Spesifikasi Teknikal LED SMD Oren AlInGaP Pakej 0603 - Dimensi 1.6x0.8x0.6mm - Voltan 1.8-2.4V - Kuasa 72mW - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk Peranti Permukaan-Pasang (SMD) Diod Pemancar Cahaya (LED) miniatur berkeamatan tinggi. Peranti ini direka bentuk mengikut jejak pakej standard industri 0603, menjadikannya sesuai untuk proses pemasangan papan litar bercetak (PCB) automatik. Saiznya yang padat adalah sesuai untuk aplikasi yang mempunyai ruang terhad di mana penunjuk status yang boleh dipercayai atau lampu latar diperlukan.

1.1 Kelebihan Teras dan Sasaran Pasaran

Kelebihan utama LED ini termasuk keserasiannya dengan peralatan pick-and-place automatik volum tinggi dan proses pateri reflow inframerah (IR), yang merupakan standard dalam pembuatan elektronik moden. Ia dibina menggunakan teknologi semikonduktor Aluminium Indium Gallium Fosfida (AlInGaP), yang terkenal dengan penghasilan cahaya oren yang cekap dan terang. Peranti ini mematuhi peraturan alam sekitar yang berkaitan.

Aplikasi sasarannya merangkumi pelbagai elektronik pengguna dan perindustrian, termasuk tetapi tidak terhad kepada peralatan telekomunikasi (cth., telefon bimbit), peranti pengkomputeran mudah alih, perkakasan rangkaian, peralatan rumah, dan lampu latar papan tanda atau paparan dalaman. Fungsi utamanya adalah sebagai penunjuk status atau sumber cahaya tahap rendah.

2. Parameter Teknikal: Tafsiran Objektif Mendalam

Bahagian ini memberikan pecahan terperinci tentang had mutlak dan ciri operasi peranti. Memahami parameter ini adalah penting untuk reka bentuk litar yang boleh dipercayai dan memastikan prestasi jangka panjang.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

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

• Pelesapan Kuasa (Pd):72 mW. Ini adalah jumlah maksimum kuasa yang boleh dipancarkan oleh peranti sebagai haba tanpa melebihi had termanya.
• Arus Ke Hadapan Puncak (I_F(PEAK)):80 mA. Arus ini dibenarkan hanya di bawah keadaan berdenyut (1/10 kitaran tugas, 0.1ms lebar denyut) untuk tempoh yang sangat singkat, seperti semasa ujian.
• Arus Ke Hadapan Berterusan (I_F):30 mA DC. Ini adalah arus maksimum yang disyorkan untuk operasi berterusan.
• Voltan Songsang (V_R):5 V. Menggunakan voltan songsang melebihi had ini boleh menyebabkan kerosakan serta-merta. Peranti ini tidak bertujuan untuk operasi bias songsang.
• Julat Suhu Operasi (T_opr):-40°C hingga +85°C. Peranti ini dijamin berfungsi dalam julat suhu ambien ini.
• Julat Suhu Penyimpanan (T_stg):-40°C hingga +100°C. Peranti ini boleh disimpan tanpa degradasi dalam had ini.

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik

Parameter ini diukur di bawah keadaan ujian piawai (Ta=25°C, I_F=20mA) dan menentukan prestasi peranti.

• Keamatan Bercahaya (I_V):90.0 - 280.0 mcd (millicandela). Ini adalah ukuran kecerahan output cahaya seperti yang dilihat oleh mata manusia. Julat yang luas ini diuruskan melalui sistem binning.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):110 darjah. Ini adalah sudut penuh di mana keamatan bercahaya turun kepada separuh daripada nilai yang diukur pada paksi (tepat di hadapan LED). Sudut 110° menunjukkan corak pandangan yang luas.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_P):611 nm (tipikal). Ini adalah panjang gelombang di mana output kuasa spektrum adalah tertinggi.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):600 - 612 nm. Ini adalah panjang gelombang tunggal yang paling mewakili warna cahaya yang dilihat, diperoleh daripada koordinat kromatisiti. Ia adalah parameter utama untuk penyortiran warna.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):17 nm (tipikal). Ini menunjukkan ketulenan spektrum, mengukur lebar spektrum pancaran pada separuh kuasa maksimumnya. Nilai yang lebih kecil menunjukkan sumber cahaya yang lebih monokromatik.
• Voltan Ke Hadapan (V_F):1.8 - 2.4 V. Ini adalah kejatuhan voltan merentasi LED apabila dikendalikan pada arus ujian 20mA. Ia berbeza dengan arus dan suhu.
• Arus Songsang (I_R):10 μA (maks) pada V_R=5V. Ini adalah arus bocor kecil yang mengalir apabila peranti dibias songsang dalam penarafan maksimumnya.

