Reverse Mount SMD LED Blue Datasheet - EIA Package - 5mA - 45mcd - English Technical Document

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk peranti pemancar cahaya (LED) pemasangan permukaan (SMD) pemasangan terbalik yang menggunakan bahan semikonduktor Indium Gallium Nitride (InGaN) untuk menghasilkan cahaya biru. Peranti ini mempunyai kanta jernih-air dan dibungkus dalam format piawai yang mematuhi EIA. Ia direka untuk proses pemasangan automatik, termasuk peralatan pick-and-place dan pematerian alir semula inframerah (IR), menjadikannya sesuai untuk pembuatan volum tinggi. LED ini dikelaskan sebagai produk hijau, mematuhi arahan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya).

1.1 Kelebihan Teras

• Reka Bentuk Pemasangan Terbalik: Cip dipasang dalam orientasi khusus yang dioptimumkan untuk susun atur PCB tertentu dan pengekstrakan cahaya.
• Keserasian Automasi: Dibekalkan pada pita 8mm pada gegelung 7-inci, serasi sepenuhnya dengan peralatan penempatan dan pematerian automatik standard.
• Toleransi ESD Tinggi: Mempunyai ambang Pelepasan Elektrostatik (ESD) 8000V yang diuji menggunakan Model Badan Manusia (HBM), menawarkan ketahanan pengendalian yang baik.
• Serasi dengan IC: Ciri-ciri elektrik membolehkan pemacu terus daripada keluaran litar bersepadu aras logik piawai.
• Serasi dengan Proses Bebas Plumbum: Tahan terhadap profil pateri refluks inframerah yang diperlukan untuk pemasangan bebas plumbum.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Bahagian berikut memberikan pecahan terperinci tentang had mutlak dan ciri operasi peranti. Semua parameter dinyatakan pada suhu ambien (Ta) 25°C melainkan dinyatakan sebaliknya.

2.1 Absolute Maximum Ratings

Penarafan ini menentukan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi di bawah atau pada had ini tidak dijamin.

• Penyerakan Kuasa (Pd): 76 mW. Jumlah kuasa maksimum yang boleh diserakkan oleh peranti sebagai haba.
• Arus Puncak Ke Hadapan (I_FP): 100 mA. Dibenarkan dalam keadaan berdenyut (kitar tugas 1/10, lebar denyut 0.1ms).
• Arus Terus DC (I_F): 20 mA. Arus terus hadapan maksimum untuk operasi yang boleh dipercayai.
• Julat Suhu Operasi (T_opr): -20°C hingga +80°C.
• Julat Suhu Penyimpanan (T_stg): -30°C hingga +100°C.
• Keadaan Paterian Inframerah: Tahan suhu puncak 260°C selama 10 saat, tipikal untuk proses reflow bebas plumbum.

2.2 Electrical & Optical Characteristics

Ini adalah parameter prestasi tipikal di bawah keadaan ujian piawai (I_F = 5 mA, Ta=25°C).

• Keamatan Bercahaya (I_V): Julat dari minimum 11.2 mcd hingga maksimum 45.0 mcd. Nilai tipikal bergantung pada bin tertentu (lihat Seksyen 3). Diukur dengan sensor yang ditapis kepada lengkung tindak balas mata fotopik CIE.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2): 130 darjah. Sudut pandangan yang luas ini menunjukkan corak pancaran cahaya yang menyebar dan tidak fokus, sesuai untuk aplikasi penunjuk dan lampu latar yang memerlukan kebolehlihatan sudut yang luas.
• Puncak Panjang Gelombang Pancaran (λ_P): 468 nm. Panjang gelombang spesifik di mana keluaran kuasa spektrum adalah tertinggi.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d): 465.0 nm hingga 475.0 nm. Ini adalah panjang gelombang tunggal yang dilihat oleh mata manusia untuk menentukan warna. Ia diperoleh daripada rajah kromatisiti CIE.
• Lebar Separuh Garisan Spektrum (Δλ): 25 nm. Parameter ini menunjukkan ketulenan spektrum atau lebar jalur cahaya yang dipancarkan. Nilai 25nm adalah tipikal untuk LED InGaN biru standard.
• Forward Voltage (V_F): 2.65 V hingga 3.15 V. Susut voltan merentasi LED apabila didorong pada 5 mA. Julat ini mesti dipertimbangkan untuk pengiraan perintang pembatas arus dalam reka bentuk litar.
• Reverse Current (I_R): 10 μA maksimum apabila voltan songsang (V_R) sebanyak 0.55V dikenakan. Nota Penting: Peranti ini tidak direka untuk beroperasi di bawah bias songsang; keadaan ujian ini adalah untuk pencirian kebocoran sahaja.

