Spesifikasi LED Biru Langit PLCC-2 - Pakej 3.2x2.8x1.9mm - Voltan 3.1V - Kuasa 0.075W - Dokumen Teknikal MS

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk LED Biru Langit berkeamatan tinggi dalam pakej permukaan-mount PLCC-2 (Pembawa Cip Berpimpin Plastik). Peranti ini direka untuk kebolehpercayaan dan prestasi dalam persekitaran yang mencabar, menampilkan sudut pandangan luas 120 darjah dan keamatan bercahaya tipikal 200 milikandela (mcd) pada arus pemicu piawai 10mA. Sasaran reka bentuk utamanya adalah untuk aplikasi dalaman automotif, di mana output warna yang konsisten, ketahanan, dan pematuhan kepada piawaian industri adalah sangat penting. LED ini layak mengikut piawaian AEC-Q101 untuk komponen gred automotif dan mematuhi arahan alam sekitar RoHS dan REACH.

1.1 Kelebihan Teras

• Kebolehpercayaan Tinggi:Layak mengikut AEC-Q101 untuk kegunaan automotif, memastikan prestasi di bawah keadaan suhu dan getaran yang keras.
• Warna Konsisten:Koordinat kromatisiti (0.16, 0.08) dikawal rapat untuk penampilan biru langit yang seragam merentasi kumpulan pengeluaran.
• Sudut Pandangan Luas:Corak pancaran 120 darjah sesuai untuk pencahayaan kawasan dan aplikasi penunjuk di mana keterlihatan dari pelbagai sudut diperlukan.
• Perlindungan ESD Teguh:Penarafan ESD Model Badan Manusia (HBM) 8kV meningkatkan ketahanan pengendalian dan pemasangan.
• Pematuhan Alam Sekitar:Memenuhi keperluan RoHS dan REACH, bebas daripada bahan berbahaya.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Bahagian berikut memberikan pecahan terperinci bagi ciri-ciri elektrik, optik dan terma utama LED.

2.1 Ciri-ciri Fotometrik dan Elektrik

Jadual di bawah menyenaraikan nilai minimum terjamin, tipikal dan maksimum untuk parameter kritikal yang diukur di bawah keadaan ujian piawai (T_s=25°C, I_F=10mA melainkan dinyatakan).

• Arus Kehadapan (I_F):Arus operasi yang disyorkan ialah 10mA, dengan penarafan maksimum mutlak 20mA. Arus minimum 2mA diperlukan untuk operasi.
• Keamatan Bercahaya (I_V):Output tipikal ialah 200 mcd, dengan julat yang ditetapkan dari 112 mcd (Min) hingga 450 mcd (Maks). Output sebenar dibin, seperti yang diperincikan dalam Seksyen 4.
• Voltan Kehadapan (V_F):Biasanya 3.1V, berjulat dari 2.75V hingga 3.75V pada 10mA. Parameter ini mempunyai toleransi pengukuran ±0.05V.
• Sudut Pandangan (2φ_1/2):Ditakrifkan sebagai sudut penuh di mana keamatan jatuh kepada separuh nilai puncaknya. LED ini mempunyai sudut pandangan nominal 120 darjah dengan toleransi ±5 darjah.
• Koordinat Kromatisiti (CIE x, y):Titik warna tipikal ialah x=0.16, y=0.08, dengan toleransi ketat ±0.005 untuk memastikan konsistensi warna.

2.2 Ciri-ciri Terma

Pengurusan terma yang berkesan adalah penting untuk jangka hayat dan kestabilan prestasi LED.

• Rintangan Terma (R_thJS):Dua nilai diberikan: pengukuran elektrik 100 K/W dan nilai sebenar (diukur) 130 K/W. Nilai sebenar yang lebih tinggi harus digunakan untuk reka bentuk terma yang tepat.
• Pelesapan Kuasa (P_d):Pelesapan kuasa maksimum yang dibenarkan ialah 75 mW.
• Suhu Simpang (T_J):Suhu simpang maksimum yang dibenarkan ialah 125°C.
• Julat Suhu Operasi (T_opr):LED ini dinilai untuk operasi dari -40°C hingga +110°C, sesuai untuk persekitaran automotif.

3. Penarafan Maksimum Mutlak

Tekanan melebihi had ini boleh menyebabkan kerosakan kekal. Peranti ini tidak direka untuk operasi voltan songsang.

• Arus Kehadapan (I_F): 20 mA (AT)
• Arus Surge (I_FM): 300 mA (t_p≤ 10μs, Kitar Tugas 0.005)
• Voltan Songsang (V_R): Tidak direka untuk operasi songsang
• Suhu Simpang (T_J): 125°C
• Suhu Penyimpanan (T_stg): -40°C hingga +110°C
• Kepekaan ESD (HBM): 8 kV
• Suhu Paterian Reflow: 260°C puncak untuk maksimum 30 saat

4. Analisis Lengkung Prestasi

Spesifikasi ini termasuk beberapa graf yang menggambarkan kelakuan LED di bawah pelbagai keadaan.

