Dokumen Teknikal LTST-S320KRKT - LED SMD Merah - 639nm Puncak - 20mA - 2.4V

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTST-S320KRKT ialah LED SMD sisi berkeamatan tinggi yang direka untuk aplikasi elektronik moden yang memerlukan fungsi penunjuk atau lampu latar yang boleh dipercayai dan cekap. Dengan menggunakan teknologi cip AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Fosfida) yang maju, LED ini memberikan keamatan bercahaya dan ketulenan warna yang unggul dalam spektrum merah. Reka bentuk pancaran sisinya membolehkan cahaya diarahkan selari dengan permukaan pemasangan, menjadikannya sesuai untuk panel bercahaya tepi, penunjuk status pada PCB menegak, atau aplikasi yang mempunyai ruang terhad di mana pencahayaan atas-bawah tidak boleh dilaksanakan.

Kelebihan utama komponen ini termasuk pematuhannya kepada arahan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya), yang mengklasifikasikannya sebagai produk hijau. Pakej ini mempunyai kanta jernih air yang memaksimumkan keluaran cahaya dan dibekalkan pada pita 8mm standard industri yang dipasang pada gegelung 7 inci, memastikan keserasian dengan peralatan pemasangan automatik pick-and-place berkelajuan tinggi. Peranti ini juga direka untuk menahan proses pematerian refluks inframerah (IR) standard, memudahkan integrasi ke dalam barisan pengeluaran teknologi permukaan-pasang (SMT) yang diperkemas.

2. Penerangan Mendalam Parameter Teknikal

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

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

• Pelesapan Kuasa (Pd):75 mW. Ini adalah jumlah kuasa maksimum yang boleh dilesapkan oleh pakej LED sebagai haba tanpa melebihi suhu simpang maksimumnya.
• Arus Hadapan Puncak (I_F(PEAK)):80 mA. Arus ini hanya boleh digunakan di bawah keadaan berdenyut, khususnya pada kitar tugas 1/10 dengan lebar denyut 0.1ms. Ia berguna untuk pemultipleksan atau kilasan berkeamatan tinggi yang singkat.
• Arus Hadapan Berterusan (I_F):30 mA DC. Ini adalah arus maksimum yang disyorkan untuk operasi berterusan, memastikan kebolehpercayaan jangka panjang dan keluaran cahaya yang stabil.
• Voltan Songsang (V_R):5 V. Melebihi voltan ini dalam pincang songsang boleh menyebabkan kegagalan serta-merta dan bencana pada simpang LED.
• Suhu Operasi & Penyimpanan:-30°C hingga +85°C dan -40°C hingga +85°C, masing-masing. Julat ini memastikan integriti mekanikal dan prestasi LED merentasi pelbagai keadaan persekitaran.
• Keadaan Pematerian:Menahan 260°C selama 10 saat, yang selaras dengan profil pematerian refluks bebas plumbum (Pb-free) biasa.

2.2 Ciri Elektro-Optik

Diukur pada suhu ambien standard (T_a) 25°C dan arus hadapan (I_F) 20 mA, parameter ini menentukan prestasi teras LED.

• Keamatan Bercahaya (I_V):Julat dari minimum 18.0 mcd hingga nilai tipikal 54.0 mcd. Keamatan sebenar yang dihantar adalah dibin (lihat Seksyen 3), menyediakan tahap kecerahan yang boleh diramal untuk reka bentuk.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):130 darjah. Sudut pandangan lebar ini adalah ciri LED sisi dengan kanta tersebar, menyediakan corak pencahayaan yang luas dan sekata sesuai untuk penunjuk status.
• Panjang Gelombang Puncak (λ_P):639 nm. Ini adalah panjang gelombang di mana keluaran kuasa spektrum adalah maksimum, menentukan warna cahaya merah yang dilihat.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):631 nm. Diperoleh daripada rajah kromatisiti CIE, ini adalah panjang gelombang tunggal yang paling mewakili warna yang dilihat oleh mata manusia.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ):20 nm. Lebar jalur sempit ini menunjukkan ketulenan warna yang tinggi, dengan kebanyakan cahaya yang dipancarkan tertumpu di sekitar panjang gelombang puncak.
• Voltan Hadapan (V_F):Biasanya 2.4 V, dengan maksimum 2.4 V pada 20mA. Parameter ini adalah kritikal untuk mereka bentuk litar pembatas arus.
• Arus Songsang (I_R):Maksimum 10 µA pada voltan songsang 5V, menunjukkan kualiti simpang yang baik.

3. Penjelasan Sistem Pembin

Untuk memastikan konsistensi kecerahan merentasi kumpulan pengeluaran, LTST-S320KRKT menggunakan sistem pembin keamatan bercahaya. Setiap LED diuji dan disusun ke dalam kod bin tertentu berdasarkan keamatan yang diukur pada 20 mA.