3. Penerangan Sistem Binning

Untuk memastikan konsistensi dalam pengeluaran, LED disusun ke dalam bin berdasarkan parameter utama. Ini membolehkan pereka memilih komponen yang memenuhi keperluan aplikasi khusus untuk keseragaman warna dan kecerahan.

3.1 Binning Voltan Ke Hadapan

Bin memastikan LED mempunyai susutan voltan yang serupa, yang boleh memudahkan reka bentuk bekalan kuasa dalam susunan selari. Toleransi setiap bin ialah ±0.1V.

• Bin 1: 2.65V - 2.75V
• Bin 2: 2.75V - 2.85V
• Bin 3: 2.85V - 2.95V
• Bin 4: 2.95V - 3.05V
• Bin 5: 3.05V - 3.15V

3.2 Pengelompokan Keamatan Pencahayaan

Pengelompokan ini mengkategorikan LED berdasarkan keluaran kecerahan pada 5 mA. Toleransi setiap bin ialah ±15%.

• L1: 11.2 mcd - 14.0 mcd
• L2: 14.0 mcd - 18.0 mcd
• M1: 18.0 mcd - 22.4 mcd
• M2: 22.4 mcd - 28.0 mcd
• N1: 28.0 mcd - 35.5 mcd
• N2: 35.5 mcd - 45.0 mcd

3.3 Pengelompokan Panjang Gelombang Dominan

Ini mengawal warna yang dilihat (hue) bagi cahaya biru. Toleransi setiap bin ialah ±1 nm.

• Bin AC: 465.0 nm - 470.0 nm (biru yang sedikit kehijauan)
• Bin AD: 470.0 nm - 475.0 nm (biru yang sedikit lebih tulen)

4. Analisis Keluk Prestasi

Walaupun lengkung grafik tertentu dirujuk dalam lembaran data (cth., Raj.1, Raj.6), implikasinya adalah kritikal untuk reka bentuk.

4.1 Keamatan Cahaya vs. Arus Ke Hadapan

Output cahaya (I_V) adalah hampir berkadar terus dengan arus ke hadapan (I_F) dalam julat operasi. Memacu LED melebihi 5 mA akan meningkatkan kecerahan tetapi juga meningkatkan disipasi kuasa dan suhu simpang, yang boleh menjejaskan jangka hayat dan panjang gelombang. Maksimum 20 mA DC menyediakan ruang kepala kecerahan yang ketara dari titik ujian 5 mA.

4.2 Voltan Ke Hadapan vs. Arus Ke Hadapan & Temperature

V_F bagi diod mempunyai pekali suhu negatif; ia berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Ciri ini penting untuk reka bentuk pacuan arus malar, kerana sumber voltan tetap boleh menyebabkan pelarian haba jika tidak dihadkan arus dengan betul. Julat V_F yang ditetapkan pada 25°C mesti digunakan sebagai panduan, dengan memahami bahawa ia akan berubah mengikut suhu operasi.

4.3 Taburan Spektrum

Graf spektrum yang dirujuk (Rajah 1) akan menunjukkan taburan seperti Gaussian berpusat pada panjang gelombang puncak 468 nm, dengan lebar penuh pada separuh maksimum (FWHM) 25 nm. Lebar spektrum ini adalah relevan untuk aplikasi yang sensitif kepada panjang gelombang tertentu, seperti sensor atau sistem pencahayaan campuran warna.

