan pada suhu persekitaran (Ta) 25°C. Melebihi rating ini boleh menyebabkan kerosakan kekal.

• Voltan Songsang (V_R):5 V. Menggunakan voltan songsang melebihi had ini berisiko menyebabkan kerosakan simpang.
• Arus Hadapan Berterusan (I_F):50 mA. Ini adalah arus DC maksimum yang boleh dikendalikan oleh LED secara berterusan.
• Arus Hadapan Puncak (I_FP):100 mA. Rating arus berdenyut ini (pada kitar tugas 1/10, 1 kHz) membenarkan keadaan arus berlebihan ringkas, berguna untuk pemultipleksan atau denyutan kecerahan.
• Pelesapan Kuasa (P_d):110 mW. Ini adalah kuasa maksimum yang boleh dipancarkan oleh pakej sebagai haba, dikira daripada voltan hadapan dan arus.
• Nyahcas Elektrostatik (ESD) HBM:2000 V. Rating Model Badan Manusia ini menunjukkan tahap kepekaan ESD sederhana; langkah berjaga-jaga pengendalian yang betul adalah perlu.
• Suhu Operasi (T_opr):-40°C hingga +85°C. Peranti ini dinilai untuk julat suhu perindustrian.
• Suhu Penyimpanan (T_stg):-40°C hingga +90°C.
• Suhu Pateri:Untuk pateri reflow, suhu puncak 260°C selama 10 saat ditetapkan. Untuk pateri tangan, 350°C selama 3 saat adalah hadnya.

2.2 Ciri-Ciri Elektro-Optik

Prestasi diukur pada Ta=25°C dan arus ujian piawai (I_F) 20 mA.

• Keamatan Pencahayaan (I_v):Julat dari minimum 72 mcd hingga maksimum 180 mcd, dengan nilai tipikal dalam julat ini. Toleransi ±11% digunakan.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):120 darjah (tipikal). Ini adalah sudut penuh di mana keamatan pencahayaan turun kepada separuh nilai puncaknya.
• Panjang Gelombang Puncak (λ_p):632 nm (tipikal). Ini adalah panjang gelombang di mana taburan kuasa spektrum adalah maksimum.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):Julat dari 616.5 nm hingga 634.5 nm, dengan toleransi ±1 nm. Ini mentakrifkan warna yang dilihat (merah cemerlang).
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ):20 nm (tipikal). Ini adalah lebar spektrum yang dipancarkan pada separuh kuasa maksimumnya.
• Voltan Hadapan (V_F):Julat dari 1.75 V hingga 2.35 V pada 20mA, dengan toleransi ±0.1 V.
• Arus Songsang (I_R):Maksimum 10 μA apabila voltan songsang 5V digunakan.

3. Penjelasan Sistem Binning

Untuk memastikan konsistensi warna dan kecerahan dalam pengeluaran, LED disusun ke dalam bin berdasarkan parameter utama.

3.1 Binning Panjang Gelombang Dominan (Kumpulan A)

Ini mentakrifkan titik warna. Bin dilabelkan E4 hingga E7, setiap satu meliputi julat 6 nm (contohnya, E4: 616.5-622.5 nm, E5: 620.5-626.5 nm). Ini membolehkan pereka memilih LED dengan warna merah yang sangat spesifik untuk aplikasi mereka.

3.2 Binning Keamatan Pencahayaan

Ini mentakrifkan output kecerahan. Bin adalah Q1 (72-90 mcd), Q2 (90-112 mcd), R1 (112-140 mcd), dan R2 (140-180 mcd). Kod bin yang lebih tinggi menunjukkan kecerahan yang lebih tinggi.

3.3 Binning Voltan Hadapan (Kumpulan B)

Ini mengumpulkan LED berdasarkan ciri elektrik mereka. Bin adalah 0 (1.75-1.95 V), 1 (1.95-2.15 V), dan 2 (2.15-2.35 V). Memadankan bin voltan boleh memudahkan reka bentuk perintang pembatas arus dalam litar selari.

4. Analisis Keluk Prestasi

Spesifikasi menyediakan beberapa keluk ciri yang penting untuk reka bentuk.

