Dokumen Teknikal SMD LED 15-21/S3C-AP1Q2/2T - Jingga Kemerahan - 2.0V - 60mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk LED Peranti Permukaan (SMD) yang padat dan berprestasi tinggi. Komponen ini direka untuk proses pemasangan elektronik moden, menawarkan keseimbangan output bercahaya, kebolehpercayaan, dan kemudahan integrasi dalam aplikasi yang mempunyai ruang terhad.

1.1 Kelebihan Teras dan Penentududukan Produk

Kelebihan utama LED ini ialah saiznya yang mini, yang membolehkan pengurangan ketara dalam saiz papan litar bercetak (PCB) dan membolehkan ketumpatan pek komponen yang lebih tinggi. Ini membawa kepada reka bentuk produk akhir yang lebih padat. Komponen ini ringan, menjadikannya amat sesuai untuk peranti elektronik mudah alih dan mini. Ia dibekalkan pada pita 8mm yang dililit pada reel berdiameter 7 inci, memastikan keserasian dengan peralatan pick-and-place automatik standard yang digunakan dalam pembuatan volum tinggi.

1.2 Pasaran Sasaran dan Aplikasi

LED ini serba boleh dan menyasarkan beberapa bidang aplikasi utama. Penggunaannya yang utama adalah dalam lampu latar, khususnya untuk papan pemuka panel instrumen, suis, dan simbol. Ia juga amat sesuai untuk peralatan telekomunikasi, berfungsi sebagai penunjuk status dan lampu latar dalam peranti seperti telefon dan mesin faks. Tambahan pula, ia boleh digunakan untuk lampu latar rata dalam panel LCD kecil dan untuk aplikasi penunjuk tujuan am di mana isyarat jingga kemerahan diperlukan.

2. Penerangan Mendalam Parameter Teknikal

Bahagian ini memberikan analisis objektif yang terperinci mengenai parameter elektrik, optik, dan terma utama LED seperti yang ditakrifkan di bawah keadaan ujian piawai (Ta=25°C).

2.1 Rating Maksimum Mutlak

Rating Maksimum Mutlak mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Ini tidak bertujuan untuk operasi biasa.

• Voltan Songsang (V_R):5 V. Melebihi voltan ini dalam bias songsang boleh menyebabkan kerosakan simpang.
• Arus Ke Hadapan Berterusan (I_F):25 mA. Arus DC maksimum untuk operasi jangka panjang yang boleh dipercayai.
• Arus Ke Hadapan Puncak (I_FP):60 mA (Kitaran Tugas 1/10 @ 1kHz). Rating ini membolehkan denyutan pendek arus yang lebih tinggi, berguna untuk skema pengoperasian berbilang atau berdenyut.
• Pelesapan Kuasa (P_d):60 mW. Jumlah kuasa maksimum yang boleh dipelesapkan oleh peranti sebagai haba tanpa melebihi had termanya.
• Nyahcas Elektrostatik (ESD) Model Badan Manusia (HBM):2000 V. Ini menunjukkan tahap ketahanan ESD yang sederhana; prosedur pengendalian yang betul masih disyorkan.
• Suhu Operasi (T_opr):-40°C hingga +85°C. Julat suhu persekitaran di mana peranti ditentukan untuk berfungsi.
• Suhu Penyimpanan (T_stg):-40°C hingga +90°C.
• Suhu Pateri:Peranti ini boleh menahan pateri reflow dengan suhu puncak 260°C sehingga 10 saat, atau pateri tangan pada 350°C sehingga 3 saat setiap terminal.

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik

Parameter ini mentakrifkan prestasi LED di bawah keadaan operasi tipikal (I_F=20mA, Ta=25°C).