5. Mechanical & Package Information

5.1 Dimensi Pakej dan Polarity

Peranti ini mematuhi garis panduan pakej standard EIA. Penetapan "pemasangan terbalik" adalah penting untuk reka bentuk tapak kaki PCB. Katod dan anod terletak pada sisi tertentu pakej. Lukisan mekanikal menyediakan dimensi tepat (dalam mm) untuk reka bentuk corak landasan, termasuk saiz pad dan jarak untuk memastikan pematerian dan penjajaran yang betul. Toleransi bagi kebanyakan dimensi ialah ±0.10 mm.

5.2 Susunan Pad Pateri yang Dicadangkan

Corak tanah PCB yang disyorkan (geometri pad pateri) disediakan untuk memastikan pembentukan sendi pateri yang boleh dipercayai semasa proses reflow. Mematuhi corak ini membantu mencegah tombstoning (komponen berdiri tegak) dan memastikan sambungan terma dan elektrik yang betul.

6. Soldering & Assembly Guidelines

6.1 Profil Pateri Reflow IR

Satu profil penyolderan semula yang dicadangkan untuk proses bebas plumbum (Pb-free) disertakan. Parameter utama termasuk:

• Pemanasan Awal: Julat 150–200°C.
• Masa Pra-pemanasan: Maksimum 120 saat untuk membenarkan penstabilan suhu dan pengaktifan flux.
• Suhu Puncak: Maksimum 260°C.
• Masa Atas Likuidus: Peranti ini boleh menahan suhu puncak selama maksimum 10 saat. Proses reflow harus dilakukan maksimum dua kali.

Nota: Profil mesti dicirikan untuk pemasangan PCB tertentu, kerana ketebalan papan, ketumpatan komponen, dan pes pateri mempengaruhi pemindahan haba.

6.2 Pateri Tangan

Jika paterian manual diperlukan:

• Suhu Besi Pateri: Maksimum 300°C.
• Masa Paterian: Maksimum 3 saat setiap kaki.
• Frekuensi: Perlu dilakukan hanya sekali untuk mengelakkan tekanan haba.

6.3 Pembersihan

Jika pembersihan selepas paterian diperlukan:

• Hanya gunakan pelarut yang ditetapkan: etil alkohol atau isopropil alkohol pada suhu bilik biasa.
• Masa rendaman hendaklah kurang daripada satu minit.
• Bahan kimia yang tidak ditentukan mungkin merosakkan bahan pembungkusan LED (kanta epoksi).

7. Storage & Handling

7.1 ESD Precautions

Walaupun mempunyai penarafan HBM 8000V, langkah berjaga-jaga ESD standard adalah disyorkan: gunakan tali pergelangan tangan yang dibumikan, tikar anti-statik, dan peralatan yang dibumikan dengan betul semasa mengendalikan.

7.2 Kepekaan Kelembapan

Peranti ini mempunyai penarafan Tahap Kepekaan Kelembapan (MSL) 2a.

• Beg Tertutup: Simpan pada suhu ≤30°C dan kelembapan relatif ≤90%. Jangka hayat adalah satu tahun apabila disimpan dalam beg penghalang kelembapan asal bersama desiccant.
• Selepas Dibuka: Simpan pada suhu ≤30°C dan kelembapan relatif ≤60%. Peranti hendaklah melalui proses IR reflow dalam tempoh 672 jam (28 hari) selepas terdedah kepada keadaan persekitaran kilang.
• Penyimpanan Lanjutan (Telah Dibuka): Simpan dalam bekas tertutup dengan bahan pengering atau dalam desikator nitrogen.
• Pembakaran Semula: Jika terdedah lebih daripada 672 jam, bakar pada suhu kira-kira 60°C selama sekurang-kurangnya 20 jam sebelum pematerian untuk mengeluarkan kelembapan yang diserap dan mencegah "popcorning" semasa reflow.