4.1 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Keluk I-V)

Keluk menunjukkan hubungan eksponen tipikal diod. Pada titik operasi yang disyorkan 20 mA, voltan hadapan berada dalam julat binning 1.75V-2.35V. Pereka mesti menggunakan perintang siri atau pemacu arus malar untuk menghadkan arus, kerana peningkatan kecil dalam voltan boleh menyebabkan peningkatan arus yang besar dan berpotensi merosakkan.

4.2 Keamatan Pencahayaan Relatif vs. Arus Hadapan

Keluk ini menunjukkan bahawa output cahaya meningkat secara linear dengan arus sehingga arus berterusan maksimum yang dinilai. Beroperasi melebihi 20mA akan menghasilkan kecerahan yang lebih tinggi tetapi juga meningkatkan pelesapan kuasa dan suhu simpang, yang menjejaskan jangka hayat.

4.3 Keamatan Pencahayaan Relatif vs. Suhu Persekitaran

Keamatan pencahayaan berkurangan apabila suhu persekitaran meningkat. Keluk menunjukkan penurunan kadar, yang amat penting untuk aplikasi yang beroperasi dalam persekitaran suhu tinggi. Output LED ditetapkan pada 25°C; pada 85°C, output akan jauh lebih rendah.

4.4 Keluk Penurunan Kadar Arus Hadapan

Graf ini mentakrifkan arus hadapan berterusan maksimum yang dibenarkan sebagai fungsi suhu persekitaran. Apabila suhu meningkat, arus selamat maksimum berkurangan untuk mengelakkan pemanasan melampau. Pada 85°C, arus maksimum adalah lebih rendah daripada rating maksimum mutlak 50mA pada 25°C.

4.5 Taburan Spektrum

Spektrum adalah keluk seperti Gaussian sempit yang berpusat sekitar 632 nm (puncak) dengan lebar jalur 20 nm, mengesahkan pancaran merah cemerlang monokromatik.

4.6 Corak Sinaran

Gambar rajah kutub menggambarkan sudut pandangan 120 darjah. Taburan keamatan adalah agak Lambertian (seperti kosinus), memberikan rupa seragam merentasi kon pandangan yang luas, yang sesuai untuk penunjuk.

5. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

5.1 Dimensi Garis Luar Pakej

Pakej SMD mempunyai dimensi panjang, lebar, dan tinggi tertentu (dalam milimeter) dengan toleransi tipikal ±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Lukisan memperincikan bentuk pandangan atas, profil sisi, dan corak tanah PCB yang disyorkan (footprint) untuk pateri.

5.2 Pengenalpastian Polarity

Katod biasanya ditanda, selalunya oleh takuk, tanda hijau, atau saiz pad yang berbeza di bahagian bawah pakej. Polarity yang betul mesti diperhatikan semasa pemasangan.

5.3 Spesifikasi Pita dan Gegelung

Komponen dibekalkan pada pita pembawa untuk mesin pick-and-place automatik. Dimensi utama termasuk saiz poket (untuk memegang LED), lebar pita, pic (jarak antara poket), dan diameter gegelung. Gegelung piawai mengandungi 2000 keping.

5.4 Pembungkusan Tahan Lembapan

Gegelung dimeterai dalam beg kalis lembapan aluminium dengan bahan pengering untuk mengelakkan penyerapan lembapan, yang amat kritikal untuk mengelakkan "popcorning" (retakan pakej) semasa pateri reflow.

6. Panduan Pateri dan Pemasangan

6.1 Profil Pateri Reflow

Profil yang disyorkan termasuk peringkat pemanasan awal, zon rendaman, zon reflow dengan suhu puncak tidak melebihi 260°C selama 10 saat, dan peringkat penyejukan terkawal. Profil mesti mematuhi rating Tsol maksimum.

6.2 Pateri Tangan

Jika pateri tangan diperlukan, suhu hujung besi pateri tidak boleh melebihi 350°C, dan masa sentuhan harus dihadkan kepada 3 saat setiap pad. Gunakan penyerap haba jika boleh.