• Kod Bin M:18.0 - 28.0 mcd
• Kod Bin N:28.0 - 45.0 mcd
• Kod Bin P:45.0 - 71.0 mcd
• Kod Bin Q:71.0 - 112.0 mcd
• Kod Bin R:112.0 - 180.0 mcd

Toleransi +/-15% digunakan pada setiap bin keamatan. Pereka harus memilih bin yang sesuai berdasarkan keperluan kecerahan aplikasi mereka. Sebagai contoh, penunjuk keterlihatan tinggi mungkin memerlukan Bin R atau Q, manakala lampu status kurang kritikal mungkin menggunakan Bin M atau N. Sistem ini membolehkan prestasi yang boleh diramal dan memudahkan pengurusan inventori untuk pengilang.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Walaupun lengkung grafik khusus dirujuk dalam lembaran data (cth., Rajah.1, Rajah.6), implikasinya adalah standard untuk LED AlInGaP. Pereka boleh menjangkakan hubungan umum berikut:

• Lengkung I-V (Arus-Voltan):Voltan hadapan (V_F) mempamerkan hubungan logaritma dengan arus. Ia kekal agak stabil sekitar tipikal 2.4V dalam julat arus operasi yang disyorkan tetapi meningkat dengan arus dan suhu yang lebih tinggi.
• Keamatan Bercahaya vs. Arus Hadapan:Keintensian adalah lebih kurang berkadar dengan arus hadapan sehingga arus maksimum yang dinilai. Walau bagaimanapun, kecekapan (lumen per watt) biasanya memuncak pada arus yang lebih rendah daripada maksimum mutlak dan menurun selepas itu disebabkan oleh kesan haba.
• Kebergantungan Suhu:Keamatan bercahaya LED AlInGaP mempunyai pekali suhu negatif. Apabila suhu simpang meningkat, keluaran cahaya berkurangan. Voltan hadapan juga berkurangan sedikit dengan peningkatan suhu. Pengurusan haba yang betul adalah penting untuk mengekalkan kecerahan yang konsisten.
• Taburan Spektrum:Spektrum pancaran adalah lengkung seperti Gaussian berpusat pada 639 nm (puncak) dengan separuh lebar 20 nm. Panjang gelombang dominan (631 nm) mungkin beralih sedikit (biasanya ke arah panjang gelombang yang lebih panjang) dengan peningkatan suhu simpang dan arus pacuan.

5. Maklumat Mekanikal & Pakej

LED ini mematuhi dimensi pakej standard EIA (Electronic Industries Alliance) untuk LED SMD sisi. Ciri mekanikal utama termasuk:

• Jenis Pakej:Pakej SMD pandangan sisi standard.
• Kanta:Jernih air, tidak tersebar (untuk varian KRKT), memaksimumkan keluaran cahaya.
• Terminasi:Salutan timah (Sn) pada kaki, memberikan kebolehpaterian yang baik dan keserasian dengan proses bebas plumbum.
• Pengenalpastian Polarity:Katod biasanya dikenal pasti oleh tanda pada pakej, seperti takuk, titik, atau kaki yang dipangkas. Lembaran data termasuk rajah yang menunjukkan susun atur pad pematerian dan orientasi yang dicadangkan untuk memastikan penempatan yang betul.
• Pita dan Gegelung:Dibungkus dalam pita pembawa timbul lebar 8mm pada gegelung diameter 7 inci (178mm). Kuantiti gegelung standard ialah 3000 keping. Pembungkusan ini mematuhi spesifikasi ANSI/EIA-481 untuk pengendalian automatik.

6. Panduan Pematerian & Pemasangan

6.1 Profil Pematerian Refluks

Profil refluks inframerah (IR) yang dicadangkan untuk pemasangan bebas plumbum disediakan. Parameter utama termasuk:

• Pemanasan Awal:150-200°C untuk maksimum 120 saat untuk memanaskan papan dan komponen secara beransur-ansur, mengurangkan kejutan haba.
• Suhu Puncak:Maksimum 260°C. Komponen dinilai untuk 10 saat pada suhu puncak ini.
• Masa Di Atas Cecair (TAL):Profil harus dicirikan untuk memastikan pembentukan sendi pateri yang betul tanpa terlalu panas LED. Profil contoh adalah berdasarkan piawaian JEDEC.

6.2 Pematerian Tangan

Jika pematerian tangan diperlukan, gunakan besi terkawal suhu yang ditetapkan kepada maksimum 300°C. Hadkan masa sentuhan kepada 3 saat setiap kaki, dan lakukan operasi ini hanya sekali untuk mengelakkan kerosakan pada pakej plastik dan ikatan wayar dalaman.

