Spesifikasi Teknikal LED SMD 0201 Merah AlInGaP - Dimensi 0.6x0.3x0.25mm - Voltan 1.7-2.4V - Kuasa 72mW - Dokumen Teknikal MS

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk diod pemancar cahaya (LED) peranti permukaan-pasang (SMD) miniatur dalam saiz pakej 0201. Peranti ini menggunakan teknologi Aluminium Indium Gallium Fosfida (AlInGaP) untuk menghasilkan output cahaya merah. Dimensinya yang sangat padat menjadikannya sesuai untuk proses pemasangan papan litar bercetak (PCB) automatik dan aplikasi di mana ruang adalah terhad.

1.1 Kelebihan Teras

• Tapak Kaki Miniatur:Pakej 0201 adalah salah satu tapak kaki LED SMD piawai terkecil, membolehkan reka bentuk PCB berketumpatan tinggi.
• Keserasian Automasi:Direka untuk keserasian dengan peralatan pick-and-place automatik berkelajuan tinggi dan proses pateri reflow inframerah (IR) piawai.
• Pematuhan RoHS:Peranti ini dikilangkan untuk memenuhi arahan Sekatan Bahan Berbahaya (RoHS).
• Keserasian IC:Ciri-ciri elektrik membolehkan antara muka langsung dengan output litar bersepadu.

1.2 Pasaran Sasaran dan Aplikasi

LED ini bertujuan untuk pelbagai jenis elektronik pengguna dan industri di mana saiz kecil dan penunjuk yang boleh dipercayai diperlukan.

• Elektronik Mudah Alih:Penunjuk status dalam telefon bimbit, tablet, komputer riba, dan peranti boleh pakai.
• Peralatan Rangkaian & Komunikasi:Lampu pautan/aktiviti pada penghala, suis, dan modem.
• Perkakas Rumah & Automasi Pejabat:Penunjuk kuasa, mod, atau fungsi.
• Pencahayaan Belakang Panel Depan:Pencahayaan untuk simbol, ikon, atau butang.
• Pencahayaan Status/Isyarat Umum:Mana-mana aplikasi yang memerlukan penunjuk visual yang padat dan terang.

2. Penerangan Mendalam Parameter Teknikal

Bahagian ini memberikan tafsiran objektif bagi parameter elektrik, optik, dan haba utama yang ditakrifkan dalam datasheet.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Ini adalah had tekanan yang tidak boleh dilampaui di bawah sebarang keadaan, walaupun seketika. Operasi melebihi had ini boleh menyebabkan kerosakan kekal.

• Pelesapan Kuasa (Pd):72 mW. Ini adalah kehilangan kuasa maksimum yang dibenarkan sebagai haba. Melebihi ini boleh menyebabkan terlalu panas dan mengurangkan jangka hayat.
• Arus Hadapan Puncak (I_FP):80 mA. Ini dibenarkan hanya di bawah keadaan berdenyut (1/10 kitaran tugas, 0.1ms lebar denyut). Ia bukan untuk operasi DC berterusan.
• Arus Hadapan DC (I_F):30 mA. Ini adalah arus hadapan berterusan maksimum yang disyorkan untuk operasi jangka panjang yang boleh dipercayai.
• Suhu Operasi (T_opr):-40°C hingga +85°C. Peranti ini dijamin berfungsi dalam julat suhu ambien ini.
• Suhu Penyimpanan (T_stg):-40°C hingga +100°C. Peranti ini boleh disimpan tanpa kerosakan dalam julat ini apabila tidak dikuasakan.

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik

Parameter ini diukur pada keadaan ujian piawai suhu ambien 25°C dan arus hadapan (I_F) 20 mA, melainkan dinyatakan sebaliknya.

