Spesifikasi Teknikal LED SMD 0201 Biru - Dimensi 0.6x0.3x0.25mm - Voltan 2.4-3.3V - Kuasa 99mW - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk Peranti Permukaan-Pasang (SMD) Diod Pemancar Cahaya (LED) miniatur dalam format pakej 0201. Peranti ini direka untuk pemasangan papan litar bercetak (PCB) automatik dan sesuai untuk aplikasi yang mempunyai ruang terhad. Ia menggunakan bahan semikonduktor InGaN (Indium Gallium Nitride) untuk menghasilkan cahaya biru dengan kanta jernih-air, menawarkan sudut pandangan yang luas sesuai untuk pelbagai tujuan penunjuk dan lampu latar.

1.1 Ciri-ciri

• Mematuhi arahan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya).
• Dibungkus pada pita 12mm yang dililit pada gegelung berdiameter 7 inci untuk pemasangan automatik pick-and-place.
• Tapak kaki pakej EIA (Electronic Industries Alliance) yang distandardkan.
• Input serasi dengan tahap logik litar bersepadu (IC) standard.
• Direka untuk keserasian dengan peralatan penempatan permukaan-pasang automatik.
• Sesuai untuk digunakan dalam proses pematerian refluks inframerah (IR).
• Dikondisikan awal untuk mempercepat ke Tahap Kepekaan Kelembapan JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council) 3.

1.2 Aplikasi

LED ini disasarkan untuk pelbagai peralatan elektronik yang memerlukan penunjuk status yang padat dan boleh dipercayai. Kawasan aplikasi tipikal termasuk:

• Peranti telekomunikasi (cth., telefon tanpa wayar, telefon bimbit).
• Peralatan automasi pejabat (cth., komputer riba, sistem rangkaian).
• Perkakas rumah dan elektronik pengguna.
• Peralatan kawalan dan pemantauan industri.
• Penunjuk status dan kuasa.
• Pencahayaan isyarat dan simbolik.
• Lampu latar panel hadapan dan kekunci.

2. Tafsiran Mendalam Parameter Teknikal

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Parameter berikut menentukan had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi di bawah keadaan ini tidak dijamin.

• Pelesapan Kuasa (Pd):99 mW. Ini adalah jumlah kuasa maksimum yang boleh dipancarkan oleh pakej LED sebagai haba tanpa melebihi suhu simpang maksimumnya.
• Arus Hadapan Puncak (I_FP):100 mA. Ini adalah arus hadapan segera maksimum yang dibenarkan, biasanya ditentukan di bawah keadaan berdenyut (kitar tugas 1/10, lebar denyut 0.1ms) untuk mengelakkan kepanasan berlebihan.
• Arus Hadapan DC (I_F):30 mA. Ini adalah arus hadapan berterusan maksimum yang disyorkan untuk operasi jangka panjang yang boleh dipercayai.
• Julat Suhu Operasi (T_opr):-40°C hingga +85°C. Julat suhu ambien di mana peranti direka untuk berfungsi dengan betul.
• Julat Suhu Penyimpanan (T_stg):-40°C hingga +100°C. Julat suhu untuk menyimpan peranti apabila tidak dikuasakan.

2.2 Ciri-ciri Elektrik / Optik

Parameter ini diukur pada suhu ambien standard (T_a) 25°C dan menentukan prestasi tipikal peranti.