4.1 Taburan Spektrum dan Radiasi

GrafTaburan Spektrum Relatifmenunjukkan LED memancar dalam rantau panjang gelombang biru, berpusat sekitar 470-490nm, yang mentakrifkan warna biru langitnya. GrafRajah Tipikal Ciri-ciri Radiasisecara visual mengesahkan corak pancaran seperti Lambertian yang menghasilkan sudut pandangan 120 darjah.

4.2 Arus Kehadapan vs. Voltan Kehadapan (Lengkung I-V)

Graf ini menunjukkan hubungan eksponen tipikal diod. Voltan kehadapan meningkat dengan arus. Pereka menggunakan ini untuk mengira nilai perintang siri atau keperluan pemacu untuk mencapai titik operasi yang dikehendaki (contohnya, 10mA pada ~3.1V).

4.3 Keamatan Bercahaya Relatif vs. Arus Kehadapan

Output cahaya hampir linear dengan arus dalam julat 0-20mA. Memacu LED melebihi 10mA menghasilkan kecerahan yang lebih tinggi secara berkadar tetapi meningkatkan pelesapan kuasa dan suhu simpang, yang mesti diuruskan.

4.4 Kebergantungan Suhu

Dua graf utama menggambarkan kesan suhu:

• Keamatan Bercahaya Relatif vs. Suhu Simpang:Output cahaya berkurangan apabila suhu meningkat. Pada suhu simpang maksimum 125°C, output adalah kira-kira 40-50% daripada nilainya pada 25°C.
• Voltan Kehadapan Relatif vs. Suhu Simpang:Voltan kehadapan mempunyai pekali suhu negatif, berkurangan kira-kira 2mV/°C. Ini boleh digunakan untuk pemantauan suhu simpang dalam beberapa aplikasi.
• Anjakan Kromatisiti vs. Suhu Simpang:Koordinat warna (x, y) berubah sedikit dengan suhu, tetapi perubahan adalah minima dalam julat operasi, seperti yang ditunjukkan oleh nilai Δ kecil pada graf.

4.5 Penurunan Kadar dan Pengendalian Denyut

LengkungPenurunan Kadar Arus Kehadapanmewajibkan pengurangan arus kehadapan berterusan maksimum yang dibenarkan apabila suhu pad pateri meningkat. Pada suhu maksimum persekitaran/titik pateri 110°C, arus mesti dihadkan kepada 20mA. GrafKeupayaan Pengendalian Denyut yang Dibenarkanmenunjukkan bahawa arus puncak yang lebih tinggi (sehingga 300mA) boleh digunakan untuk lebar denyut yang sangat pendek (≤10μs) pada kitar tugas rendah, berguna untuk aplikasi multipleks atau strobo.

5. Penjelasan Sistem Pembin

Untuk menguruskan variasi pengeluaran, LED disusun ke dalam bin berdasarkan keamatan bercahaya.

5.1 Pembin Keamatan Bercahaya

Peranti ini menggunakan kod pembin alfanumerik (contohnya, R1, R2, S1). Setiap bin merangkumi julat spesifik minimum hingga maksimum keamatan bercahaya yang diukur dalam milikandela (mcd). Untuk produk ini, bin output yang mungkin diserlahkan dan berjulat dari R1 (112-140 mcd) hingga T2 (355-450 mcd). Nilai tipikal 200 mcd berada dalam bin S1 (180-224 mcd) atau S2 (224-280 mcd). Pereka harus menentukan bin yang diperlukan atau bersedia untuk variasi keamatan dalam julat yang diserlahkan.

5.2 Pembin Warna

Struktur bin warna biru langit piawai dirujuk, memastikan semua unit berada dalam kotak toleransi CIE (0.16, 0.08) ±0.005 yang ditetapkan pada carta kromatisiti. Kawalan ketat ini adalah penting untuk aplikasi yang memerlukan padanan warna merentasi pelbagai LED.

6. Maklumat Mekanikal dan Pakej

6.1 Dimensi Pakej

LED ini dibungkus dalam pakej permukaan-mount PLCC-2 piawai. Dimensi utama termasuk saiz badan kira-kira 3.2mm x 2.8mm dan ketinggian 1.9mm. Lukisan mekanikal terperinci harus dirujuk untuk toleransi tepat dan reka bentuk corak landasan.

6.2 Pengenalpastian Polarity

Pakej PLCC-2 mempunyai penunjuk polarity terbina, biasanya takuk atau sudut serong pada sisi katod (-). Orientasi yang betul adalah kritikal semasa pemasangan.

