Dokumen Teknikal SMD LED 0603 Hijau - Dimensi 1.6x0.8x0.6mm - Voltan 2.8-3.8V - Kuasa 80mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk Peranti Permukaan Pasang (SMD) Diod Pemancar Cahaya (LED) bersaiz mini dalam pakej standard 0603. Komponen ini direka untuk pemasangan papan litar bercetak (PCB) automatik dan sesuai untuk aplikasi yang mempunyai ruang terhad. LED ini memancarkan cahaya hijau menggunakan bahan semikonduktor InGaN (Indium Gallium Nitride), menyediakan sumber cahaya yang terang dan cekap sesuai untuk pelbagai peralatan elektronik moden.

1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran

Kelebihan utama LED ini termasuk saiznya yang sangat padat, keserasian dengan mesin pick-and-place automatik, dan kesesuaian untuk proses pateri refluks inframerah (IR) volum tinggi. Ia direka untuk mematuhi pematuhan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya). Pasaran sasarannya merangkumi elektronik pengguna, telekomunikasi, pengkomputeran, dan peralatan perindustrian. Aplikasi biasa termasuk penunjuk status, lampu latar untuk panel hadapan dan kekunci, pencahayaan isyarat, dan pencahayaan hiasan dalam peranti seperti telefon bimbit, komputer riba, perkakasan rangkaian, peralatan rumah, dan papan tanda dalaman.

2. Parameter Teknikal: Tafsiran Objektif Mendalam

Bahagian ini memberikan pecahan terperinci mengenai ciri-ciri elektrik, optik dan termal LED. Memahami parameter ini adalah penting untuk reka bentuk litar yang boleh dipercayai dan integrasi sistem.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan maksimum mutlak menentukan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Nilai-nilai ini ditentukan pada suhu persekitaran (Ta) 25°C.

• Pelesapan Kuasa (Pd):80 mW. Ini adalah jumlah kuasa maksimum yang boleh dipancarkan oleh pakej LED sebagai haba tanpa melebihi had termalnya.
• Arus Ke Hadapan Puncak (I_FP):100 mA. Ini adalah arus ke hadapan segera maksimum yang dibenarkan, biasanya ditentukan di bawah keadaan berdenyut (kitar tugas 1/10, lebar denyut 0.1ms) untuk mengelakkan terlalu panas.
• Arus Ke Hadapan DC (I_F):20 mA. Ini adalah arus ke hadapan berterusan maksimum yang disyorkan untuk operasi normal.
• Julat Suhu Operasi:-40°C hingga +85°C. LED ini dijamin berfungsi dalam julat suhu persekitaran ini.
• Julat Suhu Penyimpanan:-40°C hingga +100°C. Peranti boleh disimpan tanpa kuasa yang digunakan dalam julat ini.

2.2 Ciri-ciri Elektrik dan Optik

Ini adalah parameter prestasi biasa yang diukur pada Ta=25°C dan I_F=20mA, melainkan dinyatakan sebaliknya.

• Keamatan Bercahaya (I_V):450 - 1400 mcd (millicandela). Ini adalah ukuran kecerahan LED yang dilihat oleh mata manusia. Julat yang luas menunjukkan peranti ini tersedia dalam bin kecerahan yang berbeza (lihat Seksyen 3).
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):110 darjah (biasa). Ini adalah sudut penuh di mana keamatan bercahaya adalah separuh daripada keamatan yang diukur pada paksi (0 darjah). Sudut 110 darjah menunjukkan corak pandangan yang luas dan meresap.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_P):518 nm (biasa). Ini adalah panjang gelombang di mana kuasa output optik berada pada tahap maksimum.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):520 - 535 nm. Ini adalah panjang gelombang tunggal yang dilihat oleh mata manusia yang paling sesuai dengan warna output cahaya LED. Ia adalah parameter utama untuk spesifikasi warna.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):35 nm (biasa). Ini menunjukkan ketulenan spektrum atau lebar jalur cahaya yang dipancarkan, diukur sebagai lebar penuh pada separuh maksimum (FWHM) spektrum pancaran.
• Voltan Ke Hadapan (V_F):2.8 - 3.8 V pada I_F=20mA. Ini adalah susut voltan merentasi LED apabila ia mengalirkan arus. Julat ini sepadan dengan bin voltan yang berbeza.
• Arus Songsang (I_R):10 μA (maks) pada V_R=5V. LED tidak direka untuk operasi bias songsang. Parameter ini terutamanya untuk ujian jaminan kualiti.

