Dokumen Teknikal SMD LED LTST-C990KRKT - AlInGaP Merah - 20mA - 1.6-2.4V

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk lampu LED Peranti Permukaan Dipasang (SMD) yang padat dan berkeamatan tinggi. Direka untuk pemasangan papan litar bercetak (PCB) automatik, komponen ini sesuai untuk aplikasi yang mempunyai ruang terhad dalam pelbagai peralatan elektronik.

1.1 Ciri-ciri

• Mematuhi arahan alam sekitar RoHS.
• Menggabungkan kanta kubah untuk pengagihan cahaya yang optimum.
• Menggunakan cip semikonduktor Aluminium Indium Gallium Fosfida (AlInGaP) Ultra Terang untuk kecekapan bercahaya tinggi dalam spektrum merah.
• Dibungkus dalam pita 8mm pada gegelung berdiameter 7 inci, serasi dengan peralatan pick-and-place automatik standard.
• Mematuhi garis besar pakej standard EIA (Electronic Industries Alliance).
• Direka untuk dipacu terus oleh output litar bersepadu (IC).
• Sepenuhnya serasi dengan proses pateri reflow inframerah (IR).

1.2 Aplikasi

LED ini sesuai untuk pelbagai aplikasi, termasuk tetapi tidak terhad kepada:

• Peranti telekomunikasi, peralatan automasi pejabat, perkakas rumah, dan sistem kawalan industri.
• Pencahayaan belakang untuk kekunci dan papan kekunci.
• Penunjuk status dan kuasa.
• Paparan mikro dan penunjuk panel.
• Lampu isyarat dan pencahayaan simbolik.

2. Parameter Teknikal: Tafsiran Objektif Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan berikut menentukan had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Semua nilai dinyatakan pada suhu ambien (Ta) 25°C.

• Pelesapan Kuasa (Pd):62.5 mW. Ini adalah jumlah kuasa maksimum yang boleh dipancarkan oleh pakej LED sebagai haba tanpa degradasi.
• Arus Hadapan Puncak (I_F(PEAK)):60 mA. Ini adalah arus hadapan berdenyut maksimum yang dibenarkan, biasanya dinyatakan di bawah keadaan kitaran tugas 1/10 dan lebar denyut 0.1ms untuk mengelakkan terlalu panas.
• Arus Hadapan DC (I_F):25 mA. Ini adalah arus hadapan berterusan maksimum yang disyorkan untuk operasi jangka panjang yang boleh dipercayai.
• Voltan Songsang (V_R):5 V. Melebihi voltan ini dalam bias songsang boleh menyebabkan kerosakan simpang.
• Julat Suhu Operasi:-30°C hingga +85°C. Julat suhu ambien di mana peranti direka untuk berfungsi.
• Julat Suhu Penyimpanan:-40°C hingga +85°C. Julat suhu untuk penyimpanan bukan operasi.
• Keadaan Pateri Inframerah:Tahan suhu puncak 260°C selama 10 saat, yang merupakan standard untuk proses reflow bebas plumbum (Pb-free).

2.2 Ciri-ciri Elektrik & Optik

Parameter ini menentukan prestasi tipikal peranti di bawah keadaan ujian standard (Ta=25°C, I_F=20mA melainkan dinyatakan).

• Keamatan Bercahaya (I_V):180.0 - 1120.0 mcd (millicandela). Diukur menggunakan sensor yang ditapis untuk sepadan dengan lengkung respons fotopik (mata manusia) CIE. Julat yang luas diuruskan melalui sistem pembin.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):75 darjah. Ini adalah sudut penuh di mana keamatan bercahaya adalah separuh daripada nilai yang diukur pada paksi tengah (0°). Kanta kubah mencipta corak pandangan luas ini.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_P):639 nm (tipikal). Panjang gelombang di mana output kuasa spektrum adalah maksimum.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):624.0 - 636.0 nm. Diperoleh daripada rajah kromatisiti CIE, ini adalah panjang gelombang tunggal yang dilihat oleh mata manusia yang menentukan warna (merah).
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):20 nm (tipikal). Lebar jalur spektrum yang dipancarkan diukur pada separuh keamatan puncak, menunjukkan ketulenan warna.
• Voltan Hadapan (V_F):1.6 - 2.4 V. Susut voltan merentasi LED apabila dipacu pada 20mA. Julat ini mesti dipertimbangkan untuk reka bentuk pemacu.
• Arus Songsang (I_R):10 μA (maksimum). Arus bocoran apabila 5V dikenakan dalam bias songsang.

