Dokumen Teknikal SMD LED LTST-T680TBWT - Biru Tersebar - 20mA - 80mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk peranti permukaan dipasang (SMD) LED. Komponen ini direka untuk proses pemasangan papan litar bercetak (PCB) automatik dan sesuai untuk aplikasi di mana ruang adalah kekangan kritikal. LED ini mempunyai kanta tersebar, yang memberikan taburan cahaya yang lebih luas dan seragam berbanding kanta jernih atau jernih air, menjadikannya sesuai untuk tujuan penunjuk dan lampu latar di mana pengurangan silau dikehendaki.

1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran

Kelebihan utama LED ini termasuk pematuhannya kepada arahan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya), menjadikannya sesuai untuk pasaran global dengan peraturan alam sekitar yang ketat. Ia dibungkus pada pita 8mm yang dililit pada gegelung berdiameter 7 inci, yang serasi dengan peralatan pick-and-place automatik standard yang digunakan dalam pembuatan elektronik volum tinggi. Peranti ini juga direka untuk serasi dengan proses pematerian alir semula inframerah (IR), yang merupakan standard industri untuk pemasangan SMD. Ciri-ciri pemacu I.C. (Litar Bersepadu) yang serasi memudahkan reka bentuk litar. Pasaran sasaran utama untuk komponen ini adalah peralatan telekomunikasi, peranti automasi pejabat, perkakas rumah, dan peralatan industri, di mana ia biasa digunakan untuk penunjukan status, pencahayaan isyarat dan simbol, serta lampu latar panel hadapan.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Bahagian ini memberikan pecahan terperinci tentang had operasi dan ciri prestasi LED di bawah keadaan ujian standard (Ta=25°C). Memahami parameter ini adalah penting untuk reka bentuk litar yang boleh dipercayai dan memastikan jangka hayat komponen.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan maksimum mutlak menentukan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Ini bukan keadaan untuk operasi berterusan.

• Pelesapan Kuasa (Pd):80 mW. Ini adalah jumlah maksimum kuasa yang boleh dilesapkan oleh pakej LED sebagai haba. Melebihi had ini boleh menyebabkan terlalu panas dan degradasi dipercepatkan bahan semikonduktor.
• 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). Ia jauh lebih tinggi daripada penarafan arus berterusan dan relevan untuk kilasan intensiti tinggi yang singkat.
• Arus Hadapan DC (I_F):20 mA. Ini adalah arus hadapan berterusan maksimum yang disyorkan untuk operasi normal. Memacu LED pada atau di bawah arus ini memastikan prestasi dan jangka hayat optimum.
• Julat Suhu Operasi (T_opr):-40°C hingga +85°C. Peranti dijamin beroperasi dalam spesifikasi merentasi julat suhu ambien ini.
• Julat Suhu Penyimpanan (T_stg):-40°C hingga +100°C. Peranti boleh disimpan tanpa degradasi dalam julat suhu ini apabila tidak dikuasakan.

2.2 Ciri Elektrik dan Optik

Parameter ini menerangkan prestasi tipikal LED apabila dikendalikan dalam keadaan yang disyorkan (I_F= 20mA, Ta=25°C).

