Dokumen Teknikal LTST-T180KEKT - LED SMD Merah AlInGaP - Sudut Pandangan 120° - 30mA - 75mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini menyediakan spesifikasi teknikal lengkap untuk Peranti Permukaan Dipasang (SMD) Diod Pemancar Cahaya (LED). Komponen ini direka untuk proses pemasangan papan litar bercetak (PCB) automatik, menjadikannya sesuai untuk pengeluaran volum tinggi. Saiznya yang kecil memenuhi aplikasi dengan ruang terhad dalam pelbagai sektor elektronik.

1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran

Kelebihan utama LED ini termasuk pematuhannya dengan arahan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya), pembungkusan dalam pita 8mm piawai industri pada gegelung 7 inci untuk mesin ambil-dan-letak automatik, dan keserasian penuh dengan proses pematerian alir balik inframerah (IR). Ia telah dikondisikan kepada piawaian kepekaan kelembapan JEDEC Tahap 3, memastikan kebolehpercayaan semasa pemasangan. Aplikasi sasarannya adalah luas, merangkumi penunjuk status, pencahayaan isyarat dan simbol, serta lampu latar panel hadapan dalam peralatan telekomunikasi, peranti automasi pejabat, perkakas rumah, dan sistem kawalan industri.

2. Parameter Teknikal: Tafsiran Objektif Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi pada atau di bawah had ini tidak dijamin. Had utama termasuk arus hadapan berterusan maksimum (I_F) sebanyak 30 mA, arus hadapan puncak 80 mA di bawah keadaan berdenyut (kitar tugas 1/10, lebar denyut 0.1ms), voltan songsang maksimum (V_R) sebanyak 5V, dan had kuasa terlesap (P_D) 75 mW. Julat suhu operasi dan penyimpanan ditetapkan dari -40°C hingga +100°C.

2.2 Ciri-ciri Terma

Pengurusan terma adalah kritikal untuk prestasi dan jangka hayat LED. Suhu simpang maksimum yang dibenarkan (T_j) ialah 115°C. Rintangan terma tipikal dari simpang ke udara ambien (R_θJA) ialah 140 °C/W. Parameter ini menunjukkan seberapa berkesan haba dipindahkan dari simpang semikonduktor; nilai yang lebih rendah adalah lebih baik. Susun atur PCB yang betul dengan pelega terma yang mencukupi adalah penting untuk mengekalkan suhu simpang dalam had selamat, terutamanya apabila beroperasi pada arus yang lebih tinggi.

2.3 Ciri-ciri Elektrik dan Optik

Ini adalah parameter prestasi tipikal yang diukur di bawah keadaan ujian piawai (T_a=25°C, I_F=20mA). Keamatan bercahaya (I_V) julat dari minimum 140 mcd hingga maksimum 420 mcd, dengan nilai tertentu ditentukan oleh pangkat bin. Sudut pandangan (2θ_1/2) ialah 120 darjah, ditakrifkan sebagai sudut penuh di mana keamatan turun kepada separuh daripada nilai pada paksi, menunjukkan corak pancaran lebar dan menyebar. Panjang gelombang dominan (λ_d) jatuh antara 615 nm dan 628 nm, mencirikan warna merah yang dilihat. Voltan hadapan (V_F) biasanya julat dari 1.7V hingga 2.5V pada arus ujian.

3. Penjelasan Sistem Pangkat Bin

Output bercahaya LED boleh berbeza dari satu kelompok ke kelompok lain. Sistem binning digunakan untuk menyusun peranti ke dalam kumpulan dengan prestasi yang konsisten. LED ini menggunakan sistem pangkat bin keamatan (I_V). Bin dilabelkan R2, S1, S2, dan T1, dengan nilai keamatan bercahaya minimum dan maksimum yang sepadan pada 20 mA (contohnya, S1: 185-240 mcd, T1: 315-420 mcd). Toleransi +/-11% digunakan dalam setiap bin. Sistem ini membolehkan pereka memilih LED dengan konsistensi kecerahan yang diperlukan untuk aplikasi mereka.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Walaupun data grafik khusus dirujuk dalam datasheet, lengkung tipikal untuk peranti sedemikian akan merangkumi hubungan berikut, yang penting untuk analisis reka bentuk:

• Lengkung I-V (Arus vs. Voltan):Menunjukkan hubungan eksponen antara arus hadapan dan voltan hadapan. Voltan lutut biasanya sekitar julat V_Fyang ditentukan. Lengkung ini penting untuk mereka bentuk litar pemandu had arus.
• Keamatan Bercahaya vs. Arus Hadapan:Menunjukkan bagaimana output cahaya meningkat dengan arus, biasanya dalam hubungan hampir linear dalam julat operasi, sebelum berpotensi tepu atau menyebabkan haba berlebihan pada arus yang lebih tinggi.
• Keamatan Bercahaya vs. Suhu Ambien:Menunjukkan penurunan output cahaya apabila suhu ambien (atau simpang) meningkat. Ini adalah kritikal untuk aplikasi yang beroperasi dalam persekitaran suhu tinggi.
• Taburan Spektrum:Plot kuasa sinaran relatif berbanding panjang gelombang, menunjukkan panjang gelombang pancaran puncak (λ_P) sekitar 630 nm dan separuh lebar spektrum (Δλ) kira-kira 15 nm, mengesahkan pancaran merah jalur sempit.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

LED ini datang dalam pakej SMD piawai. Warna kanta adalah jernih, manakala warna sumber cahaya adalah merah, dihasilkan oleh bahan semikonduktor AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Phosphide). Dimensi pakej terperinci disediakan dalam lukisan datasheet, termasuk panjang, lebar, tinggi, dan jarak pad. Semua dimensi adalah dalam milimeter dengan toleransi piawai ±0.2 mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Pol ditunjukkan oleh tanda fizikal atau reka bentuk pad (biasanya tanda katod).

6. Garis Panduan Pematerian dan Pemasangan

6.1 Profil Alir Balik IR yang Disyorkan

Peranti ini serasi dengan proses pematerian bebas plumbum (Pb-free). Profil alir balik inframerah yang disyorkan harus mematuhi piawaian J-STD-020B. Parameter utama termasuk suhu pra-pemanasan 150-200°C, masa pra-pemanasan sehingga 120 saat, suhu puncak tidak melebihi 260°C, dan masa di atas likuidus (TAL) mengikut spesifikasi pes pateri. Jumlah masa dalam 5°C suhu puncak harus dihadkan kepada maksimum 10 saat, dan alir balik tidak boleh dilakukan lebih daripada dua kali.

6.2 Pembersihan

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

6.3 Penyimpanan dan Pengendalian

LED adalah sensitif kelembapan. Apabila dimeterai dalam beg kalis lembapan asal dengan penyerap lembapan, ia harus disimpan pada ≤30°C dan ≤70% RH dan digunakan dalam tempoh satu tahun. Setelah beg dibuka, persekitaran penyimpanan tidak boleh melebihi 30°C dan 60% RH. Komponen yang terdedah kepada keadaan ambien selama lebih daripada 168 jam harus dibakar pada kira-kira 60°C selama sekurang-kurangnya 48 jam sebelum pematerian untuk mengeluarkan kelembapan yang diserap dan mencegah "popcorning" semasa alir balik.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

Pembungkusan piawai adalah pita pembawa timbul lebar 8mm pada gegelung diameter 7 inci (178 mm). Setiap gegelung mengandungi 5000 keping. Kuantiti pembungkusan minimum 500 keping tersedia untuk pesanan baki. Pita dimeterai dengan pita penutup. Pembungkusan mematuhi spesifikasi ANSI/EIA-481.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Litar Aplikasi Tipikal

LED adalah peranti didorong arus. Untuk memastikan kecerahan seragam dan mencegah pengambilan arus berlebihan, terutamanya apabila berbilang LED disambung secara selari, perintang had arus mesti digunakan secara bersiri dengan setiap LED. Nilai perintang (R) dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (V_bekalan- V_F) / I_F, di mana V_Fialah voltan hadapan LED pada arus yang dikehendaki I_F. Memandu LED terus dari sumber voltan tanpa had arus tidak disyorkan dan berkemungkinan akan memusnahkan peranti.

8.2 Pertimbangan dan Amaran Reka Bentuk

Produk ini bertujuan untuk peralatan elektronik kegunaan am. Untuk aplikasi yang memerlukan kebolehpercayaan luar biasa di mana kegagalan boleh membahayakan keselamatan (contohnya, penerbangan, perubatan, pengangkutan), kelayakan dan perundingan khusus adalah perlu. Susun atur pad PCB harus mengikuti reka bentuk yang disyorkan dalam datasheet untuk memastikan pematerian yang betul dan kestabilan mekanikal. Perhatian mesti diberikan kepada reka bentuk terma pada PCB untuk menguruskan pembuangan haba 75 mW, terutamanya dalam ruang tertutup atau suhu ambien tinggi.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan teknologi lama seperti LED merah GaAsP (Gallium Arsenide Phosphide), bahan AlInGaP yang digunakan dalam peranti ini menawarkan kecekapan bercahaya yang jauh lebih tinggi, menghasilkan output yang lebih terang pada arus yang sama, dan kestabilan suhu yang lebih baik. Sudut pandangan 120 darjah menyediakan corak pencahayaan yang sangat lebar dan sekata sesuai untuk penunjuk panel di mana pandangan dari sudut luar paksi diperlukan, berbeza dengan LED sudut sempit yang digunakan untuk cahaya fokus. Keserasiannya dengan proses alir balik IR piawai membezakannya dari LED yang memerlukan pematerian manual atau gelombang, membolehkan pemasangan automatik berkelajuan tinggi yang kos efektif.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Bolehkah saya memandu LED ini dengan bekalan 5V secara langsung?

