Dokumen Teknikal LTST-B680QEKT - SMD LED Merah AlInGaP - 120mW - 2.6V

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini menyediakan spesifikasi teknikal lengkap untuk diod pemancar cahaya (LED) peranti permukaan terpasang (SMD). Komponen ini direka untuk proses pemasangan papan litar bercetak (PCB) automatik dan sesuai untuk aplikasi di mana ruang adalah kekangan kritikal. LED ini menggunakan bahan semikonduktor Aluminium Indium Gallium Fosfida (AlInGaP) untuk menghasilkan cahaya merah, menawarkan keseimbangan prestasi dan kebolehpercayaan untuk reka bentuk elektronik moden.

1.1 Ciri-ciri dan Kelebihan Teras

LED ini direkabentuk untuk memenuhi beberapa piawaian industri utama dan keperluan pembuatan, memberikan kelebihan tersendiri untuk pereka dan pengilang.

• Pematuhan Alam Sekitar:Peranti ini mematuhi arahan Sekatan Bahan Berbahaya (RoHS).
• Keserasian Pembuatan:Ia dibekalkan dalam pita 8mm piawai industri pada gegelung 7 inci, menjadikannya serasi sepenuhnya dengan peralatan pemasangan pick-and-place automatik berkelajuan tinggi.
• Keserasian Proses:Pakej ini direka untuk menahan proses pateri reflow inframerah (IR) piawai yang biasa digunakan dalam barisan pemasangan teknologi permukaan terpasang (SMT).
• Kebolehpercayaan:Komponen ini menjalani ujian pra-pengkondisian dipercepatkan ke Tahap Kepekaan Kelembapan JEDEC 3, menunjukkan pembinaan pakej yang teguh sesuai untuk keadaan pengendalian dan penyimpanan biasa sebelum dipateri.
• Antara Muka Elektrik:Ia serasi dengan Litar Bersepadu (I.C.), membolehkan integrasi mudah ke dalam litar kawalan digital.

1.2 Aplikasi Sasaran dan Pasaran

Disebabkan saiznya yang padat, kebolehpercayaan, dan ciri-ciri prestasi, LED ini disasarkan untuk pelbagai peralatan elektronik. Kawasan aplikasi utama termasuk:

• Peralatan Telekomunikasi:Penunjuk status pada penghala, modem, dan suis rangkaian.
• Automasi Pejabat:Lampu penunjuk pada pencetak, pengimbas, dan peranti pelbagai fungsi.
• Elektronik Pengguna:Pencahayaan belakang untuk panel hadapan, penunjuk status kuasa, dan simbol berfungsi dalam perkakas dan peralatan audio/video.
• Peralatan Perindustrian:Panel status mesin, penunjuk kerosakan, dan maklum balas operasi.
• Kegunaan Am:Mana-mana aplikasi yang memerlukan penunjuk status merah atau pencahayaan simbolik yang padat, terang dan boleh dipercayai.

2. Analisis Mendalam Parameter Teknikal

Bahagian ini menyediakan analisis objektif terperinci tentang spesifikasi elektrik, optik dan termal LED. Memahami parameter ini adalah penting untuk reka bentuk litar yang betul 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):120 mW. Ini adalah jumlah kuasa maksimum yang boleh dipancarkan oleh peranti sebagai haba tanpa kerosakan. Melebihi had ini berisiko memanaskan persimpangan semikonduktor secara berlebihan.
• Arus Hadapan Puncak (I_FP):80 mA. Ini adalah arus hadapan segera maksimum yang dibenarkan, biasanya ditentukan di bawah keadaan berdenyut (kitar tugas 1/10, lebar denyut 0.1ms) untuk mengelakkan pemanasan berlebihan.
• Arus Hadapan Berterusan (I_F):50 mA. Ini adalah arus DC maksimum yang boleh digunakan secara berterusan di bawah keadaan suhu ambien yang ditentukan.
• Voltan Songsang (V_R):5 V. Menggunakan voltan songsang lebih besar daripada nilai ini boleh menyebabkan kerosakan dan kegagalan katastrofik pada persimpangan LED. Datasheet dengan jelas menyatakan peranti ini tidak direka untuk operasi songsang.
• Julat Suhu Operasi & Penyimpanan:-40°C hingga +100°C. Ini menentukan had suhu persekitaran untuk kedua-dua operasi aktif dan penyimpanan tidak aktif, memastikan integriti bahan pakej dan die.