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 khusus untuk kecerahan, warna dan voltan.

3.1 Binning Voltan Ke Hadapan (V_F)

LED dikategorikan ke dalam bin berdasarkan susut voltan ke hadapan pada 20mA. Setiap bin mempunyai toleransi ±0.1V. Bin adalah: D7 (2.8-3.0V), D8 (3.0-3.2V), D9 (3.2-3.4V), D10 (3.4-3.6V), dan D11 (3.6-3.8V). Memilih LED dari bin V_Fyang sama membantu memastikan kecerahan seragam apabila berbilang LED disambung secara selari.

3.2 Binning Keamatan Bercahaya (I_V)

LED disusun mengikut kecerahan kepada lima bin keamatan, setiap satu dengan toleransi ±11%. Bin adalah: U1 (450-560 mcd), U2 (560-710 mcd), V1 (710-900 mcd), V2 (900-1120 mcd), dan W1 (1120-1400 mcd). Ini membolehkan pemilihan berdasarkan keperluan kecerahan aplikasi.

3.3 Binning Panjang Gelombang Dominan (λ_d)

Warna (hue) cahaya hijau dikawal dengan membinning panjang gelombang dominan, dengan toleransi ±1nm setiap bin. Bin adalah: AP (520-525 nm), AQ (525-530 nm), dan AR (530-535 nm). Ini memastikan konsistensi warna merentasi berbilang LED dalam paparan atau tatasusunan penunjuk.

4. Analisis Keluk Prestasi

Perwakilan grafik ciri-ciri LED memberikan pandangan yang lebih mendalam tentang kelakuannya di bawah pelbagai keadaan. Lembaran data termasuk keluk biasa untuk hubungan berikut (rujuk dokumen asal untuk graf khusus).

4.1 Arus Ke Hadapan vs. Voltan Ke Hadapan (Keluk I-V)

Keluk ini menunjukkan hubungan eksponen antara arus yang mengalir melalui LED dan voltan merentasinya. Ia adalah tidak linear, bermakna perubahan kecil dalam voltan boleh menyebabkan perubahan besar dalam arus. Inilah sebabnya LED harus didorong oleh sumber terhad arus, bukan sumber voltan malar.

4.2 Keamatan Bercahaya vs. Arus Ke Hadapan

Graf ini menggambarkan bagaimana output cahaya (dalam mcd) meningkat dengan peningkatan arus ke hadapan. Ia secara amnya linear dalam julat tetapi akan tepu pada arus yang sangat tinggi disebabkan oleh kesan termal dan penurunan kecekapan.

4.3 Keamatan Bercahaya vs. Suhu Persekitaran

Keluk ini menunjukkan pergantungan termal output cahaya. Biasanya, keamatan bercahaya berkurangan apabila suhu persekitaran meningkat. Memahami penurunan taraf ini adalah kritikal untuk aplikasi yang beroperasi dalam persekitaran suhu tinggi.

4.4 Taburan Spektrum

Plot ini menunjukkan kuasa optik relatif yang dipancarkan merentasi panjang gelombang yang berbeza. Ia berpusat di sekitar panjang gelombang puncak (518 nm) dan mempunyai bentuk ciri yang ditakrifkan oleh separuh lebar (35 nm).

5. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

5.1 Dimensi Pakej

LED ini dibungkus dalam pakej EIA 0603 standard. Dimensi utama (dalam milimeter) termasuk panjang badan 1.6mm, lebar 0.8mm, dan ketinggian 0.6mm. Terminal anod dan katod ditanda dengan jelas. Semua toleransi dimensi adalah ±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Lukisan berdimensi terperinci disediakan dalam lembaran data asal.

5.2 Susun Atur Pad Lekatan PCB yang Disyorkan

Gambar rajah corak land disediakan untuk mereka bentuk pad pateri pada PCB. Corak ini dioptimumkan untuk pateri yang boleh dipercayai semasa proses refluks IR, memastikan pembentukan fillet pateri yang betul dan kestabilan mekanikal.

5.3 Pengenalpastian Polarity

Pakej LED mempunyai tanda atau bentuk tertentu (selalunya takuk atau titik hijau) untuk mengenal pasti terminal katod. Polarity yang betul mesti diperhatikan semasa pemasangan untuk memastikan operasi yang betul.