• Keamatan Bercahaya (I_v):45.0 mcd (Min), 112.0 mcd (Maks). Nilai tipikal berada dalam julat luas ini, yang diuruskan melalui sistem binning (lihat Seksyen 3). Sudut pandangan (2θ_1/2) biasanya 130 darjah, memberikan corak pancaran yang luas dan meresap.
• Ciri-ciri Spektrum:
  • Panjang Gelombang Puncak (λ_p):Biasanya 621 nm.
  • Panjang Gelombang Dominan (λ_d):605.5 nm (Min), 625.5 nm (Maks). Ini adalah panjang gelombang yang dilihat oleh mata manusia dan juga tertakluk kepada binning.
  • Lebar Jalur Spektrum (Δλ):Biasanya 18 nm, mentakrifkan ketulenan warna.
• Ciri-ciri Elektrik:
  • Voltan Ke Hadapan (V_F):1.70 V (Min), 2.00 V (Tip), 2.40 V (Maks) pada I_F=20mA. Voltan yang agak rendah ini adalah ciri teknologi bahan AlGaInP.
  • Arus Songsang (I_R):10 μA (Maks) pada V_R=5V. Satu nota kritikal menyatakan bahawa peranti ini tidak direka untuk beroperasi dalam bias songsang; parameter ujian ini adalah untuk pencirian kebocoran sahaja.

2.3 Pertimbangan Terma

Prestasi LED sangat bergantung pada suhu. Lengkung penurunan arus ke hadapan adalah penting untuk reka bentuk. Apabila suhu persekitaran (T_a) meningkat melebihi 25°C, arus ke hadapan berterusan maksimum yang dibenarkan mesti dikurangkan secara linear untuk mengelakkan kepanasan dan degradasi dipercepatkan. Lengkung penurunan memberikan hubungan khusus, memastikan suhu simpang kekal dalam had selamat.

3. Penjelasan Sistem Binning

Untuk memastikan konsistensi dalam pengeluaran besar-besaran, LED disusun (dibin) berdasarkan parameter utama. Ini membolehkan pereka memilih bahagian yang memenuhi keperluan aplikasi khusus untuk kecerahan dan warna.

3.1 Binning Keamatan Bercahaya

Output bercahaya dikategorikan kepada empat bin (P1, P2, Q1, Q2), setiap satu meliputi julat tertentu dari 45.0 mcd hingga 112.0 mcd. Sebagai contoh, bin Q2 mengandungi LED dengan keamatan antara 90.0 dan 112.0 mcd. Toleransi ±11% digunakan dalam setiap bin.

3.2 Binning Panjang Gelombang Dominan

Warna (panjang gelombang dominan) disusun kepada lima bin (E1 hingga E5), merangkumi dari 605.5 nm hingga 625.5 nm dalam langkah kira-kira 4nm. Bin E4, sebagai contoh, meliputi 617.5 hingga 621.5 nm. Toleransi yang lebih ketat ±1nm dikekalkan dalam setiap bin panjang gelombang.

3.3 Binning Voltan Ke Hadapan

Dokumen data menyatakan toleransi voltan ke hadapan ±0.1V, walaupun jadual binning khusus untuk V_Ftidak disediakan dalam petikan. Toleransi ketat ini membantu dalam mereka bentuk litar pemacu arus yang konsisten.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Data grafik memberikan pemahaman yang lebih mendalam tentang tingkah laku LED di bawah pelbagai keadaan.

4.1 Taburan Spektrum

Lengkung spektrum menunjukkan satu puncak yang jelas berpusat sekitar 621 nm, mengesahkan pancaran jingga kemerahan dari bahan cip AlGaInP. Lebar jalur yang sempit menunjukkan ketepuan warna yang baik.

4.2 Corak Sinaran

Gambar rajah kutub menggambarkan taburan ruang cahaya. Sudut pandangan tipikal 130 darjah disahkan, menunjukkan corak pancaran hampir-Lambertian (kosinus) di mana keamatan paling tinggi pada 0 darjah (berserenjang dengan cip) dan berkurangan secara beransur-ansur ke arah sisi.

4.3 Arus Ke Hadapan vs. Voltan Ke Hadapan (Lengkung I-V)

Lengkung ini menunjukkan hubungan eksponen tipikal diod. Voltan meningkat dengan mendadak pada arus yang sangat rendah dan kemudian meningkat lebih linear dalam julat operasi biasa (sekitar 2.0V pada 20mA).

