Spesifikasi Teknikal SMD LED LTST-C990NRKT-PO - AlInGaP Merah - 20mA - 900-2240mcd - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini menyediakan spesifikasi teknikal lengkap untuk lampu LED peranti permukaan dipasang (SMD). Komponen ini direka untuk pemasangan papan litar bercetak (PCB) automatik, menampilkan faktor bentuk mini yang sesuai untuk aplikasi yang mempunyai ruang terhad. Fungsi utamanya adalah untuk berfungsi sebagai penunjuk visual atau sumber cahaya latar untuk pelbagai jenis peralatan elektronik.

1.1 Kelebihan Teras dan Sasaran Pasaran

LED ini menawarkan beberapa kelebihan utama untuk pembuatan elektronik moden. Ia menggunakan cip AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Phosphide) Ultra Terang, yang memberikan kecekapan pencahayaan tinggi untuk pancaran merah. Peranti ini dibungkus pada pita 8mm yang dililit pada gegelung berdiameter 7 inci, mematuhi piawaian EIA, menjadikannya serasi sepenuhnya dengan peralatan pick-and-place automatik berkelajuan tinggi. Tambahan pula, ia direka untuk menahan proses pematerian aliran balik inframerah (IR) standard yang biasa digunakan dalam barisan pemasangan bebas plumbum (Pb-free), memastikan lekatan yang boleh dipercayai pada PCB. Produk ini mematuhi arahan Sekatan Bahan Berbahaya (RoHS).

Aplikasi sasaran adalah luas, merangkumi peralatan telekomunikasi, peranti automasi pejabat, perkakas rumah, dan sistem kawalan industri. Kegunaan khusus termasuk pencahayaan latar untuk papan kekunci dan papan kekunci, lampu penunjuk status, integrasi ke dalam paparan mikro, dan pencahayaan isyarat atau simbol umum.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Bahagian ini memperincikan had mutlak dan ciri operasi LED. Semua parameter ditakrifkan pada suhu ambien (Ta) 25°C melainkan dinyatakan sebaliknya.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

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

• Pelesapan Kuasa (Pd):62.5 mW. Ini adalah jumlah kuasa maksimum yang boleh dipancarkan oleh pakej LED sebagai haba.
• Arus Hadapan Puncak (I_F(PEAK)):60 mA. Ini adalah arus hadapan segera maksimum yang dibenarkan, biasanya ditentukan di bawah keadaan berdenyut (kitar tugas 1/10, lebar denyut 0.1ms) untuk menguruskan tekanan haba.
• Arus Hadapan DC Berterusan (I_F):25 mA. Ini adalah arus maksimum yang disyorkan untuk operasi berterusan.
• Voltan Songsang (V_R):5 V. Menggunakan voltan songsang melebihi nilai ini boleh menyebabkan kerosakan dan kegagalan.
• Julat Suhu Operasi:-30°C hingga +85°C. Julat suhu ambien di mana LED direka untuk berfungsi.
• Julat Suhu Penyimpanan:-40°C hingga +85°C. Julat suhu untuk penyimpanan bukan operasi.
• Keadaan Pematerian Inframerah:260°C selama 10 saat. Profil haba maksimum yang boleh ditahan oleh pakej semasa pematerian aliran balik.

2.2 Ciri-ciri Elektrik dan Optik

Ini adalah parameter prestasi tipikal yang diukur di bawah keadaan ujian standard.