6. Panduan Pateri dan Pemasangan

6.1 Profil Refluks IR yang Disyorkan

Untuk proses pateri bebas plumbum, profil suhu refluks tertentu disyorkan, mematuhi J-STD-020B. Parameter utama termasuk zon pra-panas (150-200°C, maks 120 saat), suhu puncak tidak melebihi 260°C, dan masa di atas likuidus (TAL) yang sesuai untuk pes pateri yang digunakan. Komponen boleh menahan profil ini maksimum dua kali.

6.2 Keadaan Penyimpanan

Peranti sensitif kelembapan yang belum dibuka harus disimpan pada ≤30°C dan ≤70% RH dan digunakan dalam tempoh satu tahun. Setelah beg penghalang kelembapan dibuka, LED harus disimpan pada ≤30°C dan ≤60% RH. Komponen yang terdedah kepada udara ambien selama lebih daripada 168 jam memerlukan prosedur pembakaran (kira-kira 60°C selama sekurang-kurangnya 48 jam) sebelum refluks untuk mengelakkan "popcorning" atau delaminasi semasa pateri.

6.3 Pembersihan

Jika pembersihan diperlukan selepas pateri, hanya pelarut berasaskan alkohol yang ditentukan seperti etil alkohol atau isopropil alkohol harus digunakan pada suhu normal selama kurang daripada satu minit. Bahan kimia yang tidak ditentukan mungkin merosakkan pakej LED.

6.4 Pateri Manual

Jika pateri tangan diperlukan, suhu besi pateri tidak boleh melebihi 300°C, dan masa pateri harus dihadkan kepada maksimum 3 saat setiap terminal. Pateri manual harus dilakukan hanya sekali.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung

LED dibekalkan pada pita pembawa timbul lebar 12mm yang dililit pada gegelung diameter 7 inci (178mm). Setiap gegelung mengandungi 4000 keping. Dimensi pita dan gegelung mematuhi piawaian ANSI/EIA-481 untuk memastikan keserasian dengan peralatan pemasangan automatik.

7.2 Kuantiti Pesanan Minimum

Kuantiti pembungkusan standard ialah 4000 keping setiap gegelung. Kuantiti pembungkusan minimum 500 keping tersedia untuk baki kuantiti.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Litar Aplikasi Biasa

LED adalah peranti didorong arus. Untuk kecerahan yang konsisten, terutamanya apabila berbilang LED digunakan secara selari, setiap LED harus didorong oleh perintang pembatas arusnya sendiri yang disambung secara bersiri. Memacu LED secara langsung dari pin mikropengawal memerlukan memastikan keupayaan sumber/penyerapan arus pin dan jumlah V_Frantai LED berada dalam had voltan sistem.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pembatasan Arus:Sentiasa gunakan perintang bersiri atau pemacu arus malar untuk menetapkan arus operasi kepada 20mA atau kurang untuk operasi berterusan.
• Pengurusan Termal:Walaupun pakejnya kecil, pastikan kawasan kuprum PCB atau laluan termal yang mencukupi jika beroperasi pada suhu persekitaran tinggi atau berhampiran arus maksimum untuk mengekalkan prestasi dan jangka hayat.
• Perlindungan ESD:Walaupun tidak dinyatakan secara eksplisit, langkah berjaga-jaga pengendalian ESD (Nyahcas Elektrostatik) standard untuk peranti semikonduktor harus dipatuhi semasa pemasangan.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

LED hijau 0603 ini, berdasarkan teknologi InGaN, menawarkan beberapa kelebihan utama. Berbanding teknologi lama seperti AlGaInP (digunakan untuk merah/kuning), InGaN menyediakan kecekapan dan kecerahan yang lebih tinggi untuk panjang gelombang hijau dan biru. Pakej 0603 adalah salah satu jejak kaki SMD LED terkecil yang distandardkan, menawarkan penjimatan ruang yang ketara berbanding pakej yang lebih besar seperti 0805 atau 1206. Sudut pandangan luas 110 darjah menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan keterlihatan luas, berbeza dengan LED sudut sempit yang digunakan untuk pencahayaan fokus.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

10.1 Bolehkah saya memacu LED ini secara langsung dengan bekalan 5V?

Tidak. Menyambung bekalan 5V secara langsung merentasi LED akan menyebabkan arus berlebihan mengalir, berkemungkinan memusnahkannya serta-merta. Anda mesti sentiasa menggunakan perintang pembatas arus bersiri. Nilai perintang boleh dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (V_bekalan- V_F) / I_F. Sebagai contoh, dengan bekalan 5V, V_F3.2V, dan I_Fyang dikehendaki 20mA: R = (5 - 3.2) / 0.02 = 90 ohm. Perintang standard 91-ohm atau 100-ohm akan sesuai.