4.4 Keamatan Bercahaya Relatif vs. Arus Ke Hadapan

Graf ini menunjukkan bahawa output cahaya adalah lebih kurang berkadar dengan arus ke hadapan dalam julat operasi, walaupun kecekapan mungkin turun sedikit pada arus yang sangat tinggi disebabkan peningkatan haba.

4.5 Keamatan Bercahaya Relatif vs. Suhu Persekitaran

Ini adalah lengkung kritikal yang menunjukkan pemadaman terma. Apabila suhu persekitaran meningkat, keamatan bercahaya berkurangan. Output boleh turun dengan ketara apabila suhu menghampiri had operasi maksimum, faktor utama untuk reka bentuk dalam persekitaran panas.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej

LED ini mematuhi garis luar pakej SMD "15-21". Lukisan dimensi terperinci menentukan panjang, lebar, tinggi, dan kedudukan kaki dengan toleransi piawai ±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Maklumat ini adalah penting untuk reka bentuk tapak kaki PCB dan pemeriksaan jarak.

5.2 Pengenalpastian Polarity

Tanda katod yang jelas ditunjukkan pada pakej, penting untuk orientasi yang betul semasa pemasangan. Memasang LED dalam polarity songsang akan menghalangnya daripada menyala dan mungkin mendedahkannya kepada tekanan voltan songsang.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Pengendalian yang betul adalah penting untuk kebolehpercayaan.

6.1 Had Arus

Perintang had arus luaran adalah wajib. Ciri I-V eksponen LED bermaksud peningkatan kecil dalam voltan boleh menyebabkan peningkatan besar, berpotensi merosakkan, dalam arus. Perintang menetapkan titik operasi.

6.2 Kepekaan Kelembapan dan Penyimpanan

Komponen dibungkus dalam beg penghalang tahan lembapan dengan bahan pengering. Beg tidak boleh dibuka sehingga bahagian sedia untuk digunakan. Selepas dibuka, LED yang tidak digunakan mesti disimpan dalam keadaan 30°C/60%RH atau kurang dan digunakan dalam masa 168 jam (7 hari). Jika melebihi, pembakaran pada 60±5°C selama 24 jam diperlukan sebelum reflow untuk mengelakkan kerosakan "popcorning" semasa pateri.

6.3 Profil Pateri Reflow

Profil reflow bebas plumbum terperinci disediakan:

• Pra-pemanasan:150-200°C selama 60-120 saat.
• Masa Melebihi Likuidus (217°C):60-150 saat.
• Suhu Puncak:260°C maksimum, dipegang tidak lebih daripada 10 saat.
• Kadar Pemanasan/Penyejukan:Maksimum 6°C/saat dan 3°C/saat, masing-masing.

Reflow tidak boleh dilakukan lebih daripada dua kali. Tekanan pada badan LED semasa pemanasan harus dielakkan.

6.4 Pateri Tangan dan Kerja Semula

Jika pateri tangan diperlukan, suhu hujung besi mesti di bawah 350°C, digunakan tidak lebih daripada 3 saat setiap terminal, menggunakan besi berkuasa rendah (<25W). Selang penyejukan >2 saat antara terminal diperlukan. Kerja semula sangat tidak digalakkan. Jika tidak dapat dielakkan, besi pateri berkepala dua khusus mesti digunakan untuk memanaskan kedua-dua terminal secara serentak, mengelakkan tekanan mekanikal pada sambungan pateri. Potensi kerosakan terma semasa kerja semula mesti dinilai terlebih dahulu.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Spesifikasi Pembungkusan

LED dibekalkan dalam pita pembawa timbul dengan dimensi yang ditentukan untuk poket dan lubang sproket. Pita dililit pada reel standard berdiameter 7 inci (178mm). Setiap reel mengandungi 2000 keping.

7.2 Butiran Reel dan Label

Dimensi untuk reel kosong disediakan. Label reel mengandungi maklumat kritikal:

• Nombor Bahagian Pelanggan (CPN)
• Nombor Bahagian Pengilang (P/N): 15-21/S3C-AP1Q2/2T
• Kuantiti Pembungkusan (QTY)
• Pangkat Keamatan Bercahaya (CAT)
• Pangkat Kekromatan/Panjang Gelombang Dominan (HUE)
• Pangkat Voltan Ke Hadapan (REF)
• Nombor Lot (LOT No.)

