Dokumen Teknikal LTST-S220KEKT - Spesifikasi LED SMD Pandangan Sisi Merah (AlInGaP) - 20mA - 50mcd

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTST-S220KEKT ialah diod pemancar cahaya (LED) peranti permukaan-pasang (SMD) yang direka khas untuk aplikasi pencahayaan pancaran sisi. Konstruksi terasnya menggunakan cip semikonduktor Aluminium Indium Gallium Fosfida (AlInGaP), yang direkabentuk untuk menghasilkan cahaya merah berintensiti tinggi. Niat reka bentuk utama dan pasaran utama komponen ini adalah untuk integrasi sebagai sumber cahaya latar untuk panel paparan hablur cecair (LCD), di mana pencahayaan tepi seragam diperlukan.

Komponen ini dibungkus dalam format piawai mematuhi EIA, dibekalkan pada pita 8mm yang dililit pada gegelung berdiameter 7 inci. Pembungkusan ini serasi sepenuhnya dengan peralatan pemasangan pick-and-place automatik berkelajuan tinggi yang biasa digunakan dalam pembuatan elektronik moden. LED ini juga mempunyai keserasian dengan proses pematerian aliran balik inframerah (IR) piawai, fasa wap, dan gelombang, menjadikannya sesuai untuk pengeluaran besar-besaran.

1.1 Kelebihan Teras

• Optik Khusus:Reka bentuk lensa pandangan sisi dioptimumkan untuk mengarahkan cahaya ke sisi, yang sesuai untuk menyalurkan cahaya ke dalam pandu cahaya yang digunakan dalam unit cahaya latar LCD (BLU).
• Kecerahan Tinggi:Penggunaan teknologi AlInGaP memberikan intensiti bercahaya tinggi daripada kawasan cip yang kecil.
• Kesiapan Pembuatan:Pembungkusan pita-dan- gegelung dan keserasian proses aliran balik membolehkan pemasangan automatik yang cekap, mengurangkan masa dan kos pengeluaran.
• Kebolehpercayaan:Peranti ini dinilai untuk beroperasi dalam julat suhu yang luas dari -55°C hingga +85°C, menyokong aplikasi dalam pelbagai persekitaran.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Semua spesifikasi ditakrifkan pada suhu ambien (Ta) 25°C melainkan dinyatakan sebaliknya. Memahami parameter ini adalah kritikal untuk reka bentuk litar yang boleh dipercayai dan memastikan prestasi jangka panjang.

2.1 Rating Maksimum Mutlak

Rating ini mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi pada atau melebihi had ini tidak dijamin dan harus dielakkan untuk operasi yang boleh dipercayai.

• Pelesapan Kuasa (Pd):75 mW. Ini adalah kehilangan kuasa maksimum yang dibenarkan dalam peranti.
• Arus Hadapan Berterusan (IF):30 mA. Arus DC yang boleh digunakan secara berterusan.
• Arus Hadapan Puncak:80 mA. Hanya dibenarkan di bawah keadaan berdenyut (kitar tugas 1/10, lebar denyut 0.1ms).
• Faktor Penurunan Nilai:0.4 mA/°C. Untuk setiap darjah Celsius melebihi 25°C, arus hadapan berterusan maksimum yang dibenarkan mesti dikurangkan sebanyak jumlah ini.
• Voltan Songsang (VR):5 V. Melebihi voltan ini dalam bias songsang boleh menyebabkan kerosakan simpang.
• Julat Suhu Operasi & Penyimpanan:-55°C hingga +85°C.

2.2 Ciri-ciri Elektrik & Optik

Ini adalah parameter prestasi tipikal di bawah keadaan operasi biasa.

• Intensiti Bercahaya (Iv):30.0 mcd (Min), 50.0 mcd (Tip) pada arus hadapan (IF) 20 mA. Intensiti diukur menggunakan sensor yang ditapis untuk sepadan dengan lengkung tindak balas mata fotopik CIE.
• Sudut Pandangan (2θ½):130 darjah (Tip). Sudut pandangan lebar ini adalah ciri reka bentuk pandangan sisi, menunjukkan cahaya dipancarkan merentasi satah sisi yang luas.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λPuncak):632 nm (Tip). Panjang gelombang di mana keluaran spektrum paling kuat.
• Panjang Gelombang Dominan (λd):624 nm (Tip). Ini adalah panjang gelombang tunggal yang dilihat oleh mata manusia, diperoleh daripada koordinat kromatisiti CIE, mentakrifkan titik warna merah.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):20 nm (Tip). Lebar jalur spektrum yang dipancarkan pada separuh intensiti puncak, menunjukkan ketulenan warna.
• Voltan Hadapan (VF):2.0 V (Min), 2.4 V (Tip) pada IF=20mA. Parameter ini adalah penting untuk mengira nilai perintang siri dan reka bentuk bekalan kuasa.
• Arus Songsang (IR):100 µA (Maks) pada VR=5V.
• Kapasitans (C):40 pF (Tip) pada VF=0V, f=1MHz. Relevan untuk aplikasi pensuisan frekuensi tinggi.

