Dokumen Teknikal SMD LED 19-213 - Hijau Cemerlang - Sudut Pandangan 120° - 2.7-3.2V - 25mA - Resin Jernih Air

1. Gambaran Keseluruhan Produk

19-213 ialah LED peranti permukaan-pasang (SMD) yang direka untuk aplikasi elektronik moden dan padat. Ia menggunakan teknologi cip InGaN (Indium Gallium Nitride) untuk menghasilkan output cahaya hijau yang cemerlang. Kelebihan utama komponen ini ialah saiznya yang mini, yang membolehkan pengurangan ketara dalam ruang PCB (Papan Litar Bercetak), membolehkan ketumpatan pek komponen yang lebih tinggi, dan menyumbang kepada peminikroan keseluruhan peralatan pengguna akhir. Pembinaan ringannya menjadikannya pilihan ideal untuk aplikasi di mana ruang dan berat adalah kekangan kritikal.

LED ini dibungkus pada pita 8mm yang dililit pada gegelung berdiameter 7 inci, menjadikannya serasi sepenuhnya dengan peralatan pemasangan pick-and-place automatik berkelajuan tinggi. Keserasian ini melancarkan proses pembuatan untuk pengeluaran isipadu.

1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran

Kelebihan teras SMD LED 19-213 berasal daripada faktor bentuk SMD dan pematuhan bahan. Penghapusan bingkai plumbum tradisional menghasilkan sambungan yang lebih kukuh ke PCB dan prestasi yang lebih baik dalam persekitaran getaran tinggi. Produk ini dikelaskan sebagai bebas Pb, mematuhi arahan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya) EU, dan mematuhi peraturan REACH (Pendaftaran, Penilaian, Kebenaran dan Sekatan Bahan Kimia). Ia juga Bebas Halogen, dengan kandungan Bromin (Br) dan Klorin (Cl) masing-masing di bawah 900 ppm dan jumlah gabungannya di bawah 1500 ppm, menjadikannya sesuai untuk reka bentuk yang peka terhadap alam sekitar.

Aplikasi sasaran adalah pelbagai, memberi tumpuan kepada fungsi penunjuk dan lampu latar. Pasaran utama termasuk bahagian dalaman automotif (cth., lampu latar papan pemuka dan suis), peralatan telekomunikasi (cth., lampu penunjuk pada telefon dan mesin faks), dan elektronik pengguna (cth., lampu latar rata untuk LCD, suis, dan simbol). Sifat serba bolehnya juga menjadikannya sesuai untuk pelbagai aplikasi penunjuk lain.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Bahagian ini memberikan tafsiran objektif yang terperinci tentang parameter elektrik, optik dan haba utama yang ditakrifkan dalam dokumen data. Memahami had dan nilai tipikal ini adalah penting untuk reka bentuk litar yang boleh dipercayai.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan Maksimum Mutlak mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Ini bukan keadaan untuk operasi biasa.

• Voltan Songsang (VR): 5V- Menggunakan voltan pincang songsang melebihi 5V boleh menyebabkan kerosakan simpang serta-merta. Dokumen data menyatakan dengan jelas peranti ini tidak direka untuk operasi songsang; penarafan ini terutamanya untuk keadaan ujian IR.
• Arus Hadapan (IF): 25mA- Arus DC berterusan maksimum yang boleh mengalir melalui LED. Melebihi nilai ini akan menghasilkan haba berlebihan, membawa kepada penyusutan lumen dipercepatkan atau kegagalan bencana.
• Arus Hadapan Puncak (IFP): 100mA: Menentukan dua profil: Pateri alir semula (puncak 260°C sehingga 10 saat) dan Pateri tangan (hujung besi pada 350°C sehingga 3 saat setiap terminal).
• Pelesapan Kuasa (Pd): 95mW- Kuasa maksimum yang boleh diserakkan oleh pakej sebagai haba, dikira sebagai VF * IF. Beroperasi berhampiran had ini memerlukan pengurusan haba PCB yang teliti.
• Nyahcas Elektrostatik (ESD): 150V (HBM)- Penarafan Model Badan Manusia ini menunjukkan tahap kepekaan ESD yang sederhana. Prosedur pengendalian ESD yang betul semasa pemasangan dan pengendalian adalah wajib untuk mengelakkan kegagalan pendam atau serta-merta.
• Suhu Operasi (Topr): -40°C hingga +85°C- Julat suhu persekitaran di mana peranti dijamin berfungsi dalam spesifikasi yang diterbitkan.
• Suhu Penyimpanan (Tstg): -40°C hingga +90°C- Julat suhu untuk penyimpanan bukan operasi.
• Suhu Pateri (Tsol): Specifies two profiles: Reflow soldering (peak of 260°C for up to 10 seconds) and Hand soldering (iron tip at 350°C for up to 3 seconds per terminal).

