Dokumen Teknikal SMD LED 16-213/GHC-YR1S1/3T - Hijau Cemerlang - 2.7-3.7V - 25mA

1. Gambaran Keseluruhan Produk

16-213/GHC-YR1S1/3T ialah LED peranti permukaan terpasang (SMD) yang direka untuk aplikasi elektronik moden yang memerlukan saiz padat, kebolehpercayaan tinggi, dan prestasi optik yang cemerlang. Komponen ini menggunakan cip semikonduktor InGaN (Indium Gallium Nitride) untuk menghasilkan output cahaya hijau yang cemerlang. Kelebihan utamanya termasuk tapak yang jauh lebih kecil berbanding LED berbingkai plumbum tradisional, membolehkan ketumpatan peletakan yang lebih tinggi pada papan litar bercetak (PCB), keperluan penyimpanan yang berkurangan, dan akhirnya menyumbang kepada pengecilan peralatan akhir. Peranti ini ringan, menjadikannya amat sesuai untuk aplikasi yang mempunyai kekangan ruang dan mudah alih.

Penentuan kedudukan produk utama termasuk penggunaannya sebagai penunjuk kecekapan tinggi dan sumber lampu latar. Ia dibungkus pada pita 8mm yang dililit pada gegelung berdiameter 7 inci, memastikan keserasian dengan peralatan pemasangan automatik pilih-dan-letak standard. LED ini dibina dengan enkapsulasi resin jernih air, yang memaksimumkan output cahaya dan memberikan penampilan yang bersih dan terang.

2. Penerangan Mendalam Spesifikasi Teknikal

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Had operasi peranti ditakrifkan di bawah keadaan Ta=25°C. Melebihi penarafan ini boleh menyebabkan kerosakan kekal.

• Voltan Songsang (V_R):5V. Menggunakan voltan songsang yang lebih tinggi daripada ini boleh merosakkan simpang PN LED.
• Arus Kehadapan Berterusan (I_F):25mA. Ini ialah arus DC maksimum yang disyorkan untuk operasi berterusan.
• Arus Kehadapan Puncak (I_FP):100mA. Penarafan ini terpakai di bawah keadaan berdenyut dengan kitar tugas 1/10 pada 1kHz, membenarkan tempoh kecerahan yang lebih tinggi secara ringkas.
• Pelesapan Kuasa (P_d):110mW. Ini ialah kuasa maksimum yang boleh dilesapkan oleh pakej sebagai haba tanpa melebihi had habanya.
• Nyahcas Elektrostatik (ESD):Tahan sehingga 150V (Model Badan Manusia). Prosedur pengendalian ESD yang betul adalah penting semasa pemasangan.
• Suhu Operasi (T_opr):-40°C hingga +85°C. LED ini dinilai untuk beroperasi dalam pelbagai keadaan persekitaran.
• Suhu Penyimpanan (T_stg):-40°C hingga +90°C.
• Suhu Pateri (T_sol):Peranti ini boleh menahan pateri alir semula dengan suhu puncak 260°C sehingga 10 saat, atau pateri tangan pada 350°C sehingga 3 saat per terminal.

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik

Prestasi tipikal diukur pada Ta=25°C dengan I_F=20mA, melainkan dinyatakan sebaliknya.

• Keamatan Pencahayaan (I_v):Julat dari minimum 112 mcd hingga maksimum 225 mcd, dengan nilai tipikal dalam julat pengelasan ini. Toleransi ±11% terpakai.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):120 darjah. Sudut lebar ini memastikan kebolehlihatan yang baik dari pelbagai perspektif.
• Panjang Gelombang Puncak (λ_p):Biasanya 518 nm, menunjukkan panjang gelombang di mana keamatan cahaya yang dipancarkan adalah tertinggi.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):Julat dari 520 nm hingga 535 nm, mentakrifkan warna yang dilihat (hijau). Toleransi ±1 nm terpakai.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ):Biasanya 35 nm, diukur pada separuh keamatan maksimum (FWHM).
• Voltan Kehadapan (V_F):Julat dari 2.7V (min) hingga 3.7V (maks), dengan nilai tipikal 3.3V pada 20mA. Toleransi ±0.05V terpakai.
• Arus Songsang (I_R):Maksimum 50 μA apabila voltan songsang 5V digunakan.