3. Analisis Lengkung Prestasi

Walaupun data grafik khusus tidak disediakan dalam petikan teks, lengkung tipikal untuk peranti sedemikian adalah penting untuk analisis reka bentuk. Jurutera dijangka mengkaji hubungan berikut, yang merupakan piawai untuk pencirian LED:

3.1 Lengkung Arus vs. Voltan (I-V)

Lengkung ini menunjukkan hubungan eksponen antara voltan hadapan dan arus. Voltan lutut (di mana arus mula meningkat dengan mendadak) untuk LED AlInGaP biasanya sekitar 1.8-2.0V. Lengkung ini adalah penting untuk menentukan rintangan dinamik LED dan untuk mereka bentuk litar pembatas arus yang sesuai.

3.2 Intensiti Bercahaya vs. Arus Hadapan

Plot ini biasanya menunjukkan hubungan hampir linear antara arus hadapan dan keluaran cahaya dalam julat operasi yang disyorkan. Ia membantu pereka memilih arus pacuan untuk mencapai tahap kecerahan yang dikehendaki sambil kekal dalam had terma.

3.3 Kebergantungan Suhu

Parameter utama seperti voltan hadapan dan intensiti bercahaya berubah dengan suhu simpang. VF biasanya berkurangan dengan peningkatan suhu (pekali suhu negatif), manakala intensiti bercahaya umumnya berkurangan. Memahami perubahan ini adalah penting untuk reka bentuk yang beroperasi dalam julat suhu yang luas atau pada tahap kuasa tinggi.

3.4 Taburan Spektrum

Graf intensiti relatif berbanding panjang gelombang akan menunjukkan puncak sekitar 632nm dengan separuh lebar tipikal 20nm, mengesahkan keluaran merah monokromatik cip AlInGaP.

4. Maklumat Mekanikal & Pembungkusan

4.1 Dimensi Peranti

LED ini mematuhi garis luar pakej EIA piawai. Dimensi kritikal termasuk panjang badan, lebar, ketinggian, dan penempatan pengecam katod (biasanya takuk atau tanda hijau pada pita). Dimensi milimeter tepat dan toleransi (±0.1mm) disediakan dalam lukisan pakej dalam datasheet.

4.2 Pengenalpastian Polarity

Orientasi yang betul adalah wajib. Katod biasanya ditanda pada badan peranti atau ditunjukkan oleh ciri khusus dalam poket pita. Orientasi salah akan menghalang LED daripada menyala dan penggunaan bias songsang boleh merosakkannya.

4.3 Susun Atur Pad Pematerian yang Dicadangkan

Tapak kaki yang disyorkan untuk landasan PCB disediakan untuk memastikan pembentukan sendi pateri yang betul, kestabilan mekanikal, dan pelepasan haba semasa aliran balik. Mematuhi susun atur ini meminimumkan kesan batu nisan dan kecacatan pemasangan lain.

4.4 Spesifikasi Pita dan Gegelung

Komponen dibekalkan dalam pita pembawa timbul dengan pita penutup pelindung. Spesifikasi utama termasuk: lebar pita 8mm, diameter gegelung 7 inci, dan 4000 keping setiap gegelung. Pembungkusan mengikut piawaian ANSI/EIA 481-1-A-1994. Maksimum dua komponen hilang berturut-turut (poket kosong) dibenarkan setiap gegelung.

5. Panduan Pematerian & Pemasangan

5.1 Keadaan Pematerian Aliran Balik

LED ini dinilai untuk proses pematerian biasa. Datasheet menentukan keadaan pendedahan maksimum untuk mencegah kerosakan terma pada pakej plastik dan ikatan wayar:

• Pematerian Inframerah (IR) / Gelombang:Suhu puncak 260°C untuk maksimum 5 saat.
• Pematerian Fasa Wap:215°C untuk maksimum 3 minit.

Profil aliran balik terperinci (pra-pemanasan, rendaman, aliran balik, penyejukan) dengan kekangan masa dan suhu biasanya dicadangkan untuk memastikan sendi pateri yang boleh dipercayai tanpa menjejaskan LED.