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik

Parameter ini diukur pada keadaan ujian piawai Ta=25°C dan IF=5mA, melainkan dinyatakan sebaliknya. Ia mentakrifkan prestasi optik LED.

• Keamatan Pencahayaan (Iv): 45 - 112 mcd (Min - Maks)- Kecerahan yang dirasakan LED seperti yang diukur dalam millicandelas. Julat yang luas menunjukkan sistem pengelasan digunakan (diterangkan dalam Bahagian 3). Nilai tipikal tidak dinyatakan, jatuh di suatu tempat dalam julat ini.
• Sudut Pandangan (2θ1/2): 120° (Tipikal)- Rentang sudut di mana keamatan pencahayaan turun kepada separuh daripada nilai puncaknya. Ini adalah sudut pandangan yang sangat luas, sesuai untuk aplikasi yang memerlukan keterlihatan dari kedudukan luar paksi.
• Panjang Gelombang Puncak (λp): 518 nm (Tipikal)- Panjang gelombang di mana taburan kuasa spektrum cahaya yang dipancarkan berada pada maksimum.
• Panjang Gelombang Dominan (λd): 520 - 535 nm- Panjang gelombang tunggal cahaya monokromatik yang akan menimbulkan warna yang dirasakan sama seperti output LED. Ini adalah parameter utama untuk spesifikasi warna dan juga dikelaskan.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ): 35 nm (Tipikal)- Lebar spektrum yang dipancarkan, diukur pada separuh kuasa maksimum (Lebar Penuh pada Separuh Maksimum - FWHM). Nilai 35nm adalah ciri LED hijau InGaN.
• Voltan Hadapan (VF): 2.70 - 3.20 V- Susutan voltan merentasi LED apabila dikendalikan pada arus ujian 5mA. Julat ini juga tertakluk kepada pengelasan. Toleransi untuk parameter ini ialah ±0.05V daripada nilai yang dikelaskan.
• Arus Songsang (IR): 50 μA (Maks)- Arus bocor maksimum apabila voltan songsang yang ditentukan (5V) dikenakan.

3. Penjelasan Sistem Pengelasan (Binning)

Untuk memastikan konsistensi warna dan kecerahan dalam pengeluaran, LED disusun ke dalam kelas prestasi. 19-213 menggunakan tiga parameter pengelasan bebas.

3.1 Pengelasan Keamatan Pencahayaan

LED disusun ke dalam empat kelas (P1, P2, Q1, Q2) berdasarkan keamatan pencahayaan yang diukur pada IF=5mA. Kelas mempunyai julat berikut: P1 (45.0-57.0 mcd), P2 (57.0-72.0 mcd), Q1 (72.0-90.0 mcd), dan Q2 (90.0-112.0 mcd). Toleransi ±11% digunakan pada nilai yang dikelaskan. Pereka bentuk mesti memilih kelas yang sesuai untuk memenuhi tahap kecerahan yang diperlukan untuk aplikasi mereka.

3.2 Pengelasan Panjang Gelombang Dominan

Konsistensi warna diuruskan dengan mengelaskan panjang gelombang dominan kepada tiga kumpulan: X (520-525 nm), Y (525-530 nm), dan Z (530-535 nm). Toleransi ±1nm digunakan. Ini memastikan semua LED dalam kelompok tertentu menghasilkan warna hijau yang sangat serupa.

3.3 Pengelasan Voltan Hadapan

Voltan hadapan dikelaskan kepada lima kumpulan dengan langkah 0.1V: 29 (2.70-2.80V), 30 (2.80-2.90V), 31 (2.90-3.00V), 32 (3.00-3.10V), dan 33 (3.10-3.20V). Toleransi ialah ±0.05V. Mengetahui kelas VF boleh membantu dalam mereka bentuk litar had arus yang lebih tepat, terutamanya apabila mengendalikan berbilang LED secara bersiri.

4. Analisis Keluk Prestasi

Dokumen data termasuk beberapa keluk ciri tipikal yang penting untuk memahami kelakuan LED di bawah keadaan bukan piawai.