3. Penjelasan Sistem Binning

Untuk memastikan konsistensi dalam pengeluaran besar-besaran, LED disusun (dibin) berdasarkan parameter utama. Ini membolehkan pereka memilih bahagian yang memenuhi keperluan khusus untuk kecerahan, warna, dan voltan.

3.1 Binning Voltan Ke Hadapan

Unit diukur pada I_F= 20mA. Toleransi untuk setiap bin adalah ±0.1V.

• Bin D2:1.8V (Min) hingga 2.0V (Maks)
• Bin D3:2.0V (Min) hingga 2.2V (Maks)
• Bin D4:2.2V (Min) hingga 2.4V (Maks)

3.2 Binning Keamatan Bercahaya

Unit adalah mcd (millicandela) pada I_F= 20mA. Toleransi pada setiap bin adalah ±11%.

• Bin Q2:90 mcd (Min) hingga 112 mcd (Maks)
• Bin R1:112 mcd (Min) hingga 140 mcd (Maks)
• Bin R2:140 mcd (Min) hingga 180 mcd (Maks)
• Bin S1:180 mcd (Min) hingga 220 mcd (Maks)
• Bin S2:220 mcd (Min) hingga 280 mcd (Maks)

3.3 Binning Panjang Gelombang Dominan

Unit adalah nanometer (nm) pada I_F= 20mA. Toleransi untuk setiap bin adalah ±1 nm.

• Bin P:600 nm (Min) hingga 603 nm (Maks)
• Bin Q:603 nm (Min) hingga 606 nm (Maks)
• Bin R:606 nm (Min) hingga 609 nm (Maks)
• Bin S:609 nm (Min) hingga 612 nm (Maks)

4. Analisis Keluk Prestasi

Walaupun data grafik khusus dirujuk dalam dokumen sumber, keluk prestasi tipikal untuk peranti sedemikian menggambarkan hubungan utama yang penting untuk reka bentuk.

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

Keluk I-V adalah tidak linear. Voltan ke hadapan (V_F) meningkat dengan arus tetapi mempunyai pekali suhu—V_Fbiasanya berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Ini mesti dipertimbangkan dalam reka bentuk pemacu arus malar.

4.2 Keamatan Bercahaya vs. Arus Ke Hadapan

Output cahaya (keamatan bercahaya) adalah berkadaran secara anggaran dengan arus ke hadapan dalam julat yang ketara. Walau bagaimanapun, kecekapan mungkin jatuh pada arus yang sangat tinggi disebabkan peningkatan penjanaan haba. Beroperasi pada atau di bawah 20mA yang disyorkan memastikan kecekapan dan jangka hayat yang optimum.

4.3 Ciri-ciri Suhu

Prestasi LED bergantung pada suhu. Keamatan bercahaya umumnya berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Panjang gelombang dominan juga mungkin berubah sedikit dengan suhu, menjejaskan warna yang dilihat, terutamanya dalam aplikasi ketepatan.

5. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

5.1 Dimensi Pakej

Peranti ini mematuhi saiz pakej standard EIA 0603. Dimensi utama (dalam milimeter) adalah kira-kira 1.6mm panjang, 0.8mm lebar, dan 0.6mm tinggi. Toleransi biasanya ±0.1mm. Kanta adalah jernih air, dengan warna oren dihasilkan oleh cip semikonduktor AlInGaP di dalam.

5.2 Corak Pateri PCB yang Disyorkan

Corak pateri disediakan untuk pateri reflow inframerah atau fasa wap. Corak ini direka untuk memastikan pembentukan sendi pateri yang betul, penjajaran sendiri semasa reflow, dan lampiran mekanikal yang boleh dipercayai. Mengikut geometri pad yang disyorkan adalah kritikal untuk mengelakkan tombstoning atau sendi pateri yang lemah.

5.3 Pengenalpastian Polarity

Katod biasanya ditanda pada peranti, selalunya oleh warna hijau pada sisi pakej yang sepadan atau takik kecil. Skrin sutera PCB dan jejak kaki harus menunjukkan polarity dengan jelas untuk mengelakkan penempatan yang salah.

6. Panduan Pateri dan Pemasangan

6.1 Parameter Pateri Reflow

Peranti ini serasi dengan proses pateri reflow inframerah bebas plumbum (Pb-free). Profil yang dicadangkan mematuhi J-STD-020B dirujuk. Parameter utama termasuk:

• Pra-panas:150-200°C
• Masa Pra-panas:Maksimum 120 saat.
• Suhu Puncak:Maksimum 260°C.
• Masa Di Atas Likuidus:Disyorkan untuk mengikut spesifikasi pengeluar pes pateri.
• Kitaran Pateri Maksimum:Dua kali.

Profil mesti dicirikan untuk pemasangan PCB khusus, dengan mengambil kira ketebalan papan, ketumpatan komponen, dan jenis pes pateri.