3. Penjelasan Sistem Pengelasan (Binning)

Produk ini dikelaskan kepada beberapa kategori berdasarkan parameter optik dan elektrik utama untuk memastikan konsistensi dalam reka bentuk aplikasi.

3.1 Pengelasan Keamatan Pencahayaan

Kategori ditakrifkan untuk I_vpada I_F=20mA:

• R1:112 mcd hingga 140 mcd
• R2:140 mcd hingga 180 mcd
• S1:180 mcd hingga 225 mcd

Kod kategori tertentu (cth., sebahagian daripada GHC-YR1S1) menunjukkan julat keamatan yang dijamin untuk unit tersebut.

3.2 Pengelasan Panjang Gelombang Dominan

Kategori ditakrifkan untuk λ_dpada I_F=20mA:

• X:520 nm hingga 525 nm
• Y:525 nm hingga 530 nm
• Z:530 nm hingga 535 nm

Ini membolehkan pereka memilih LED dengan warna hijau yang sangat spesifik untuk aplikasi padanan warna.

4. Analisis Keluk Prestasi

Dokumen data menyediakan beberapa keluk ciri yang kritikal untuk reka bentuk.

4.1 Keamatan Pencahayaan Relatif vs. Suhu Persekitaran

Keluk menunjukkan bahawa keamatan pencahayaan agak stabil dari -40°C hingga kira-kira 25°C. Melebihi 25°C, keamatan secara beransur-ansur berkurangan apabila suhu meningkat, satu ciri biasa LED disebabkan peningkatan rekombinasi bukan sinaran dan kesan haba lain. Pada suhu operasi maksimum 85°C, output mungkin berkurangan dengan ketara berbanding suhu bilik. Ini mesti diambil kira dalam reka bentuk di mana suhu persekitaran tinggi dijangkakan.

4.2 Keluk Penurunan Arus Kehadapan

Graf ini mentakrifkan arus kehadapan maksimum yang dibenarkan sebagai fungsi suhu persekitaran. Pada 25°C, keseluruhan 25mA dibenarkan. Apabila suhu persekitaran meningkat, arus maksimum yang dibenarkan mesti dikurangkan secara linear untuk mengelakkan melebihi had pelesapan kuasa 110mW peranti dan untuk memastikan kebolehpercayaan jangka panjang. Ini adalah penting untuk mencegah pelarian haba dan kegagalan pramatang.

3.3 Keamatan Pencahayaan vs. Arus Kehadapan

Hubungan ini secara amnya linear pada arus yang lebih rendah tetapi mungkin menunjukkan tanda-tanda tepu atau penurunan kecekapan pada arus yang lebih tinggi (menghampiri penarafan maksimum). Keluk ini membolehkan pereka meramalkan kecerahan untuk arus pemacu yang diberikan.

4.4 Taburan Spektrum

Plot spektrum menunjukkan satu puncak dominan berpusat sekitar 518 nm (hijau), dengan ciri FWHM 35 nm. Terdapat pancaran minima di bahagian lain spektrum boleh lihat, mengesahkan warna hijau tulen.

4.5 Arus Kehadapan vs. Voltan Kehadapan

Keluk IV ini menunjukkan hubungan eksponen tipikal diod. Voltan kehadapan meningkat dengan arus. Julat V_Fyang ditentukan (2.7V-3.7V pada 20mA) boleh dilihat pada keluk ini. Pereka menggunakan ini untuk mengira nilai perintang pembatas arus yang diperlukan untuk voltan bekalan yang diberikan.