5.2 Pembersihan

Pembersihan selepas pateri memerlukan berhati-hati. Hanya bahan kimia yang ditentukan harus digunakan. Datasheet secara jelas mengesyorkan:

• Rendaman dalam etil alkohol atau isopropil alkohol pada suhu bilik biasa.
• Masa rendaman harus kurang daripada satu minit.
• Cecair kimia yang tidak ditentukan mesti dielakkan kerana ia boleh merosakkan lensa epoksi atau pakej LED.

5.3 Penyimpanan & Pengendalian

Peranti harus disimpan dalam beg penghalang kelembapan asal yang dimeterai dengan bahan pengering dalam persekitaran terkawal (dalam julat -55°C hingga +85°C). Pendedahan kepada kelembapan berlebihan sebelum pematerian boleh menyebabkan "popcorning" semasa aliran balik. Langkah berjaga-jaga ESD (nyahcas elektrostatik) piawai harus dipatuhi semasa pengendalian.

6. Nota Aplikasi & Pertimbangan Reka Bentuk

6.1 Aplikasi Utama: Pencahayaan Latar LCD

Reka bentuk pandangan sisi adalah sesuai untuk unit cahaya latar tepi. Berbilang LED diletakkan di sepanjang satu atau lebih tepi plat pandu cahaya (LGP). Cahaya dari LED disuntik ke tepi LGP, di mana ia merambat melalui pantulan dalaman total dan diekstrak ke atas ke arah panel LCD oleh ciri permukaan tercetak atau acuan, mencipta sumber cahaya kawasan seragam.

6.2 Reka Bentuk Litar Pacuan

LED adalah peranti dipacu arus. Perintang pembatas arus siri adalah kaedah pacuan paling mudah. Nilai perintang (R) dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, di mana Vcc ialah voltan bekalan, VF ialah voltan hadapan LED (gunakan nilai tipikal atau maks untuk kebolehpercayaan), dan IF ialah arus hadapan yang dikehendaki (cth., 20mA). Untuk kecerahan malar merentasi berbilang LED atau suhu berbeza, litar pemacu arus malar adalah disyorkan.

6.3 Pengurusan Terma

Walaupun pelesapan kuasa adalah rendah (75mW maks), pengurusan terma yang berkesan adalah penting untuk jangka hayat panjang dan keluaran cahaya stabil. PCB bertindak sebagai penyerap haba. Pastikan kawasan kuprum mencukupi disambungkan ke pad terma LED (jika ada) atau landasan pateri untuk mengalirkan haba dari simpang. Patuhi lengkung penurunan nilai arus di atas ambien 25°C.

6.4 Integrasi Optik

Untuk aplikasi cahaya latar, penjajaran mekanikal tepat dan jarak antara permukaan pancaran LED dan tepi plat pandu cahaya adalah kritikal untuk memaksimumkan kecekapan gandingan dan meminimumkan kehilangan optik. Sudut pandangan lebar 130 darjah membantu dalam gandingan ini.

7. Perbandingan & Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan teknologi LED lain untuk pancaran merah:

• vs. GaAsP Tradisional:AlInGaP menawarkan kecekapan bercahaya lebih tinggi dan kestabilan suhu lebih baik, menghasilkan cahaya merah lebih terang dan konsisten.
• vs. LED AlInGaP Pandangan Atas:Pembeza utama ialah corak alur. Variasi pandangan sisi ini memancarkan cahaya selari dengan satah PCB, manakala LED piawai memancarkan secara serenjang. Ini menjadikannya tidak sesuai untuk penunjuk langsung tetapi optimum untuk pencahayaan tepi.
• vs. LED Putih untuk Pencahayaan Latar:LED merah monokromatik seperti ini sering digunakan dalam sistem pencahayaan latar pelbagai warna (RGB) untuk mencipta gamut warna luas, atau dalam paparan monokrom yang memerlukan pencahayaan merah khusus.

8. Soalan Lazim (FAQ)

8.1 Bolehkah saya memacu LED ini terus dari keluaran logik 5V atau 3.3V?

Tidak. Anda mesti menggunakan perintang siri atau pemacu arus malar untuk menghadkan arus kepada maksimum yang ditentukan (30mA berterusan). Menyambungkannya terus ke sumber voltan akan menyebabkan aliran arus berlebihan, berpotensi memusnahkan LED.

