Dokumen Teknikal LTST-C191TGKT-2A - Kanta Jernih Air - LED Hijau InGaN - Ketinggian 0.55mm - 10mA DC - 38mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk lampu LED permukaan-pasang mini yang direka untuk pemasangan papan litar bercetak automatik dan aplikasi di mana ruang adalah kekangan kritikal. Peranti ini ialah LED ultra-nipis dan ultra-terang yang menggunakan die semikonduktor InGaN (Indium Gallium Nitride) untuk menghasilkan cahaya hijau. Bentuknya yang padat dan keserasian dengan proses pembuatan moden menjadikannya komponen serba boleh untuk pelbagai peralatan elektronik.

1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran

Kelebihan utama LED ini termasuk profilnya yang sangat rendah iaitu 0.55mm, yang membolehkan integrasi ke dalam peranti ultra-nipis. Ia memberikan keamatan bercahaya tinggi daripada cip InGaNnya. Komponen ini mematuhi sepenuhnya arahan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya). Ia dibungkus pada pita 8mm yang dililit pada gegelung 7 inci, mematuhi piawaian EIA, menjadikannya serasi sepenuhnya dengan peralatan pick-and-place automatik berkelajuan tinggi. Tambahan pula, ia direka untuk menahan proses pateri alir balik inframerah (IR), yang merupakan piawai untuk barisan pemasangan teknologi permukaan-pasang (SMT).

Aplikasi sasaran adalah luas, merangkumi peralatan telekomunikasi, peranti automasi pejabat, perkakas rumah dan peralatan industri. Kes penggunaan khusus termasuk lampu latar untuk pad kekunci dan papan kekunci, lampu penunjuk status, paparan mikro, dan pelbagai aplikasi pencahayaan isyarat atau simbol.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Bahagian ini memberikan tafsiran objektif yang terperinci tentang ciri elektrik, optik dan terma yang ditakrifkan dalam lembaran data. Memahami parameter ini adalah penting untuk reka bentuk litar yang boleh dipercayai dan memastikan prestasi jangka panjang.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Ia tidak bertujuan untuk operasi biasa.

• Pelesapan Kuasa (Pd):38 mW. Ini adalah jumlah maksimum kuasa yang boleh dilesapkan oleh pakej LED sebagai haba pada suhu ambien (Ta) 25°C. Melebihi had ini berisiko menyebabkan terlalu panas dan degradasi dipercepatkan.
• Arus Hadapan DC (IF):10 mA. Arus hadapan berterusan maksimum yang boleh digunakan.
• Arus Hadapan Puncak:40 mA. Ini hanya dibenarkan di bawah keadaan berdenyut dengan kitar tugas 1/10 dan lebar denyut 0.1ms. Ia membenarkan saat-saat singkat kecerahan yang lebih tinggi tanpa kerosakan terma.
• Julat Suhu Operasi:-20°C hingga +80°C. Julat suhu ambien di mana LED ditentukan untuk beroperasi dengan betul.
• Julat Suhu Penyimpanan:-30°C hingga +100°C. Julat suhu untuk menyimpan peranti apabila tidak dikuasakan.
• Keadaan Pateri Inframerah:260°C selama 10 saat. Ini mentakrifkan profil suhu puncak dan masa yang boleh ditahan oleh LED semasa pateri alir balik, kritikal untuk proses pemasangan bebas Pb.

2.2 Ciri Elektro-Optik pada Ta=25°C

Ini adalah parameter prestasi tipikal yang diukur di bawah keadaan ujian piawai. Pereka bentuk harus menggunakan nilai ini untuk pengiraan litar.