4.6 Corak Sinaran

Gambar rajah kutub menggambarkan sudut pandangan 120°. Keamatan hampir seragam dalam kon pusat dan berkurangan ke arah tepi. Corak ini penting untuk aplikasi yang memerlukan sudut pencahayaan tertentu.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej

LED ini mempunyai tapak SMD yang padat. Dimensi kritikal termasuk saiz badan, jarak kaki, dan ketinggian keseluruhan. Lukisan berdimensi terperinci disediakan dalam dokumen data dengan toleransi standard ±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Susun atur pad PCB yang dicadangkan juga ditunjukkan, yang direka untuk pateri yang boleh dipercayai dan kestabilan mekanikal. Pereka dinasihatkan untuk mengubah suai dimensi pad berdasarkan proses pembuatan PCB khusus dan keperluan haba mereka.

5.2 Pengenalpastian Kutub

Komponen ini mempunyai anod dan katod. Lukisan dokumen data menunjukkan kekutuban, biasanya ditanda oleh takuk, titik, atau bentuk kaki yang berbeza. Kekutuban yang betul mesti dipatuhi semasa susun atur PCB dan pemasangan untuk memastikan fungsi yang betul.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

6.1 Profil Pateri Alir Semula (Reflow)

Profil suhu terperinci untuk pateri alir semula bebas plumbum 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:Maksimum 6°C/saat.
• Kadar Penyejukan:Maksimum 3°C/saat.

Adalah disyorkan untuk tidak mendedahkan LED kepada lebih daripada dua kitaran alir semula. Tekanan pada badan LED semasa pemanasan dan lengkok PCB selepas pateri harus dielakkan.

6.2 Pateri Tangan

Jika pateri tangan diperlukan, suhu hujung besi pateri hendaklah kurang daripada 350°C, dan masa sentuhan per terminal tidak boleh melebihi 3 saat. Besi pateri berkuasa rendah (≤25W) adalah disyorkan. Selang penyejukan sekurang-kurangnya 2 saat harus dibenarkan antara pateri kedua-dua terminal untuk mengelakkan kejutan haba.

6.3 Kerja Baik Pulih dan Pembaikan

Kerja baik pulih selepas pateri tidak digalakkan. Jika tidak dapat dielakkan, besi pateri berkepala dua harus digunakan untuk memanaskan kedua-dua terminal secara serentak, meminimumkan tekanan pada LED. Kesan potensi pada ciri-ciri LED daripada kerja baik pulih mesti dinilai terlebih dahulu.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Spesifikasi Gegelung dan Pita

LED dibekalkan dalam pita pembawa timbul dengan dimensi yang ditentukan dalam dokumen data. Setiap gegelung mengandungi 3000 keping. Dimensi gegelung (diameter 7 inci) disediakan untuk penyediaan peralatan pengendalian automatik.

7.2 Kepekaan Kelembapan dan Penyimpanan

Produk ini dibungkus dalam beg aluminium kalis lembap dengan penyerap lembapan dan kad penunjuk kelembapan. Untuk mengelakkan kerosakan akibat lembapan ("popcorning") semasa alir semula:

• Sebelum dibuka:Simpan pada ≤30°C dan ≤90% RH.
• Selepas dibuka:"Jangka hayat lantai" ialah 1 tahun di bawah ≤30°C dan ≤60% RH. Bahagian yang tidak digunakan harus ditutup semula.
• Pembakaran:Jika penyerap lembapan menunjukkan tepu atau masa penyimpanan dilebihi, bakar pada 60±5°C selama 24 jam sebelum digunakan.

7.3 Penjelasan Label

Label gegelung mengandungi kod untuk:

• Nombor Bahagian Pelanggan (CPN)
• Nombor Produk (P/N)
• Kuantiti Pembungkusan (QTY)
• Pangkat Keamatan Pencahayaan (CAT)
• Pangkat Kekromatan/Panjang Gelombang Dominan (HUE)
• Pangkat Voltan Kehadapan (REF)
• Nombor Lot (LOT No.)