Kebolehjejakan ini adalah penting untuk kawalan kualiti dan pemadanan komponen dalam pengeluaran.

8. Nota Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

8.1 Reka Bentuk Litar

Sentiasa gunakan perintang siri untuk menetapkan arus ke hadapan. Kira nilai perintang menggunakan R = (V_bekalan- V_F) / I_F, di mana V_Fperlu diambil sebagai nilai maksimum (2.4V) dari dokumen data untuk memastikan arus tidak melebihi had di bawah keadaan terburuk. Pertimbangkan rating kuasa perintang (P = I_F²* R).

8.2 Pengurusan Terma

Walaupun pakej kecil, penyingkiran haba yang berkesan melalui PCB adalah penting untuk mengekalkan kecerahan dan jangka hayat, terutamanya dalam persekitaran suhu persekitaran tinggi atau apabila memacu berhampiran arus maksimum. Gunakan lengkung penurunan untuk menentukan arus operasi selamat untuk suhu persekitaran maksimum yang dijangkakan aplikasi anda. Pastikan kawasan kuprum yang mencukupi di sekitar pad LED pada PCB untuk bertindak sebagai penyebar haba.

8.3 Integrasi Optik

Sudut pandangan luas 130 darjah menjadikan LED ini sesuai untuk aplikasi yang memerlukan pencahayaan luas dan sekata tanpa optik sekunder. Untuk cahaya yang lebih diarahkan, kanta luaran atau pandu cahaya mungkin diperlukan. Resin jernih air memastikan penyerapan cahaya minimum dalam pakej itu sendiri.

9. Pematuhan dan Maklumat Bahan

Produk ini mematuhi beberapa arahan alam sekitar dan keselamatan utama, yang merupakan kelebihan penting untuk pembuatan elektronik moden. Ia disahkan bebas Pb (bebas plumbum), selaras dengan arahan Sekatan Bahan Berbahaya (RoHS). Ia juga mematuhi peraturan REACH EU mengenai bahan kimia. Tambahan pula, ia memenuhi keperluan bebas halogen, dengan kandungan Bromin (Br) dan Klorin (Cl) masing-masing di bawah 900 ppm, dan jumlahnya di bawah 1500 ppm, mengurangkan kesan alam sekitar semasa pelupusan.

10. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan LED SMD melalui lubang tradisional atau lebih besar, pembeza utama pakej 15-21 ini ialah peminaturannya yang luar biasa, membolehkan reka bentuk padat generasi seterusnya. Penggunaan bahan semikonduktor AlGaInP memberikan cahaya jingga kemerahan yang cekap dengan kestabilan warna yang baik merentasi suhu dan jangka hayat, selalunya lebih baik daripada teknologi lama seperti GaAsP. Gabungan sudut pandangan yang luas, keserasian SMT yang teguh, dan pematuhan alam sekitar penuh menjadikannya pilihan moden dan boleh dipercayai untuk aplikasi volum tinggi sensitif kos di mana ruang papan adalah premium.

11. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

11.1 Apakah nilai perintang yang perlu saya gunakan dengan bekalan 5V?

Menggunakan V_Fmaksimum 2.4V dan sasaran I_F20mA: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ohm. Nilai piawai terdekat 130Ω atau 150Ω adalah sesuai. Pelesapan kuasa perintang akan menjadi P = (0.020)²* 130 = 0.052W, jadi perintang 1/8W (0.125W) piawai adalah mencukupi.

11.2 Bolehkah saya mengendalikan LED ini tanpa perintang had arus jika voltan bekalan saya sepadan dengan V_F?

No.Ini sangat tidak digalakkan. Voltan ke hadapan mempunyai toleransi (1.7V hingga 2.4V) dan berbeza dengan suhu. Voltan bekalan tetap pada, katakan, 2.0V boleh menyebabkan arus berlebihan dalam LED dengan V_Frendah, membawa kepada kegagalan pantas. Perintang siri adalah penting untuk operasi yang stabil dan selamat.