• Keamatan Bercahaya (I_V):400 - 1040 mcd (millicandela) pada I_F= 20mA. Ini mengukur kecerahan LED yang dirasakan oleh mata manusia, ditapis untuk sepadan dengan lengkung respons fotopik CIE. Julat yang luas menunjukkan sistem binning digunakan.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):110 darjah (tipikal). Ini adalah sudut penuh di mana keamatan bercahaya adalah separuh daripada nilai paksi puncaknya. Sudut 110° memberikan corak pancaran yang sangat luas.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_P):466 nm (tipikal). Panjang gelombang di mana kuasa output optik adalah maksimum.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):466 - 476 nm pada I_F= 20mA. Ini adalah panjang gelombang tunggal yang paling mewakili warna cahaya yang dirasakan, diperoleh daripada rajah kromatisiti CIE.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):35 nm (tipikal). Lebar jalur spektrum yang diukur pada separuh keamatan maksimum (Lebar Penuh pada Separuh Maksimum - FWHM). Nilai 35nm adalah ciri LED biru InGaN.
• Voltan Hadapan (V_F):2.4 - 3.3 V pada I_F= 20mA. Susut voltan merentasi LED apabila beroperasi pada arus yang ditentukan. Julat ini menandakan bin voltan yang berbeza.
• Arus Songsang (I_R):10 μA (maks) pada V_R= 5V. Arus bocor kecil apabila bias songsang dikenakan. Peranti ini tidak direka untuk operasi songsang; parameter ini terutamanya untuk pengesahan ujian IR.

3. Penjelasan Sistem Binning

Untuk memastikan konsistensi dalam pengeluaran, LED disusun ke dalam bin berdasarkan parameter utama. Ini membolehkan pereka memilih bahagian yang memenuhi keperluan khusus untuk warna, kecerahan, dan voltan hadapan.

3.1 Pangkat Voltan Hadapan (V_F)

Dibin pada arus ujian 20mA. Toleransi untuk setiap bin adalah ±0.1V.

• Bin F4:2.4V (Min) hingga 2.7V (Maks)
• Bin F5:2.7V (Min) hingga 3.0V (Maks)
• Bin F6:3.0V (Min) hingga 3.3V (Maks)

3.2 Pangkat Keamatan Bercahaya (I_V)

Dibin pada arus ujian 20mA. Toleransi pada setiap bin keamatan adalah ±11%.

• Bin T2:400.0 mcd (Min) hingga 540.0 mcd (Maks)
• Bin U1:540.0 mcd (Min) hingga 750.0 mcd (Maks)
• Bin U2:750.0 mcd (Min) hingga 1040.0 mcd (Maks)

3.3 Pangkat Warna (Panjang Gelombang Dominan)

Dibin pada arus ujian 20mA. Toleransi untuk setiap bin adalah ±1nm.

• Bin AC:466.0 nm (Min) hingga 471.0 nm (Maks)
• Bin AD:471.0 nm (Min) hingga 476.0 nm (Maks)

4. Analisis Lengkung Prestasi

Spesifikasi merujuk kepada lengkung prestasi tipikal yang penting untuk memahami tingkah laku peranti di bawah pelbagai keadaan. Walaupun graf khusus tidak dihasilkan semula dalam teks, implikasinya dianalisis di bawah.

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

Ciri I-V adalah tidak linear, tipikal untuk diod. Voltan hadapan (V_F) mempunyai pekali suhu positif, bermakna ia berkurangan sedikit apabila suhu simpang meningkat untuk arus tertentu. Pereka mesti mengambil kira ini apabila mereka bentuk litar had arus untuk memastikan operasi stabil merentasi julat suhu.

4.2 Keamatan Bercahaya vs. Arus Hadapan

Keamatan bercahaya secara amnya berkadar dengan arus hadapan dalam kawasan operasi selamat. Walau bagaimanapun, kecekapan mungkin menurun pada arus yang sangat tinggi disebabkan peningkatan penjanaan haba (kesan droop). Beroperasi pada atau di bawah 20mA yang disyorkan memastikan kecekapan dan jangka hayat yang optimum.

4.3 Taburan Spektrum

Lengkung output spektrum berpusat pada panjang gelombang puncak 466nm dengan FWHM kira-kira 35nm. Ini menentukan ketulenan warna biru. Panjang gelombang dominan, yang digunakan untuk binning, dikira daripada spektrum ini dengan pemberat sensitiviti mata manusia.