• Keamatan Pencahayaan (I_V):900.0 - 2240.0 mcd (millicandela). Diukur pada arus hadapan (I_F) 20mA. Keamatan diukur menggunakan gabungan sensor dan penapis yang menghampiri lengkung fotopik (tindak balas mata CIE). Julat yang luas menunjukkan sistem binning digunakan (lihat Seksyen 4).
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):75 darjah. Ini adalah sudut penuh di mana keamatan pencahayaan adalah separuh daripada nilai yang diukur pada paksi tengah (0°). Sudut 75 darjah memberikan kon pandangan yang agak luas.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_P):639 nm (nanometer). Ini adalah panjang gelombang di mana taburan kuasa spektrum cahaya yang dipancarkan berada pada tahap maksimum.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):624.0 - 632.0 nm. Ini diperoleh daripada rajah kromatisiti CIE dan mewakili warna persepsi LED, yang berada dalam kawasan merah spektrum.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):20 nm. Ini menunjukkan lebar jalur spektrum, diukur sebagai lebar penuh pada separuh maksimum (FWHM) puncak pancaran. Nilai 20nm adalah tipikal untuk LED merah AlInGaP monokromatik.
• Voltan Hadapan (V_F):1.7 - 2.5 V. Susut voltan merentasi LED apabila didorong pada 20mA. Julat ini mengambil kira variasi pembuatan biasa dalam cip semikonduktor.
• Arus Songsang (I_R):10 μA (maks). Arus bocor kecil yang mengalir apabila voltan songsang maksimum (5V) digunakan.

3. Penjelasan Sistem Binning

Untuk memastikan konsistensi dalam aplikasi, LED disusun (binning) berdasarkan parameter optik utama selepas pembuatan.

3.1 Binning Keamatan Pencahayaan

Parameter binning utama untuk LED ini adalah keamatan pencahayaannya. Produk ini dikategorikan kepada beberapa bin, setiap satu dengan nilai keamatan minimum dan maksimum yang ditakrifkan apabila didorong pada 20mA. Kod bin, yang dicetak pada gegelung atau pembungkusan, membolehkan pereka memilih LED dengan kecerahan yang konsisten untuk aplikasi mereka. Toleransi dalam setiap bin adalah +/- 15%. Senarai bin adalah seperti berikut:

• Kod Bin V2:900.0 - 1120.0 mcd
• Kod Bin W1:1120.0 - 1400.0 mcd
• Kod Bin W2:1400.0 - 1800.0 mcd
• Kod Bin X1:1800.0 - 2240.0 mcd

Memilih kod bin yang lebih tinggi (contohnya, X1) menjamin kecerahan minimum yang lebih tinggi, yang amat penting untuk aplikasi yang memerlukan keterlihatan tinggi yang seragam atau di mana arus pemacu mungkin terhad.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Data grafik memberikan pemahaman yang lebih mendalam tentang tingkah laku LED di bawah pelbagai keadaan. Lengkung tipikal yang disertakan dalam datasheet menggambarkan hubungan antara parameter utama.

4.1 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Lengkung I-V)

Lengkung ini menunjukkan hubungan tidak linear antara arus yang mengalir melalui LED dan voltan merentasinya. 'Lutut' lengkung, biasanya sekitar 1.7V hingga 2.0V untuk peranti ini, adalah di mana LED mula memancarkan cahaya dengan ketara. Di atas lutut ini, peningkatan kecil dalam voltan menyebabkan peningkatan besar dalam arus. Oleh itu, LED sentiasa didorong dengan mekanisme had arus, bukan sumber voltan tetap.

4.2 Keamatan Pencahayaan vs. Arus Hadapan

Graf ini menunjukkan bagaimana output cahaya meningkat dengan arus pemacu. Untuk kebanyakan LED, hubungannya adalah hampir linear dalam julat operasi yang disyorkan (sehingga 25mA untuk peranti ini). Memandu LED melebihi penarafan arus berterusan maksimumnya tidak akan menghasilkan cahaya yang lebih banyak secara berkadar dan akan menghasilkan haba yang berlebihan, mengurangkan jangka hayat dan kebolehpercayaan.

4.3 Taburan Spektrum

Plot spektrum menunjukkan kuasa pancaran relatif merentasi panjang gelombang yang berbeza. Ia akan mempunyai satu puncak dominan yang berpusat sekitar 639 nm (panjang gelombang puncak) dengan bentuk ciri yang ditakrifkan oleh separuh lebar 20 nm. Ini mengesahkan output warna merah monokromatik.

5. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

5.1 Dimensi Peranti dan Polarity

Pakej LED mempunyai dimensi fizikal khusus yang kritikal untuk reka bentuk tapak kaki PCB. Datasheet menyediakan lukisan dimensi terperinci. Ciri utama termasuk panjang keseluruhan, lebar, dan ketinggian. Pakej juga mempunyai penunjuk polarity, biasanya takuk, titik hijau, atau tanda katod pada satu hujung, yang mesti diselaraskan dengan betul dengan tapak kaki PCB untuk memastikan sambungan elektrik yang betul (anod vs. katod).

5.2 Susun Atur Pad Lekatan PCB yang Disyorkan

Corak tanah (susun atur pad kuprum) yang dicadangkan untuk PCB disediakan. Corak ini direka untuk memastikan sendi pateri yang boleh dipercayai semasa aliran balik, memberikan pelepasan haba yang mencukupi, dan mencegah jambatan pateri. Mengikuti cadangan ini adalah penting untuk pemasangan yang berjaya dan kestabilan mekanikal jangka panjang.

5.3 Spesifikasi Pembungkusan Pita dan Gegelung

Untuk pemasangan automatik, komponen dibekalkan dalam pita pembawa pada gegelung. Datasheet menentukan dimensi poket pita yang memegang setiap LED, lebar pita, dan dimensi gegelung (diameter 7 inci). Kuantiti gegelung standard adalah 3000 keping. Pembungkusan mematuhi spesifikasi ANSI/EIA-481. Nota termasuk butiran tentang pita penutup, komponen hilang berturut-turut maksimum (2), dan kuantiti pesanan minimum untuk baki (500 keping).

6. Garis Panduan Pematerian, Pemasangan dan Pengendalian

6.1 Profil Aliran Balik IR yang Disyorkan

Untuk proses pematerian bebas plumbum, profil haba khusus disyorkan untuk mengelakkan kerosakan. Parameter utama termasuk:

• Suhu Pra-Panas:150-200°C
• Masa Pra-Panas:Maksimum 120 saat
• Suhu Badan Puncak:Maksimum 260°C
• Masa Melebihi 260°C:Maksimum 10 saat (maksimum dua kitaran aliran balik dibenarkan)

Profil harus dibangunkan mengikut piawaian JEDEC dan disahkan dengan reka bentuk PCB khusus, pes pateri, dan ketuhar yang digunakan dalam pengeluaran.

6.2 Keadaan Penyimpanan

Penyimpanan yang betul adalah penting kerana kepekaan kelembapan pakej plastik (MSL 3).

• Pakej Tertutup:Simpan pada ≤30°C dan ≤90% RH. Gunakan dalam tempoh satu tahun dari tarikh pembungkusan.
• Pakej Terbuka:Untuk komponen yang dikeluarkan dari beg kalis lembap, ambien tidak boleh melebihi 30°C dan 60% RH. Adalah disyorkan untuk melengkapkan aliran balik IR dalam tempoh satu minggu. Untuk penyimpanan melebihi satu minggu, bakar LED pada 60°C selama sekurang-kurangnya 20 jam sebelum pematerian untuk membuang kelembapan yang diserap dan mencegah 'popcorning' semasa aliran balik.

6.3 Pembersihan

Jika pembersihan selepas pematerian diperlukan, gunakan hanya pelarut yang diluluskan. Merendam LED dalam etil alkohol atau isopropil alkohol pada suhu bilik selama kurang daripada satu minit ditentukan. Bahan kimia keras atau tidak ditentukan boleh merosakkan kanta plastik dan pakej.

6.4 Amaran Pelepasan Elektrostatik (ESD)

Cip semikonduktor di dalam LED adalah sensitif kepada pelepasan elektrostatik dan lonjakan voltan. Langkah berjaga-jaga pengendalian diperlukan: gunakan gelang pergelangan tangan yang dibumikan atau sarung tangan anti-statik, dan pastikan semua peralatan dan permukaan kerja dibumikan dengan betul.