4.1 Keamatan Pencahayaan Relatif vs. Suhu Persekitaran

Keluk ini menunjukkan bagaimana output cahaya berkurangan apabila suhu persekitaran (Ta) meningkat. Seperti semua LED, 19-213 mengalami penyusutan lumen dengan peningkatan suhu. Pereka bentuk mesti mengambil kira penurunan haba ini dalam aplikasi di mana LED atau persekitarannya mungkin menjadi panas, untuk memastikan kecerahan yang mencukupi dikekalkan pada suhu operasi maksimum.

4.2 Keamatan Pencahayaan Relatif vs. Arus Hadapan

Graf ini menggambarkan hubungan tidak linear antara arus kendalian dan output cahaya. Walaupun peningkatan arus meningkatkan kecerahan, kecekapan (lumen per watt) biasanya berkurangan pada arus yang lebih tinggi disebabkan peningkatan penjanaan haba. Ia juga menunjukkan output cahaya menjadi tepu apabila arus menghampiri penarafan maksimum.

4.3 Voltan Hadapan vs. Arus Hadapan (Keluk IV)

Keluk IV adalah asas untuk reka bentuk litar. Ia menunjukkan hubungan eksponen antara voltan dan arus dalam diod. "Lutut" keluk, sekitar voltan hadapan tipikal, adalah di mana LED mula memancarkan cahaya dengan ketara. Keluk ini penting untuk memilih kaedah had arus yang sesuai (cth., nilai perintang atau tetapan pemacu arus malar).

4.4 Corak Radiasi

Gambar rajah kutub menggambarkan taburan ruang keamatan cahaya. Sudut pandangan 120° 19-213 menghasilkan corak pancaran yang luas, seperti lambertian. Ini mengesahkan kesesuaiannya untuk pencahayaan kawasan luas dan penunjuk yang perlu dilihat dari pelbagai sudut.

5. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

5.1 Dimensi Pakej

Dokumen data menyediakan lukisan 2D terperinci pakej LED dengan dimensi kritikal. Ukuran utama termasuk panjang keseluruhan, lebar, dan tinggi, saiz dan kedudukan pad pateri, dan lokasi pengecam katod (biasanya takuk atau tanda hijau pada satu sudut). Semua toleransi yang tidak ditentukan ialah ±0.1mm. Lukisan ini penting untuk mencipta corak tanah PCB (footprint) dalam perisian CAD.

5.2 Pengenalpastian Polarity

Polariti yang betul adalah penting untuk operasi. Pakej termasuk penanda visual untuk mengenal pasti terminal katod (-). Pereka bentuk dan juruteknik pemasangan mesti merujuk lukisan dimensi untuk mengorientasikan komponen dengan betul pada PCB.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Pematuhan kepada garis panduan ini adalah kritikal untuk mencapai sambungan pateri yang boleh dipercayai tanpa merosakkan LED.

6.1 Profil Pateri Alir Semula (Reflow)

Profil suhu alir semula bebas Pb yang disyorkan disediakan. Parameter utama termasuk: zon pemanasan awal antara 150-200°C selama 60-120 saat, masa di atas likuidus (217°C) 60-150 saat, suhu puncak tidak melebihi 260°C, dan masa maksimum pada puncak 10 saat. Kadar pemanasan maksimum ialah 6°C/saat, dan kadar penyejukan maksimum ialah 3°C/saat. Pateri alir semula tidak boleh dilakukan lebih daripada dua kali.

6.2 Langkah Berjaga-jaga Pateri Tangan

Jika pateri tangan diperlukan, penjagaan yang melampau diperlukan. Suhu hujung besi pateri mestilah di bawah 350°C, dan masa sentuhan dengan setiap terminal tidak boleh melebihi 3 saat. Besi pateri berkuasa rendah (≤25W) adalah disyorkan. Selang minimum 2 saat harus ditinggalkan antara pateri setiap terminal untuk membenarkan penyebaran haba.