• Keamatan Bercahaya (I_V):140.0 - 450.0 mcd (millicandela). Ini adalah ukuran kuasa cahaya yang dipancarkan yang dirasakan. Julat yang luas menunjukkan peranti tersedia dalam bin kecerahan yang berbeza (lihat Seksyen 3). Keamatan diukur menggunakan sensor yang ditapis untuk sepadan dengan respons fotopik mata manusia (lengkung CIE).
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):120 darjah (tipikal). Sudut pandangan ditakrifkan sebagai sudut penuh di mana keamatan bercahaya adalah separuh daripada keamatan yang diukur pada paksi (0 darjah). Sudut 120 darjah menunjukkan pancaran yang sangat luas, ciri kanta tersebar.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_P):468 nm (tipikal). Ini adalah panjang gelombang di mana taburan kuasa spektrum cahaya yang dipancarkan berada pada maksimum. Ia adalah sifat fizikal bahan semikonduktor InGaN (Indium Gallium Nitride) yang digunakan.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):465 - 475 nm. Ini adalah panjang gelombang tunggal yang paling mewakili warna cahaya yang dirasakan, diperoleh daripada rajah kromatisiti CIE. Ia adalah parameter yang digunakan untuk pembin warna.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):20 nm (tipikal). Ini adalah lebar jalur spektrum yang diukur pada separuh keamatan maksimum (Lebar Penuh pada Separuh Maksimum - FWHM). Nilai 20nm adalah tipikal untuk LED InGaN biru.
• Voltan Hadapan (V_F):3.3 V (tipikal), 3.8 V (maksimum). Ini adalah susut voltan merentasi LED apabila dipacu pada 20mA. Ia adalah parameter kritikal untuk mereka bentuk litar pembatas arus (contohnya, memilih perintang siri atau pemacu arus malar).
• Arus Songsang (I_R):10 μA (maksimum) pada V_R= 5V. LED tidak direka untuk operasi pincang songsang. Parameter ini menunjukkan arus bocor yang sangat kecil jika voltan songsang dikenakan secara tidak sengaja. Mengenakan voltan songsang melebihi penarafan maksimum boleh menyebabkan kegagalan serta-merta.

3. Penjelasan Sistem Pembin

Untuk memastikan konsistensi dalam pengeluaran besar-besaran, LED disusun ke dalam bin prestasi selepas pembuatan. Ini membolehkan pereka memilih komponen yang memenuhi keperluan kecerahan, warna, dan voltan tertentu untuk aplikasi mereka.

3.1 Pembin Voltan Hadapan (V_f)

LED disusun berdasarkan susut voltan hadapan mereka pada 20mA. Bin (D7 hingga D11) mempunyai toleransi ±0.1V dalam setiap bin. Contohnya, bin D9 termasuk LED dengan V_fantara 3.2V dan 3.4V. Memilih LED dari bin V_fyang sama boleh membantu memastikan kecerahan seragam apabila berbilang LED disambung secara selari dengan perintang pembatas arus yang sama.

3.2 Pembin Keamatan Bercahaya (I_V)

Ini adalah pembin kecerahan. Bin berjulat dari R2 (140.0-180.0 mcd) hingga T2 (355.0-450.0 mcd), dengan toleransi 11% pada setiap bin. Aplikasi yang memerlukan tahap kecerahan tertentu boleh menentukan kod bin keamatan yang dikehendaki.

3.3 Pembin Panjang Gelombang Dominan (W_d)

Ini adalah pembin warna. Untuk LED biru ini, bin adalah AC (465.0-470.0 nm) dan AD (470.0-475.0 nm), dengan toleransi ketat ±1nm. Ini memastikan warna biru yang konsisten merentasi semua LED dalam pemasangan, yang kritikal untuk aplikasi estetik dan pensinyalan.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Walaupun graf khusus dirujuk dalam lembaran data (contohnya, Rajah 1, Rajah 5), implikasi tipikal mereka dianalisis di sini. Lengkung ini penting untuk memahami prestasi di bawah keadaan bukan standard.

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

Ciri I-V LED adalah eksponen. Peningkatan kecil dalam voltan hadapan melebihi voltan lutut mengakibatkan peningkatan besar dalam arus. Hubungan bukan linear ini adalah sebab mengapa LED mesti dipacu oleh sumber arus atau dengan perintang pembatas arus; sumber voltan malar akan membawa kepada pelarian haba dan kemusnahan. V_Ftipikal 3.3V pada 20mA mewakili titik pada lengkung ini.

4.2 Keamatan Bercahaya vs. Arus Hadapan

Keamatan bercahaya adalah lebih kurang berkadar dengan arus hadapan dalam julat operasi. Walau bagaimanapun, kecekapan (lumen per watt) mungkin memuncak pada arus yang lebih rendah daripada penarafan maksimum. Memacu LED pada arus berterusan maksimum (20mA) memberikan output tertinggi tetapi mungkin mengurangkan keberkesanan sedikit berbanding arus pacuan yang lebih rendah.

4.3 Kebergantungan Suhu

Prestasi LED sensitif kepada suhu. Apabila suhu simpang meningkat:

- Voltan Hadapan (V_F) berkurangan. Ini boleh menyebabkan peningkatan arus jika dipacu oleh perintang ringkas dari bekalan voltan malar.