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 Pencahayaan (I_V):450 - 1120 mcd (millicandela). Ini adalah kecerahan LED yang dirasakan seperti yang diukur oleh sensor yang ditapis untuk sepadan dengan respons fotopik mata manusia. Julat yang luas diuruskan melalui sistem pembin (lihat Seksyen 3).
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):120 darjah (tipikal). Ini adalah sudut penuh di mana keamatan pencahayaan turun kepada separuh daripada nilai puncak (paksi). Sudut 120° menunjukkan corak pancaran yang luas dan meresap sesuai untuk penunjuk status.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_P):631 nm (tipikal). Ini adalah panjang gelombang di mana keluaran kuasa spektrum adalah tertinggi. Ia adalah sifat fizikal bahan AlInGaP.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):624 nm (tipikal). Ini adalah panjang gelombang tunggal yang dirasakan oleh mata manusia yang paling sepadan dengan warna LED. Ia diperoleh daripada koordinat kromatisiti CIE. Toleransi adalah +/- 1nm.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):15 nm (tipikal). Ini mengukur ketulenan spektrum, menunjukkan julat panjang gelombang yang dipancarkan. Separuh lebar yang lebih sempit menunjukkan warna yang lebih monokromatik (tulen).
• Voltan Hadapan (V_F):1.8V (Min) hingga 2.6V (Maks) pada 20mA. Ini adalah susut voltan merentasi LED semasa beroperasi. Reka bentuk litar mesti mengambil kira variasi ini untuk memastikan arus yang konsisten.
• Arus Songsang (I_R):10 μA (Maks) pada V_R=5V. Ini adalah arus bocor kecil yang mengalir apabila voltan songsang digunakan, hanya relevan untuk tujuan ujian.

3. Penjelasan Sistem Pembin

Untuk mengurus variasi semula jadi dalam pembuatan semikonduktor, LED disusun ke dalam bin prestasi. Ini membolehkan pereka memilih komponen yang memenuhi keperluan kecerahan tertentu.

3.1 Pembin Keamatan Pencahayaan

Keamatan pencahayaan dikategorikan ke dalam bin yang berbeza, setiap satu dengan nilai minimum dan maksimum. Toleransi dalam setiap bin adalah +/-11%.

• Bin U1:450.0 mcd (Min) hingga 560.0 mcd (Maks)
• Bin U2:560.0 mcd (Min) hingga 680.0 mcd (Maks)
• Bin V1:680.0 mcd (Min) hingga 900.0 mcd (Maks)
• Bin V2:900.0 mcd (Min) hingga 1120.0 mcd (Maks)

Pereka harus menentukan kod bin yang diperlukan semasa membuat pesanan untuk memastikan konsistensi kecerahan merentasi berbilang unit dalam pemasangan. Untuk aplikasi di mana kecerahan mutlak kurang kritikal, bin yang lebih luas atau tiada bin khusus mungkin boleh diterima.

4. Analisis Keluk Prestasi

Walaupun keluk grafik khusus dirujuk dalam datasheet (cth., Rajah 1, Rajah 5), implikasinya adalah kritikal untuk reka bentuk.

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

Hubungan antara arus hadapan (I_F) dan voltan hadapan (V_F) adalah tidak linear, serupa dengan diod piawai. Julat V_Fyang ditentukan (1.8V-2.6V) pada 20mA adalah titik reka bentuk utama. Memandu LED dengan arus malar, bukannya voltan malar, adalah penting untuk mengekalkan keluaran cahaya yang stabil dan mengelakkan pelarian terma, kerana V_Fmenurun dengan peningkatan suhu.

4.2 Keamatan Pencahayaan vs. Arus Hadapan

Keluaran cahaya (I_V) adalah lebih kurang berkadar dengan arus hadapan dalam julat operasi. Walau bagaimanapun, kecekapan mungkin menurun pada arus yang sangat tinggi disebabkan peningkatan haba. Beroperasi pada atau di bawah keadaan ujian yang disyorkan 20mA memastikan prestasi dan jangka hayat yang optimum.

4.3 Taburan Spektrum

Keluk keluaran spektrum berpusat di sekitar panjang gelombang puncak 631 nm dengan separuh lebar tipikal 15 nm. Ini menentukan warna merah tertentu. Panjang gelombang dominan (624 nm) adalah parameter utama untuk pemadanan warna dalam aplikasi di mana berbilang LED mesti kelihatan sama.

