Dokumen Teknikal LED SMD 12-21 Merah Pekat Pakej 1206 - Dimensi 3.2x1.6x1.1mm - Voltan 1.75-2.35V - Kuasa 60mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LED SMD 12-21 ialah peranti permukaan-pasang padat yang direka untuk pemasangan elektronik berketumpatan tinggi. Menggunakan teknologi cip AlGaInP, ia memancarkan cahaya merah pekat dengan panjang gelombang dominan tipikal 650 nm. Kelebihan utamanya terletak pada tapaknya yang jauh berkurangan berbanding LED berwayar tradisional, membolehkan peminikaturan produk akhir. Komponen ini dibungkus pada pita 8mm dalam gegelung 7-inci, menjadikannya serasi sepenuhnya dengan peralatan pateri dan pemasangan automatik berkelajuan tinggi. Ia adalah peranti satu warna, bebas plumbum yang mematuhi piawaian RoHS, EU REACH, dan bebas halogen (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran

Format pakej 1206 terminiatur (lebih kurang 3.2mm x 1.6mm) membolehkan reka bentuk papan litar bercetak (PCB) yang lebih kecil, ketumpatan pek komponen yang lebih tinggi, dan kos penyimpanan serta penghantaran yang berkurangan. Pembinaan ringannya menjadikannya sesuai untuk aplikasi mudah alih dan terhad ruang. Pasaran sasaran utama termasuk elektronik pengguna, kawalan industri, dan bahagian dalam automotif, khususnya untuk fungsi lampu latar dalam kelompok instrumen, panel suis, dan kekunci membran. Ia juga sesuai untuk penunjuk status dalam peranti telekomunikasi (cth., telefon, mesin faks) dan aplikasi penunjuk tujuan umum.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Bahagian ini memberikan tafsiran objektif terperinci tentang parameter elektrik, optik, dan haba utama yang ditakrifkan dalam dokumen data.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi di bawah atau pada had ini tidak dijamin.

• Voltan Songsang (V_R):5V. Melebihi voltan ini dalam pincang songsang boleh menyebabkan kerosakan simpang.
• Arus Ke Hadapan Berterusan (I_F):25 mA. Arus DC yang boleh digunakan secara berterusan.
• Arus Ke Hadapan Puncak (I_FP):60 mA (Kitaran Tugas 1/10, 1 kHz). Penarafan ini adalah untuk operasi berdenyut, mengurangkan penyebaran kuasa purata.
• Penyebaran Kuasa (P_d):60 mW pada T_a=25°C. Kehilangan kuasa maksimum yang dibenarkan, dikira sebagai V_F* I_F. Penarafan ini menurun dengan peningkatan suhu ambien.
• Nyahcas Elektrostatik (ESD):2000V (Model Badan Manusia). Menunjukkan kepekaan ESD sederhana; prosedur pengendalian yang betul diperlukan.
• Suhu Operasi & Penyimpanan:-40°C hingga +85°C (Operasi), -40°C hingga +90°C (Penyimpanan). Menentukan julat persekitaran untuk fungsi yang boleh dipercayai dan penyimpanan bukan operasi.
• Suhu Pateri:Reflow: 260°C puncak untuk maksimum 10 saat. Pateri Tangan: 350°C untuk maksimum 3 saat setiap terminal. Kritikal untuk kawalan proses pemasangan.

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik

Diukur pada T_a=25°C dan I_F=20 mA, ini adalah parameter prestasi tipikal.

• Keamatan Pencahayaan (I_v):28.5 hingga 72.0 mcd (millicandela). Kecerahan yang dirasakan LED. Julat luas ini diuruskan melalui sistem pembin (lihat Seksyen 3).
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):120 darjah (tipikal). Sudut lebar ini memberikan corak pancaran luas yang sesuai untuk lampu latar dan aplikasi penunjuk resap.
• Panjang Gelombang Puncak (λ_p):650 nm (tipikal). Panjang gelombang di mana taburan kuasa spektrum adalah maksimum.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):629.5 hingga 645.5 nm. Ini adalah persepsi panjang gelombang tunggal warna LED oleh mata manusia, juga diuruskan melalui pembin.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ):20 nm (tipikal). Lebar spektrum yang dipancarkan pada separuh keamatan maksimum (FWHM).
• Voltan Ke Hadapan (V_F):1.75 hingga 2.35 V pada I_F=20mA. Susut voltan merentasi LED semasa beroperasi. V_Fyang lebih rendah boleh meningkatkan kecekapan sistem.
• Arus Songsang (I_R):10 μA maksimum pada V_R=5V. Arus bocor kecil apabila peranti dipincang songsang.

