Spesifikasi Teknikal LED Hijau SMD 0603 - Dimensi 1.6x0.8x0.6mm - Voltan 3.2V - Kuasa 76mW - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini menyediakan spesifikasi teknikal lengkap untuk Diode Pemancar Cahaya (LED) Peranti Permukaan-Pasang (SMD) dalam saiz pakej 0603. Peranti ini menggunakan bahan semikonduktor Indium Gallium Nitride (InGaN) untuk menghasilkan cahaya hijau. Ia direka untuk proses pemasangan automatik dan serasi dengan teknik pematerian reflow fasa wap dan inframerah piawai, menjadikannya sesuai untuk pembuatan elektronik volum tinggi.

Kelebihan teras komponen ini termasuk saiznya yang padat, keserasian dengan arahan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya), dan reka bentuknya untuk kebolehpercayaan dalam sistem penempatan automatik. Ia bertujuan untuk digunakan dalam pelbagai aplikasi elektronik pengguna dan industri di mana lampu penunjuk, lampu latar, atau paparan status diperlukan.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan maksimum mutlak menentukan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Nilai-nilai ini bukan untuk operasi berterusan.

• Pelesapan Kuasa (Pd):76 mW. Ini adalah jumlah kuasa maksimum yang boleh dilesapkan oleh pakej LED sebagai haba pada suhu ambien (Ta) 25°C.
• Arus Kehadapan Puncak (I_F(PEAK)):100 mA. Ini adalah arus maksimum yang dibenarkan di bawah keadaan berdenyut (kitar tugas 1/10, lebar denyut 0.1ms). Melebihi ini boleh menyebabkan kegagalan katastrofi serta-merta.
• Arus Kehadapan Berterusan (I_F):20 mA. Ini adalah arus maksimum yang disyorkan untuk operasi DC berterusan untuk memastikan kebolehpercayaan jangka panjang dan output cahaya yang stabil.
• Penurunan Arus DC:Di atas suhu ambien 50°C, arus berterusan maksimum yang dibenarkan berkurangan secara linear pada kadar 0.25 mA per darjah Celsius. Ini adalah kritikal untuk pengurusan terma dalam persekitaran tertutup atau suhu tinggi.
• Voltan Songsang (V_R):5 V. Menggunakan voltan pincang songsang lebih besar daripada ini boleh memecahkan sambungan PN LED.
• Suhu Operasi & Penyimpanan:Peranti ini dinilai untuk operasi antara -20°C hingga +80°C dan boleh disimpan antara -30°C hingga +100°C.

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik

Parameter ini diukur pada keadaan ujian piawai suhu ambien 25°C dan arus kehadapan (I_F) 20 mA, melainkan dinyatakan sebaliknya.

• Keamatan Pencahayaan (I_V):Julat dari minimum 71.0 mcd hingga maksimum 450.0 mcd, dengan nilai tipikal disediakan. Julat luas ini diuruskan melalui sistem binning (diterangkan kemudian). Keamatan diukur menggunakan sensor yang ditapis untuk sepadan dengan respons fotopik mata manusia (keluk CIE).
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):130 darjah. Ini adalah sudut penuh di mana keamatan pencahayaan jatuh kepada separuh daripada nilainya yang diukur pada paksi. Sudut 130 darjah menunjukkan corak cahaya yang luas dan meresap sesuai untuk aplikasi penunjuk.
• Panjang Gelombang Puncak (λ_P):530 nm. Ini adalah panjang gelombang di mana output kuasa spektrum adalah tertinggi.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):525 nm. Ini diperoleh daripada rajah kromatisiti CIE dan mewakili panjang gelombang tunggal yang paling menggambarkan warna cahaya yang dilihat. Ia adalah parameter utama untuk konsistensi warna.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ):35 nm. Ini adalah lebar spektrum yang dipancarkan pada separuh kuasa maksimumnya (Lebar Penuh pada Separuh Maksimum - FWHM). Lebar jalur yang lebih sempit menunjukkan warna yang lebih tulen dan tepu.
• Voltan Kehadapan (V_F):Julat dari 2.80 V (Min) hingga 3.60 V (Maks), dengan nilai tipikal 3.20 V pada 20 mA. Variasi ini diuruskan oleh binning voltan.
• Arus Songsang (I_R):Maksimum 10 µA apabila pincang songsang 5 V digunakan. Nilai yang jauh lebih tinggi daripada ini dalam aplikasi mungkin menunjukkan peranti yang rosak.