11.3 Mengapakah masa penyimpanan selepas membuka beg dihadkan kepada 7 hari?

Pakej SMD boleh menyerap kelembapan dari udara. Semasa proses pateri reflow suhu tinggi, kelembapan yang terperangkap ini boleh mengewap dengan cepat, mencipta tekanan dalaman yang boleh melapikkan pakej atau memecahkan die ("popcorning"). Had 7 hari dan prosedur pembakaran adalah kawalan kualiti kritikal untuk mengelakkan mod kegagalan ini.

11.4 Bagaimanakah saya mentafsir kod bin (cth., Q2, E4) pada label?

Kod bin memberitahu anda kumpulan prestasi LED pada reel itu. "Q2" menunjukkan LED berkeamatan tinggi (90-112 mcd). "E4" menunjukkan panjang gelombang dominan dalam julat 617.5-621.5 nm. Menggunakan bahagian dari bin yang sama memastikan konsistensi dalam kecerahan dan warna merentasi produk anda.

12. Contoh Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

12.1 Lampu Latar Suis Papan Pemuka

Dalam papan pemuka automotif, pelbagai suis memerlukan lampu latar yang seragam dan boleh dipercayai. Beberapa LED ini boleh diletakkan di belakang penutup suis lutsinar. Sudut pandangan luas mereka memastikan pencahayaan sekata merentasi permukaan suis. Voltan operasi rendah membolehkan mereka dipacu terus dari sistem 5V atau 3.3V terkawal kenderaan dengan rangkaian perintang mudah. Julat suhu operasi tinggi (-40°C hingga +85°C) sesuai untuk persekitaran automotif.

12.2 Penunjuk Status pada Peranti Rangkaian

Untuk penunjuk "aktiviti pautan" atau "kuasa" pada penghala atau modem, satu LED memberikan isyarat visual yang jelas. Warna jingga kemerahan amat kelihatan. Komponen boleh dipacu oleh pin GPIO dari pengawal mikro. Perintang siri disambungkan antara GPIO dan anod LED, dengan katod disambungkan ke bumi. Firmware pengawal mikro boleh menogol pin untuk mencipta corak tetap atau berkelip. Format SMD membolehkan reka bentuk profil sangat rendah pada PCB panel hadapan.

13. Prinsip Pengendalian

LED ini berdasarkan cip semikonduktor yang diperbuat daripada Aluminium Gallium Indium Fosfida (AlGaInP). Apabila voltan ke hadapan dikenakan, elektron dan lubang disuntik ke dalam kawasan aktif simpang semikonduktor. Apabila pembawa cas ini bergabung semula, mereka membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Komposisi khusus aloi AlGaInP menentukan tenaga jurang jalur, yang seterusnya mentakrifkan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan—dalam kes ini, dalam spektrum jingga kemerahan (605-625 nm). Cahaya yang dijana dalam cip diekstrak melalui permukaan atas dan dibentuk oleh kanta resin epoksi jernih air pakej.

14. Trend Teknologi

Trend umum dalam teknologi LED penunjuk dan lampu latar terus menuju ke arah kecekapan yang lebih tinggi (lebih banyak output cahaya per unit kuasa elektrik), peningkatan peminaturan melebihi pakej seperti 15-21, dan gamut warna yang lebih luas. Terdapat juga fokus yang kuat untuk meningkatkan kebolehpercayaan dan jangka hayat di bawah keadaan teruk, seperti suhu dan kelembapan yang lebih tinggi. Integrasi elektronik kawalan, seperti pemacu arus malar atau pengawal modulasi lebar denyut (PWM), terus ke dalam pakej LED adalah satu lagi trend yang berkembang, memudahkan reka bentuk litar untuk pengguna akhir. Tambahan pula, dorongan untuk kelestarian terus mendorong kemajuan dalam bahan untuk memenuhi peraturan alam sekitar yang semakin ketat melebihi RoHS dan REACH.