3. Penjelasan Sistem Pembin

Untuk memastikan konsistensi warna dan kecerahan dalam pengeluaran, LED disusun ke dalam bin. LED 12-21 menggunakan tiga kriteria pembin bebas.

3.1 Pembin Keamatan Pencahayaan

LED dikategorikan kepada empat bin (N1, N2, P1, P2) berdasarkan keamatan pencahayaan yang diukur pada 20mA. Ini membolehkan pereka memilih gred kecerahan yang sesuai untuk aplikasi mereka, memastikan rupa seragam dalam tatasusunan pelbagai LED.

• Bin N1:28.5 - 36.0 mcd
• Bin N2:36.0 - 45.0 mcd
• Bin P1:45.0 - 57.0 mcd
• Bin P2:57.0 - 72.0 mcd

3.2 Pembin Panjang Gelombang Dominan

Konsistensi warna dikawal dengan membin panjang gelombang dominan kepada empat kod (E7, E8, E9, E10). Ini adalah kritikal untuk aplikasi di mana padanan warna tepat diperlukan.

• Bin E7:629.5 - 633.5 nm
• Bin E8:633.5 - 637.5 nm
• Bin E9:637.5 - 641.5 nm
• Bin E10:641.5 - 645.5 nm

3.3 Pembin Voltan Ke Hadapan

Voltan ke hadapan dibin untuk membantu pengiraan perintang had arus dan mengurus penyebaran kuasa dalam rentetan siri. Tiga bin (0, 1, 2) ditakrifkan.

• Bin 0:1.75 - 1.95 V
• Bin 1:1.95 - 2.15 V
• Bin 2:2.15 - 2.35 V

4. Analisis Lengkung Prestasi

Walaupun graf khusus tidak terperinci dalam teks yang diberikan, lengkung prestasi tipikal untuk LED sedemikian akan merangkumi hubungan berikut, kritikal untuk reka bentuk:

• Lengkung I-V (Arus-Voltan):Menunjukkan hubungan eksponen antara voltan ke hadapan dan arus. Voltan lutut adalah sekitar 1.8V. Perintang had arus adalah wajib kerana peningkatan sedikit voltan melebihi V_Fmenyebabkan peningkatan arus yang besar dan berpotensi merosakkan.
• Keamatan Pencahayaan vs. Arus Ke Hadapan:Keamatan meningkat secara lebih kurang linear dengan arus sehingga penarafan maksimum. Beroperasi di atas I_F=20mA meningkatkan kecerahan tetapi juga penyebaran kuasa dan suhu simpang.
• Keamatan Pencahayaan vs. Suhu Ambien:Keamatan biasanya berkurangan apabila suhu ambien meningkat disebabkan kecekapan kuantum dalaman yang berkurangan dan kesan haba lain. Ini adalah pertimbangan utama untuk persekitaran suhu tinggi.
• Taburan Spektrum:Plot keamatan relatif vs. panjang gelombang, menunjukkan puncak sekitar 650nm dengan FWHM ~20nm, mengesahkan titik warna merah pekat.
• Voltan Ke Hadapan vs. Suhu: V_Fmempunyai pekali suhu negatif, bermakna ia berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Ini boleh menjejaskan kestabilan pemacu arus malar.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi dan Lukisan Pakej

LED mematuhi tapak piawai 1206 (3216 metrik) SMD. Dimensi utama (dalam mm, toleransi ±0.1mm melainkan dinyatakan) termasuk: panjang keseluruhan (3.2), lebar (1.6), dan ketinggian (1.1). Lukisan menentukan tanda pengenalan katod, biasanya jalur hijau atau sudut serong pada pakej. Dimensi corak tanah (pad pateri) yang disyorkan pada PCB adalah kritikal untuk pateri yang boleh dipercayai dan biasanya sedikit lebih besar daripada terminal peranti untuk membentuk fillet yang betul.