• Keamatan Bercahaya (Iv):Julat dari 11.2 mcd (minimum) hingga 112.0 mcd (maksimum) pada arus hadapan (IF) 2 mA. Julat yang luas diuruskan melalui sistem pembin (lihat Seksyen 3). Parameter ini mengukur kecerahan yang dirasakan oleh mata manusia.
• Sudut Pandangan (2θ1/2):130 darjah. Ini adalah sudut penuh di mana keamatan bercahaya turun kepada separuh daripada nilai yang diukur pada paksi. Sudut 130 darjah menunjukkan corak pandangan yang luas, sesuai untuk aplikasi di mana cahaya perlu dilihat dari pelbagai sudut.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λP):530 nm. Ini adalah panjang gelombang di mana keluaran spektrum LED adalah paling kuat.
• Panjang Gelombang Dominan (λd):525.0 nm hingga 545.0 nm (pada IF=2mA). Ini adalah panjang gelombang tunggal yang dirasakan oleh mata manusia yang mentakrifkan warna (hijau). Ia diperoleh daripada rajah kromatisiti CIE dan berbeza daripada panjang gelombang puncak.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):35 nm. Ini menunjukkan ketulenan spektrum atau lebar jalur cahaya yang dipancarkan, diukur sebagai lebar pada separuh keamatan maksimum.
• Voltan Hadapan (VF):2.30 V hingga 3.30 V (pada IF=2 mA). Susut voltan merentasi LED apabila mengalirkan arus. Julat ini juga tertakluk kepada pembin.
• Arus Songsang (IR):10 μA (maksimum) pada Voltan Songsang (VR) 5V. Peranti ini tidak direka untuk operasi songsang; ujian ini hanya untuk pengesahan kualiti. Menggunakan voltan songsang dalam litar mesti dielakkan, biasanya dengan memastikan polarity yang betul atau menggunakan litar perlindungan.

2.3 Pertimbangan Terma

Walaupun tidak digrafkan secara eksplisit, pengurusan terma disimpulkan daripada penarafan pelesapan kuasa dan julat suhu operasi. Penarafan Pd rendah 38mW menekankan bahawa ini adalah peranti kuasa rendah. Walau bagaimanapun, dalam susun atur berketumpatan tinggi atau ruang tertutup, adalah disyorkan untuk memastikan pelegaan terma yang mencukupi melalui pad PCB untuk mengekalkan suhu simpang dalam had selamat, memelihara keluaran bercahaya dan jangka hayat.

3. Penjelasan Sistem Pembin

Untuk memastikan warna dan kecerahan yang konsisten dalam pengeluaran, LED disusun ke dalam bin berdasarkan parameter utama. Ini membolehkan pereka bentuk memilih gred prestasi tertentu untuk aplikasi mereka.

3.1 Pembin Voltan Hadapan (Vf)

LED dikategorikan oleh susut voltan hadapan mereka pada 2 mA. Bin menjangkau dari D4 (2.30V - 2.50V) hingga D8 (3.10V - 3.30V), dengan toleransi ±0.1V setiap bin. Memilih bin Vf yang ketat boleh membantu memastikan kecerahan seragam apabila berbilang LED dikendalikan secara selari daripada sumber voltan malar.

3.2 Pembin Keamatan Bercahaya (Iv)

Pembin ini mengawal keluaran kecerahan. Bin menjangkau dari L (11.2 - 18.0 mcd) hingga Q (71.0 - 112.0 mcd), diukur pada 2 mA, dengan toleransi ±15% setiap bin. Aplikasi yang memerlukan tahap kecerahan tertentu, seperti penunjuk dengan kelas luminositi yang ditakrifkan, akan menentukan bin Iv.

3.3 Pembin Warna (Panjang Gelombang Dominan)

Ini memastikan konsistensi warna. Bin panjang gelombang dominan untuk LED hijau ini adalah: AQ (525.0 - 530.0 nm), AR (530.0 - 535.0 nm), AS (535.0 - 540.0 nm), dan AT (540.0 - 545.0 nm), dengan toleransi ±1nm. Untuk aplikasi di mana padanan warna yang tepat adalah kritikal (cth., paparan pelbagai warna atau isyarat lalu lintas), menentukan bin warna yang sempit adalah penting.

4. Analisis Keluk Prestasi

Lembaran data merujuk kepada keluk prestasi tipikal. Walaupun graf khusus tidak diterbitkan semula dalam teks yang disediakan, tafsiran piawai mereka adalah penting untuk reka bentuk.

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

Keluk ini menunjukkan hubungan tak linear antara arus yang mengalir melalui LED dan voltan merentasinya. Ia bersifat eksponen. Nilai VF tipikal yang diberikan (cth., ~2.8V pada 2mA) adalah satu titik pada keluk ini. Pereka bentuk menggunakan keluk ini untuk menentukan nilai perintang had arus yang diperlukan untuk voltan bekalan tertentu. Mengendalikan LED dengan sumber arus malar umumnya lebih disukai daripada voltan malar dengan perintang bersiri, kerana ia memberikan kecerahan yang lebih stabil dan toleransi yang lebih baik terhadap variasi Vf.