- Keamatan Bercahaya (I_V) berkurangan. Output cahaya menurun apabila suhu meningkat, fenomena yang dikenali sebagai droop haba.

- Panjang gelombang dominan mungkin beralih sedikit, menyebabkan perubahan warna yang halus.

Oleh itu, pengurusan haba yang betul (contohnya, kawasan kuprum PCB yang mencukupi untuk penyingkiran haba) adalah penting untuk mengekalkan prestasi yang konsisten.

4.4 Taburan Spektrum

Lengkung output spektrum menunjukkan puncak tunggal berpusat sekitar 468 nm dengan separuh lebar tipikal 20 nm. Ini adalah ciri LED InGaN biru. Terdapat pancaran minimum di bahagian lain spektrum boleh lihat, menghasilkan warna biru tepu.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej dan Polarity

LED ditempatkan dalam pakej SMD industri standard. Katod biasanya ditandakan dengan titik hijau di atas komponen atau takuk/chamfer di satu sisi badan pakej. Polarity yang betul mesti diperhatikan semasa penempatan. Pakej direka untuk serasi dengan proses pematerian alir semula inframerah dan fasa wap.

5.2 Pad Lekatan PCB yang Disyorkan

Lembaran data termasuk corak land yang disyorkan (footprint) untuk PCB. Mematuhi corak ini adalah penting untuk mencapai sambungan pateri yang boleh dipercayai, penjajaran sendiri yang betul semasa alir semula, dan pemindahan haba yang berkesan dari LED ke PCB. Reka bentuk pad biasanya termasuk sambungan pelega haba untuk mengimbangi kebolehpaterian dan pelesapan haba.

6. Panduan Pematerian dan Pemasangan

6.1 Profil Pematerian Alir Semula IR

Komponen ini dinilai untuk proses pematerian bebas plumbum (Pb-free). Profil alir semula yang dicadangkan mematuhi J-STD-020B disediakan. Parameter utama termasuk:

- Pra-panas/Rendam:Cerun dari 150°C ke 200°C, dipegang maksimum 120 saat untuk mengaktifkan fluks dan meminimumkan kejutan haba.

- Alir Semula (Liquidus):Suhu puncak tidak boleh melebihi 260°C, dan masa di atas 217°C (suhu liquidus tipikal untuk pateri SAC) harus dihadkan kepada nilai yang disyorkan (contohnya, 30-60 saat).

- Penyejukan:Kadar penyejukan terkawal untuk meminimumkan tekanan pada sambungan pateri dan komponen.

Adalah kritikal untuk mencirikan profil untuk pemasangan PCB tertentu, kerana ketebalan papan, ketumpatan komponen, dan jenis ketuhar mempengaruhi profil haba yang dialami oleh LED.

6.2 Pematerian Tangan

Jika pematerian tangan diperlukan, ia harus dilakukan dengan berhati-hati. Cadangan adalah menggunakan besi pemateri pada suhu maksimum 300°C, dengan masa pematerian dihadkan kepada 3 saat setiap pad. Ini harus dilakukan hanya sekali untuk mengelakkan kerosakan haba pada pakej plastik dan ikatan wayar dalaman.

6.3 Pembersihan

Pembersihan selepas pateri hanya harus dilakukan dengan pelarut yang ditentukan. Isopropil alkohol (IPA) atau etil alkohol disyorkan. LED harus direndam pada suhu normal kurang daripada satu minit. Bahan kimia keras atau tidak ditentukan boleh merosakkan kanta plastik dan bahan pakej.

6.4 Penyimpanan dan Sensitiviti Kelembapan

LED dibungkus dalam beg penghalang kelembapan dengan desikan. Sebaik sahaja beg tertutup asal dibuka, komponen terdedah kepada kelembapan ambien. Sangat disyorkan untuk melengkapkan proses pematerian alir semula IR dalam masa 168 jam (7 hari) selepas membuka beg. Untuk penyimpanan lebih lama selepas dibuka, LED harus disimpan dalam bekas tertutup dengan desikan atau dalam persekitaran nitrogen. Jika komponen telah terdedah lebih daripada 168 jam, pembakaran pada kira-kira 60°C selama sekurang-kurangnya 48 jam diperlukan sebelum pematerian untuk membuang kelembapan yang diserap dan mencegah "popcorning" (retakan pakej) semasa alir semula.