5.2 Pengenalpastian Polarity

Orientasi yang betul adalah penting. Katod ditanda pada peranti. Rajah dokumen data mesti dirujuk untuk mengenal pasti tanda ini (cth., jalur berwarna, takuk). Polarity yang salah akan menghalang LED daripada menyala dan menggunakan voltan songsang melebihi 5V mungkin merosakkannya.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

6.1 Profil Pateri Reflow

LED serasi dengan reflow inframerah dan fasa wap. Profil suhu bebas plumbum (Pb-free) ditentukan:

• Pemanasan Awal:150-200°C selama 60-120 saat. Pemanasan beransur-ansur untuk mengurangkan kejutan haba.
• Masa Melebihi Likuidus (217°C):60-150 saat.
• Suhu Puncak:260°C maksimum, dipegang tidak lebih daripada 10 saat.
• Kadar Peningkatan Maksimum:3°C/saat.
• Kadar Penurunan Maksimum:6°C/saat.

Nota Kritikal:Pateri reflow tidak boleh dilakukan lebih daripada dua kali untuk mengelakkan tekanan haba berlebihan pada pakej dan ikatan wayar.

6.2 Arahan Pateri Tangan

Jika pembaikan manual diperlukan:

• Gunakan besi pateri dengan suhu hujung < 350°C.
• Gunakan haba pada setiap terminal untuk < 3 saat.
• Gunakan besi dengan penarafan kuasa < 25W.
• Benarkan selang minimum 2 saat antara pateri setiap terminal.
• Untuk penyingkiran, besi pateri dua hujung disyorkan untuk memanaskan kedua-dua terminal serentak dan mengelakkan tekanan mekanikal.

Pateri tangan membawa risiko kerosakan haba yang lebih tinggi dan harus dielakkan dalam pengeluaran.

6.3 Penyimpanan dan Kepekaan Kelembapan

Peranti dibungkus dalam beg tahan lembapan dengan penyerap lembapan.

• Sebelum Dibuka:Simpan pada ≤30°C dan ≤90% RH.
• Selepas Dibuka (Jangka Hayat Lantai):1 tahun pada ≤30°C dan ≤60% RH. Peranti yang tidak digunakan mesti dimeterai semula dalam beg kalis lembapan.
• Pembakaran:Jika penunjuk penyerap lembapan berubah warna atau masa penyimpanan terlampaui, bakar pada 60 ±5°C selama 24 jam sebelum digunakan untuk membuang lembapan yang diserap dan mencegah "popcorning" semasa reflow.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Spesifikasi Pembungkusan

LED dibekalkan dalam pita pembawa timbul pada gegelung diameter 7-inci. Setiap gegelung mengandungi 2000 keping. Dimensi pita (saiz poket, pic) ditentukan untuk memastikan keserasian dengan feeder automatik. Gegelung mempunyai dimensi hab, flens, dan luar tertentu untuk dipasang pada mesin penempatan.

7.2 Penjelasan Label

Label gegelung mengandungi maklumat kritikal untuk kebolehjejakan dan aplikasi yang betul:

• P/N:Nombor produk penuh (cth., 12-21/R8C-AN1P2B/2D).
• QTY:Kuantiti pada gegelung.
• CAT (atau Pangkat Keamatan Pencahayaan):Kod bin keamatan (cth., P1).
• HUE (Pangkat Kromatisiti/Panjang Gelombang):Kod bin panjang gelombang dominan (cth., E9).
• REF (Pangkat Voltan Ke Hadapan):Kod bin voltan (cth., 1).
• No LOT:Nombor lot pembuatan untuk penjejakan kualiti.

8. Cadangan Reka Bentuk Aplikasi

8.1 Litar Aplikasi Biasa

Kaedah pemacu paling biasa ialah perintang had arus siri. Nilai perintang (R_s) dikira menggunakan Hukum Ohm: R_s= (V_bekalan- V_F) / I_F. Menggunakan V_Fmaksimum dari bin (cth., 2.35V untuk Bin 2) memastikan arus mencukupi walaupun dengan variasi LED kes terburuk. Untuk bekalan 5V dan I_F=20mA: R_s= (5 - 2.35) / 0.02 = 132.5Ω. Perintang piawai 130Ω atau 150Ω adalah sesuai. Penarafan kuasa perintang harus sekurang-kurangnya (I_F²* R_s).