3. Penjelasan Sistem Pembin

Untuk memastikan konsistensi dalam aplikasi, LED disusun (dibin) berdasarkan parameter optik utama.

3.1 Kod Bin Keamatan Bercahaya

Peranti dikategorikan kepada bin berdasarkan keamatan bercahaya minimum dan maksimum yang diukur pada 20mA. Toleransi dalam setiap bin adalah +/-15%.

• Bin S:180.0 - 280.0 mcd
• Bin T:280.0 - 450.0 mcd
• Bin U:450.0 - 710.0 mcd
• Bin V:710.0 - 1120.0 mcd

Memilih bin yang sesuai adalah penting untuk aplikasi yang memerlukan kecerahan seragam merentasi pelbagai LED.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Walaupun graf khusus dirujuk dalam lembaran data (cth., Rajah.1, Rajah.5), analisis berikut adalah berdasarkan data jadual yang disediakan dan tingkah laku LED standard.

4.1 Implikasi Lengkung IV (Arus-Voltan)

Julat voltan hadapan (V_F) 1.6V hingga 2.4V pada 20mA menunjukkan hubungan eksponen ciri diod. V_Fsebenar untuk unit tertentu akan bergantung pada sifat bahan semikonduktor dan suhu simpang. Pereka bentuk mesti memastikan litar had arus boleh menampung julat ini untuk mengekalkan arus yang konsisten dan, oleh itu, kecerahan yang konsisten.

4.2 Ciri-ciri Suhu

Julat suhu operasi yang ditentukan ialah -30°C hingga +85°C. Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa ciri-ciri LED bergantung pada suhu. Biasanya, voltan hadapan (V_F) mempunyai pekali suhu negatif (berkurang dengan peningkatan suhu), manakala keamatan bercahaya juga berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Pengurusan haba yang mencukupi pada PCB adalah penting untuk mengekalkan prestasi dan jangka hayat, terutamanya apabila beroperasi berhampiran penarafan arus maksimum.

4.3 Taburan Spektrum

Dengan panjang gelombang dominan antara 624nm dan 636nm dan separuh lebar spektrum tipikal 20nm, LED ini memancarkan cahaya merah tepu. Spektrum yang agak sempit adalah ciri teknologi AlInGaP, menawarkan ketulenan warna yang baik berbanding teknologi lama seperti GaAsP.

5. Maklumat Mekanikal & Pakej

5.1 Dimensi Pakej

LED mematuhi garis besar pakej SMD standard. Semua dimensi adalah dalam milimeter dengan toleransi tipikal ±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Jejak dan ketinggian khusus ditakrifkan dalam lukisan pakej, yang penting untuk susun atur PCB dan semakan jarak.

5.2 Susun Atur Pad Lekapan PCB yang Disyorkan

Corak tanah (reka bentuk pad kuprum) yang dicadangkan disediakan untuk memastikan pateri yang boleh dipercayai dan kestabilan mekanikal. Mengikuti cadangan ini membantu mencapai pembentukan fillet pateri yang betul dan penjajaran semasa proses reflow.

5.3 Pengenalpastian Polarity

Katod biasanya ditanda pada peranti, selalunya oleh takuk, tanda hijau, atau plumbum yang lebih pendek dalam pakej. Orientasi polarity yang betul adalah kritikal semasa pemasangan untuk memastikan peranti berfungsi.

6. Garis Panduan Pateri & Pemasangan

6.1 Parameter Pateri Reflow (Proses Bebas Plumbum)

Peranti ini dinilai untuk pateri reflow IR dengan suhu puncak 260°C selama maksimum 10 saat. Profil sampel dicadangkan, termasuk peringkat pra-panas (150-200°C sehingga 120 saat) untuk memanaskan pemasangan secara beransur-ansur dan mengurangkan kejutan haba. Profil harus dibangunkan mengikut piawaian JEDEC dan disahkan dengan reka bentuk PCB dan pes pateri khusus.