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Senario Aplikasi Biasa

• Lampu Latar:Sesuai untuk penunjuk papan pemuka, pencahayaan suis, dan lampu latar rata untuk panel LCD dan simbol.
• Telekomunikasi:Penunjuk status dan lampu latar kekunci dalam telefon dan mesin faks.
• Penunjuk Umum:Status kuasa, pemilihan mod, dan penunjuk antara muka pengguna lain dalam pelbagai elektronik pengguna, industri dan automotif.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk Kritikal

• Pembatasan Arus:Perintang siri luaran adalahsangat wajibuntuk menghadkan arus kehadapan. Ciri V-I eksponen LED bermaksud peningkatan voltan kecil boleh menyebabkan lonjakan arus besar yang merosakkan.
• Pengurusan Haba:Patuhi keluk penurunan arus kehadapan. Pastikan kawasan kuprum PCB yang mencukupi atau penyejuk haba lain jika beroperasi pada suhu persekitaran tinggi atau hampir arus maksimum.
• Perlindungan ESD:Laksanakan litar perlindungan ESD pada talian sensitif dan ikuti prosedur pengendalian yang betul semasa pemasangan.
• Reka Bentuk Optik:Pertimbangkan sudut pandangan 120° dan corak sinaran semasa mereka bentuk pandu cahaya, kanta, atau penyebar untuk mencapai kesan pencahayaan yang dikehendaki.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding teknologi LED lubang melalui yang lebih lama, SMD LED ini menawarkan kelebihan ketara:

• Saiz & Ketumpatan:Tapak yang jauh lebih kecil membolehkan pengecilan.
• Automasi:Sepenuhnya serasi dengan pemasangan SMT berkelajuan tinggi, mengurangkan kos pembuatan.
• Prestasi:Teknologi InGaN menyediakan kecekapan yang lebih tinggi dan output hijau yang lebih terang berbanding bahan lama.
• Kebolehpercayaan:Pembinaan SMD selalunya membawa kepada prestasi haba dan keteguhan mekanikal yang lebih baik apabila dipateri dengan betul.
• Pematuhan:Peranti ini bebas Pb, mematuhi peraturan RoHS dan EU REACH, dan memenuhi piawaian bebas halogen (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm), menjadikannya sesuai untuk reka bentuk yang peka alam sekitar dan pasaran global.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

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

Menggunakan Hukum Ohm (R = (V_bekalan- V_F) / I_F) dan mengandaikan V_Ftipikal 3.3V pada 20mA: R = (5V - 3.3V) / 0.02A = 85 ohm. Perintang standard 82 atau 100 ohm adalah sesuai. Sentiasa kira untuk V_Fminimum (2.7V) untuk memastikan arus tidak melebihi penarafan maksimum.

10.2 Bolehkah saya mengendalikan LED ini pada 30mA untuk kecerahan lebih tinggi?

Tidak. Penarafan Maksimum Mutlak untuk arus kehadapan berterusan ialah 25mA. Melebihi penarafan ini menjejaskan kebolehpercayaan dan boleh menyebabkan kegagalan serta-merta atau beransur-ansur. Untuk kecerahan yang lebih tinggi, pilih LED dari kategori keamatan pencahayaan yang lebih tinggi (cth., kategori S1) atau produk yang dinilai untuk arus yang lebih tinggi.

10.3 Bagaimanakah suhu mempengaruhi output cahaya?

Seperti yang ditunjukkan dalam keluk prestasi, keamatan pencahayaan berkurangan apabila suhu persekitaran meningkat. Pada 85°C, output mungkin hanya 60-70% daripada nilainya pada 25°C. Ini mesti diambil kira dalam reka bentuk optik sistem.

10.4 Adakah penyejuk haba diperlukan?

Untuk operasi berterusan pada 20mA dan suhu persekitaran sederhana (<50°C), haba biasanya dilesapkan dengan mencukupi melalui kaki LED ke dalam kuprum PCB. Mengikuti susun atur pad yang dicadangkan meningkatkan ini. Untuk suhu persekitaran tinggi atau jika dikendalikan hampir arus maksimum, meningkatkan kawasan kuprum PCB yang disambungkan ke pad LED bertindak sebagai penyejuk haba yang berkesan.

