Dokumen Teknikal LED SMD Pemasangan Songsang Biru InGaN - Pakej EIA - Voltan 2.8-3.8V - Keamatan Pencahayaan 28-180mcd

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk Peranti Permukaan Dipasang (SMD) Diod Pemancar Cahaya (LED) kecerahan tinggi dengan pemasangan songsang. Peranti ini menggunakan cip semikonduktor InGaN (Indium Gallium Nitride) untuk menghasilkan cahaya biru dan dibungkus dalam pakej lensa jernih air yang mematuhi piawaian EIA (Electronic Industries Alliance). Direka untuk proses pemasangan automatik, ia serasi dengan pematerian aliran balik inframerah. Ciri utama produk termasuk pematuhan dengan arahan RoHS, pengelasan sebagai produk hijau, dan ambang nyahcas elektrostatik (ESD) yang tinggi.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Rating Maksimum Mutlak

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

• Pelesapan Kuasa (Pd):76 mW. Ini adalah kuasa berterusan maksimum yang boleh dilesapkan oleh pakej sebagai haba.
• Arus Hadapan Puncak (I_FP):100 mA. Ini dibenarkan hanya di bawah keadaan berdenyut dengan kitar tugas 1/10 dan lebar denyut 0.1ms untuk mengelakkan pemanasan berlebihan.
• Arus Hadapan Berterusan (I_F):20 mA. Ini adalah arus operasi DC maksimum yang disyorkan untuk prestasi jangka panjang yang boleh dipercayai.
• Ambang Nyahcas Elektrostatik (ESD):8000 V (Model Badan Manusia). Rating tinggi ini menunjukkan perlindungan teguh terhadap elektrik statik yang dihadapi semasa pengendalian.
• Julat Suhu Operasi (T_opr):-20°C hingga +80°C. Peranti berfungsi dalam julat suhu ambien ini.
• Julat Suhu Penyimpanan (T_stg):-30°C hingga +100°C.
• Keadaan Pematrian Aliran Balik Inframerah:Tahan suhu puncak 260°C selama 10 saat, sesuai untuk proses pemasangan bebas plumbum (Pb-free).

2.2 Ciri-ciri Elektrik dan Optik

Prestasi tipikal diukur pada Ta=25°C dan I_F=20 mA, melainkan dinyatakan sebaliknya.

• Keamatan Pencahayaan (I_V):28.0 - 180.0 mcd (millicandela). Diukur menggunakan sensor yang ditapis kepada lengkung tindak balas mata fotopik CIE. Julat luas ini diuruskan melalui binning.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):130 darjah. Ini adalah sudut penuh di mana keamatan pencahayaan jatuh kepada separuh nilai paksi (on-axis), menunjukkan corak pandangan yang luas.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_P):468 nm. Panjang gelombang spesifik di mana keluaran spektrum paling kuat.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):465.0 - 475.0 nm. Ini adalah panjang gelombang tunggal yang dilihat oleh mata manusia untuk mentakrifkan warna, diperoleh daripada rajah kromatisiti CIE.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):25 nm. Lebar jalur spektrum cahaya yang dipancarkan pada separuh keamatan maksimumnya (Full Width at Half Maximum - FWHM).
• Voltan Hadapan (V_F):2.80 - 3.80 V pada I_F=20 mA. Susutan voltan merentasi LED apabila mengalirkan arus.
• Voltan Songsang (V_R):0.6 - 1.2 V pada I_R=20 mA. Ini adalah keadaan ujian sahaja; peranti tidak direka untuk beroperasi di bawah pincang songsang.

3. Penjelasan Sistem Binning

Untuk memastikan konsistensi warna dan kecerahan dalam pengeluaran, peranti disusun ke dalam bin berdasarkan parameter utama. Nombor bahagian biasanya termasuk kod yang menentukan binnya.

3.1 Binning Voltan Hadapan

Unit adalah dalam Volt (V) diukur pada 20 mA. Toleransi per bin adalah ±0.1V.
Bin D7: 2.80 - 3.00V
Bin D8: 3.00 - 3.20V
Bin D9: 3.20 - 3.40V
Bin D10: 3.40 - 3.60V
Bin D11: 3.60 - 3.80V

3.2 Binning Keamatan Pencahayaan

Unit adalah dalam millicandela (mcd) diukur pada 20 mA. Toleransi per bin adalah ±15%.
Bin N: 28.0 - 45.0 mcd
Bin P: 45.0 - 71.0 mcd
Bin Q: 71.0 - 112.0 mcd
Bin R: 112.0 - 180.0 mcd

