LED Merah PLCC4 3.5x2.8x1.85mm - Voltan Hadapan 1.9-2.5V - Kuasa 125mW - Intensiti Cahaya 1500-2800mcd - Diperakui AEC-Q102

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LED merah berintensiti tinggi ini berdasarkan teknologi semikonduktor AlGaInP dan dibungkus dalam faktor bentuk PLCC4 padat berukuran 3.50mm x 2.80mm x 1.85mm. Direka untuk aplikasi pencahayaan dalaman dan luaran automotif yang mencabar, peranti ini mematuhi piawaian kelayakan ujian tekanan AEC-Q102, memastikan kebolehpercayaan yang mantap dalam keadaan operasi yang keras. LED ini memberikan julat panjang gelombang dominan 627.5nm hingga 635nm dengan sudut pandangan tipikal 120°, menyediakan pencahayaan seragam di kawasan yang luas. Dengan voltan hadapan 1.9V hingga 2.5V pada 50mA dan intensiti cahaya dari 1500mcd hingga 2800mcd, ia mengimbangi kecekapan dan kecerahan untuk pelbagai keperluan isyarat dan lampu penunjuk.

2. Analisis Parameter Teknikal

2.1 Ciri-ciri Elektrik dan Optik

Pada arus ujian 50mA dan suhu ambien 25°C, parameter elektrik dan optik ditakrifkan seperti berikut:

• Voltan Hadapan (VF): minimum 1.9V, nilai tipikal tidak disediakan, maksimum 2.5V. Toleransi pengukuran ±0.1V.
• Arus Balikan (IR): pada voltan balikan 5V, maksimum 10µA, memastikan kebocoran rendah.
• Panjang Gelombang Dominan (λD): 627.5nm hingga 635nm, merangkumi kawasan merah dalam. Toleransi pengukuran ±0.005nm.
• Intensiti Cahaya (IV): 1500mcd hingga 2800mcd, dengan toleransi pengukuran ±10%.
• Sudut Pandangan (2θ1/2): 120° tipikal, memberikan serakan luas yang sesuai untuk aplikasi penunjuk dan lampu latar.
• Rintangan Terma (Rth JS nyata): 160°C/W tipikal, 180°C/W maksimum (simpang ke pateri). Kaedah pengukuran elektrik menghasilkan 80°C/W tipikal, 90°C/W maksimum.

2.2 Penarafan Maksimum Mutlak

Peranti tidak boleh dioperasikan melebihi had berikut pada suhu titik pateri 25°C:

• Pelupusan Kuasa: 175mW
• Arus Hadapan: 70mA (berterusan), 100mA puncak (kitar tugas 1/10, lebar denyut 10ms)
• Voltan Balikan: 5V
• ESD (HBM): 2000V
• Suhu Operasi: -40°C hingga +100°C
• Suhu Simpanan: -40°C hingga +100°C
• Suhu Simpang: 120°C

Penjagaan perlu diambil supaya pelupusan kuasa tidak melebihi penarafan maksimum mutlak. Arus maksimum dalam operasi hendaklah ditentukan selepas mengukur suhu pakej untuk memastikan suhu simpang kekal di bawah had maksimum.

3. Sistem Penggredan

3.1 Gred Voltan Hadapan (IF=50mA)

Voltan hadapan dikategorikan kepada enam gred: B2 (1.9-2.0V), C1 (2.0-2.1V), C2 (2.1-2.2V), D1 (2.2-2.3V), D2 (2.3-2.4V), E1 (2.4-2.5V).

3.2 Gred Intensiti Cahaya

Gred intensiti ditakrifkan sebagai M2 (1500-1800mcd), N1 (1800-2300mcd), N2 (2300-2800mcd).

3.3 Gred Panjang Gelombang

Gred panjang gelombang dominan: F2 (627.5-630nm), G1 (630-632.5nm), G2 (632.5-635nm).