6.2 Pateri Tangan (Jika Perlu)

Jika pateri tangan diperlukan, penjagaan yang melampau mesti diambil:

• Suhu Besi:Maksimum 300°C.
• Masa Pateri:Maksimum 3 saat per pad.
• Had:Hanya satu kitaran pateri. Haba berlebihan boleh merosakkan die dalaman atau pakej plastik.

6.3 Keadaan Penyimpanan

LED adalah peranti sensitif lembapan (MSD).

• Beg Tertutup:Simpan pada ≤30°C dan ≤70% Kelembapan Relatif (RH). Gunakan dalam tempoh satu tahun dari tarikh meterai beg.
• Beg Terbuka/Terdedah:Simpan pada ≤30°C dan ≤60% RH. Sangat disyorkan untuk menyelesaikan reflow IR dalam tempoh 168 jam (7 hari) selepas terdedah kepada udara ambien.
• Pendedahan Lanjutan:Jika terdedah selama lebih daripada 168 jam, pembakaran pada kira-kira 60°C selama sekurang-kurangnya 48 jam diperlukan sebelum pateri untuk mengeluarkan lembapan yang diserap dan mengelakkan "popcorning" semasa reflow.

6.4 Pembersihan

Jika pembersihan selepas pateri diperlukan, gunakan hanya pelarut berasaskan alkohol yang diluluskan seperti isopropil alkohol (IPA) atau etil alkohol. Rendaman harus pada suhu normal dan kurang daripada satu minit. Bahan kimia yang keras atau tidak ditentukan boleh merosakkan bahan pakej atau kanta.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung

Peranti ini dibekalkan dibungkus dalam pita pembawa timbul lebar 8mm pada gegelung diameter 7-inci (178mm). Pembungkusan ini serasi dengan peralatan pemasangan SMD automatik standard.

• Kuantiti per Gegelung:4000 keping.
• Kuantiti Pesanan Minimum (MOQ) untuk Baki:500 keping.
• Pita Penutup:Poket komponen kosong dimeterai dengan pita penutup atas.
• Komponen Hilang:Maksimum dua komponen hilang berturut-turut dibenarkan setiap spesifikasi.

Pembungkusan mematuhi spesifikasi ANSI/EIA-481.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Litar Aplikasi Biasa

LED adalah peranti yang didorong oleh arus. Untuk operasi yang boleh dipercayai dan kecerahan yang konsisten, terutamanya apabila berbilang LED digunakan, perintang pembatas arus mesti digunakan secara bersiri dengan setiap LED atau setiap rentetan selari LED. Mengendalikan LED terus dari sumber voltan tanpa kawalan arus tidak disyorkan dan akan membawa kepada prestasi yang tidak konsisten dan potensi kegagalan peranti. Nilai perintang siri dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (V_bekalan- V_F) / I_F, di mana V_Fadalah voltan ke hadapan LED pada arus yang dikehendaki I_F.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pengurusan Terma:Walaupun pelesapan kuasa adalah rendah, memastikan kawasan kuprum PCB yang mencukupi atau pelepasan terma boleh membantu mengekalkan suhu simpang yang lebih rendah, mengekalkan output cahaya dan jangka hayat.
• Penurunan Arus:Untuk operasi pada suhu ambien tinggi (menghampiri +85°C), pertimbangkan untuk menurunkan arus ke hadapan untuk mengurangkan pemanasan dalaman.
• Perlindungan ESD:Walaupun tidak dinyatakan secara eksplisit sebagai sangat sensitif, langkah berjaga-jaga pengendalian ESD standard harus dipatuhi semasa pemasangan dan pengendalian.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan teknologi lama seperti Gallium Fosfida (GaP), LED AlInGaP menawarkan kecekapan bercahaya dan kecerahan yang jauh lebih tinggi untuk warna oren dan merah. Pakej 0603 mewakili keseimbangan antara peminaturan dan kemudahan pengendalian/pembuatan. Pakej yang lebih kecil (cth., 0402) wujud tetapi mungkin lebih mencabar untuk beberapa barisan pemasangan dan mempunyai ciri terma yang sedikit berbeza. Sudut pandangan luas 110 darjah adalah sesuai untuk aplikasi yang memerlukan keterlihatan luas, berbanding dengan LED sudut sempit yang digunakan untuk pencahayaan fokus.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

10.1 Bolehkah saya mengendalikan LED ini pada 30mA secara berterusan?

Ya, 30mA adalah arus ke hadapan DC berterusan maksimum yang dinilai. Walau bagaimanapun, untuk jangka hayat yang optimum dan untuk mengambil kira potensi kenaikan terma dalam aplikasi, mereka bentuk untuk arus yang lebih rendah seperti 20mA adalah amalan biasa dan memberikan margin keselamatan.