10.2 Mengapa terdapat julat yang begitu luas dalam keamatan bercahaya (450-1400 mcd)?

Julat ini mewakili sebaran keseluruhan merentasi semua pengeluaran. Melalui proses binning (Seksyen 3.2), LED disusun ke dalam julat kecerahan yang lebih sempit dan khusus (contohnya, U1, V2, W1). Pereka boleh menentukan kod bin tertentu semasa membuat pesanan untuk menjamin LED dengan kecerahan yang konsisten dan boleh diramal untuk aplikasi mereka.

10.3 Apakah perbezaan antara panjang gelombang puncak dan panjang gelombang dominan?

Panjang gelombang puncak (λ_P) adalah panjang gelombang fizikal di mana LED memancarkan kuasa optik paling banyak, seperti yang diukur oleh spektrometer. Panjang gelombang dominan (λ_d) adalah ukuran psikofizikal; ia adalah panjang gelombang tunggal cahaya monokromatik yang akan kelihatan mempunyai warna yang sama kepada mata manusia seperti output spektrum luas LED. λ_dlebih relevan untuk spesifikasi warna dalam aplikasi visual.

11. Kes Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Senario: Mereka bentuk panel penunjuk status berbilang LED untuk penghala rangkaian.Panel memerlukan 10 LED hijau untuk menunjukkan aktiviti pautan pada port yang berbeza. Kecerahan dan warna seragam adalah kritikal untuk penampilan profesional.

1. Pemilihan Komponen:Tentukan LED dari bin Keamatan yang sama (contohnya, V1: 710-900 mcd) dan bin Panjang Gelombang Dominan yang sama (contohnya, AQ: 525-530 nm) untuk memastikan konsistensi visual.
2. Reka Bentuk Litar:Reka sepuluh litar pemacu yang sama, setiap satu terdiri daripada LED bersiri dengan perintang pembatas arus. Sambungkan setiap litar antara pin GPIO mikropengawal dan bumi. Nilai perintang dikira berdasarkan voltan tinggi output mikropengawal (contohnya, 3.3V) dan V_Fbiasa LED dari bin voltannya.
3. Susun Atur PCB:Gunakan corak land yang disyorkan. Pastikan jarak yang mencukupi antara LED untuk pengedaran cahaya yang sekata dan untuk mengelakkan silang haba.
4. Pemasangan:Ikuti panduan profil refluks IR. Selepas pemasangan, bersihkan jika perlu menggunakan isopropil alkohol.

12. Pengenalan Prinsip

LED adalah diod simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan ke hadapan dikenakan, elektron dari rantau jenis-n dan lubang dari rantau jenis-p disuntik ke dalam rantau simpang. Apabila pembawa cas ini bergabung semula, mereka membebaskan tenaga. Dalam diod standard, tenaga ini dibebaskan sebagai haba. Dalam LED, bahan semikonduktor (dalam kes ini, InGaN) dipilih supaya tenaga ini dibebaskan terutamanya sebagai foton (cahaya). Panjang gelombang khusus (warna) cahaya yang dipancarkan ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor. Sudut pandangan luas dicapai melalui geometri cip LED dan sifat-sifat kanta pembungkusan.

13. Trend Pembangunan

Trend umum dalam SMD LED untuk aplikasi penunjuk adalah ke arah saiz pakej yang lebih kecil (contohnya, 0402, 0201) untuk membolehkan reka bentuk PCB ketumpatan lebih tinggi. Terdapat dorongan berterusan untuk peningkatan kecekapan bercahaya (lebih banyak output cahaya per unit input kuasa elektrik) dan peningkatan konsistensi warna melalui toleransi binning yang lebih ketat. Tambahan pula, kemajuan dalam bahan pembungkusan bertujuan untuk meningkatkan kebolehpercayaan di bawah profil refluks suhu lebih tinggi dan meningkatkan rintangan kepada faktor persekitaran seperti kelembapan dan kitaran termal.