4.2 Keamatan Bercahaya vs. Arus Hadapan

Graf ini biasanya menunjukkan bahawa keamatan bercahaya meningkat dengan arus hadapan, tetapi tidak secara linear. Pada arus yang lebih tinggi, kecekapan mungkin turun disebabkan peningkatan penjanaan haba. Arus DC terkadar 10mA mewakili titik di mana keseimbangan yang baik antara kecerahan dan kebolehpercayaan dicapai. Beroperasi berhampiran arus maksimum mutlak akan mengurangkan jangka hayat.

4.3 Taburan Spektrum

Graf keluaran spektrum akan menunjukkan keamatan berbanding panjang gelombang, berpusat di sekitar puncak 530nm dengan separuh lebar 35nm. Maklumat ini adalah penting untuk aplikasi yang sensitif kepada panjang gelombang tertentu, seperti sensor optik atau sistem yang ditapis warna.

4.4 Kebergantungan Suhu

Walaupun tidak diperincikan secara eksplisit, prestasi LED adalah sensitif kepada suhu. Biasanya, voltan hadapan berkurangan dengan peningkatan suhu (pekali suhu negatif), manakala keluaran bercahaya juga berkurangan. Untuk aplikasi ketepatan, kesan ini mesti dipertimbangkan, terutamanya jika LED beroperasi dalam persekitaran terma yang berubah-ubah.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej dan Polarity

LED mempunyai profil ultra-nipis dengan ketinggian 0.55mm. Dimensi pakej disediakan dalam lembaran data dengan toleransi piawai ±0.1mm. Kanta adalah jernih air. Katod biasanya dikenal pasti oleh tanda pada pakej, seperti takuk, titik hijau, atau sudut terpotong. Pengenalpastian polarity yang betul adalah wajib semasa pemasangan untuk mengelakkan kerosakan bias songsang.

5.2 Reka Bentuk Pad PCB yang Disyorkan

Cadangan corak land (footprint) disediakan untuk memastikan pateri yang boleh dipercayai dan kestabilan mekanikal. Mematuhi reka bentuk ini adalah kritikal untuk mencapai fillet pateri yang betul, menguruskan pelesapan haba, dan mencegah tombstoning (di mana satu hujung komponen terangkat semasa alir balik). Reka bentuk pad juga membantu dalam menyelaraskan komponen semasa penempatan automatik.

6. Panduan Pateri, Pemasangan dan Pengendalian

6.1 Garis Panduan Proses Pateri

LED adalah serasi dengan pateri alir balik inframerah. Profil yang dicadangkan untuk proses bebas Pb disediakan, dengan parameter utama:

• Pra-panas:150-200°C.
• Masa Pra-panas:Maksimum 120 saat untuk memanaskan papan dan komponen secara beransur-ansur.
• Suhu Puncak:Maksimum 260°C.
• Masa Melebihi Likuidus (pada puncak):Maksimum 10 saat. Profil harus mematuhi piawaian JEDEC untuk memastikan kebolehpercayaan.

Pateri tangan dengan besi adalah mungkin tetapi mesti dikawal: suhu ≤300°C dan masa ≤3 saat untuk satu operasi sahaja. Haba berlebihan daripada besi pateri boleh dengan mudah merosakkan LED atau kanta epoksinya.

6.2 Pembersihan

Jika pembersihan selepas pateri diperlukan, hanya pelarut yang ditentukan harus digunakan. Lembaran data mengesyorkan rendaman dalam etil alkohol atau isopropil alkohol pada suhu normal selama kurang daripada satu minit. Bahan kimia yang tidak ditentukan atau agresif boleh merosakkan bahan pakej atau kanta optik.

6.3 Penyimpanan dan Kepekaan Kelembapan

LED adalah sensitif kepada kelembapan. Apabila beg kalis lembap tertutup (dengan desiccant) tidak dibuka, ia harus disimpan pada ≤30°C dan ≤90% Kelembapan Relatif (RH) dan digunakan dalam tempoh satu tahun. Setelah pembungkusan asal dibuka, ambien penyimpanan tidak boleh melebihi 30°C / 60% RH. Komponen yang dikeluarkan daripada pembungkusan asal mereka harus menjalani alir balik IR dalam tempoh 672 jam (28 hari, tahap MSL2a). Jika disimpan lebih lama di luar beg asal, ia mesti dibakar pada kira-kira 60°C selama sekurang-kurangnya 20 jam sebelum pateri untuk mengeluarkan kelembapan yang diserap dan mencegah "popcorning" (retak pakej disebabkan tekanan wap semasa alir balik).