10.2 Mengapa terdapat julat yang begitu luas dalam keamatan bercahaya (90-280 mcd)?

Julat ini mewakili sebaran keseluruhan merentasi semua pengeluaran. Peranti disusun ke dalam bin keamatan khusus (Q2, R1, R2, S1, S2). Pereka boleh menentukan kod bin yang diperlukan untuk memastikan konsistensi kecerahan dalam produk mereka. Jika kecerahan khusus adalah kritikal, bin S1 atau S2 harus ditentukan.

10.3 Apa yang berlaku jika saya memateri LED ini lebih daripada dua kali?

Melebihi kitaran pateri maksimum yang disyorkan (dua untuk reflow, satu untuk pateri tangan) mendedahkan peranti kepada tekanan terma terkumpul. Ini boleh merosakkan ikatan wayar dalaman, merosakkan die semikonduktor, atau menyebabkan delaminasi pakej plastik, membawa kepada kegagalan pramatang atau kebolehpercayaan yang berkurangan.

10.4 Adakah pembakaran sentiasa diperlukan jika beg telah dibuka selama seminggu?

Ya. Jangka hayat lantai 168 jam (7 hari) adalah garis panduan kritikal untuk peranti sensitif lembapan. Jika komponen telah terdedah kepada keadaan ambien melebihi tempoh ini tanpa penyimpanan kering yang betul (cth., dalam desikator), pembakaran wajib (60°C selama 48 jam) diperlukan untuk mengeluarkan lembapan yang diserap dan mengelakkan kerosakan tekanan wap semasa proses pateri reflow suhu tinggi.

11. Kajian Kes Aplikasi Praktikal

Senario:Mereka bentuk panel penunjuk status untuk penghala rangkaian dengan lima penunjuk LED oren yang sama.

Langkah Reka Bentuk:

1. Pemilihan Parameter:Pilih kod bin untuk konsistensi. Sebagai contoh, tentukan Panjang Gelombang Dominan Bin R (606-609nm) dan Keamatan Bercahaya Bin S1 (180-220 mcd) untuk memastikan warna dan kecerahan seragam.
2. Reka Bentuk Litar:Bekalan logik dalaman penghala adalah 3.3V. Menggunakan V_Ftipikal 2.1V (dari Bin D3) dan sasaran I_F20mA, kira perintang siri: R = (3.3V - 2.1V) / 0.020A = 60 Ohm. Perintang standard 62-ohm akan digunakan.
3. Susun Atur PCB:Gunakan corak pateri yang disyorkan. Letakkan lima LED dengan orientasi yang konsisten. Sertakan tanda polarity yang jelas pada skrin sutera.
4. Pemasangan:Pastikan LED digunakan dalam tempoh 168 jam selepas membuka beg penghalang lembapan atau dibakar dengan betul. Ikuti profil reflow IR yang disyorkan.
5. Keputusan:Lima penunjuk dengan warna dan kecerahan yang sepadan secara visual, memberikan maklumat status yang jelas kepada pengguna akhir.

12. Pengenalan Prinsip Operasi

Diod Pemancar Cahaya adalah peranti 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 (lapisan aktif). Apabila pembawa cas ini (elektron dan lubang) bergabung semula, tenaga dibebaskan. Dalam LED, tenaga ini dibebaskan dalam bentuk foton (cahaya). Panjang gelombang khusus (warna) cahaya yang dipancarkan ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor yang digunakan dalam lapisan aktif. Untuk LED oren ini, bahan adalah Aluminium Indium Gallium Fosfida (AlInGaP), yang mempunyai jurang jalur sepadan dengan cahaya dalam bahagian oren/merah spektrum cahaya nampak. Kanta epoksi jernih berfungsi untuk melindungi cip semikonduktor dan membentuk pancaran output cahaya.

13. Trend Teknologi

Trend umum dalam LED penunjuk terus ke arah kecekapan yang lebih tinggi (lebih banyak output cahaya per unit kuasa elektrik), yang membolehkan kecerahan yang sama pada arus pemacu yang lebih rendah, mengurangkan penggunaan kuasa sistem dan penjanaan haba. Peminaturan pakej juga berterusan, dengan pakej 0402 dan juga 0201 menjadi lebih biasa untuk reka bentuk yang sangat terhad ruang. Tambahan pula, terdapat fokus untuk meningkatkan konsistensi warna dan memperluaskan julat warna tepu yang tersedia melalui kemajuan dalam bahan semikonduktor dan teknologi fosfor. Dorongan untuk automasi dan kebolehpercayaan dalam pembuatan mengukuhkan kepentingan komponen yang serasi sepenuhnya dengan proses pick-and-place dan pateri reflow standard, seperti yang dicontohkan oleh peranti ini.