4.4 Kebergantungan Suhu

Prestasi LED adalah sensitif kepada suhu. Biasanya, keamatan pencahayaan berkurangan apabila suhu persimpangan meningkat. Julat suhu operasi yang luas (-40°C hingga +100°C) menunjukkan peranti ini dinilai untuk berfungsi merentasi persekitaran melampau, walaupun keluaran akan berbeza. Pengurusan terma yang betul pada PCB adalah perlu untuk aplikasi arus tinggi atau suhu ambien tinggi untuk mengekalkan kecerahan dan jangka hayat.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Fizikal dan Polarity

LED ini mematuhi tapak kaki pakej SMD piawai EIA. Lukisan berdimensi terperinci disediakan dalam datasheet, termasuk panjang, lebar, ketinggian, dan jarak plumbum. Semua dimensi adalah dalam milimeter dengan toleransi piawai ±0.2 mm. Pakej ini mempunyai kanta jernih air, yang tidak menyebarkan cahaya, membolehkan warna merah AlInGaP asli dilihat. Polarity (anod dan katod) ditunjukkan oleh tanda fizikal pada badan komponen, yang mesti diperhatikan semasa penempatan untuk memastikan operasi yang betul.

5.2 Corak Pateri PCB yang Disyorkan

A suggested printed circuit board attachment pad layout is provided for infrared or vapor phase reflow soldering. Following this land pattern is crucial for achieving reliable solder joints, proper self-alignment during reflow, and effective heat dissipation away from the LED junction.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

6.1 Profil Pateri Reflow

Peranti ini serasi dengan proses pateri reflow IR bebas plumbum (Pb-free). Profil yang disyorkan adalah berdasarkan piawaian J-STD-020B. Parameter utama termasuk:

• Suhu Pra-pemanasan:150°C hingga 200°C.
• Masa Pra-pemanasan:Maksimum 120 saat.
• Suhu Badan Puncak:Maksimum 260°C.
• Masa Melebihi Likuidus:Disyorkan berada dalam had JEDEC piawai (biasanya 60-150 saat).
• Kitaran Pateri Maksimum:Dua kali.

Ditekankan bahawa profil optimum bergantung pada reka bentuk PCB khusus, pes pateri, dan ketuhar. Profil berasaskan JEDEC harus digunakan sebagai sasaran, dengan penalaan akhir berdasarkan cadangan pengilang pes pateri dan pencirian peringkat papan.

6.2 Pateri Tangan

Jika pateri tangan diperlukan, berhati-hati yang melampau mesti diambil:

• Suhu Besi Pateri:Maksimum 300°C.
• Masa Pateri:Maksimum 3 saat setiap plumbum.
• Bilangan Kali:Satu kali sahaja. Pemanasan berulang boleh merosakkan pakej dan ikatan die dalaman.

6.3 Pembersihan

Jika pembersihan selepas pateri diperlukan, hanya pelarut yang ditentukan harus digunakan. Datasheet mengesyorkan merendam LED dalam etil alkohol atau isopropil alkohol pada suhu biasa selama kurang daripada satu minit. Pembersih kimia yang tidak ditentukan atau agresif boleh merosakkan kanta plastik dan bahan pakej.

7. Langkah Berjaga-jaga Penyimpanan dan Pengendalian

7.1 Kepekaan Kelembapan dan Penyimpanan

Pakej LED adalah sensitif kepada kelembapan. Pendedahan berpanjangan kepada kelembapan ambien boleh menyebabkan keretakan popcorn semasa proses pateri reflow suhu tinggi.

• Pakej Tertutup:Peranti harus disimpan pada ≤30°C dan ≤70% Kelembapan Relatif (RH). Jangka hayat dalam beg kalis lembapan asal dengan penyerap lembapan adalah satu tahun.
• Pakej Terbuka:Sebaik sahaja beg tertutup dibuka, persekitaran penyimpanan tidak boleh melebihi 30°C dan 60% RH.
• Jangka Hayat Lantai:Komponen yang dikeluarkan dari pembungkusan asal harus menjalani pateri reflow IR dalam masa 168 jam (7 hari).
• Penyimpanan Lanjutan:Untuk penyimpanan melebihi 168 jam, LED harus disimpan dalam bekas tertutup dengan penyerap lembapan atau dalam desikator nitrogen.
• Pembakaran:Komponen yang terdedah melebihi jangka hayat lantai 168 jam memerlukan pembakaran pada kira-kira 60°C selama sekurang-kurangnya 48 jam sebelum pemasangan untuk mengeluarkan kelembapan yang diserap.