6.4 Langkah Berjaga-jaga Nyahcas Elektrostatik (ESD)

LED ini terdedah kepada kerosakan daripada nyahcas elektrostatik (ESD) dan lonjakan elektrik. Adalah disyorkan untuk mengendalikan peranti menggunakan tali pergelangan tangan berasaskan bumi atau sarung tangan anti-statik. Semua peralatan pengendalian, stesen kerja dan mesin mesti dibumikan dengan betul untuk mengelakkan pengumpulan statik.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung

LED dibekalkan dalam pita pembawa timbul dengan pita penutup pelindung, dililit pada gegelung diameter 7 inci (178mm). Kuantiti gegelung piawai ialah 5,000 keping. Lebar pita ialah 8mm. Pembungkusan mematuhi spesifikasi ANSI/EIA-481. Terdapat garis panduan untuk kuantiti pembungkusan minimum untuk baki dan bilangan maksimum komponen hilang berturut-turut dalam pita.

8. Nota Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

8.1 Litar Aplikasi Biasa

Kaedah kendalian yang paling biasa ialah perintang had arus bersiri. Nilai perintang (R) dikira sebagai: R = (V_bekalan - VF_LED) / I_dikehendaki. Sebagai contoh, dengan bekalan 5V, VF tipikal 2.8V, dan arus dikehendaki 5mA: R = (5 - 2.8) / 0.005 = 440 Ohm. Perintang piawai 470 Ohm adalah sesuai. Untuk kestabilan kecerahan yang lebih baik merentasi variasi suhu dan voltan bekalan, sumber arus malar ringkas menggunakan transistor atau pemacu LED IC khusus adalah disyorkan, terutamanya untuk berbilang LED atau aplikasi kecerahan kritikal.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Kendalian Arus:Sentiasa kendalikan dengan arus terkawal, bukan voltan tetap secara langsung. Gunakan Penarafan Maksimum Mutlak sebagai had, bukan sasaran.
• Pengurusan Terma:Pastikan susun atur PCB menyediakan kawasan kuprum yang mencukupi untuk pad LED bertindak sebagai penyerap haba, terutamanya jika beroperasi berhampiran arus maksimum.
• Reka Bentuk Optik:Sudut pandangan luas 130 darjah memberikan kebolehlihatan luar paksi yang baik. Untuk cahaya fokus, kanta luaran atau pandu cahaya mungkin diperlukan.
• Perlindungan Voltan Songsang:Jika terdapat sebarang kemungkinan voltan songsang digunakan (cth., dalam litar AC atau dengan beban induktif), diod perlindungan selari dengan LED (katod ke anod) adalah perlu.

8.3 Batasan Aplikasi

Lembaran data termasuk amaran bahawa LED ini bertujuan untuk peralatan elektronik biasa. Untuk aplikasi yang memerlukan kebolehpercayaan luar biasa di mana kegagalan boleh membahayakan nyawa atau kesihatan (penerbangan, peranti perubatan, sistem keselamatan kritikal), perundingan dengan pengilang diperlukan sebelum direka masuk. Ini adalah penafian piawai untuk komponen gred komersial.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan teknologi lama seperti LED hijau berasaskan AlGaInP (Aluminum Gallium Indium Phosphide), LED hijau berasaskan InGaN ini biasanya menawarkan kecekapan bercahaya yang lebih tinggi dan kestabilan prestasi yang lebih baik. Ketinggian 0.55mm adalah pembeza utama dalam pasaran, membolehkan reka bentuk yang lebih nipis daripada yang menggunakan LED ketinggian piawai 0.6mm atau 0.8mm. Keserasiannya dengan alir balik IR piawai dan pembungkusan pita-dan-gegelung menyelaraskannya dengan pemasangan SMT arus perdana yang kos efektif, tidak seperti beberapa LED khusus yang mungkin memerlukan pengendalian khas.