4.4 Ciri-ciri Suhu

Prestasi LED bergantung pada suhu. Keamatan bercahaya biasanya berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Julat suhu operasi dan penyimpanan (-40°C hingga +85°C dan -100°C masing-masing) memastikan integriti bahan semikonduktor dan pakej dikekalkan.

5. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

5.1 Dimensi Pakej

Peranti ini mematuhi standard pakej 0201. Dimensi utama (dalam milimeter) termasuk panjang badan kira-kira 0.6mm, lebar 0.3mm, dan ketinggian 0.25mm. Semua toleransi dimensi adalah ±0.2mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Terminal anod dan katod ditetapkan dengan jelas untuk orientasi PCB yang betul.

5.2 Pad Lekatan PCB yang Disyorkan

Corak land (tapak kaki) disediakan untuk pematerian refluks inframerah atau fasa wap. Mematuhi susun atur pad yang disyorkan ini adalah penting untuk mencapai sambungan pateri yang boleh dipercayai, penjajaran sendiri yang betul semasa refluks, dan penyebaran haba yang berkesan daripada die LED.

5.3 Pembungkusan Pita dan Gegelung

LED dibekalkan dalam pita pembawa timbul dengan lebar 12mm. Pita itu dililit pada gegelung dengan diameter 7 inci (178mm). Kuantiti gegelung standard ialah 4000 keping setiap gegelung, dengan kuantiti pembungkusan minimum 500 keping untuk lot baki. Pembungkusan mengikut spesifikasi ANSI/EIA-481 untuk memastikan keserasian dengan peralatan pemasangan automatik.

6. Panduan Pematerian dan Pemasangan

6.1 Profil Pematerian Refluks IR

Profil refluks yang dicadangkan mematuhi J-STD-020B untuk proses bebas plumbum disediakan. Parameter utama termasuk:

• Pra-panas:150-200°C maksimum.
• Masa Pra-panas:120 saat maksimum.
• Suhu Puncak:260°C maksimum.
• Masa Atas Likuidus:10 saat maksimum (disyorkan untuk maksimum dua kitaran refluks).

Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa profil optimum bergantung pada reka bentuk PCB khusus, pes pateri, dan ketuhar. Profil yang disediakan berfungsi sebagai sasaran generik berdasarkan piawaian JEDEC.

6.2 Pematerian Tangan

Jika pematerian tangan diperlukan, penjagaan yang sangat teliti mesti diambil kerana saiz miniatur. Cadangan termasuk:

• Suhu Besi:300°C maksimum.
• Masa Pematerian:3 saat maksimum setiap sambungan.
• Kenakan haba pada pad PCB, bukan secara langsung pada badan LED.

6.3 Pembersihan

Jika pembersihan selepas pateri diperlukan, hanya pelarut yang ditentukan harus digunakan. Merendam LED dalam etil alkohol atau isopropil alkohol pada suhu normal selama kurang daripada satu minit boleh diterima. Bahan kimia yang tidak ditentukan mungkin merosakkan kanta epoksi atau pakej.

6.4 Penyimpanan dan Kepekaan Kelembapan

LED adalah sensitif kelembapan (MSL 3).

• Pakej Tertutup:Simpan pada ≤30°C dan ≤70% Kelembapan Relatif (RH). Gunakan dalam tempoh satu tahun daripada tarikh pembungkusan.
• Pakej Terbuka:Simpan pada ≤30°C dan ≤60% RH. Adalah disyorkan untuk melengkapkan refluks IR dalam tempoh 168 jam (7 hari) selepas dibuka.
• Penyimpanan Lanjutan (Terbuka):Simpan dalam bekas tertutup dengan bahan pengering atau dalam pengering nitrogen.
• Pendedahan >168jam:LED mesti dibakar pada kira-kira 60°C selama sekurang-kurangnya 48 jam sebelum dipateri untuk mengeluarkan kelembapan yang diserap dan mengelakkan "popcorning" semasa refluks.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Litar Aplikasi Tipikal