• Keamatan Pencahayaan (I_V):170 - 340 mcd (min - maks). Ini adalah kecerahan LED yang dirasakan seperti yang diukur oleh sensor yang ditapis kepada tindak balas mata manusia (keluk CIE). Julat yang luas menunjukkan sistem binning digunakan (lihat Seksyen 3).
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):110° (tipikal). Ini adalah sudut penuh di mana keamatan pencahayaan jatuh kepada separuh daripada nilai puncak (paksi). Sudut 110° memberikan kon pandangan yang sangat luas.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_p):624 nm (tipikal). Ini adalah panjang gelombang pada titik tertinggi spektrum pancaran optik.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):617 - 630 nm. Ini diperoleh daripada rajah kromatisiti CIE dan mewakili panjang gelombang tunggal yang paling baik menerangkan warna yang dirasakan (merah).
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):15 nm (tipikal). Ini menunjukkan ketulenan spektrum; nilai yang lebih kecil bermaksud warna yang lebih monokromatik.
• Voltan Hadapan (V_F):1.7 - 2.4 V. Susut voltan merentasi LED apabila didorong pada 20 mA. Julat ini juga tertakluk kepada binning.
• Arus Songsang (I_R):100 μA (maks) pada V_R= 5V. Peranti ini tidak direka untuk operasi bias songsang; parameter ini adalah untuk tujuan ujian kebocoran sahaja.

3. Penjelasan Sistem Binning

Untuk memastikan konsistensi dalam pengeluaran, LED disusun (dibinning) berdasarkan parameter utama. Ini membolehkan pereka memilih bahagian yang memenuhi keperluan kecerahan dan voltan khusus untuk aplikasi mereka.

3.1 Binning Keamatan Pencahayaan (I_V)

LED dikategorikan ke dalam bin berdasarkan keamatan pencahayaan yang diukur pada 20 mA.

• Kod Bin S1:Minimum 170.0 mcd, Maksimum 240.0 mcd.
• Kod Bin S2:Minimum 240.0 mcd, Maksimum 340.0 mcd.
• Toleransi dalam setiap bin adalah ±11%.

3.2 Binning Voltan Hadapan (V_F)

LED juga dibinning oleh susut voltan hadapan mereka pada 20 mA, yang penting untuk pemadanan arus dalam litar selari dan reka bentuk bekalan kuasa.

• Kod Bin D2:Minimum 1.7 V, Maksimum 2.0 V.
• Kod Bin D3:Minimum 2.0 V, Maksimum 2.2 V.
• Kod Bin D4:Minimum 2.2 V, Maksimum 2.4 V.
• Toleransi dalam setiap bin adalah ±0.10 V.

4. Analisis Keluk Prestasi

Walaupun data grafik khusus dirujuk dalam datasheet, trend prestasi tipikal untuk LED sedemikian diterangkan di bawah.

4.1 Ciri Arus vs. Voltan (I-V)

LED mempamerkan keluk I-V seperti diod. Voltan hadapan (V_F) meningkat secara logaritma dengan arus. Julat V_Fyang ditetapkan pada 20 mA adalah kritikal untuk mereka bentuk litar pembatas arus (biasanya perintang siri).

4.2 Keamatan Pencahayaan vs. Arus Hadapan

Output cahaya (I_V) adalah lebih kurang berkadar dengan arus hadapan (I_F) dalam julat yang ketara. Walau bagaimanapun, kecekapan mungkin jatuh pada arus yang sangat tinggi disebabkan peningkatan haba. Beroperasi pada atau di bawah 20-30 mA yang disyorkan memastikan prestasi dan jangka hayat yang optimum.

4.3 Kebergantungan Suhu

Prestasi LED adalah sensitif kepada suhu. Biasanya, voltan hadapan (V_F) berkurangan dengan peningkatan suhu simpang, manakala keamatan pencahayaan juga berkurangan. Julat suhu operasi yang ditetapkan -40°C hingga +85°C mentakrifkan had untuk prestasi yang dijamin.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej

Peranti ini mematuhi garis besar pakej 0201 piawai EIA. Dimensi utama (dalam milimeter) adalah lebih kurang 0.6mm panjang, 0.3mm lebar, dan 0.25mm tinggi. Toleransi biasanya ±0.2mm. Kanta adalah jernih air, dengan cip AlInGaP memancarkan cahaya merah.