6.2 Pateri Tangan

Jika pateri tangan diperlukan, ia harus dilakukan dengan besi terkawal suhu yang ditetapkan pada maksimum 300°C. Masa sentuhan dengan terminal LED tidak boleh melebihi 3 saat, dan pateri harus dihadkan kepada satu kali sahaja setiap pad untuk mengelakkan kerosakan haba pada pakej epoksi dan die semikonduktor.

6.3 Keadaan Penyimpanan

LED adalah peranti sensitif kelembapan (MSL 3). Apabila disimpan dalam beg kalis lembap asal yang dimeterai dengan desiccant, ia harus disimpan pada ≤30°C dan ≤90% RH dan digunakan dalam tempoh satu tahun. Sebaik sahaja beg dibuka, persekitaran penyimpanan tidak boleh melebihi 30°C dan 60% RH. Komponen yang terdedah kepada udara ambien selama lebih daripada satu minggu harus dibakar pada kira-kira 60°C selama sekurang-kurangnya 20 jam sebelum reflow untuk membuang kelembapan yang diserap dan mengelakkan "popcorning" semasa pateri.

6.4 Pembersihan

Jika pembersihan selepas pateri diperlukan, hanya pelarut berasaskan alkohol seperti isopropil alkohol (IPA) atau etil alkohol harus digunakan. LED harus direndam pada suhu biasa selama kurang daripada satu minit. Pembersih kimia yang tidak ditentukan mungkin merosakkan kanta plastik atau bahan pakej.

7. Maklumat Pembungkusan & Pesanan

7.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung

Komponen dibekalkan pada pita pembawa timbul, lebar 8mm, dililit pada gegelung berdiameter 7 inci (178mm). Setiap gegelung mengandungi 3000 keping. Pita dimeterai dengan pita penutup untuk melindungi komponen. Piawaian industri (ANSI/EIA 481) diikuti untuk jarak dan orientasi poket.

7.2 Kuantiti Pesanan Minimum

Kuantiti pembungkusan standard ialah 3000 keping setiap gegelung. Untuk baki kuantiti, pek minimum 500 keping tersedia.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Reka Bentuk Litar Pemacu

LED adalah peranti dipacu arus. Untuk memastikan kecerahan seragam dan mengelakkan arus berlebihan, adalah sangat disyorkan untuk menggunakan perintang had arus bersiri untuk setiap LED, walaupun apabila pelbagai LED disambung secara selari kepada sumber voltan (seperti yang ditunjukkan dalam "Model litar A" lembaran data). Memacu LED terus dari sumber voltan tanpa pengawalan arus ("Model litar B") tidak disyorkan kerana ia membawa kepada variasi kecerahan dan potensi kerosakan arus berlebihan disebabkan oleh penyebaran V_Fdari unit ke unit.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Tetapan Arus:Beroperasi pada atau di bawah arus hadapan DC yang disyorkan 20mA untuk jangka hayat optimum. Gunakan arus minimum yang mencapai kecerahan yang diperlukan.
• Pengurusan Haba:Pastikan PCB mempunyai kawasan kuprum atau laluan haba yang mencukupi untuk memancarkan haba, terutamanya dalam persekitaran suhu ambien tinggi atau aplikasi arus tinggi.
• Perlindungan ESD:Peranti ini sensitif kepada nyahcas elektrostatik (ESD). Kawalan ESD yang betul (gelang pergelangan tangan, stesen kerja dibumikan) mesti digunakan semasa pengendalian dan pemasangan.

9. Perbandingan & Pembezaan Teknikal

LED merah AlInGaP ini menawarkan beberapa kelebihan:

• Kecekapan & Kecerahan Lebih Tinggi:Berbanding dengan LED merah GaAsP tradisional, teknologi AlInGaP memberikan keamatan bercahaya yang jauh lebih tinggi untuk arus pemacu yang sama.
• Kestabilan Suhu Lebih Baik:LED AlInGaP secara amnya menunjukkan penurunan keamatan bercahaya yang kurang dengan peningkatan suhu berbanding beberapa teknologi lain.
• Pakej Piawai:Jejak SMD piawai EIA memastikan keserasian dengan pelbagai peralatan pemasangan automatik dan perpustakaan reka bentuk PCB, mengurangkan kerumitan reka bentuk dan pembuatan.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

10.1 Mengapa terdapat julat yang begitu besar dalam Keamatan Bercahaya (180-1120 mcd)?

Julat ini mewakili penyebaran keseluruhan merentasi keseluruhan pengeluaran. Melalui sistem pembin (S, T, U, V), unit disusun ke dalam kumpulan yang lebih ketat. Pereka bentuk menentukan bin yang diperlukan untuk memastikan konsistensi dalam aplikasi mereka.