6.3 Penyimpanan dan Kepekaan Kelembapan

LED dibungkus dalam beg penghalang tahan lembapan dengan bahan pengering. Beg tidak boleh dibuka sehingga komponen sedia untuk digunakan. Selepas dibuka, LED yang tidak digunakan harus disimpan pada ≤30°C dan ≤60% Kelembapan Relatif dan digunakan dalam masa 168 jam (7 hari). Jika masa penyimpanan dilebihi atau bahan pengering menunjukkan penyerapan lembapan, rawatan pembakaran pada 60±5°C selama 24 jam diperlukan sebelum digunakan untuk mengelakkan "popcorning" semasa alir semula.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Spesifikasi Gegelung dan Pita

Komponen dibekalkan dalam pita pembawa timbul dengan dimensi yang ditentukan dalam dokumen data. Pita dililit pada gegelung diameter piawai 7 inci (178mm). Setiap gegelung mengandungi 3000 keping. Dimensi gegelung (diameter hab, diameter flens, lebar) disediakan untuk keserasian dengan peralatan pemasangan automatik.

7.2 Penjelasan Label

Label gegelung mengandungi beberapa kod utama: P/N (Nombor Produk), QTY (Kuantiti Pembungkusan), CAT (Pangkat/Kelas Keamatan Pencahayaan), HUE (Kromatisiti/Pangkat Panjang Gelombang Dominan), REF (Pangkat Voltan Hadapan), dan LOT No (Nombor Lot Boleh Dikesan). Memahami pelabelan ini adalah penting untuk kawalan inventori dan memastikan kelas prestasi yang betul digunakan dalam pengeluaran.

8. Pertimbangan Reka Bentuk Aplikasi

8.1 Had Arus Adalah Wajib

Dokumen data menegaskan bahawa perintang had arus luaran (atau pemacu arus malar)mestidigunakan. LED menunjukkan peningkatan eksponen yang tajam dalam arus dengan peningkatan kecil dalam voltan melebihi voltan hadapannya. Tanpa had arus, walaupun turun naik voltan bekalan kecil boleh menyebabkan arus melebihi penarafan maksimum, membawa kepada kegagalan serta-merta.

8.2 Pengurusan Haba

Walaupun pakej itu sendiri menyebarkan haba, laluan utama untuk penyingkiran haba adalah melalui pad pateri ke dalam kuprum PCB. Untuk aplikasi yang beroperasi pada suhu persekitaran tinggi atau berhampiran arus maksimum, pertimbangkan menggunakan PCB dengan pelega haba yang mencukupi, jejak kuprum yang lebih lebar, atau bahkan pad haba khusus yang disambungkan ke satah bumi untuk membantu menyebarkan haba.

8.3 Perlindungan ESD

Memandangkan penarafan ESD HBM 150V, memasukkan perlindungan ESD asas pada talian yang disambungkan ke LED (cth., menggunakan diod penindasan voltan sementara atau perintang bersiri) mungkin dinasihatkan dalam persekitaran yang terdedah kepada nyahcas statik, terutamanya jika LED boleh diakses oleh pengguna.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

19-213 membezakan dirinya terutamanya melalui gabungan sudut pandangan yang sangat luas 120° dan resin jernih air. Ramai LED penunjuk menggunakan resin tersebar untuk meluaskan sudut pandangan, tetapi ini mengurangkan keamatan puncak pada paksi. 19-213 mencapai sudut luas dengan resin jernih, yang boleh memberikan kecerahan yang dirasakan lebih tinggi secara langsung pada paksi sambil mengekalkan keterlihatan luar paksi yang baik. Pematuhan penuhnya dengan peraturan alam sekitar moden (RoHS, REACH, Bebas Halogen) juga merupakan keperluan piawai tetapi penting untuk kebanyakan reka bentuk baharu.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

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

Nilai perintang (R) bergantung pada arus hadapan yang dikehendaki (IF) dan voltan hadapan (VF) kelas LED tertentu. Gunakan Hukum Ohm: R = (V_bekalan - VF) / IF. Sebagai contoh, dengan bekalan 5V, VF 3.0V (Kelas 31), dan sasaran IF 20mA: R = (5 - 3.0) / 0.020 = 100 Ohm. Sentiasa kira pelesapan kuasa dalam perintang: P_perintang = (V_bekalan - VF) * IF. Dalam kes ini, P = 2V * 0.02A = 0.04W, jadi perintang piawai 1/8W (0.125W) adalah mencukupi.

10.2 Bolehkah saya mengendalikan LED ini dengan isyarat PWM untuk penggelapan?

Ya, modulasi lebar denyut (PWM) adalah kaedah yang sangat baik untuk menggelapkan LED. Ia berfungsi dengan menyalakan dan mematikan LED dengan cepat. Kecerahan yang dirasakan adalah berkadar dengan kitar tugas (peratusan masa LED menyala). Penggelapan PWM mengekalkan konsistensi warna LED, tidak seperti penggelapan analog (mengurangkan arus), yang boleh menyebabkan perubahan warna. Pastikan frekuensi PWM cukup tinggi (biasanya >100Hz) untuk mengelakkan kelipan yang kelihatan.