7. Pertimbangan Reka Bentuk Aplikasi

7.1 Reka Bentuk Litar Pemacu

LED adalah peranti yang didorong oleh arus. Aspek paling kritikal litar pemacu adalah pengawalan arus. Untuk memastikan kecerahan seragam, terutamanya apabila berbilang LED disambungkan secara selari, perintang had arus harus diletakkan secara bersiri dengansetiap LED individu. Litar pemacu ringkas terdiri daripada sumber voltan (V_CC), LED, dan perintang bersiri (R_S). Nilai perintang dikira menggunakan Hukum Ohm: R_S= (V_CC- V_F) / I_F, di mana V_Fialah voltan hadapan LED pada arus yang dikehendaki I_F(contohnya, 20mA). Menggunakan perintang untuk setiap LED mengimbangi variasi kecil dalam V_Fdari satu peranti ke peranti lain.

7.2 Pengurusan Haba

Walaupun pelesapan kuasa adalah rendah (62.5 mW maks), pengurusan haba yang berkesan memanjangkan hayat LED dan mengekalkan output cahaya yang stabil. PCB itu sendiri bertindak sebagai penyerap haba. Memastikan sambungan haba yang baik dari pad pateri LED ke satah kuprum pada PCB membantu menyebarkan haba. Elakkan mengendalikan LED pada had arus dan suhu maksimum mutlaknya untuk tempoh yang berpanjangan.

7.3 Skop dan Batasan Aplikasi

LED ini bertujuan untuk peralatan elektronik kegunaan am. Untuk aplikasi yang memerlukan kebolehpercayaan luar biasa di mana kegagalan boleh membahayakan keselamatan (contohnya, penerbangan, sokongan hayat perubatan, sistem keselamatan pengangkutan), kelayakan tambahan dan perundingan dengan pengilang komponen adalah perlu sebelum reka bentuk.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan teknologi lama seperti LED merah GaAsP (Gallium Arsenide Phosphide), cip AlInGaP yang digunakan di sini menawarkan kecekapan pencahayaan yang jauh lebih tinggi, menghasilkan kecerahan yang lebih besar untuk arus pemacu yang sama. Reka bentuk kanta kubah membantu mencapai sudut pandangan 75 darjah yang ditentukan, memberikan keseimbangan yang baik antara kecerahan paksi dan keterlihatan luar paksi. Keserasian dengan penempatan automatik dan aliran balik IR menjadikannya pilihan yang kos efektif untuk pembuatan volum tinggi, membezakannya daripada LED yang memerlukan pematerian manual.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Mengapa LED saya malap atau mempunyai kecerahan yang tidak konsisten berbanding dengan yang lain di papan?

J: Punca paling biasa adalah tidak menggunakan perintang had arus individu untuk setiap LED apabila ia disambungkan secara selari. Variasi kecil dalam voltan hadapan (V_F) menyebabkan perkongsian arus tidak sama rata. Sentiasa gunakan perintang bersiri untuk setiap LED. Juga, pastikan anda menggunakan LED dari bin keamatan pencahayaan yang sama.

S: Bolehkah saya memandu LED ini dengan 3.3V tanpa perintang?

J: Tidak. Menyambungkan LED terus ke sumber voltan seperti 3.3V akan menyebabkan arus berlebihan mengalir, kemungkinan melebihi arus hadapan DC maksimum (25mA) dan memusnahkan peranti. Perintang bersiri adalah wajib untuk menghadkan arus kepada nilai yang selamat (contohnya, 20mA).

S: Datasheet menunjukkan julat voltan hadapan 1.7V hingga 2.5V. Nilai mana yang harus saya gunakan untuk pengiraan perintang saya?