11. Kajian Kes Reka Bentuk dan Penggunaan

Senario: Mereka bentuk panel penunjuk status untuk pengawal industri.

1. Keperluan:Pelbagai LED hijau cemerlang untuk menunjukkan status "Sistem Sedia". Panel beroperasi dalam persekitaran sehingga 60°C.
2. Pemilihan:16-213/GHC-YR1S1/3T dalam kategori S1 (180-225 mcd) dipilih untuk kebolehlihatan tinggi.
3. Reka Bentuk Litar:Menggunakan rel sistem 3.3V. Mengandaikan V_F= 3.3V, perintang siri dikira: R = (3.3V - 3.3V) / 0.02A = 0 ohm. Ini tidak sah. Oleh itu, LED dikendalikan pada arus yang lebih rendah, cth., 15mA. R = (3.3V - 3.0V*) / 0.015A = 20 ohm. (*V_Fdianggarkan lebih rendah untuk 15mA dari keluk IV).
4. Semakan Haba:Pada suhu persekitaran 60°C, keluk penurunan memerlukan pengurangan arus maksimum. Beroperasi pada 15mA memberikan margin keselamatan yang baik di bawah had penurunan, memastikan kebolehpercayaan jangka panjang.
5. Susun Atur:Reka bentuk pad PCB mengikuti cadangan dokumen data, dengan tambahan tuangan kuprum yang disambungkan ke pad katod untuk penyebaran haba.
6. Keputusan:Sistem penunjuk yang boleh dipercayai, konsisten terang sesuai untuk persekitaran operasi.

12. Pengenalan Prinsip Operasi

LED ini beroperasi berdasarkan prinsip elektroluminesens dalam simpang PN semikonduktor. Kawasan aktif terdiri daripada InGaN. Apabila voltan kehadapan melebihi ambang diod digunakan, elektron dan lubang disuntik ke dalam kawasan aktif masing-masing dari lapisan jenis-N dan jenis-P. Pembawa cas ini bergabung semula, membebaskan tenaga dalam bentuk foton. Komposisi khusus aloi InGaN menentukan tenaga jurang jalur, yang secara langsung sepadan dengan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan—dalam kes ini, hijau (~518 nm). Enkapsulan resin epoksi jernih air melindungi cip semikonduktor, memberikan kestabilan mekanikal, dan bertindak sebagai kanta untuk membentuk pancaran output cahaya.

13. Trend Teknologi

Pembangunan SMD LED seperti ini adalah sebahagian daripada trend yang lebih luas dalam optoelektronik:

• Pengecilan:Pengurangan berterusan dalam saiz pakej (cth., dari 0603 ke 0402 ke 0201 saiz metrik) untuk membolehkan peranti yang semakin kecil.
• Peningkatan Kecekapan:Penambahbaikan berterusan dalam pertumbuhan epitaksial dan reka bentuk cip membawa kepada keberkesanan pencahayaan yang lebih tinggi (lebih banyak output cahaya per watt elektrik input).
• Konsistensi Warna:Spesifikasi pengelasan yang lebih ketat dan proses pembuatan maju memastikan warna dan kecerahan yang sangat seragam merentasi kumpulan pengeluaran, kritikal untuk tatasusunan dan paparan pelbagai LED.
• Kebolehpercayaan Dipertingkatkan:Bahan pembungkusan dan reka bentuk pengurusan haba yang diperbaiki memanjangkan jangka hayat operasi dan membolehkan penggunaan dalam persekitaran yang lebih keras (suhu, kelembapan lebih tinggi).
• Integrasi:Trend termasuk mengintegrasikan IC kawalan, perintang pembatas arus, atau malah cip warna berganda (RGB) ke dalam satu pakej, memudahkan reka bentuk litar untuk pengguna akhir.

Trend ini mendorong evolusi komponen ke arah penyelesaian yang lebih berkebolehan, boleh dipercayai dan mesra aplikasi.