LED ini memerlukan mekanisme had arus apabila didorong daripada sumber voltan yang lebih tinggi daripada voltan hadapannya. Kaedah paling mudah ialah perintang siri. Nilai perintang (R_s) boleh dikira menggunakan Hukum Ohm: R_s= (V_bekalan- V_F) / I_F. Sebagai contoh, dengan bekalan 5V, V_F3.0V (tipikal), dan I_Fyang dikehendaki 20mA, R_s= (5V - 3.0V) / 0.020A = 100 Ω. Penarafan kuasa perintang hendaklah sekurang-kurangnya I_F²* R_s.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pendorongan Arus:Sentiasa dorong LED dengan arus malar atau sumber voltan dengan perintang siri. Sambungan terus ke sumber voltan melebihi V_Fakan menyebabkan arus berlebihan dan kegagalan pantas.
• Pengurusan Haba:Walaupun pelesapan kuasa adalah rendah, memastikan kawasan kuprum PCB yang mencukupi di sekitar pad membantu menyebarkan haba, terutamanya dalam persekitaran suhu ambien tinggi atau apabila didorong pada arus yang lebih tinggi.
• Perlindungan ESD:Walaupun tidak dinyatakan secara eksplisit sebagai sensitif, mengendalikan semua peranti semikonduktor dengan langkah berjaga-jaga ESD (Nyahcas Elektrostatik) yang sesuai adalah amalan yang baik.
• Reka Bentuk Optik:Sudut pandangan luas 110° menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan keterlihatan luas. Untuk cahaya fokus, kanta luaran atau pandu cahaya mungkin diperlukan.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Faktor pembezaan utama untuk LED ini ialah tapak kaki 0201 yang sangat padat dan titik warna biru khususnya (panjang gelombang dominan 466-476nm). Berbanding dengan pakej yang lebih besar (cth., 0603, 0805), 0201 menawarkan penjimatan ruang yang ketara pada PCB, membolehkan reka bentuk ketumpatan yang lebih tinggi. Teknologi InGaN menyediakan pancaran biru yang cekap. Gabungan sudut pandangan yang luas dan kanta jernih menghasilkan sumber cahaya terang dan meresap yang sesuai untuk penunjuk status di mana sudut pandangan tidak terhad. Sistem binning terperinci membolehkan pemilihan tepat dalam aplikasi yang memerlukan padanan warna atau kecerahan yang ketat merentasi pelbagai LED.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

9.1 Apakah perbezaan antara Panjang Gelombang Puncak dan Panjang Gelombang Dominan?

Panjang Gelombang Puncak (λ_P) ialah panjang gelombang fizikal di mana LED memancarkan kuasa optik paling banyak. Panjang Gelombang Dominan (λ_d) ialah nilai yang dikira yang mewakili panjang gelombang tunggal cahaya monokromatik yang kelihatan mempunyai warna yang sama dengan output LED kepada mata manusia. λ_doleh itu lebih relevan untuk spesifikasi warna dan binning.

9.2 Bolehkah saya mendorong LED ini dengan 30mA secara berterusan?

Walaupun Penarafan Maksimum Mutlak untuk Arus Hadapan DC ialah 30mA, keadaan ujian tipikal dan titik operasi yang disyorkan untuk spesifikasi optik yang diterbitkan ialah 20mA. Beroperasi pada 30mA mungkin menghasilkan output cahaya yang lebih tinggi tetapi akan menjana lebih banyak haba, berpotensi mengurangkan jangka hayat dan mengalihkan warna. Untuk operasi jangka panjang yang boleh dipercayai, adalah dinasihatkan untuk mereka bentuk litar untuk 20mA atau kurang.

9.3 Mengapa terdapat spesifikasi arus songsang jika peranti bukan untuk operasi songsang?

Spesifikasi Arus Songsang (I_R) ialah parameter kawalan kualiti yang diukur semasa ujian pengeluaran (ujian IR). Ia memastikan integriti simpang semikonduktor. Dalam aplikasi, voltan songsang tidak boleh sengaja dikenakan, kerana ia tidak direka untuk menyekat voltan songsang yang ketara dan boleh rosak.