8.2 Pertimbangan dan Langkah Berjaga-jaga Reka Bentuk

• Had Arus Adalah Wajib:Seperti yang ditekankan dalam "Langkah Berjaga-jaga," mekanisme had arus luaran (perintang atau pemacu arus malar) mutlak diperlukan. Sambungan terus ke sumber voltan akan memusnahkan LED.
• Pengurusan Haba:Walaupun satu LED hanya menyebarkan ~60mW, tatasusunan berketumpatan tinggi atau operasi pada suhu ambien tinggi memerlukan perhatian kepada susun atur PCB untuk penyebaran haba. Elakkan meletakkan berhampiran sumber haba lain.
• Perlindungan ESD:Laksanakan prosedur pengendalian selamat ESD semasa pemasangan. Perlindungan ESD peringkat litar mungkin diperlukan dalam persekitaran sensitif.
• Reka Bentuk Optik:Sudut pandangan 120 darjah memberikan liputan luas. Untuk cahaya fokus, optik sekunder (kanta) diperlukan. Pakej resin jernih air sesuai untuk aplikasi di mana warna die boleh diterima atau apabila digunakan dengan penyebar luaran.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding LED merah lubang-laluan lama (cth., 3mm, 5mm), LED SMD 12-21 menawarkan:

• Pengurangan Saiz:Tapak dan profil jauh lebih kecil, membolehkan reka bentuk terminiatur moden.
• Keserasian Automasi:Direka untuk pemasangan permukaan-pasang volum tinggi, kos rendah.
• Kebolehpercayaan Dipertingkatkan:Pakej SMD selalunya mempunyai laluan haba yang lebih baik ke PCB dan tiada wayar utama bengkok yang boleh menyebabkan tekanan.
• Berbanding beberapa LED merah SMD lain (cth., yang menggunakan InGaN untuk merah), teknologi AlGaInP biasanya menawarkan kecekapan lebih tinggi dan warna lebih tepu dalam spektrum merah/amber.

Kompromi utamanya ialah keperluan untuk proses fabrikasi dan pemasangan PCB yang lebih tepat berbanding komponen lubang-laluan.

10. Soalan Lazim (FAQ)

10.1 Apakah perintang yang perlu saya gunakan dengan bekalan 3.3V?

Menggunakan V_Fmaksimum 2.35V dan sasaran I_F20mA: R = (3.3 - 2.35) / 0.02 = 47.5Ω. Gunakan perintang piawai 47Ω. Sahkan arus: I = (3.3 - 2.0[tipikal]) / 47 ≈ 27.7mA, yang melebihi penarafan berterusan 25mA. Untuk selamat, pilih perintang 68Ω: I = (3.3 - 2.0) / 68 ≈ 19.1mA, yang berada dalam spesifikasi.

10.2 Bolehkah saya mengawal LED ini dengan isyarat PWM untuk kawalan kecerahan?

Ya. Modulasi Lebar Denyut (PWM) adalah kaedah cemerlang untuk meredupkan LED. Pastikan arus puncak dalam setiap denyut tidak melebihi penarafan maksimum mutlak (I_FP= 60mA untuk denyut kitaran tugas 10%). Frekuensi harus cukup tinggi untuk mengelakkan kelipan kelihatan (biasanya >100Hz).

10.3 Mengapa maklumat penyimpanan dan pembakaran begitu penting?

Pakej plastik SMD boleh menyerap lembapan dari udara. Semasa proses pateri reflow suhu tinggi, lembapan yang terperangkap ini boleh mengewap dengan cepat, mencipta tekanan dalaman yang boleh melapikkan pakej atau memecahkan die ("popcorning"). Keadaan penyimpanan dan prosedur pembakaran mencegah mod kegagalan ini.

10.4 Bagaimana saya mentafsir kod bin semasa membuat pesanan?

Untuk rupa konsisten dalam produk, nyatakan bin yang dikehendaki untuk Keamatan Pencahayaan (CAT), Panjang Gelombang Dominan (HUE), dan pilihan Voltan Ke Hadapan (REF). Contohnya, meminta "CAT=P1, HUE=E9" memastikan semua LED akan mempunyai kecerahan yang serupa dan warna merah pekat yang sangat spesifik. Jika tidak dinyatakan, anda mungkin menerima campuran dari pengeluaran.