6.3 Penyimpanan & Pengendalian

• Kepekaan ESD (Nyahcas Elektrostatik):LED adalah terdedah kepada ESD. Gunakan langkah berjaga-jaga anti-statik yang betul seperti gelang tangan dibumikan, tikar konduktif, dan pembungkusan selamat-ESD semasa pengendalian.
• Kepekaan Kelembapan:Walaupun gegelung tertutup memberikan perlindungan, komponen yang dikeluarkan daripada pembungkusan asalnya harus digunakan dalam tempoh satu minggu. Untuk penyimpanan lebih lama, simpan dalam persekitaran kering (< 30°C, < 60% RH) atau dalam bekas tertutup dengan bahan pengering. Jika disimpan tanpa bungkusan selama lebih seminggu, pembakaran pada 60°C selama 20+ jam disyorkan sebelum pematerian untuk mengelakkan "popcorning" (retak pakej disebabkan kelembapan tersejat semasa refluks).
• Pembersihan:Jika pembersihan selepas pateri diperlukan, gunakan hanya pelarut yang ditentukan seperti isopropil alkohol (IPA) atau etil alkohol pada suhu bilik selama kurang daripada satu minit. Elakkan bahan kimia agresif atau tidak ditentukan yang mungkin merosakkan kanta epoksi atau pakej.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Senario Aplikasi Biasa

• Elektronik Pengguna:Penunjuk status kuasa, bateri, atau fungsi pada telefon pintar, tablet, penghala, dan peralatan audio.
• Kawalan Perindustrian:Penunjuk dipasang panel untuk status mesin, penggera kerosakan, atau mod operasi.
• Dalaman Automotif:Lampu latar untuk butang, suis, atau paparan status kecil (tertakluk kepada kelayakan gred automotif khusus yang mungkin tidak dimiliki oleh bahagian standard ini).
• Instrumentasi:Lampu penunjuk pada peralatan ujian, peranti perubatan (untuk fungsi bukan kritikal), dan perkakasan komunikasi.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pembatas Arus:Sentiasa pacu LED dengan sumber arus malar atau perintang pembatas arus bersiri dengan sumber voltan. Kira nilai perintang menggunakan R = (V_sumber- V_F) / I_F. Untuk bekalan 5V dan sasaran I_F20mA dengan V_F=2.4V: R = (5 - 2.4) / 0.02 = 130 Ω. Gunakan nilai standard terdekat (cth., 120Ω atau 150Ω) dan semak arus sebenar.
• Pengurusan Haba:Walaupun pelesapan kuasa adalah rendah, pastikan kawasan kuprum PCB atau via haba yang mencukupi di sekitar pad pateri untuk mengalirkan haba dari simpang LED, terutamanya apabila beroperasi berhampiran arus maksimum atau dalam suhu ambien tinggi.
• Reka Bentuk Optik:Sifat pancaran sisi memerlukan reka bentuk untuk menggabungkan pandu cahaya atau tetingkap pandangan yang diposisikan dengan betul untuk menyalurkan cahaya ke lokasi yang dikehendaki pada perumahan produk.

8. Perbandingan & Pembezaan Teknikal

LTST-S320KRKT membezakan dirinya dalam pasaran melalui beberapa ciri utama:

• Teknologi Cip:Penggunaan AlInGaP, berbanding dengan GaAsP lama atau GaP standard, memberikan kecekapan bercahaya yang jauh lebih tinggi dan kestabilan suhu yang lebih baik, menghasilkan cahaya merah yang lebih terang dan konsisten.
• Pakej Pandangan Sisi:Menawarkan alternatif reka bentuk kepada LED pancaran atas, menyelesaikan cabaran susun atur khusus di mana cahaya perlu bergerak selari dengan PCB.
• Pembin Kecerahan Tinggi:Ketersediaan bin sehingga 180 mcd (Bin R) membolehkan aplikasi yang memerlukan keterlihatan yang sangat tinggi.
• Keserasian Proses yang Teguh:Keserasian eksplisit dengan refluks IR dan penempatan automatik mempermudahkan pembuatan, mengurangkan kos dan kerumitan pemasangan berbanding dengan alternatif melalui-lubang.

9. Soalan Lazim (FAQ)

S: Bolehkah saya pacu LED ini terus dari pin GPIO mikropengawal?

J: Ia bergantung pada keupayaan sumber arus GPIO. Banyak pin MCU hanya boleh menyumber 10-25mA. Pada 20mA, anda mungkin berada pada atau melebihi had. Lebih selamat menggunakan GPIO untuk mengawal transistor (cth., MOSFET) yang menukar arus LED yang lebih tinggi.