5.2 Reka Bentuk Pad PCB yang Disyorkan

Corak landasan (tapak kaki) untuk PCB disediakan untuk memastikan pateri yang betul dan kestabilan mekanikal semasa reflow IR. Reka bentuk biasanya termasuk dua pad segi empat tepat yang sedikit lebih besar daripada terminal peranti untuk memudahkan pembentukan fillet pateri yang baik.

5.3 Pengenalpastian Polarity

Untuk pakej 0201, polarity biasanya ditunjukkan oleh tanda pada badan komponen atau oleh struktur dalaman pembungkusan pita dan gegelung. Katod biasanya dikenal pasti. Pereka mesti merujuk rajah orientasi pita untuk memastikan penempatan yang betul.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

6.1 Parameter Pateri Reflow

Peranti ini serasi dengan proses pateri reflow inframerah (IR) bebas plumbum (Pb-free). Profil yang dicadangkan setiap J-STD-020B disediakan, dengan had utama:

• Pra-panas:150-200°C untuk maksimum 120 saat.
• Suhu Puncak:Maksimum 260°C.
• Masa Atas Likuidus:Disyorkan berada dalam had profil piawai untuk memastikan pembentukan sendi yang betul tanpa kerosakan haba.

Nota:Profil sebenar mesti dicirikan untuk pemasangan PCB khusus, dengan mengambil kira ketebalan papan, ketumpatan komponen, dan spesifikasi pes pateri.

6.2 Penyimpanan dan Pengendalian

• Kepekaan Kelembapan:Peranti ini dibungkus dalam beg penghalang kelembapan dengan desikan. Sebaik sahaja beg asal dibuka, komponen sensitif kepada kelembapan ambien.
• Jangka Hayat Lantai:Adalah disyorkan untuk melengkapkan reflow IR dalam masa 168 jam (7 hari) selepas membuka beg kering jika disimpan pada ≤ 30°C / 60% RH.
• Penyimpanan Lanjutan:Untuk penyimpanan melebihi 168 jam, komponen harus dibakar semula (contohnya, 60°C selama 48 jam) sebelum dipateri untuk mengelakkan "popcorning" semasa reflow.

6.3 Pembersihan

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

7. Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung

Komponen dibekalkan pada pita pembawa timbul lebar 12mm, dililit pada gegelung diameter 7-inci (178mm).

• Kuantiti per Gegelung:4000 keping.
• Kuantiti Pesanan Minimum (MOQ):500 keping untuk baki kuantiti.
• Piawaian Pembungkusan:Mematuhi spesifikasi ANSI/EIA-481.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Reka Bentuk Litar Pemacu

LED adalah peranti berasaskan arus. Untuk memastikan kecerahan seragam, terutamanya apabila berbilang LED disambung secara selari, setiap LED sebaiknya mempunyai perintang pembatas arus sendiri. Memacu LED secara siri memastikan arus yang sama, menggalakkan pemadanan keamatan.

8.2 Pengurusan Haba

Walaupun pelesapan kuasa adalah rendah (72mW maks), susun atur PCB yang betul boleh membantu meleraikan haba. Memastikan kawasan kuprum yang mencukupi di sekitar pad pateri dan mengelakkan penempatan di titik panas setempat pada PCB menyumbang kepada kebolehpercayaan jangka panjang.

8.3 Pengesahan Reka Bentuk

Disebabkan saiz miniatur, pemeriksaan visual selepas pateri mungkin memerlukan pembesaran. Ujian elektrik harus mengesahkan voltan hadapan dan output cahaya berada dalam julat yang dijangkakan untuk kod bin yang dipilih.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Pembezaan utama komponen ini terletak pada saiz pakejnya. Tapak kaki 0201 adalah jauh lebih kecil daripada alternatif biasa seperti LED SMD 0402 atau 0603. Ini membolehkan ketumpatan komponen yang lebih tinggi dan produk akhir yang lebih padat. Kompromi boleh menjadi pelesapan kuasa maksimum yang sedikit lebih rendah dan keperluan untuk peralatan pemasangan yang lebih tepat berbanding pakej yang lebih besar.