11. Contoh Aplikasi Praktikal

11.1 Lampu Latar Suis Papan Pemuka Automotif

Dalam aplikasi ini, pelbagai LED 12-21 diletakkan di belakang penutup suis lutsinar atau simbol pada papan pemuka. Sudut pandangan lebar 120 darjah memastikan pencahayaan sekata merentasi simbol. Ia biasanya didorong dalam rentetan selari, setiap satu dengan perintang had arus sendiri, dari sistem 12V kenderaan (melalui pengatur voltan). Julat operasi -40°C hingga +85°C sesuai untuk persekitaran dalaman automotif. Konsistensi dalam panjang gelombang (bin HUE) adalah kritikal di sini untuk memadankan warna pencahayaan dalaman lain.

11.2 Penunjuk Status pada Penghala Rangkaian

Satu LED boleh digunakan untuk menunjukkan kuasa atau aktiviti rangkaian. Ia didorong oleh pin GPIO pengawal mikro. Litar termasuk perintang siri (dikira untuk output 3.3V atau 5V MCU) dan mungkin transistor jika pin MCU tidak boleh membekalkan 20mA secara langsung. Warna merah pekat sangat kelihatan. Pakej SMD membolehkannya diletakkan sangat dekat dengan tingkap penunjuk kecil pada sarung penghala.

12. Pengenalan Prinsip Operasi

LED 12-21 ialah peranti fotonik semikonduktor. Terasnya ialah cip yang diperbuat daripada bahan AlGaInP (Aluminium Gallium Indium Phosphide). Apabila voltan ke hadapan melebihi potensi simpang diod (∼1.8V) digunakan, elektron dan lubang disuntik ke dalam kawasan aktif di mana mereka bergabung semula. Dalam sistem bahan ini, sebahagian besar tenaga penggabungan semula ini dibebaskan sebagai foton (cahaya) dan bukannya haba. Komposisi spesifik lapisan AlGaInP menentukan tenaga jurang jalur, yang secara langsung mentakrifkan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan—dalam kes ini, merah pekat sekitar 650 nm. Pakej resin epoksi jernih air merangkumi cip, memberikan perlindungan mekanikal, dan bertindak sebagai kanta utama membentuk output cahaya kepada corak 120 darjah.

13. Trend dan Konteks Teknologi

LED SMD 1206 mewakili teknologi pembungkusan matang dan diterima pakai secara meluas. Trend semasa dalam pembungkusan LED bergerak ke arah tapak yang lebih kecil (cth., 0805, 0603, 0402) untuk terminiatur ultra dan tatasusunan berketumpatan lebih tinggi. Terdapat juga trend kuat ke arah pakej skala cip (CSP) yang menghapuskan pakej plastik tradisional untuk saiz minimum dan prestasi haba optimum. Untuk pancaran merah, sementara AlGaInP kekal sangat cekap, perkembangan dalam LED tertukar fosfor dan bahan semikonduktor novel berterusan. Tambahan pula, integrasi elektronik kawalan (cth., pemacu arus malar, pengawal PWM) terus ke dalam pakej LED ("LED pintar") menjadi lebih biasa untuk aplikasi pencahayaan maju. LED 12-21 berada dalam segmen pasaran yang mantap dan dioptimumkan kos, dihargai untuk kebolehpercayaan, kesederhanaan, dan keserasian dengan proses SMT piawai.

14. Penafian Sekatan Aplikasi

Produk ini direka untuk aplikasi komersial dan industri umum. Ia tidak khususnya layak atau dijamin untuk digunakan dalam sistem kebolehpercayaan tinggi atau kritikal keselamatan seperti:

• Peralatan ketenteraan atau aeroangkasa
• Sistem keselamatan automotif (cth., lampu brek, kawalan beg udara)
• Peralatan sokongan hayat perubatan

Dalam aplikasi sedemikian, produk berbeza dengan julat suhu lanjutan, ujian kebolehpercayaan dipertingkatkan, dan aliran kelayakan berbeza diperlukan. Spesifikasi dalam dokumen ini menjamin prestasi hanya dalam had yang dinyatakan dan untuk komponen sebagai unit individu. Prestasi dan kebolehpercayaan peringkat sistem adalah tanggungjawab pereka produk akhir.