10.3 Mengapakah proses penyimpanan dan pembakaran begitu penting?

Pakej SMD boleh menyerap kelembapan dari atmosfera. Semasa proses pateri alir semula suhu tinggi, kelembapan yang terperangkap ini boleh mengewap dengan cepat, mencipta tekanan wap di dalam pakej. Ini boleh menyebabkan pemisahan dalaman, keretakan resin, atau kegagalan ikatan wayar—fenomena yang dikenali sebagai "popcorning." Pembungkusan sensitif lembapan dan prosedur pembakaran direka untuk mengelakkan mod kegagalan ini.

11. Contoh Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

11.1 Tatasusunan LED Pelbagai untuk Lampu Latar Panel

Untuk lampu latar LCD kecil atau panel suis, berbilang LED 19-213 boleh disusun dalam tatasusunan. Disebabkan pengelasan voltan hadapan, secara amnya lebih boleh dipercayai untuk menyambungkan LED secara selari, setiap satu dengan perintang had arus sendiri, daripada secara bersiri. Konfigurasi ini memastikan variasi dalam VF antara LED individu tidak menyebabkan taburan arus dan kecerahan yang tidak sekata. Pemacu arus malar IC yang direka untuk berbilang saluran LED selari akan memberikan penyelesaian yang paling seragam dan cekap untuk tatasusunan yang lebih besar.

11.2 Penunjuk Status dengan Mikropengawal

Apabila dikendalikan terus dari pin GPIO mikropengawal, keupayaan sumber/penyerapan arus pin mesti diperiksa. Ramai pin MCU mempunyai had 20-25mA, yang sejajar dengan maksimum LED ini. Litar akan terdiri daripada LED dan perintang bersiri yang disambungkan antara pin MCU dan tanah (untuk konfigurasi penyerapan arus) atau VCC (untuk konfigurasi sumber arus). Nilai perintang dikira menggunakan voltan output MCU (cth., 3.3V) dan VF LED.

12. Pengenalan Prinsip Operasi

LED 19-213 adalah berdasarkan struktur diod semikonduktor yang dibuat daripada Indium Gallium Nitride (InGaN). Apabila voltan hadapan melebihi potensi simpang diod (kira-kira 2.7-3.2V) dikenakan, elektron dan lubang disuntik ke dalam kawasan aktif semikonduktor. Apabila pembawa cas ini bergabung semula, mereka membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Komposisi khusus aloi InGaN menentukan tenaga jurang jalur semikonduktor, yang secara langsung menentukan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan. Dalam kes ini, aloi ditala untuk menghasilkan foton dalam spektrum hijau (520-535 nm). Resin epoksi jernih air melindungi cip semikonduktor, memberikan kestabilan mekanikal, dan bertindak sebagai kanta untuk membentuk cahaya yang dipancarkan menjadi sudut pandangan 120°.

13. Trend dan Konteks Teknologi

19-213 mewakili teknologi matang dan diterima pakai secara meluas dalam pasaran LED SMD. Trend dalam sektor ini terus menuju ke beberapa perkembangan utama. Pertama, terdapat dorongan berterusan untuk peningkatan keberkesanan pencahayaan (lebih banyak output cahaya per watt input elektrik), yang meningkatkan kecekapan tenaga. Kedua, pencarian untuk ketulenan dan ketepuan warna yang lebih tinggi, terutamanya dalam spektrum hijau, tetap aktif. Ketiga, peminikroan pakej berterusan, dengan faktor bentuk yang lebih kecil daripada 19-213 menjadi biasa untuk peranti ultra-padat. Akhirnya, integrasi adalah trend yang semakin berkembang, dengan LED pelbagai warna (RGB) atau LED dengan litar kawalan bersepadu (seperti LED boleh dialamatkan I2C) menggabungkan berbilang fungsi ke dalam satu pakej, memudahkan reka bentuk dan pemasangan. 19-213, dengan fokusnya pada kebolehpercayaan, ketersediaan luas, dan pematuhan, berfungsi sebagai blok binaan asas dalam ekosistem aplikasi penunjuk dan pencahayaan yang luas.