3. Penjelasan Sistem Binning

Untuk memastikan konsistensi dalam pengeluaran besar-besaran, LED disusun ke dalam "bin" berdasarkan parameter prestasi utama. Ini membolehkan pereka memilih komponen yang memenuhi keperluan toleransi khusus untuk aplikasi mereka.

3.1 Binning Voltan Kehadapan

Unit disusun mengikut voltan kehadapan (V_F) mereka yang diukur pada 20 mA. Bin (D7 hingga D10) mempunyai toleransi ±0.1V dalam setiap bin.
Contoh: Bin D8 mengandungi LED dengan V_Fantara 3.00V dan 3.20V.

3.2 Binning Keamatan Pencahayaan

Unit disusun mengikut keamatan pencahayaan (I_V) mereka yang diukur pada 20 mA. Bin (Q, R, S, T) mempunyai toleransi ±15% dalam setiap bin.
Contoh: Bin S mengandungi LED dengan keamatan antara 180.0 mcd dan 280.0 mcd.

3.3 Binning Panjang Gelombang Dominan

Unit disusun mengikut panjang gelombang dominan (λ_d) mereka yang diukur pada 20 mA. Bin (AP, AQ, AR) mempunyai toleransi ±1 nm dalam setiap bin.
Contoh: Bin AQ mengandungi LED dengan panjang gelombang dominan antara 525.0 nm dan 530.0 nm, menghasilkan warna hijau yang spesifik.

4. Analisis Keluk Prestasi

Walaupun keluk grafik khusus dirujuk dalam lembaran data (Rajah.1, Rajah.6), implikasinya adalah piawai untuk teknologi LED.

• Keluk IV:Hubungan antara arus kehadapan (I_F) dan voltan kehadapan (V_F) adalah eksponen. Peningkatan kecil dalam voltan melebihi voltan "lutut" mengakibatkan peningkatan arus yang besar dan berpotensi merosakkan. Inilah sebabnya pemacu arus malar adalah penting.
• Keamatan Pencahayaan vs. Arus:Output cahaya adalah berkadar secara anggaran dengan arus kehadapan dalam julat operasi. Walau bagaimanapun, kecekapan mungkin jatuh pada arus yang sangat tinggi disebabkan peningkatan haba.
• Keamatan Pencahayaan vs. Suhu:Output cahaya LED berkurangan apabila suhu sambungan meningkat. Ini adalah pertimbangan kritikal untuk aplikasi yang beroperasi dalam suhu ambien tinggi atau dengan pengurusan terma yang lemah.
• Taburan Spektrum:Spektrum cahaya yang dipancarkan adalah lebih kurang Gaussian, berpusat di sekitar panjang gelombang puncak. Panjang gelombang dominan menentukan titik warna yang dilihat pada carta CIE.

5. Maklumat Mekanikal & Pembungkusan

5.1 Dimensi Pakej

Peranti ini mematuhi tapak kaki pakej piawai EIA 0603, dengan dimensi kira-kira 1.6mm panjang, 0.8mm lebar, dan 0.6mm tinggi (toleransi ±0.10mm). Kanta adalah jernih air. Lukisan mekanikal terperinci harus dirujuk untuk susun atur pad dan geometri komponen yang tepat.

5.2 Pengenalpastian Polarity

Polarity biasanya ditunjukkan oleh tanda pada badan komponen atau oleh ciri asimetri dalam pakej. Katod biasanya ditanda. Polarity yang betul mesti diperhatikan semasa pemasangan, kerana pincang songsang melebihi 5V boleh merosakkan peranti.

5.3 Pembungkusan Pita dan Gegelung

Komponen dibekalkan pada pita pembawa timbul lebar 8mm yang dililit pada gegelung diameter 7-inci (178mm). Kuantiti gegelung piawai adalah 3000 keping. Pembungkusan mengikut piawaian ANSI/EIA 481-1-A, memastikan keserasian dengan peralatan pick-and-place automatik. Pita mempunyai penutup untuk melindungi komponen daripada pencemaran.

6. Panduan Pematerian & Pemasangan

6.1 Profil Pematerian Reflow

LED adalah serasi dengan proses pematerian bebas plumbum (Pb-free). Profil reflow inframerah yang dicadangkan disediakan:
- Pra-panas:150°C hingga 200°C.
- Masa Pra-panas:Maksimum 120 saat untuk membenarkan penyamaan terma dan pengaktifan fluks.
- Suhu Puncak:Maksimum 260°C.
- Masa Atas Cecair:10 saat maksimum pada suhu puncak. Reflow tidak boleh dilakukan lebih daripada dua kali.