3.3 Binning Panjang Gelombang Dominan

Unit adalah dalam nanometer (nm) diukur pada 20 mA. Toleransi per bin adalah ±1nm.
Bin AC: 465.0 - 470.0 nm
Bin AD: 470.0 - 475.0 nm

4. Analisis Lengkung Prestasi

Dokumen data merujuk kepada lengkung prestasi tipikal yang penting untuk reka bentuk. Walaupun graf spesifik tidak diterbitkan semula dalam teks, ia biasanya termasuk:

• Keamatan Pencahayaan Relatif vs. Arus Hadapan (Lengkung I_V/ I_F):Menunjukkan bagaimana keluaran cahaya meningkat dengan arus, biasanya dalam hubungan tak linear yang tepu pada arus yang lebih tinggi.
• Voltan Hadapan vs. Arus Hadapan (Lengkung V_F/ I_F):Menggambarkan ciri I-V diod, penting untuk mereka bentuk litar pembatas arus.
• Keamatan Pencahayaan Relatif vs. Suhu Ambien:Menunjukkan penurunan dalam keluaran cahaya apabila suhu simpang meningkat, faktor utama untuk pengurusan haba.
• Taburan Spektrum:Graf yang menunjukkan kuasa relatif yang dipancarkan merentasi panjang gelombang yang berbeza, berpusat pada panjang gelombang puncak 468 nm dengan FWHM 25 nm.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Peranti

LED ini mematuhi garis panduan pakej EIA standard. Semua dimensi adalah dalam milimeter dengan toleransi standard ±0.10 mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Pakej ini mempunyai reka bentuk pemasangan songsang, bermakna pancaran cahaya utama adalah melalui sisi substrat, yang mempengaruhi susunan pad PCB dan reka bentuk optik.

5.2 Susunan Pad Pematrian yang Disyorkan

Corak land (footprint) yang dicadangkan untuk PCB disediakan untuk memastikan pematerian yang betul, kestabilan mekanikal, dan pelepasan haba. Mematuhi corak ini adalah kritikal untuk mencapai sambungan pateri yang boleh dipercayai semasa aliran balik.

5.3 Pengenalpastian Polarity

Seperti semua diod, LED mempunyai anod (+) dan katod (-). Polarity yang betul mesti diperhatikan semasa pemasangan. Lukisan pakej dalam dokumen data menunjukkan tanda polarity pada peranti, yang mesti sejajar dengan tanda yang sepadan pada footprint PCB.

6. Garis Panduan Pematrian dan Pemasangan

6.1 Profil Pematrian Aliran Balik

Profil aliran balik inframerah (IR) yang dicadangkan untuk proses bebas plumbum disediakan. Parameter utama termasuk:
- Pra-panas:150-200°C.
- Masa Pra-panas:Maksimum 120 saat untuk memanaskan papan dan komponen secara beransur-ansur, mengaktifkan fluks dan meminimumkan kejutan haba.
- Suhu Puncak:Maksimum 260°C.
- Masa Melebihi Likuidus:Profil harus memastikan pes pateri cair dengan betul. Komponen boleh menahan suhu puncak selama maksimum 10 saat, dan aliran balik harus dilakukan maksimum dua kali.

Nota:Profil optimum bergantung pada reka bentuk PCB spesifik, pes pateri, dan ketuhar. Pencirian untuk aplikasi spesifik adalah disyorkan.

6.2 Pematrian Tangan

Jika pematrian tangan diperlukan (contohnya, untuk kerja semula), gunakan besi pateri dengan suhu tidak melebihi 300°C. Masa pematrian harus dihadkan kepada maksimum 3 saat setiap sambungan, dan ini harus dilakukan hanya sekali untuk mengelakkan kerosakan pakej.

6.3 Keadaan Penyimpanan

Penyimpanan yang betul adalah penting untuk mengelakkan penyerapan kelembapan, yang boleh menyebabkan \"popcorning\" (retak pakej) semasa aliran balik.
- Pakej Tertutup:Simpan pada ≤30°C dan ≤90% Kelembapan Relatif (RH). Gunakan dalam tempoh satu tahun.
- Pakej Terbuka:Untuk komponen yang dikeluarkan daripada beg kalis lembapan, ambien penyimpanan tidak boleh melebihi 30°C atau 60% RH. Adalah disyorkan untuk menyelesaikan aliran balik IR dalam tempoh 672 jam (28 hari, MSL 2a).
- Penyimpanan Lanjutan (Terbuka):Simpan dalam bekas tertutup dengan desiccant atau dalam desikator nitrogen.
- Pembakaran Semula:Jika komponen telah terdedah melebihi 672 jam, bakar pada kira-kira 60°C selama sekurang-kurangnya 20 jam sebelum pematrian.