8. Packaging & Ordering

8.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung

• Lebar Pita Pembawa: 8 mm.
• Diameter Gulung: 7 inci.
• Kuantiti per Gulung: 3000 keping.
• Kuantiti Pesanan Minimum (MOQ): 500 keping untuk baki kuantiti.
• Liputan Poket: Poket kosong dimeterai dengan pita penutup.
• Komponen Hilang: Sebanyak dua LED yang hilang berturut-turut dibenarkan mengikut spesifikasi (ANSI/EIA 481).

9. Application Notes & Pertimbangan Reka Bentuk

9.1 Senario Aplikasi Biasa

• Penunjuk Status: Pada elektronik pengguna, perkakas, dan panel kawalan perindustrian, mendapat manfaat daripada sudut pandangan yang luas.
• Lampu Latar: Untuk paparan LCD kecil, papan kekunci atau suis membran.
• Pencahayaan Hiasan: Dalam pencahayaan aksen atau papan tanda berkuasa rendah.
• Pengaktifan Sensor: Sebagai sumber cahaya untuk sensor optik (jarak, pengesanan objek).

Penafian Penting: LED ini bertujuan untuk peralatan elektronik biasa. Ia tidak dinilai atau disyorkan untuk aplikasi keselamatan kritikal (contohnya, penerbangan, sokongan hayat perubatan, kawalan pengangkutan) di mana kegagalan boleh membahayakan nyawa atau kesihatan.

9.2 Pertimbangan Reka Litar

1. Had Arus: Sentiasa gunakan perintang siri atau pemacu arus malar. Kira nilai perintang menggunakan V maksimum_F daripada bin (contohnya, 3.15V) dan voltan bekalan minimum untuk memastikan arus tidak pernah melebihi penarafan maksimum mutlak, walaupun dalam keadaan paling teruk.
2. Pengurusan Terma: Walaupun pembaziran kuasa adalah rendah, pastikan tembaga PCB atau pelepasan haba yang mencukupi jika beroperasi berhampiran arus maksimum atau dalam suhu ambien tinggi untuk mengekalkan suhu simpang dalam had.
3. Perlindungan Voltan Songsang: Oleh kerana peranti tidak direka untuk bias songsang, pertimbangkan untuk menambah diod perlindungan secara selari (katod ke anod) jika LED mungkin terdedah kepada transien voltan songsang dalam litar.

10. Soalan Lazim (FAQs)

10.1 Apakah maksud "reverse mount"?

Pemasangan terbalik merujuk kepada orientasi fizikal cip semikonduktor LED dalam pakej. Dalam LED standard, cahaya terutamanya dipancarkan dari bahagian atas. Dalam reka bentuk pemasangan terbalik, cip diorientasikan untuk mengoptimumkan pancaran cahaya dari sisi atau melalui PCB, selalunya digunakan apabila LED dipasang dalam rongga atau memerlukan laluan optik tertentu. Jejak kaki PCB akan berbeza daripada LED pandangan atas standard.

10.2 Bolehkah saya menggerakkan LED ini pada 20 mA secara berterusan?

Ya, 20 mA ialah penarafan arus terus DC hadapan maksimum mutlak yang berterusan. Untuk jangka hayat optimum dan prestasi stabil, amalan biasa adalah memacu LED di bawah had maksimum mutlaknya, selalunya pada 10-15 mA. Sentiasa rujuk lengkung penyahkadar (jika ada) untuk operasi pada suhu ambien yang tinggi.

10.3 Bagaimanakah saya mentafsir nilai keamatan bercahaya?

Keamatan bercahaya (mcd) ialah ukuran kecerahan yang dirasakan dalam arah tertentu (sepanjang paksi). Sudut pandangan 130 darjah bermakna kecerahan ini dikekalkan dalam kon yang sangat luas. Untuk aplikasi yang memerlukan pancaran fokus, optik sekunder (kanta) akan diperlukan. Sistem bin (L1 hingga N2) membolehkan anda memilih kecerahan minimum untuk reka bentuk anda.