Gred-gred ini membolehkan pelanggan memilih peranti dengan toleransi ketat untuk warna dan kecerahan yang konsisten dalam pengeluaran besar-besaran. Kod gred pada label produk menunjukkan kombinasi tepat kedudukan VF, IV, dan panjang gelombang.

4. Lengkung Prestasi

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

Voltan hadapan meningkat secara tidak linear dengan arus. Pada 1.9V arus hampir sifar; pada 2.5V arus mencapai kira-kira 60mA. Lengkung menunjukkan voltan hadapan tipikal sekitar 2.2V pada 50mA.

4.2 Intensiti Cahaya Relatif vs. Arus Hadapan

Intensiti relatif meningkat hampir secara linear dengan arus hadapan sehingga 60mA. Pada 50mA intensiti relatif adalah kira-kira 100% (titik rujukan). Peredupan dengan pengurangan arus adalah berkesan tetapi perhatikan bahawa peralihan kromatik adalah minimum dalam julat ini.

4.3 Kesan Suhu Simpang

Apabila suhu simpang meningkat dari -40°C hingga 120°C, intensiti cahaya relatif menurun kira-kira 20% pada 120°C berbanding suhu bilik. Peralihan voltan hadapan (ΔVF) adalah negatif dengan suhu, menurun kira-kira 0.2V sepanjang julat penuh. Panjang gelombang dominan beralih sedikit (kira-kira 4-5nm) ke panjang gelombang lebih panjang apabila suhu meningkat. Ciri-ciri ini penting untuk pengurusan terma dalam persekitaran automotif suhu tinggi.

4.4 Susutan Suhu Pateri

Arus hadapan maksimum mesti dikurangkan apabila suhu titik pateri meningkat. Pada suhu pateri 100°C, arus yang dibenarkan turun kepada kira-kira 20mA daripada 70mA pada 25°C.

4.5 Corak Sinaran

Gambar rajah sinaran menunjukkan corak lambertian tipikal dengan sudut separuh kuasa ±60°, mengesahkan sudut pandangan lebar 120°. Intensiti adalah seragam merentasi kon pancaran.

4.6 Taburan Spektrum

Taburan spektrum memuncak pada kira-kira 630nm dengan lebar penuh pada separuh maksimum (FWHM) kira-kira 20-25nm. Tiada pancaran sekunder diperhatikan, memastikan ketulenan warna.

5. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

5.1 Dimensi Pakej

LED ini dibungkus dalam pakej PLCC4 dengan dimensi: panjang 3.50mm, lebar 2.80mm, tinggi 1.85mm. Pakej mempunyai tanda kekutuban (titik) pada pandangan atas yang menunjukkan katod. Pandangan bawah menunjukkan empat terminal: pad 1 (katod), pad 2 (anod), pad 3 (anod), pad 4 (katod) mengikut rajah kekutuban. Kekutuban juga ditunjukkan oleh serong pada sudut pakej.

5.2 Corak Pad Pateri Disyorkan

Corak tanah PCB yang disyorkan merangkumi empat pad: dua pad anod dalam (setiap 2.20mm x 0.80mm) dan dua pad katod luar (setiap 2.60mm x 0.80mm). Jejak keseluruhan adalah 4.60mm x 1.60mm dengan jarak 0.70mm antara pad. Toleransi adalah ±0.05mm melainkan dinyatakan sebaliknya.

5.3 Pita Pembawa dan Gelendong

Peranti dibekalkan dalam pita pembawa lebar 8mm dengan lubang gegancu pic 4mm. Dimensi pita: lebar 8.00mm, pic poket 4.00mm, saiz rongga 3.50mm x 2.80mm x 1.85mm. Setiap gelendong (diameter 330mm) mengandungi 2000 keping. Hab gelendong adalah diameter dalam 60mm dengan lubang hab 13.6mm.