8.2 Apakah perbezaan antara panjang gelombang puncak dan panjang gelombang dominan?

Panjang gelombang puncak (λPuncak) ialah panjang gelombang fizikal di mana kuasa spektrum tertinggi. Panjang gelombang dominan (λd) ialah metrik persepsi yang diperoleh daripada sains warna (rajah CIE) yang mewakili panjang gelombang tunggal yang dilihat oleh mata manusia sebagai sepadan dengan warna LED. Untuk LED monokromatik, mereka sering hampir tetapi tidak sama.

8.3 Berapa banyak LED yang boleh saya sambung secara bersiri?

Bilangan bergantung pada voltan bekalan anda (Vcc) dan voltan hadapan (VF) setiap LED. Jumlah VF semua LED dalam rentetan mestilah kurang daripada Vcc, dengan ruang kepala yang mencukupi untuk elemen pembatas arus (perintang atau pengatur). Contohnya, dengan bekalan 12V dan VF=2.4V, anda secara teori boleh menyambung 4 LED secara bersiri (4 * 2.4V = 9.6V), meninggalkan 2.4V untuk perintang pembatas arus.

8.4 Adakah LED ini sesuai untuk aplikasi automotif?

Julat suhu operasi (-55°C hingga +85°C) meliputi banyak keperluan automotif. Walau bagaimanapun, komponen gred automotif sebenar biasanya memerlukan kelayakan tambahan untuk getaran, kelembapan, dan jangka hayat lanjutan di bawah keadaan teruk. Datasheet ini tidak menentukan kelayakan automotif AEC-Q101 atau yang serupa, jadi ia mungkin tidak sesuai untuk pencahayaan automotif kritikal keselamatan atau luaran tanpa pengesahan lanjut.

9. Kajian Kes Reka Bentuk Praktikal

Senario:Mereka bentuk penunjuk status mudah untuk peranti mudah alih yang memerlukan pencahayaan sisi paip cahaya akrilik kecil.

Pelaksanaan:LTST-S220KEKT adalah pilihan yang sangat baik. Ia diletakkan pada PCB utama dengan permukaan pancarannya sejajar dengan tepi paip cahaya akrilik. Perintang siri dikira untuk sistem 3.3V: R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 Ohm. Perintang piawai 47 Ohm dipilih, menghasilkan arus hadapan kira-kira 19.1mA, dalam had yang ditetapkan. Sudut pandangan lebar memastikan gandingan cekap ke dalam paip cahaya, memberikan cahaya merah terang dan sekata pada titik keluar penunjuk pada sarung peranti.

10. Pengenalan Prinsip Teknologi

LTST-S220KEKT adalah berdasarkan teknologi semikonduktor Aluminium Indium Gallium Fosfida (AlInGaP). Apabila voltan hadapan dikenakan merentasi simpang p-n, elektron dan lubang disuntik ke dalam kawasan aktif di mana mereka bergabung semula. Dalam AlInGaP, peristiwa penggabungan semula ini terutamanya membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya) dalam spektrum merah ke kuning-oren, bergantung pada komposisi aloi tepat. Pakej pandangan sisi menggabungkan lensa epoksi acuan yang dibentuk untuk membias dan mengarahkan cahaya yang dipancarkan ke sisi, selari dengan satah pemasangan, dan bukannya ke atas. Ini dicapai melalui kelengkungan lensa khusus dan penempatan cip semikonduktor dalam pakej.

11. Trend & Perkembangan Industri

Pasaran untuk LED pancaran sisi terus berkembang. Trend utama termasuk:

• Peningkatan Kecekapan:Penambahbaikan sains bahan yang berterusan bertujuan untuk meningkatkan lumen per watt (keberkesanan) untuk AlInGaP dan LED warna lain, mengurangkan penggunaan kuasa dalam unit cahaya latar.
• Pengecilan:Terdapat dorongan berterusan untuk saiz pakej lebih kecil (cth., 0603, 0402 metrik) untuk membolehkan paparan lebih nipis dan peranti lebih padat.
• Penyelesaian Bersepadu:Trend bergerak ke arah modul multi-LED atau "bar cahaya" yang menggabungkan pelbagai warna (RGB) atau LED putih dengan pemacu dan optik dalam unit pra-pasang tunggal, memudahkan reka bentuk dan pemasangan untuk pencahayaan latar.
• Teknologi Alternatif:Untuk pencahayaan latar putih, LED biru dengan penukaran fosfor kekal dominan. Walau bagaimanapun, untuk paparan warna, LED merah, hijau, dan biru (RGB) pancaran langsung atau tatasusunan mini/mikro-LED semakin mendapat tempatan untuk gamut warna unggul dan keupayaan pemudaran tempatan dalam paparan tinggi.