10. Soalan Lazim (FAQ)

10.1 Apakah perbezaan antara Panjang Gelombang Puncak dan Panjang Gelombang Dominan?

Panjang Gelombang Puncak (λP) adalah panjang gelombang fizikal di mana LED memancarkan kuasa optik paling banyak. Panjang Gelombang Dominan (λd) adalah nilai yang dikira berdasarkan persepsi warna manusia (carta CIE) yang paling mewakili warna yang kita lihat. Untuk LED hijau monokromatik, mereka sering hampir tetapi tidak sama.

10.2 Bolehkah saya mengendalikan LED ini pada 20mA untuk kecerahan yang lebih tinggi?

Tidak. Penarafan Maksimum Mutlak untuk arus hadapan DC ialah 10 mA. Beroperasi pada 20mA akan melebihi penarafan ini, membawa kepada haba berlebihan, penyusutan bercahaya pantas dan potensi kegagalan katastrofik. Untuk kecerahan yang lebih tinggi, pilih LED dari bin Iv yang lebih tinggi (cth., bin Q) atau pilih produk yang dinilai untuk arus yang lebih tinggi.

10.3 Mengapakah pembin penting?

Variasi pembuatan menyebabkan perbezaan dalam Vf, Iv dan warna antara LED individu. Pembin menyusunnya ke dalam kumpulan dengan parameter yang dikawal ketat. Untuk produk yang menggunakan berbilang LED (seperti tatasusunan lampu latar), menggunakan LED dari bin yang sama memastikan kecerahan dan warna seragam, yang kritikal untuk kualiti estetik dan fungsi.

10.4 Bagaimanakah saya mentafsir penarafan "Keadaan Pateri Inframerah"?

Ini bermakna LED boleh bertahan profil pateri alir balik di mana suhu badan komponen mencapai puncak 260°C sehingga 10 saat. Ini adalah keperluan piawai untuk pes pateri bebas Pb (bebas plumbum), yang mempunyai takat lebur lebih tinggi daripada pateri timah-plumbum tradisional.

11. Contoh Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

11.1 Lampu Latar Pad Kekunci Peranti Mudah Alih

Dalam pad kekunci telefon mudah alih, berbilang LED sering diletakkan di bawah panel pandu cahaya. Menggunakan LED dari bin Iv dan Warna yang sama (cth., bin N untuk keamatan, bin AR untuk warna) memastikan setiap kekunci diterangi secara sekata dengan nada warna yang sama. Ketinggian 0.55mm adalah penting di sini untuk muat dalam casis ultra-nipis. Ia akan dikendalikan secara selari dengan perintang bersiri individu atau oleh pemacu lampu latar IC khusus yang menyediakan arus malar.

11.2 Penunjuk Status pada Penghala Rangkaian

Satu LED boleh digunakan untuk menunjukkan kuasa, aktiviti rangkaian atau status ralat. Sudut pandangan luas 130 darjah membolehkan status dilihat dari hampir mana-mana arah dalam bilik. Litar ringkas dengan pin GPIO mikropengawal, perintang bersiri (cth., 330 Ohm untuk 5mA daripada bekalan 3.3V) dan LED adalah mencukupi. Perisian boleh mengawal corak kelipan.

12. Pengenalan Prinsip Pengendalian

LED ini adalah peranti fotonik semikonduktor. Ia berdasarkan heterostruktur InGaN. Apabila voltan hadapan digunakan, elektron dan lubang disuntik ke dalam kawasan aktif die semikonduktor. Mereka bergabung semula, membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Komposisi khusus aloi InGaN menentukan tenaga jurang jalur, yang secara langsung mentakrifkan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan—dalam kes ini, hijau. Kanta epoksi jernih air membungkus cip, memberikan perlindungan mekanikal dan membentuk corak keluaran cahaya.

13. Trend Teknologi

Pembangunan bahan InGaN adalah kejayaan untuk mencapai LED hijau dan biru berkecekapan tinggi, membolehkan LED putih (melalui penukaran fosfor) dan paparan warna penuh. Trend semasa dalam LED SMD terus ke arah kecekapan yang lebih tinggi (lebih banyak keluaran cahaya per watt), rintangan terma yang lebih rendah untuk pengendalian kuasa yang lebih baik dan saiz pakej yang lebih kecil. Terdapat juga fokus untuk meningkatkan rendering warna dan konsistensi untuk aplikasi pencahayaan. Dorongan untuk miniaturisasi dalam elektronik pengguna menolak pakej kepada ketinggian yang lebih nipis dan footprint yang lebih kecil, seperti yang dicontohkan oleh komponen 0.55mm ini.