6.2 Pematerian Tangan

Jika pematerian tangan diperlukan, penjagaan yang melampau mesti diambil:
- Suhu Besi:Maksimum 300°C.
- Masa Pematerian:Maksimum 3 saat per kaki.
- Pematerian tangan harus dilakukan hanya sekali untuk mengurangkan tekanan terma pada pakej plastik.

6.3 Pembersihan

Hanya agen pembersih yang ditetapkan harus digunakan. Pelarut yang disyorkan adalah etil alkohol atau isopropil alkohol pada suhu bilik. LED harus direndam kurang daripada satu minit. Bahan kimia yang tidak ditentukan mungkin merosakkan kanta epoksi atau pakej.

6.4 Penyimpanan & Pengendalian

- Simpan dalam persekitaran tidak melebihi 30°C dan 70% kelembapan relatif.
- Setelah dikeluarkan dari beg penghalang kelembapan asal, komponen harus direflow dalam masa satu minggu.
- Untuk penyimpanan lebih lama di luar pembungkusan asal, gunakan bekas tertutup dengan desikan atau atmosfera nitrogen.
- Komponen yang disimpan lebih daripada seminggu di luar beg harus dibakar pada kira-kira 60°C selama sekurang-kurangnya 24 jam sebelum pematerian untuk membuang kelembapan yang diserap dan mencegah "popcorning" semasa reflow.

7. Cadangan Reka Bentuk Aplikasi

7.1 Reka Bentuk Litar Pemacu

LED adalah peranti berasaskan arus. Untuk memastikan kecerahan seragam, terutamanya apabila menyambungkan berbilang LED secara selari, perintang had arus siri untuk setiap LED sangat disyorkan (Model Litar A). Memacu berbilang LED secara selari terus dari sumber voltan (Model Litar B) tidak disyorkan, kerana variasi kecil dalam ciri voltan kehadapan (V_F) antara LED individu akan menyebabkan perbezaan ketara dalam perkongsian arus dan, akibatnya, kecerahan.

7.2 Perlindungan Nyahcas Elektrostatik (ESD)

LED adalah sensitif kepada nyahcas elektrostatik. Kerosakan ESD boleh muncul sebagai arus bocor songsang tinggi, voltan kehadapan rendah, atau kegagalan lengkap untuk memancarkan cahaya. Langkah berjaga-jaga mesti diambil:
- Operator harus memakai gelang pergelangan tangan berasaskan bumi atau sarung tangan anti-statik.
- Semua stesen kerja, peralatan, dan alat mesti dibumikan dengan betul.
- Gunakan pengion untuk meneutralkan cas statik yang mungkin terkumpul pada kanta plastik semasa pengendalian.
- Ikuti prosedur pengendalian ESD piawai (ANSI/ESD S20.20).

7.3 Pengurusan Terma

Walaupun pelesapan kuasa adalah rendah (76mW maks), reka bentuk terma yang betul memanjangkan jangka hayat dan mengekalkan output cahaya yang stabil. Pastikan kawasan kuprum PCB yang mencukupi untuk penyingkiran haba, terutamanya apabila beroperasi pada suhu ambien tinggi atau berhampiran penarafan arus maksimum. Patuhi spesifikasi penurunan arus di atas 50°C.

8. Perbandingan & Pertimbangan Teknikal

Berbanding dengan teknologi lama seperti GaP, LED hijau berasaskan InGaN ini menawarkan kecekapan yang lebih tinggi dan output yang lebih terang. Pakej 0603 menyediakan tapak kaki yang jauh lebih kecil daripada pakej LED lama seperti 0805 atau 1206, membolehkan reka bentuk PCB berketumpatan tinggi. Sudut pandangan luas 130 darjah adalah sesuai untuk penunjuk omnidirectional, manakala LED sudut sempit mungkin lebih disukai untuk aplikasi pancaran fokus. Sistem binning yang komprehensif membolehkan pemadanan warna dan kecerahan yang lebih ketat dalam aplikasi kritikal berbanding dengan komponen yang tidak dibin atau dibin secara kasar.