6.4 Pembersihan

Jangan gunakan bahan kimia yang tidak ditentukan. Jika pembersihan diperlukan selepas pematrian, rendam LED dalam etil alkohol atau isopropil alkohol pada suhu bilik selama kurang daripada satu minit. Pelarut agresif boleh merosakkan bahan pakej atau lensa.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung

Peranti dibekalkan dibungkus dalam pita pembawa timbul lebar 8mm yang dililit pada gegelung diameter 7 inci (178mm). Ini adalah format standard untuk mesin pick-and-place automatik.
- Kepingan per Gegelung: 3000.
- Kuantiti Pembungkusan Minimum:500 keping untuk kuantiti baki.
- Pita Penutup:Poket kosong dalam pita pembawa dimeterai dengan pita penutup atas.
- Komponen Hilang:Maksimum dua LED hilang berturut-turut (poket kosong) dibenarkan setiap spesifikasi gegelung.
- Standard:Pembungkusan mematuhi spesifikasi ANSI/EIA-481.

8. Nota Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

8.1 Penggunaan yang Diniatkan

LED ini direka untuk aplikasi peralatan elektronik biasa, termasuk peralatan pejabat, peranti komunikasi, dan perkakas rumah. Ia tidak dinilai untuk aplikasi kritikal keselamatan di mana kegagalan boleh membahayakan nyawa atau kesihatan (contohnya, penerbangan, sokongan hayat perubatan, sistem keselamatan pengangkutan) tanpa perundingan dan kelayakan terlebih dahulu.

8.2 Reka Bentuk Litar

Perintang pembatas arus luaran atau litar pemacu arus malar adalah wajib. Voltan hadapan mempunyai julat (2.8-3.8V), jadi reka bentuk tidak sepatutnya menganggap V_F tetap. Litar mesti direka untuk mengehadkan I_F kepada 20 mA DC atau kurang di bawah semua keadaan operasi, dengan mempertimbangkan variasi bekalan kuasa dan kesan suhu.

8.3 Pengurusan Haba

Walaupun pakej boleh melesapkan 76 mW, penyingkiran haba yang berkesan melalui pad PCB adalah penting untuk mengekalkan suhu simpang yang rendah. Suhu simpang yang tinggi mengurangkan keluaran cahaya (susut nilai lumen) dan memendekkan jangka hayat operasi. Pastikan susun atur PCB menyediakan via haba dan kawasan kuprum yang mencukupi, terutamanya apabila beroperasi pada suhu ambien tinggi atau berhampiran arus maksimum.

8.4 Langkah Berjaga-jaga ESD

Walaupun rating HBM 8000V tinggi, langkah berjaga-jaga pengendalian ESD standard harus sentiasa diikuti. Gunakan gelang pergelangan tangan berasaskan tanah, tikar anti-statik, dan peralatan berasaskan tanah yang betul semasa mengendalikan peranti ini.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Peranti ini menawarkan beberapa kelebihan berbeza dalam kategorinya:
1. Reka Bentuk Pemasangan Songsang:Membolehkan integrasi optik unik di mana cahaya dipancarkan dari sisi yang dipasang pada PCB, membolehkan reka bentuk produk yang lebih nipis atau gandingan pandu cahaya tertentu.
2. Kecerahan Tinggi (Sehingga 180 mcd):Memberikan keamatan pencahayaan tinggi daripada pakej kecil, sesuai untuk aplikasi penunjuk yang memerlukan keterlihatan tinggi.
3. Sudut Pandangan Luas (130°):Menawarkan pencahayaan luas dan sekata yang sesuai untuk panel lampu latar atau penunjuk status yang dilihat dari pelbagai sudut.
4. Perlindungan ESD Teguh:Rating HBM 8000V melebihi tahap industri tipikal, menawarkan keteguhan pengendalian dan aplikasi yang lebih besar.
5. Keserasian Aliran Balik Bebas Plumbum:Diperakui untuk proses pemasangan bebas plumbum standard dengan rating suhu puncak 260°C.

10. Soalan Lazim (FAQ)

S: Apakah perbezaan antara panjang gelombang puncak dan panjang gelombang dominan?
J: Panjang gelombang puncak (λ_P=468 nm) adalah titik fizikal pancaran spektrum tertinggi. Panjang gelombang dominan (λ_d=465-475 nm) adalah nilai yang dikira berdasarkan persepsi warna manusia (carta CIE) dan itulah yang mentakrifkan warna \"biru\" yang anda lihat.