6. Garis Panduan Pematerian dan Pemasangan

6.1 Profil Pematerian Aliran Semula

Profil aliran semula yang disyorkan (bebas plumbum) adalah seperti berikut:

• Kadar kenaikan purata: maksimum 3°C/s dari Tsmin (150°C) ke Tp
• Prapanas: 150°C hingga 200°C selama 60-120 saat
• Masa di atas 217°C (TL): maksimum 60 saat
• Suhu Puncak (Tp): 260°C selama maksimum 10 saat
• Penurunan penyejukan: maksimum 6°C/s
• Masa dari 25°C ke puncak: maksimum 8 minit

Pematerian aliran semula tidak boleh melebihi dua kali. Jika lebih daripada 24 jam berlalu antara dua pematerian, LED mungkin menyerap kelembapan dan rosak. Jangan gunakan tekanan mekanikal semasa pemanasan.

6.2 Pematerian Tangan

Jika pematerian manual diperlukan, gunakan besi pematerian pada suhu kurang daripada 300°C selama kurang daripada 3 saat, dan hanya sekali.

6.3 Penyimpanan dan Kepekaan Kelembapan

Tahap kepekaan kelembapan ialah Tahap 2. Sebelum membuka beg aluminium, simpan pada ≤30°C dan ≤75% RH sehingga satu tahun dari tarikh pembuatan. Selepas dibuka, gunakan dalam masa 24 jam pada ≤30°C dan ≤60% RH. Jika keadaan penyimpanan dilebihi, pembakaran pada 60±5°C selama lebih daripada 24 jam diperlukan.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pemesanan

Produk dibungkus dalam kuantiti gelendong 2000 keping. Setiap gelendong dimeterai dalam beg kalis lembapan dengan pengering dan kad penunjuk kelembapan. Kotak kadbod luar mengandungi pelbagai gelendong. Setiap gelendong dan beg dilabel dengan nombor bahagian, nombor spesifikasi, nombor lot, kod gred, kuantiti, dan kod tarikh. Kod gred mengekodkan kedudukan khusus intensiti cahaya, kromatik (panjang gelombang), dan voltan hadapan.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Aplikasi Biasa

Pencahayaan dalaman automotif (penunjuk papan pemuka, pencahayaan ambien), pencahayaan luaran (lampu brek, isyarat belok, lampu belakang), suis, dan penunjuk isyarat umum. Sudut pandangan lebar dan kecerahan tinggi menjadikannya sesuai untuk panel bercahaya tepi dan lampu latar.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pengurusan Terma:Memandangkan rintangan terma 160°C/W, sink haba yang mencukupi diperlukan apabila memandu hampir arus maksimum. Kekalkan suhu titik pateri di bawah 100°C untuk memastikan suhu simpang kekal di bawah 120°C.
• Had Arus:Sentiasa gunakan perintang siri atau pemacu arus malar untuk mengelakkan arus lebih. Variasi voltan kecil menyebabkan perubahan arus besar disebabkan lengkung I-V yang curam.
• Perlindungan ESD:Peranti dinilai 2kV HBM. Gunakan langkah berjaga-jaga ESD yang sesuai semasa pengendalian dan pemasangan.
• Sekatan Sulfur dan Halogen:Kekalkan kandungan sulfur di bawah 100ppm, bromin di bawah 900ppm, klorin di bawah 900ppm, dan gabungan di bawah 1500ppm untuk mengelakkan kakisan dan degradasi lumen.
• Sebatian Organik Meruap (VOC):Elakkan pelekat atau sebatian pot yang mengeluarkan wap organik yang boleh menembusi enkapsulan silikon dan menyebabkan perubahan warna.
• Pembersihan:Alkohol isopropil disyorkan untuk pembersihan selepas pematerian. Jangan gunakan pembersihan ultrasonik kerana ia boleh merosakkan LED.

9. Perbandingan Teknologi

Berbanding dengan LED merah konvensional berasaskan GaAsP atau GaP, peranti AlGaInP ini menawarkan keberkesanan pencahayaan yang jauh lebih tinggi (biasanya 1500-2800mcd pada 50mA) dan kestabilan suhu yang lebih baik. Pakej PLCC4 permukaan lekap dengan sudut pandangan lebar 120° memberikan fleksibiliti reka bentuk untuk modul automotif yang terhad ruang. Kelayakan AEC-Q102 memastikan ia memenuhi keperluan kebolehpercayaan automotif yang ketat, termasuk kejutan terma, ujian hayat, dan operasi kelembapan tinggi.