6.3 Susun Atur Pad Pateri yang Disyorkan

Cadangan corak landasan disediakan untuk memastikan paterian yang boleh dipercayai dan kestabilan mekanikal yang betul. Mengikut tapak kaki ini adalah penting untuk mencapai pembentukan sendi pateri yang baik semasa reflow dan mencegah tombstoning.

7. Garis Panduan Paterian dan Pemasangan

7.1 Profil Paterian Reflow

LED ini serasi dengan proses reflow inframerah atau perolakan piawai. Profil yang ditetapkan termasuk suhu puncak 260°C untuk maksimum 30 saat. Masa melebihi 220°C harus dikawal. Pematuhan kepada profil ini menghalang kerosakan terma kepada pakej plastik dan die semikonduktor.

7.2 Langkah Berjaga-jaga untuk Penggunaan

• Pengendalian ESD:Gunakan langkah berjaga-jaga ESD piawai semasa pengendalian dan pemasangan kerana penarafan HBM 8kV.
• Pembersihan:Jika pembersihan diperlukan selepas paterian, gunakan pelarut yang serasi yang tidak merosakkan kanta plastik.
• Pembatasan Arus:Sentiasa operasikan LED dengan perintang siri atau pemacu arus malar untuk mengelakkan melebihi arus kehadapan maksimum, terutamanya mempertimbangkan pekali suhu negatif V_F.

8. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

LED dibekalkan pada pita dan gegelung untuk pemasangan automatik. Kuantiti gegelung piawai digunakan (contohnya, 2000 atau 4000 keping setiap gegelung). Nombor bahagian67-11-SB0100L-AMmengekod atribut utama: kemungkinan pakej (67), warna (SB untuk Biru Langit), dan bin prestasi spesifik. Pereka mesti merujuk kepada maklumat pesanan terperinci untuk memilih bin keamatan bercahaya yang betul untuk aplikasi mereka.

9. Cadangan Aplikasi

9.1 Senario Aplikasi Tipikal

• Pencahayaan Dalaman Automotif:Pencahayaan belakang papan pemuka, pencahayaan suis, lampu footwell, dan pencahayaan ambien. Kelayakan AEC-Q101 dan julat suhu luas menjadikannya ideal.
• Elektronik Pengguna:Penunjuk status, pencahayaan belakang untuk butang atau panel dalam peranti yang memerlukan penunjuk biru.
• Penunjuk Perindustrian:Lampu panel atau penunjuk status pada mesin di mana isyarat yang jelas dan terang diperlukan.

9.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pengurusan Terma:Gunakan rintangan terma sebenar (130 K/W) untuk pengiraan. Pastikan PCB menyediakan penyingkiran haba yang mencukupi, terutamanya jika memacu pada arus melebihi 10mA atau dalam suhu ambien tinggi. Lengkung penurunan kadar mesti dipatuhi.
• Pemacu Arus:Untuk output cahaya yang stabil dan jangka hayat panjang, gunakan pemacu arus malar berbanding perintang ringkas apabila mungkin, terutamanya dalam persekitaran automotif di mana voltan bekalan boleh berubah.
• Reka Bentuk Optik:Sudut pandangan 120 darjah adalah sangat luas. Untuk pencahayaan fokus, optik sekunder luaran (kanta) mungkin diperlukan.
• Pemilihan Bin:Untuk aplikasi yang memerlukan kecerahan seragam merentasi pelbagai LED, tentukan bin keamatan bercahaya yang ketat atau laksanakan penentukuran kecerahan elektronik.

10. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan LED biru generik, peranti ini menawarkan kelebihan berbeza untuk aplikasi profesional:

• vs. LED Bukan-Automotif:Kelayakan AEC-Q101 melibatkan ujian tekanan yang ketat untuk kejutan terma, kelembapan, dan jangka hayat yang tidak dilalui oleh LED komersial piawai.
• vs. LED Sudut Pandangan Lebih Luas:Sudut 120 darjah menawarkan keterlihatan luar paksi yang sangat baik berbanding peranti sudut sempit, mengurangkan bilangan LED yang diperlukan untuk pencahayaan kawasan.
• vs. LED Toleransi Warna Longgar:Toleransi CIE ketat ±0.005 memastikan konsistensi warna, yang kritikal dalam tatasusunan multi-LED di mana ketidakpadanan warna kelihatan jelas secara visual.

11. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Bolehkah saya memacu LED ini pada 20mA secara berterusan?

J: Ya, tetapi hanya jika suhu pad pateri dikekalkan pada atau di bawah 25°C (mengikut lengkung penurunan kadar). Dalam aplikasi sebenar dengan suhu ambien yang lebih tinggi, anda mesti mengurangkan arus. Pada suhu operasi maksimum 110°C, arus tidak boleh melebihi 20mA, iaitu penarafan maksimum mutlak.

S: Apakah nilai perintang yang patut saya gunakan untuk bekalan 12V?