S: Mengapa terdapat perbezaan antara Panjang Gelombang Puncak (639nm) dan Panjang Gelombang Dominan (631nm)?

J: Panjang gelombang puncak adalah maksimum fizikal spektrum pancaran. Panjang gelombang dominan adalah nilai yang dikira berdasarkan persepsi warna manusia (carta CIE). Kepekaan mata manusia (tindak balas fotopik) menyebabkan anjakan ini, menjadikan warna "ketara" sepadan dengan 631nm.

S: Apa yang berlaku jika saya mengendalikan LED pada 30mA secara berterusan?

J: Walaupun ini adalah penarafan DC maksimum, beroperasi pada maksimum mutlak akan menghasilkan lebih banyak haba, mengurangkan kecekapan bercahaya dari masa ke masa, dan berpotensi memendekkan jangka hayat LED. Untuk kebolehpercayaan optimum, penurunan nilai kepada 15-20mA adalah disyorkan untuk kebanyakan aplikasi.

S: Bagaimana saya mentafsir kod bin semasa membuat pesanan?

J: Nyatakan kod bin keamatan bercahaya yang diperlukan (cth., "P") dalam pesanan pembelian anda untuk memastikan anda menerima LED dengan kecerahan dalam julat 45-71 mcd. Ini menjamin konsistensi dalam penampilan produk anda.

10. Kajian Kes Reka Bentuk Masuk

Senario:Mereka bentuk penunjuk status untuk modul sensor IoT padat. PCB adalah padat, dan penunjuk mesti boleh dilihat dari sisi unit tertutup.

Pelaksanaan:LTST-S320KRKT dipilih untuk sifat pancaran sisinya. Ia diletakkan di tepi PCB. Perintang pembatas arus 120Ω disambung bersiri ke rel 3.3V, menghasilkan arus hadapan anggaran (3.3V - 2.4V)/120Ω = 7.5mA. Ini memberikan kecerahan yang mencukupi untuk penggunaan dalaman sambil meminimumkan penggunaan kuasa, faktor kritikal untuk peranti IoT berkuasa bateri. Sudut pandangan lebar LED memastikan keterlihatan walaupun sudut pandangan pengguna tidak selaras dengan sempurna. Komponen diletakkan menggunakan pemasangan SMT standard, dan profil refluks IR diselaraskan untuk kekal dalam had 260°C selama 10s, memastikan sendi pateri yang boleh dipercayai tanpa kerosakan haba.

11. Pengenalan Prinsip Teknologi

LTST-S320KRKT adalah berdasarkan teknologi semikonduktor AlInGaP. Bahan ini adalah semikonduktor sebatian dari kumpulan III-V. Apabila voltan hadapan dikenakan merentasi simpang p-n, elektron dari rantau jenis-n dan lubang dari rantau jenis-p disuntik ke dalam rantau aktif. Di sini, mereka bergabung semula, membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Komposisi khusus Aluminium, Indium, Gallium, dan Fosfida dalam lapisan aktif menentukan tenaga jurang jalur semikonduktor, yang secara langsung menentukan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan. Untuk LED merah ini, jurang jalur direkayasa untuk menghasilkan foton dengan tenaga sepadan dengan kira-kira 639 nm. Kanta epoksi jernih air membungkus cip, memberikan perlindungan mekanikal, membentuk corak keluaran cahaya (sudut pandangan 130 darjah), dan meningkatkan pengekstrakan cahaya dari bahan semikonduktor.

12. Trend Industri

Trend dalam LED penunjuk seperti LTST-S320KRKT terus ke arah kecekapan yang lebih tinggi, pakej yang lebih kecil, dan integrasi yang lebih besar. Walaupun AlInGaP kekal sebagai teknologi dominan untuk LED merah dan ambar berkecekapan tinggi, teknologi InGaN (Indium Gallium Nitrida) telah maju untuk meliputi spektrum penuh yang boleh dilihat dengan kecekapan tinggi, termasuk hijau, biru, dan putih. Pembangunan masa depan mungkin melihat peminiaturan lanjut pakej pandangan sisi dan peningkatan penggunaan LED pembungkusan skala-cip (CSP), yang menghapuskan pakej plastik tradisional untuk jejak kaki yang lebih kecil dan prestasi haba yang berpotensi lebih baik. Selain itu, terdapat penekanan yang semakin meningkat pada penalaan warna yang tepat dan pembin yang lebih ketat untuk memenuhi permintaan aplikasi seperti tatasusunan penunjuk warna penuh dan antara muka manusia-mesin canggih di mana warna dan kecerahan yang konsisten adalah penting.