6.3 Langkah Berjaga-jaga Penyimpanan dan Pengendalian

• Perlindungan ESD:Gunakan stesen kerja dan gelang tangan yang dibumikan.
• Kepekaan Lembapan:Jangan buka beg kalis lembapan sehingga sedia untuk digunakan. Jika beg dibuka, gunakan komponen dalam jangka hayat lantai yang ditetapkan atau bakar semula mengikut prosedur yang sesuai.
• Keadaan Penyimpanan:Simpan beg yang belum dibuka pada 30°C atau kurang dan kelembapan relatif 90% atau lebih rendah.

7. Nota Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

7.1 Senario Aplikasi Biasa

• Penunjuk Optik:Lampu status pada elektronik pengguna, peralatan perindustrian, dan papan pemuka automotif.
• Gandingan Paip Cahaya/Pandu Gelombang:Pancaran pandangan atas, melalui-PCB adalah sesuai untuk menyuntik cahaya ke dalam pandu cahaya akrilik atau polikarbonat untuk lampu latar butang atau pencahayaan panel.
• Lampu Latar:Untuk LCD, papan kekunci, suis, dan panel membran.
• Pencahayaan Hiasan Umum:Dalam papan tanda, pencahayaan aksen, dan pengiklanan bercahaya.
• Pencahayaan Dalaman Automotif:Lampu latar papan pemuka, pencahayaan suis, dan lain-lain.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk Kritikal

• Pembatasan Arus Adalah Wajib:Perintang siri luaran atau pemacu arus-malar MESTI digunakan. Voltan hadapan mempunyai toleransi dan pekali suhu negatif, bermakna ia berkurangan apabila simpang memanas. Tanpa pembatasan arus, pelarian haba boleh berlaku, membawa kepada kegagalan pantas.
• Pengurusan Haba:Walaupun pakej kecil, pelesapan kuasa (sehingga 110mW) menjana haba. Pastikan kawasan kuprum PCB yang mencukupi (pad pelepasan haba) untuk mengalirkan haba, terutamanya apabila beroperasi pada arus tinggi atau dalam persekitaran panas.
• Reka Bentuk Optik:Untuk aplikasi paip cahaya, jarak antara LED dan titik kemasukan pandu cahaya, serta geometri pandu, mesti dioptimumkan untuk memaksimumkan kecekapan gandingan.
• Binning untuk Konsistensi:Untuk aplikasi yang memerlukan warna dan kecerahan seragam merentasi pelbagai LED, tentukan bin yang ketat (contohnya, bin Panjang Gelombang Dominan tunggal dan bin Keamatan Pencahayaan).

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Siri 65-21 membezakan dirinya melalui gabungan atribut khusus:

• berbanding LED Pandangan Sisi Piawai:Pancaran pandangan atas, melalui-PCB adalah kelebihan tersendiri untuk aplikasi paip cahaya, kerana ia membolehkan LED dipasang rata di atas papan terus di bawah pandu, memudahkan reka bentuk mekanikal.
• berbanding LED Sudut Sempit:Sudut pandangan 120 darjah menawarkan kebolehlihatan yang lebih luas, menjadikannya lebih unggul untuk penunjuk panel hadapan di mana kedudukan pandangan tidak tetap.
• berbanding Pakej Boleh Automatik:Pakej SMT dan ketersediaan pita-dan-gegelung menjadikannya amat sesuai untuk barisan pemasangan automatik berkelajuan tinggi moden, mengurangkan kos pembuatan berbanding LED lubang melalui.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Bolehkah saya memacu LED ini terus dari bekalan logik 3.3V atau 5V?

J: Tidak. Anda mesti sentiasa menggunakan perintang pembatas arus siri. Nilai perintang dikira sebagai R = (V_bekalan- V_F) / I_F. Gunakan V_Fmaksimum dari spesifikasi (2.35V) untuk reka bentuk konservatif untuk memastikan arus tidak melebihi 20mA.

S: Apa yang berlaku jika saya mengendalikan LED pada 30mA dan bukannya 20mA?

J: Keamatan pencahayaan akan lebih tinggi, tetapi pelesapan kuasa dan suhu simpang akan meningkat. Anda mesti menyemak keluk penurunan kadar untuk memastikan 30mA selamat pada suhu persekitaran maksimum anda. Kebolehpercayaan jangka panjang mungkin berkurangan.