J: Untuk V_Ftipikal 3.1V pada 10mA: R = (12V - 3.1V) / 0.01A = 890 ohm. Gunakan nilai piawai terdekat (contohnya, 910 ohm) dan pastikan penarafan kuasa perintang mencukupi: P = (12V-3.1V)*0.01A ≈ 0.089W (perintang 1/8W atau 1/4W sesuai).

S: Bagaimanakah suhu mempengaruhi kecerahan?

J: Kecerahan berkurangan dengan peningkatan suhu simpang. Rujuk graf \"Keamatan Bercahaya Relatif vs. Suhu Simpang\". Reka bentuk terma yang baik adalah penting untuk mengekalkan output cahaya yang stabil.

S: Adakah LED ini sesuai untuk kegunaan automotif luaran?

J: Spesifikasi ini menyatakan aplikasi untuk \"Pencahayaan dalaman automotif.\" Kegunaan luaran biasanya memerlukan penarafan perlindungan kemasukan (IP) yang lebih tinggi, spesifikasi warna yang berbeza, dan selalunya pembinaan pakej yang berbeza untuk menahan cuaca, pendedahan UV, dan suhu yang lebih ekstrem. Rujuk produk LED gred luaran khusus.

12. Kajian Kes Reka Bentuk Praktikal

Senario:Mereka bentuk panel pemilih gear automotif bercahaya dengan 5 LED biru langit yang sama.

Langkah-langkah Reka Bentuk:

1. Reka Bentuk Elektrik:Andaikan rel 5V stabil dari modul kawalan badan kenderaan. Sasaran I_F= 10mA untuk keseimbangan kecerahan dan jangka hayat. Kira perintang siri: R = (5V - 3.1V) / 0.01A = 190Ω. Gunakan perintang piawai 200Ω.

2. Analisis Terma:Kuasa per LED: P_d= V_F* I_F= 3.1V * 0.01A = 31mW. Dengan R_thJS=130 K/W, ΔT_J= 0.031W * 130 K/W ≈ 4°C kenaikan melebihi titik pateri. Jika suhu PCB panel mencapai maksimum 85°C, T_J≈ 89°C, jauh di bawah had 125°C.

3. Optik/Mekanikal:Letakkan LED di belakang panel akrilik yang disebarkan. Sudut pandangan 120 darjah memastikan pencahayaan sekata merentasi permukaan panel tanpa tompok gelap.

4. Perolehan:Tentukan bin keamatan bercahaya yang diperlukan (contohnya, S1 atau S2) untuk memastikan semua 5 LED mempunyai kecerahan yang sepadan. Pesan pada pita dan gegelung untuk pemasangan automatik.

13. Pengenalan Prinsip Operasi

Ini adalah diod pemancar cahaya (LED) semikonduktor. Apabila voltan kehadapan melebihi voltan jurang jalurnya (kira-kira 3.1V untuk LED biru ini) dikenakan, elektron dan lubang bergabung semula dalam rantau aktif cip semikonduktor (biasanya berdasarkan bahan InGaN untuk pancaran biru). Penggabungan semula ini membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Komposisi spesifik lapisan semikonduktor menentukan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan. Pakej PLCC plastik membungkus cip, memberikan perlindungan mekanikal, menggabungkan kanta acuan yang membentuk output cahaya menjadi corak 120 darjah, dan menempatkan bingkai plumbum untuk sambungan elektrik.

14. Trend Teknologi

Pembangunan LED seperti ini adalah sebahagian daripada trend yang lebih luas dalam optoelektronik:

• Kecekapan Meningkat:Penyelidikan sains bahan yang berterusan bertujuan untuk meningkatkan keberkesanan bercahaya (lumen per watt) LED biru dan warna lain, mengurangkan penggunaan kuasa untuk output cahaya yang sama.
• Pengecilan:Walaupun PLCC-2 adalah pakej piawai, terdapat trend ke arah pakej skala cip (CSP) yang lebih kecil untuk aplikasi ketumpatan tinggi, walaupun sering mengorbankan prestasi terma dan kemudahan pengendalian.
• Kebolehpercayaan Dipertingkatkan:Piawaian seperti AEC-Q101 terus berkembang, mendorong jangka hayat yang lebih panjang dan prestasi di bawah keadaan yang lebih ekstrem untuk pasaran automotif dan perindustrian.
• Penyelesaian Bersepadu:Trend yang semakin berkembang ialah integrasi cip LED, IC pemacu, dan logik kawalan ke dalam pakej modular pintar tunggal, memudahkan reka bentuk untuk pengguna akhir.

LED khusus ini mewakili penyelesaian matang dan sangat boleh dipercayai yang dioptimumkan untuk satu set aplikasi yang mencabar, mengimbangi prestasi, kos dan kebolehhasilan.