10. Soalan Lazim (FAQ)

10.1 Bolehkah saya memacu LED ini terus daripada output logik 3.3V atau 5V?

Tidak. Perintang pembatas arus siri sentiasa diperlukan. Nilai perintang (R) dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (V_bekalan- V_F) / I_F. Menggunakan V_Fmaksimum (2.4V) untuk reka bentuk konservatif, dengan bekalan 3.3V dan sasaran I_F20mA, R = (3.3 - 2.4) / 0.02 = 45Ω. Perintang piawai 47Ω akan sesuai.

10.2 Mengapakah binning penting?

Binning memastikan konsistensi warna dan kecerahan dalam kumpulan pengeluaran. Untuk aplikasi di mana berbilang LED digunakan bersebelahan (contohnya, panel penunjuk), menentukan kod bin keamatan dan voltan yang sama adalah penting untuk mengelakkan perbezaan yang kelihatan dalam kecerahan atau warna.

10.3 Apakah yang berlaku jika saya melebihi arus DC maksimum mutlak?

Beroperasi di atas 30 mA DC meningkatkan suhu simpang melebihi had selamat. Ini mempercepatkan susut nilai lumen (LED menjadi malap dari masa ke masa) dan boleh menyebabkan kegagalan bencana. Sentiasa mereka bentuk litar untuk beroperasi dalam arus hadapan DC yang disyorkan.

11. Kajian Kes Reka Bentuk Praktikal

Senario:Mereka bentuk modul sensor IoT padat dengan satu LED status merah. Ruang adalah sangat terhad pada PCB 4 lapisan.

Pelaksanaan:LED 0201 dipilih untuk tapak kakinya yang minimum. Ia diletakkan berhampiran tepi papan. Perintang 47Ω, bersaiz 0201 diletakkan secara siri antara anod LED dan pin GPIO mikropengawal 3.3V. GPIO dikonfigurasikan sebagai output litar terbuka, menyalurkan arus ke tanah apabila aktif. Katod disambungkan ke pin GPIO, dan anod disambungkan ke 3.3V melalui perintang. Konfigurasi ini membolehkan MCU menghidupkan LED dengan menetapkan GPIO rendah. Corak landasan dari datasheet digunakan dalam susun atur PCB. Syarikat pemasangan dimaklumkan tentang tahap kepekaan kelembapan komponen (MSL) dan keperluan untuk profil reflow terkawal.

12. Prinsip Operasi

LED ini berdasarkan bahan semikonduktor Aluminium Indium Gallium Fosfida (AlInGaP). Apabila voltan hadapan dikenakan, elektron dan lubang disuntik ke dalam kawasan aktif simpang semikonduktor. Penggabungan semula mereka membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Komposisi khusus aloi AlInGaP menentukan tenaga jurang jalur, yang secara langsung sepadan dengan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan—dalam kes ini, dalam spektrum merah (~624 nm). Kanta epoksi jernih air membungkus cip semikonduktor dan membentuk pancaran output cahaya.

13. Trend Teknologi

Trend umum dalam LED penunjuk terus ke arah saiz pakej yang lebih kecil (seperti 0201 dan 01005) untuk menyokong peminikaturan peranti elektronik. Terdapat juga fokus untuk meningkatkan kecekapan (lebih banyak output cahaya per unit kuasa elektrik) dan meningkatkan kebolehpercayaan di bawah keadaan yang sukar. Tambahan pula, integrasi dengan komponen pasif lain atau pemacu ke dalam modul multi-cip adalah bidang pembangunan, walaupun LED diskret seperti ini kekal penting untuk fleksibiliti reka bentuk dan keberkesanan kos dalam banyak aplikasi.