10.4 Mengapakah keadaan penyimpanan begitu penting?

Komponen SMD menyerap kelembapan dari udara. Semasa proses pateri refluks suhu tinggi, kelembapan yang terperangkap ini boleh mengewap dengan cepat, menyebabkan pengelupasan dalaman, keretakan, atau "popcorning," yang merosakkan komponen. Penarafan MSL dan arahan pembakar adalah kritikal untuk hasil pemasangan dan kebolehpercayaan.

11. Contoh Reka Bentuk Praktikal

Senario: Mereka bentuk penunjuk kuasa hidup yang ringkas untuk litar 5V.

1. Pilih Bin: Pilih bin keamatan (cth., M1 untuk 18-22.4 mcd) dan bin voltan (cth., Bin 3 untuk ~2.9V) untuk pengiraan.
2. Kira Perintang Siri: Sasaran I_F = 10 mA untuk keseimbangan antara kecerahan dan jangka hayat.
   R = (V_bekalan - V_F) / I_F = (5V - 2.9V) / 0.01A = 210 Ω.
   Gunakan perintang piawai 220 Ω. Sahkan kadar kuasa: P_R = I²R = (0.01)² * 220 = 0.022W, jadi perintang 1/10W atau 1/8W adalah mencukupi.
3. Susun Atur PCB: Gunakan dimensi pad pateri yang dicadangkan daripada datasheet. Pastikan kekutuban adalah betul mengikut gambar rajah penandaan pakej.
4. Perhimpunan: Ikuti profil reflow IR yang disyorkan. Jika papan dipasang dalam persekitaran lembap dan tidak digunakan serta-merta, pertimbangkan untuk membakar LED sebelum pemasangan jika ia telah berada di luar beg tertutup selama lebih 28 hari.

12. Pengenalan Teknologi

LED ini adalah berdasarkan teknologi semikonduktor InGaN (Indium Gallium Nitride) yang ditumbuhkan di atas substrat, biasanya safir atau silikon karbida. Apabila voltan ke hadapan dikenakan, elektron dan lubang bergabung semula di kawasan telaga kuantum aktif, membebaskan tenaga dalam bentuk foton. Nisbah khusus indium kepada galium dalam aloi menentukan tenaga jurang jalur dan seterusnya panjang gelombang puncak cahaya yang dipancarkan, yang dalam kes ini berada dalam spektrum biru (~468 nm). Kanta epoksi jernih air membungkus cip, memberikan perlindungan mekanikal, membentuk keluaran cahaya (sudut pandangan 130 darjah), dan meningkatkan kecekapan pengekstrakan cahaya.

13. Trend Industri

Pembangunan LED biru, yang mana Hadiah Nobel Fizik 2014 dianugerahkan, merupakan kejayaan asas yang memungkinkan LED putih (melalui penukaran fosfor) dan paparan warna penuh. Trend semasa dalam LED SMD seperti ini memberi tumpuan kepada:

• Peningkatan Kecekapan: Keberkesanan bercahaya yang lebih tinggi (lebih banyak keluaran cahaya per input watt elektrik).
• Pengecilan: Saiz pakej yang lebih kecil (contohnya, 0201, 01005) untuk elektronik yang lebih padat.
• Konsistensi Warna yang Lebih Baik: Toleransi pembin yang lebih ketat untuk panjang gelombang dominan dan intensiti, penting untuk aplikasi seperti lampu latar paparan.
• Kebolehpercayaan Dipertingkatkan: Suhu operasi maksimum yang lebih tinggi dan rintangan kelembapan yang lebih baik untuk aplikasi automotif dan perindustrian.
• Pembungkusan Termaju: Penggabungan pelbagai cip LED (RGB, putih) ke dalam satu pakej tunggal, atau pakej yang mempunyai perintang had arus terbina dalam atau IC kawalan ("LED pintar").