7. Nota Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

7.1 Kaedah Pacuan

LED adalah peranti dipacu arus. Kaedah pacuan paling biasa dan paling ringkas adalah perintang pembatas arus siri yang disambungkan kepada bekalan voltan. Nilai perintang dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (V_bekalan- V_F) / I_F. Contohnya, dengan bekalan 5V, V_F3.3V, dan I_Fyang dikehendaki 20mA: R = (5V - 3.3V) / 0.02A = 85 Ohm. Perintang standard 82 atau 100 Ohm akan sesuai. Untuk aplikasi yang memerlukan berbilang LED, menyambungkannya secara siri memastikan arus yang sama melalui setiap LED, menggalakkan kecerahan seragam. Sambungan selari mungkin tetapi memerlukan pemadanan V_Fyang teliti atau perintang individu untuk setiap LED untuk mengelakkan pengambilan arus berlebihan.

7.2 Pengurusan Haba

Walaupun pelesapan kuasa agak rendah (80mW maks), penyingkiran haba yang berkesan masih penting untuk jangka hayat dan kestabilan warna. Menggunakan pad PCB yang disyorkan dengan sambungan haba yang mencukupi ke satah kuprum membantu melesapkan haba. Elakkan meletakkan LED di ruang tertutup tanpa pengudaraan.

7.3 Batasan Aplikasi

Komponen ini direka untuk peralatan elektronik kegunaan am. Ia tidak khusus layak untuk aplikasi di mana kebolehpercayaan tinggi adalah penting dan kegagalan boleh membahayakan keselamatan (contohnya, penerbangan, sokongan hayat perubatan, kawalan pengangkutan). Untuk aplikasi sedemikian, komponen dengan kelayakan yang sesuai harus diperoleh.

8. Pembungkusan dan Maklumat Pesanan

8.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung

LED dibekalkan pada pita pembawa timbul dengan pita penutup pelindung. Lebar pita ialah 8mm. Gegelung mempunyai diameter 7 inci (178mm). Setiap gegelung mengandungi 2000 keping. Pembungkusan mematuhi piawaian ANSI/EIA-481 untuk memastikan keserasian dengan peralatan pemasangan automatik. Pita mempunyai poket orientasi untuk memastikan polarity yang betul semasa pick-and-place.

9. Soalan Lazim (FAQ)

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

J: Tidak. V_Ftipikal ialah 3.3V, tetapi ia boleh berbeza dari 2.8V hingga 3.8V bergantung pada bin. Menyambungkannya terus ke bekalan 3.3V boleh mengakibatkan arus berlebihan untuk unit V_Frendah atau tiada cahaya untuk unit V_Ftinggi. Perintang siri atau pemacu arus malar sentiasa diperlukan.

S: Apakah perbezaan antara Panjang Gelombang Puncak dan Panjang Gelombang Dominan?

J: Panjang Gelombang Puncak (λ_P) ialah puncak fizikal spektrum cahaya. Panjang Gelombang Dominan (λ_d) ialah panjang gelombang tunggal yang dirasakan oleh mata manusia, dikira dari koordinat warna. λ_ddigunakan untuk spesifikasi warna dan pembin.

S: Mengapa terdapat jangka hayat lantai 168 jam selepas membuka beg?

J: Pakej plastik SMD menyerap kelembapan dari udara. Semasa proses pematerian alir semula suhu tinggi, kelembapan ini boleh bertukar menjadi wap dengan cepat, menyebabkan tekanan dalaman yang boleh memecahkan pakej ("popcorning"). Had 168 jam adalah berdasarkan tahap sensitiviti kelembapan (MSL) komponen.

S: Bagaimanakah saya mencapai kecerahan seragam dalam tatasusunan berbilang LED?

J: Kaedah terbaik adalah menyambungkan LED secara siri, memastikan arus yang sama mengalir melalui setiap satu. Jika konfigurasi selari diperlukan, gunakan LED dari bin V_Fdan I_Vyang sama dan pertimbangkan menggunakan perintang pembatas arus individu untuk setiap LED untuk mengimbangi V_F variations.