S: Bolehkah saya menggerakkan LED ini dengan bekalan 3.3V tanpa perintang?
J: Tidak. Voltan hadapan berbeza antara 2.8V dan 3.8V. Menyambung terus ke 3.3V boleh mengakibatkan arus berlebihan jika V_F lebih rendah daripada 3.3V, berpotensi memusnahkan LED. Sentiasa gunakan mekanisme pembatas arus.

S: Apakah maksud \"MSL 2a\" dalam bahagian penyimpanan?
J: Tahap Kepekaan Kelembapan (MSL) 2a menunjukkan komponen boleh terdedah kepada keadaan lantai kilang (≤30°C/60% RH) selama 4 minggu (672 jam) sebelum ia memerlukan pembakaran sebelum pematrian aliran balik.

S: Adakah LED ini sesuai untuk operasi berterusan pada 20 mA?
J: Ya, 20 mA adalah arus hadapan DC berterusan yang dinilai. Walau bagaimanapun, pengurusan haba melalui PCB adalah penting untuk mengekalkan suhu simpang dalam had selamat untuk kebolehpercayaan jangka panjang.

11. Kajian Kes Reka Bentuk dan Penggunaan

Senario: Lampu Latar untuk Panel Suis Membran
Seorang pereka perlu memberikan lampu latar untuk panel suis membran besar dan melengkung dengan pencahayaan biru sekata. Reka bentuk pemasangan songsang LED ini adalah ideal. LED diletakkan pada PCB fleksibel (litar fleks) dengan permukaan pemancar menghadap ke bawah ke arah lapisan pandu cahaya. Sudut pandangan 130 darjah memastikan cahaya merebak sekata merentasi pandu. Pereka memilih bin dari julat keamatan pencahayaan atas (contohnya, Bin Q atau R) untuk mencapai kecerahan yang diperlukan dan menentukan bin panjang gelombang dominan yang ketat (contohnya, AC atau AD) untuk konsistensi warna merentasi panel. Pembungkusan pita-dan-gegelung automatik membolehkan penempatan pantas dan boleh dipercayai oleh mesin pemasangan. Rating ESD tinggi memberikan perlindungan semasa pengendalian litar fleks.

12. Pengenalan Prinsip Teknologi

LED ini berdasarkan teknologi semikonduktor InGaN. Dalam Diod Pemancar Cahaya, cahaya dihasilkan melalui proses yang dipanggil elektroluminesens. Apabila voltan hadapan dikenakan merentasi simpang p-n semikonduktor (InGaN), elektron dari rantau jenis-n dan lubang dari rantau jenis-p disuntik ke dalam rantau aktif. Apabila elektron dan lubang ini bergabung semula, mereka membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Panjang gelombang spesifik (warna) cahaya ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor. InGaN mempunyai jurang jalur yang sesuai untuk menghasilkan cahaya dalam rantau biru dan hijau spektrum. Lensa \"jernih air\" biasanya diperbuat daripada epoksi atau silikon dan direka untuk mengekstrak cahaya yang dihasilkan di dalam cip semikonduktor dengan cekap.

13. Trend dan Perkembangan Industri

Pasaran LED SMD terus berkembang ke arah kecekapan yang lebih tinggi, pakej yang lebih kecil, dan integrasi yang lebih besar. Trend yang berkaitan dengan jenis peranti ini termasuk:
1. Peningkatan Kecekapan (lm/W):Penambahbaikan berterusan dalam pertumbuhan epitaksial dan reka bentuk cip menghasilkan lebih banyak keluaran cahaya per unit kuasa elektrik, mengurangkan penggunaan tenaga dan beban haba.
2. Pengecilan:Dorongan untuk produk akhir yang lebih kecil mendorong LED dalam footprint pakej yang semakin kecil sambil mengekalkan atau meningkatkan keluaran cahaya.
3. Konsistensi Warna yang Lebih Baik:Kemajuan dalam kawalan pembuatan dan strategi binning yang lebih terperinci membolehkan toleransi warna yang lebih ketat dalam pengeluaran, penting untuk tatasusunan pelbagai LED.
4. Kebolehpercayaan yang Dipertingkatkan:Penambahbaikan dalam bahan pakej (contohnya, silikon suhu tinggi) dan teknologi lampiran die membawa kepada jangka hayat operasi yang lebih panjang dan prestasi yang lebih baik di bawah keadaan persekitaran yang sukar.
5. Integrasi Pintar:Walaupun ini adalah komponen diskret, trend yang lebih luas adalah ke arah modul bersepadu yang menggabungkan LED dengan pemacu, pengawal, dan sensor dalam satu pakej.