10. Soalan Lazim

S: Apakah arus operasi maksimum yang disyorkan untuk LED ini?
J: Arus hadapan berterusan maksimum mutlak ialah 70mA, tetapi untuk operasi jangka hayat yang boleh dipercayai, susutan mesti digunakan berdasarkan suhu ambien dan pengurusan terma. Biasanya, 50mA adalah arus nominal yang selamat dengan sink haba yang mencukupi.

S: Bolehkah LED ini dipacu oleh isyarat PWM?
J: Ya, LED ini boleh dimodulasi lebar denyut untuk peredupan. Pastikan arus puncak tidak melebihi 100mA dan kitar tugas dihadkan untuk memastikan kuasa purata di bawah 175mW.

S: Apakah konsistensi warna merentas gred kecerahan yang berbeza?
J: Gred panjang gelombang adalah bebas daripada gred intensiti. Pelanggan harus memilih kedua-dua gred panjang gelombang dan intensiti untuk warna dan kecerahan yang konsisten. Peralihan panjang gelombang tipikal dengan arus dan suhu adalah minimum dalam julat yang ditentukan.

11. Kes Penggunaan Praktikal

Kes 1: Lampu Gabungan Belakang Automotif
Pereka menggunakan 18 LED merah ini dalam konfigurasi 3 siri 6 selari untuk lampu belakang. Setiap rentetan dipacu pada 40mA dengan IC arus malar. Simulasi terma menunjukkan suhu simpang kekal di bawah 85°C pada ambien 50°C. Sudut pandangan lebar menghilangkan keperluan untuk optik sekunder.

Kes 2: Pencahayaan Ambien Dalaman
Untuk lampu aksen konsol tengah, dua LED diletakkan di belakang panduan cahaya. Sudut pancaran 120° memberikan pencahayaan seragam sepanjang panduan. Voltan hadapan rendah membolehkan pemacuan terus dari rel 3.3V dengan perintang 22Ω setiap LED, mencapai 1500mcd setiap LED pada 30mA.

12. Prinsip Operasi

LED merah menggunakan AlGaInP (Aluminium Galium Indium Fosfida) sebagai bahan lapisan aktif, iaitu semikonduktor jurang jalur langsung. Apabila dipincang ke hadapan, elektron dari lapisan jenis-n bergabung semula dengan lubang dalam lapisan jenis-p, membebaskan tenaga dalam bentuk foton. Tenaga jurang jalur AlGaInP boleh ditala dengan melaraskan komposisi Indium untuk memancar di kawasan merah (sekitar 630nm). Struktur telaga kuantum berbilang meningkatkan kecekapan penggabungan semula, menghasilkan intensiti cahaya tinggi walaupun pada arus sederhana. Substrat lutsinar dan reka bentuk cip yang dioptimumkan meningkatkan pengekstrakan cahaya.

13. Trend Pembangunan

Trend dalam LED merah untuk aplikasi automotif adalah ke arah kecekapan yang lebih tinggi (lm/W) dan saiz pakej yang lebih kecil untuk membolehkan reka bentuk pencahayaan yang lebih padat. Penambahbaikan dalam pertumbuhan epitaksi AlGaInP dan pembentukan cip terus mendorong keberkesanan pencahayaan melebihi 100 lm/W untuk merah. Selain itu, integrasi perlindungan ESD dalam pakej menjadi biasa. Penggunaan piawaian AEC-Q102 dan seumpamanya memastikan LED ini dapat menahan persekitaran automotif yang keras. Perkembangan masa depan mungkin termasuk modul merah-amber-hijau boleh tala spektrum penuh menggunakan pelbagai cip dalam satu pakej PLCC tunggal.