9. Soalan Lazim (FAQ)

Q: Bolehkah saya memacu LED ini terus dari output logik 5V?
A: Tidak. Dengan V_Ftipikal 3.2V, menyambungkannya terus ke 5V akan menyebabkan arus berlebihan dan memusnahkan LED. Anda mesti menggunakan perintang had arus siri. Kira nilai perintang menggunakan R = (V_bekalan- V_F) / I_F.

Q: Mengapa terdapat julat yang begitu luas dalam keamatan pencahayaan (71-450 mcd)?
A: Ini adalah sebaran pengeluaran penuh. Melalui sistem binning (Q, R, S, T), anda boleh membeli LED dari julat keamatan yang lebih sempit dan spesifik (contohnya, Bin S: 180-280 mcd) untuk memastikan konsistensi dalam produk anda.

Q: Adakah LED ini sesuai untuk penggunaan luar?
A: Julat suhu operasi adalah -20°C hingga +80°C. Walaupun ia boleh berfungsi dalam banyak keadaan luar, pendedahan berpanjangan kepada cahaya matahari langsung, kelembapan, dan radiasi UV mungkin merosakkan kanta epoksi dari masa ke masa. Untuk persekitaran yang keras, pertimbangkan LED dengan salutan konformal atau khusus dinilai untuk penggunaan luar.

Q: Apa yang berlaku jika saya melebihi penarafan voltan songsang?
A: Melebihi 5V dalam pincang songsang boleh menyebabkan pecah longsoran sambungan PN, membawa kepada kerosakan serta-merta dan kekal, selalunya litar pintas.

10. Kajian Kes Reka Bentuk dan Penggunaan

Senario: Mereka bentuk panel penunjuk status untuk penghala rangkaian.
Panel memerlukan 10 LED hijau terang yang sama untuk menunjukkan aktiviti pautan dan status kuasa. Untuk memastikan semua LED mempunyai kecerahan dan warna yang sama, pereka menentukan BinSuntuk keamatan (180-280 mcd) dan BinAQuntuk panjang gelombang dominan (525-530 nm). Untuk menjamin arus yang konsisten, setiap LED dipacu oleh pin GPIO pada mikropengawal melalui perintang siri 100-ohm (dikira untuk bekalan 3.3V dan arus sasaran ~20mA). Susun atur PCB termasuk pad pelepasan haba kecil yang disambungkan ke satah bumi untuk penyingkiran haba. Semasa pemasangan, kilang menggunakan profil reflow IR yang disyorkan, dan operator mengikuti protokol ESD. Hasilnya adalah panel dengan lampu penunjuk yang seragam dan boleh dipercayai.

11. Prinsip Operasi

Ini adalah peranti fotonik semikonduktor. Apabila voltan kehadapan melebihi potensi terbina dalam sambungan digunakan, elektron dan lubang disuntik ke dalam kawasan aktif (telaga kuantum InGaN). Pembawa cas ini bergabung semula, membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Panjang gelombang spesifik (warna) cahaya yang dipancarkan ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor InGaN, yang direkayasa semasa proses pertumbuhan epitaksial untuk menghasilkan cahaya hijau (~525-530 nm). Kanta epoksi berfungsi untuk melindungi die semikonduktor, membentuk pancaran output cahaya, dan meningkatkan pengekstrakan cahaya dari cip.

12. Trend Teknologi

Teknologi asas untuk LED hijau, InGaN, terus berkembang. Trend termasuk:
- Peningkatan Kecekapan:Penyelidikan berterusan bertujuan untuk mengurangkan "penurunan kecekapan" (penurunan kecekapan pada arus pemacu yang lebih tinggi) dan meningkatkan kecekapan kuantum dalaman, membawa kepada LED yang lebih terang pada kuasa yang lebih rendah.
- Pengecilan:Saiz pakej terus mengecil (contohnya, dari 0603 ke 0402 dan lebih kecil) untuk memenuhi permintaan elektronik pengguna ultra-padat.
- Konsistensi Warna yang Lebih Baik:Kemajuan dalam pertumbuhan epitaksial dan algoritma binning membolehkan toleransi warna yang lebih ketat terus dari pengeluaran, mengurangkan keperluan untuk penyusunan sekunder.
- Kebolehpercayaan yang Lebih Tinggi:Penambahbaikan dalam bahan pembungkusan dan teknologi lampiran die memanjangkan jangka hayat operasi dan meningkatkan rintangan kepada tekanan terma dan mekanikal.