10.2 Bolehkah saya memacu LED ini pada 25mA secara berterusan?

Walaupun 25mA adalah penarafan arus DC maksimum mutlak, untuk operasi jangka panjang yang boleh dipercayai dan mengambil kira keadaan haba dunia sebenar, adalah dinasihatkan untuk mereka bentuk litar pemacu untuk arus yang lebih rendah, seperti keadaan ujian tipikal 20mA. Penurunan penarafan meningkatkan kebolehpercayaan.

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

Panjang Gelombang Puncak (λ_P) adalah panjang gelombang fizikal di mana output spektrum paling kuat. Panjang Gelombang Dominan (λ_d) adalah nilai yang dikira berdasarkan persepsi warna manusia (carta CIE) yang menentukan warna yang dilihat. Untuk sumber monokromatik seperti LED merah ini, mereka adalah hampir tetapi tidak semestinya sama.

11. Kes Reka Bentuk Praktikal

Senario:Mereka bentuk panel penunjuk status yang memerlukan 5 LED merah yang seragam terang dikuasakan dari rel 5V.

1. Pemilihan Bin:Pilih Bin U (450-710 mcd) untuk kecerahan tinggi dan konsisten.
2. Arus Pemacu:Sasarkan 18mA setiap LED untuk keseimbangan yang baik antara kecerahan dan jangka hayat.
3. Pengiraan Perintang Bersiri:Menggunakan Hukum Ohm: R = (V_bekalan- V_F) / I_F. Untuk menampung julat V_F(1.6V-2.4V), gunakan V_Fmaksimum untuk reka bentuk konservatif: R = (5V - 2.4V) / 0.018A ≈ 144 Ω. Nilai standard terdekat ialah 150 Ω. Mengira semula arus untuk V_Fminimum: I_F= (5V - 1.6V) / 150Ω ≈ 22.7mA, yang masih dalam had selamat. Oleh itu, perintang 150Ω, 1/8W bersiri dengan setiap LED adalah sesuai.
4. Susun Atur:Letakkan LED dan perintang mengikut susun atur pad yang disyorkan. Pastikan terdapat tuangan kuprum di sekitar pad LED untuk penyingkiran haba.

12. Pengenalan Prinsip

Diod Pemancar Cahaya (LED) adalah peranti semikonduktor yang memancarkan cahaya melalui elektroluminesens. Apabila voltan hadapan dikenakan merentasi simpang p-n, elektron dan lubang bergabung semula di kawasan aktif (cip AlInGaP dalam kes ini). Penggabungan semula ini membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Komposisi bahan khusus semikonduktor (Aluminium, Indium, Gallium, Fosfida) menentukan tenaga jurang jalur, yang secara langsung menentukan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan—dalam kes ini, merah. Kanta epoksi berbentuk kubah berfungsi untuk melindungi cip, meningkatkan pengekstrakan cahaya dari semikonduktor, dan membentuk corak sinaran menjadi sudut pandangan yang luas.

13. Trend Pembangunan

Trend umum dalam teknologi SMD LED terus menuju ke arah keberkesanan bercahaya yang lebih tinggi (lebih banyak output cahaya per watt input elektrik), kebolehpercayaan yang lebih baik, dan saiz pakej yang lebih kecil yang membolehkan reka bentuk ketumpatan lebih tinggi. Terdapat juga fokus pada toleransi pembin yang lebih ketat untuk warna dan keamatan untuk memenuhi permintaan aplikasi yang memerlukan padanan warna dan keseragaman yang tepat, seperti paparan warna penuh dan pencahayaan automotif. Tambahan pula, kemajuan dalam bahan pembungkusan bertujuan untuk memberikan prestasi haba yang lebih baik dan ketahanan terhadap keadaan persekitaran yang keras seperti kelembapan tinggi dan kitaran suhu.