S: Bagaimana saya mentafsir nombor bahagian/kod untuk pesanan?

J: Kod (contohnya, dari penjelasan label: CAT/HUE/REF) menentukan pilihan Binning. Anda akan membuat pesanan berdasarkan bin Keamatan Pencahayaan (CAT), Panjang Gelombang Dominan (HUE), dan Voltan Hadapan (REF) yang diperlukan.

S: Adakah penyerap haba diperlukan?

J: Biasanya tidak untuk satu LED pada 20mA. Walau bagaimanapun, jika berbilang LED diletakkan rapat antara satu sama lain atau dikendalikan pada arus/suhu persekitaran tinggi, haba kolektif mungkin memerlukan pengurusan haba pada PCB.

10. Contoh Reka Bentuk Praktikal

Senario:Mereka bentuk penunjuk status untuk peranti yang dikuasakan oleh rel 5V. LED harus didorong pada 20mA piawai.

1. Kira Perintang Siri:Menggunakan V_Ftipikal 2.0V untuk anggaran: R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. Untuk ketahanan terhadap variasi V_F, gunakan V_Fminimum (1.75V) untuk mengira arus maksimum: I_maks= (5V - 1.75V) / 150Ω ≈ 21.7mA, yang selamat. Perintang piawai 150Ω, 1/10W adalah sesuai.
2. Susun Atur PCB:Letakkan LED mengikut corak tanah yang disyorkan. Sertakan beberapa kawasan kuprum di sekitar pad untuk penyebaran haba. Pastikan penandaan polarity pada skrin sutera sepadan dengan penunjuk katod LED.
3. Antara Muka Optik:Jika menggunakan paip cahaya, modelkan jarak dan penjajaran. Jurang udara kecil atau penggunaan gel silikon lutsinar boleh meningkatkan kecekapan gandingan cahaya.

11. Prinsip Operasi

LED ini berdasarkan cip semikonduktor AlGaInP (Aluminium Gallium Indium Phosphide). Apabila voltan hadapan melebihi potensi simpang diod digunakan, elektron dan lubang disuntik ke dalam kawasan aktif di mana mereka bergabung semula. Dalam bahan AlGaInP, penggabungan semula ini melepaskan tenaga terutamanya dalam bentuk foton dalam bahagian merah hingga ambar spektrum cahaya nampak (lebih kurang 590-650 nm). Komposisi khusus lapisan AlGaInP menentukan panjang gelombang dominan, iaitu 632 nm untuk varian merah cemerlang ini. Resin epoksi jernih air yang menyelubungi cip melindungi cip, memberikan kestabilan mekanikal, dan membentuk pancaran output cahaya untuk mencapai sudut pandangan luas 120 darjah.

12. Trend Teknologi

LED SMD pandangan atas miniatur seperti siri 65-21 adalah sebahagian daripada trend yang lebih luas dalam optoelektronik ke arah peminikuran, kecekapan lebih tinggi, dan integrasi yang lebih besar dengan pembuatan automatik. Perkembangan berterusan utama dalam industri yang mempengaruhi komponen sedemikian termasuk:

• Peningkatan Kecekapan:Penambahbaikan sains bahan yang berterusan bertujuan untuk menghasilkan lebih banyak lumen per watt (keberkesanan lebih tinggi) dari saiz cip yang sama, membenarkan output lebih terang atau penggunaan kuasa lebih rendah.
• Konsistensi Warna yang Lebih Baik:Kemajuan dalam pertumbuhan epitaksial dan proses binning terus mengetatkan toleransi pada panjang gelombang dominan dan keamatan pencahayaan, menyediakan sumber cahaya yang lebih seragam untuk pereka.
• Kebolehpercayaan yang Dipertingkatkan:Penyelidikan ke dalam bahan penyelubung dan teknik pembungkusan yang lebih baik membawa kepada jangka hayat operasi yang lebih panjang dan peningkatan rintangan kepada kitaran haba, kelembapan, dan tekanan persekitaran lain.
• Integrasi dengan Pemacu:Trend pasaran adalah integrasi litar kawalan (pemacu arus malar, pengawal PWM) terus ke dalam pakej LED, memudahkan reka bentuk litar pengguna akhir.