J: Untuk reka bentuk konservatif yang memastikan arus tidak melebihi sasaran anda (contohnya, 20mA) walaupun dengan LED V_Frendah, gunakan nilai V_Fminimum (1.7V) dalam pengiraan anda. Ini menghasilkan nilai perintang yang sedikit lebih tinggi dan arus yang sedikit lebih rendah untuk LED dengan V_Fyang lebih tinggi, tetapi menjamin keselamatan untuk semua peranti.

S: Apakah maksud 'MSL 3' untuk penyimpanan?

J: Tahap Kepekaan Kelembapan 3 menunjukkan pakej boleh terdedah kepada keadaan lantai kilang (≤30°C/60% RH) sehingga 168 jam (satu minggu) sebelum ia memerlukan pembakaran sebelum pematerian aliran balik. Melebihi masa ini berisiko merosakkan pakej dalaman semasa proses aliran balik suhu tinggi.

10. Kajian Kes Reka Bentuk dan Penggunaan

Senario: Mereka bentuk panel penunjuk status dengan 10 LED merah yang seragam terang.

1. Reka Bentuk Litar:Gunakan bekalan kuasa 5V. Sasaran I_F= 20mA. Andaikan V_Ftipikal 2.1V, kira R_S= (5V - 2.1V) / 0.020A = 145 Ohm. Nilai standard terdekat ialah 150 Ohm. Letakkan satu perintang 150-ohm secara bersiri dengan anod setiap satu daripada 10 LED. Sambungkan semua sisi katod ke bumi.

2. Susun Atur PCB:Gunakan corak tanah yang disyorkan dari datasheet. Pastikan tanda polarity pada skrin sut PCB sepadan dengan penunjuk polarity LED. Sediakan satah bumi yang kukuh untuk pelesapan haba dan pulangan elektrik.

3. Perolehan:Nyatakan kod bin keamatan pencahayaan yang diperlukan (contohnya, W2 untuk 1400-1800 mcd) kepada pengedar untuk memastikan semua 10 LED mempunyai kecerahan yang serupa.

4. Pemasangan:Ikuti profil aliran balik IR yang disyorkan. Selepas pemasangan, jika pembersihan diperlukan, gunakan isopropil alkohol.

Pendekatan ini memastikan operasi yang boleh dipercayai, penampilan visual yang konsisten, dan kestabilan jangka panjang untuk panel penunjuk.

11. Pengenalan Prinsip Operasi

LED adalah diod semikonduktor. Terasnya adalah simpang p-n yang diperbuat daripada bahan jurang jalur langsung seperti AlInGaP. Apabila voltan hadapan digunakan, elektron dari rantau jenis-n dan lubang dari rantau jenis-p disuntik ke dalam rantau simpang. Apabila elektron bergabung semula dengan lubang, tenaga dibebaskan. Dalam LED, tenaga ini dibebaskan dalam bentuk foton (zarah cahaya). Panjang gelombang (warna) foton yang dipancarkan ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor. AlInGaP mempunyai jurang jalur yang sepadan dengan cahaya merah. Kanta epoksi berbentuk kubah berfungsi untuk melindungi cip semikonduktor dan membentuk pancaran output cahaya, mengeluarkan lebih banyak cahaya dari cip dan menentukan sudut pandangan.

12. Trend Teknologi

Trend umum dalam LED penunjuk SMD terus ke arah kecekapan yang lebih tinggi, saiz pakej yang lebih kecil, dan kebolehpercayaan yang meningkat. Walaupun AlInGaP kekal sebagai teknologi dominan untuk LED merah dan ambar berkecekapan tinggi, bahan lain seperti InGaN (Indium Gallium Nitride) meliputi spektrum biru, hijau, dan putih. Terdapat pembangunan berterusan dalam pembungkusan skala cip (CSP) di mana cip LED dipasang secara langsung tanpa pakej plastik tradisional, membolehkan faktor bentuk yang lebih kecil. Tambahan pula, integrasi elektronik kawalan, seperti pemacu arus malar, dalam pakej LED itu sendiri adalah trend yang semakin berkembang untuk memudahkan reka bentuk litar dan meningkatkan konsistensi prestasi.