9.4 Bagaimanakah saya mentafsir kod bin semasa membuat pesanan?

Untuk memastikan anda menerima LED dengan prestasi yang konsisten, anda harus menentukan kod bin untuk Voltan Hadapan (F4/F5/F6), Keamatan Bercahaya (T2/U1/U2), dan Panjang Gelombang Dominan (AC/AD) berdasarkan keperluan reka bentuk anda. Sebagai contoh, pesanan mungkin menentukan bahagian dari bin F5, U1, AC untuk voltan sederhana, kecerahan sederhana-tinggi, dan warna yang lebih biru.

10. Kes Penggunaan Praktikal

Senario: Mereka bentuk penunjuk status peranti boleh pakai yang padat.Peranti mempunyai PCB kecil dengan ruang terhad. Penunjuk kuasa hidup biru diperlukan. LED 0201 dipilih untuk tapak kaki minimumnya. Reka bentuk menggunakan pin GPIO mikropengawal 3.3V untuk mengawal LED. Perintang siri dikira menggunakan V_Fmaksimum dari bin voltan yang dipilih (cth., Bin F6 maks 3.3V) untuk memastikan arus yang mencukupi walaupun dengan V_Fkes terburuk: R_s= (3.3V - 3.3V) / 0.020A = 0 Ω. Ini tidak boleh dilaksanakan. Oleh itu, bin V_Fyang lebih rendah (F4 atau F5) mesti dipilih, atau voltan bekalan ditingkatkan. Memilih Bin F5 (V_Fmaks=3.0V) dan menambah penukar boost kecil untuk menyediakan 3.6V membolehkan R_s= (3.6V - 3.0V) / 0.020A = 30 Ω. Susun atur PCB menyediakan tuangan kuprum sederhana pada pad LED untuk penyingkiran haba. LED diletakkan pada papan menggunakan pick-and-place automatik dari gegelung pita 12mm.

11. Pengenalan Prinsip

LED ini ialah peranti fotonik semikonduktor. Ia berdasarkan struktur heterosimpang Indium Gallium Nitride (InGaN). Apabila voltan bias hadapan dikenakan, elektron dan lubang disuntik ke dalam kawasan aktif dari lapisan semikonduktor jenis-n dan jenis-p, masing-masing. Pembawa cas ini bergabung semula secara radiatif, membebaskan tenaga dalam bentuk foton. Komposisi khusus aloi InGaN menentukan tenaga jurang jalur, yang seterusnya menentukan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan—dalam kes ini, biru. Kanta epoksi jernih-air membungkus die semikonduktor, memberikan perlindungan mekanikal, dan membentuk corak output cahaya untuk mencapai sudut pandangan 110 darjah yang ditentukan.

12. Trend Pembangunan

Trend dalam LED SMD untuk aplikasi penunjuk terus ke arah miniaturisasi, peningkatan kecekapan, dan kebolehpercayaan yang lebih tinggi. Saiz pakej telah berkembang dari 0603 ke 0402, dan kini ke 0201 dan setara metrik yang lebih kecil seperti 01005. Penambahbaikan kecekapan (lumen per watt yang lebih tinggi) membolehkan kecerahan yang mencukupi pada arus dorongan yang lebih rendah, mengurangkan penggunaan kuasa dan beban haba. Kemajuan dalam bahan pembungkusan dan teknologi pelekatan die meningkatkan kebolehpercayaan jangka panjang dan ketahanan terhadap kitaran haba. Tambahan pula, terdapat penekanan yang semakin meningkat terhadap toleransi binning yang lebih ketat dan keupayaan pencampuran warna yang lebih canggih untuk aplikasi yang memerlukan pemulihan warna tepat atau cahaya putih yang boleh ditala, walaupun peranti khusus ini ialah pemancar biru satu warna.