J: Tidak. Anda mesti menggunakan perintang had arus bersiri. Sebagai contoh, dengan V_Ftipikal 2.0V pada 20mA dan bekalan 5V, R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω. Perintang adalah wajib.

S: Apakah maksud kanta "Jernih" untuk LED merah?

J: Bahan kanta itu sendiri tidak berwarna/telus. Warna merah dipancarkan semata-mata oleh cip semikonduktor AlInGaP di dalam. Kanta jernih selalunya membolehkan sudut pandangan yang lebih lebar dan kurang herotan warna berbanding kanta resap berwarna.

S: Arus maksimum ialah 30mA, tetapi keadaan ujian ialah 20mA. Mana yang patut saya gunakan?

J: Keadaan 20mA ialah titik ujian piawai untuk menentukan ciri-ciri optik. Anda boleh mengoperasikan LED pada sebarang arus sehingga maksimum mutlak 30mA DC, tetapi keamatan bercahaya dan voltan hadapan akan berskala sewajarnya (lihat lengkung prestasi). Beroperasi pada arus yang lebih rendah meningkatkan jangka hayat dan mengurangkan haba.

S: Mengapakah kelembapan penyimpanan begitu penting?

J: Pakej SMD boleh menyerap kelembapan dari udara. Semasa proses pematerian alir balik suhu tinggi, kelembapan yang terperangkap ini boleh mengewap dengan cepat, mencipta tekanan dalaman yang boleh memecahkan pakej atau meleraikan ikatan dalaman—fenomena yang dikenali sebagai "popcorning".

11. Kajian Kes Aplikasi Praktikal

Senario: Mereka bentuk panel penunjuk status untuk penghala rangkaian.Berbilang LED (Kuasa, LAN, WAN, Wi-Fi) diperlukan. Menggunakan model LED ini, pereka akan: 1) Meletakkan LED pada susun atur PCB panel hadapan mengikut pad tapak kaki yang disyorkan. 2) Untuk setiap LED, mengira perintang bersiri berdasarkan bekalan logik 3.3V sistem dan arus sasaran 15mA (untuk keseimbangan kecerahan dan kuasa). Dengan andaian V_F= 2.0V, R = (3.3V - 2.0V)/0.015A ≈ 87 Ω (gunakan nilai piawai 82 Ω atau 100 Ω). 3) Memastikan susun atur PCB menyediakan beberapa kawasan kuprum terma di bawah pad LED. 4) Menentukan kod bin keamatan yang sama (contohnya, S1) untuk semua LED dalam Senarai Bahan (BOM) untuk menjamin kecerahan seragam merentasi panel. 5) Mengikuti profil alir balik yang disyorkan semasa pemasangan.

12. Pengenalan Prinsip Operasi

Diod Pemancar Cahaya ialah diod simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan hadapan dikenakan, elektron dari rantau jenis-n dan lubang dari rantau jenis-p disuntik ke dalam rantau simpang. Apabila pembawa cas ini bergabung semula, tenaga dibebaskan. Dalam diod silikon piawai, tenaga ini dibebaskan terutamanya sebagai haba. Dalam LED, bahan semikonduktor (dalam kes ini, AlInGaP) mempunyai jurang jalur langsung, bermakna tenaga dibebaskan dalam bentuk foton (cahaya). Panjang gelombang (warna) cahaya tertentu ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor. Jurang jalur yang lebih lebar menghasilkan cahaya panjang gelombang lebih pendek (lebih biru).

13. Trend dan Perkembangan Teknologi

Trend umum dalam LED penunjuk SMD adalah ke arah kecekapan yang lebih tinggi (lebih banyak output cahaya per watt input elektrik), yang mengurangkan penggunaan kuasa dan penjanaan haba. Ini membolehkan sama ada penunjuk yang lebih terang pada arus yang sama atau kecerahan yang sama pada arus yang lebih rendah, melanjutkan hayat bateri peranti. Saiz pakej terus mengecil, membolehkan tatasusunan penunjuk yang lebih padat dan integrasi ke dalam elektronik pengguna yang semakin kecil. Terdapat juga fokus untuk meningkatkan konsistensi warna dan kestabilan merentasi suhu dan jangka hayat melalui teknik binning lanjutan dan bahan semikonduktor yang lebih stabil. Dorongan untuk penerimaan lebih luas bahan bebas plumbum dan bebas halogen selaras dengan peraturan alam sekitar global kekal sebagai pemacu industri utama.