7.2 Reka Bentuk Litar Pemacu

LED adalah peranti yang didorong oleh arus. Untuk memastikan kecerahan seragam dan mengelakkan pengambilan arus berlebihan, terutamanya apabila memandu berbilang LED secara selari, perintang pembatas arus mesti digunakan secara bersiri dengan setiap LED. Datasheet sangat mengesyorkan konfigurasi ini (Litar A) berbanding menyambungkan LED secara selari tanpa perintang individu (Litar B), yang boleh menyebabkan kecerahan tidak sekata dan kegagalan berpotensi disebabkan oleh pengagihan arus tidak sekata yang disebabkan oleh variasi V_Fkecil antara unit.

8. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

8.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung

Komponen ini dibekalkan untuk pemasangan automatik dalam pita pembawa timbul yang dililit pada gegelung diameter 7 inci (178 mm).

• Jarak Poket:8 mm.
• Kuantiti per Gegelung:2000 keping.
• Kuantiti Pesanan Minimum (MOQ):500 keping untuk baki kuantiti.
• Pita Penutup:Poket komponen kosong dimeterai dengan pita penutup atas.
• Komponen Hilang:Maksimum dua lampu hilang berturut-turut (poket kosong) dibenarkan mengikut spesifikasi pembungkusan.
• Piawai:Pembungkusan mematuhi spesifikasi ANSI/EIA-481.

9. Nota Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

9.1 Senario Aplikasi Biasa

LED ini bertujuan untuk digunakan dalam peralatan elektronik biasa, termasuk automasi pejabat, telekomunikasi, perkakas rumah, dan kawalan perindustrian am. Ia sesuai untuk penunjuk status, pencahayaan belakang simbol pada panel hadapan, dan isyarat bercahaya kegunaan am.

9.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Kawalan Arus:Sentiasa gunakan perintang bersiri atau pemacu arus malar khusus untuk menetapkan arus hadapan. Jangan sambungkan terus ke sumber voltan.
• Pengurusan Terma:Walaupun pakejnya kecil, pastikan kawasan kuprum yang mencukupi pada pad PCB bertindak sebagai penyingkir haba, terutamanya apabila beroperasi berhampiran arus berterusan maksimum (50mA).
• Perlindungan ESD:Walaupun tidak dinyatakan secara eksplisit sebagai sensitif, mengendalikan LED dengan langkah berjaga-jaga ESD (Nyahcas Elektrostatik) piawai dianggap sebagai amalan yang baik.
• Reka Bentuk Optik:Kanta jernih air menghasilkan pancaran fokus dengan sudut pandangan 120°. Untuk pencahayaan yang lebih luas atau lebih meresap, kanta luaran atau pandu cahaya mungkin diperlukan.

10. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Walaupun perbandingan langsung dengan nombor bahagian lain tidak disediakan dalam datasheet berdiri sendiri ini, ciri pembezaan utama komponen ini boleh disimpulkan:

• Bahan (AlInGaP):Menawarkan kecekapan tinggi dan kestabilan warna yang baik untuk LED merah berbanding teknologi lama seperti GaAsP.
• Sudut Pandangan Luas (120°):Memberikan keterlihatan yang luas, menjadikannya sangat baik untuk penunjuk status yang dipasang pada panel.
• Pra-pengkondisian Tahap JEDEC 3:Menunjukkan tahap ketahanan kelembapan yang baik sesuai untuk kebanyakan aplikasi komersial tanpa memerlukan penyimpanan ultra-kering, memudahkan logistik.
• Pembungkusan Piawai:Pematuhan dengan piawaian pakej EIA dan spesifikasi gegelung ANSI/EIA-481 memastikan integrasi lancar ke dalam barisan pemasangan automatik.

11. Soalan Lazim (FAQ)

S: Bolehkah saya memandu LED ini tanpa perintang pembatas arus?

J: Tidak. LED mesti didorong dengan arus terkawal. Menyambungkannya terus ke sumber voltan akan menyebabkan arus berlebihan mengalir, berpotensi memusnahkan peranti serta-merta. Sentiasa gunakan perintang bersiri atau litar arus malar.

S: Apakah maksud "Kod Bin" semasa membuat pesanan?

J: Kod bin (cth., V1, U2) menentukan keamatan pencahayaan minimum dan maksimum yang dijamin untuk LED dalam kumpulan itu. Menentukan bin memastikan konsistensi kecerahan merentasi semua LED dalam produk anda. Jika konsistensi warna adalah kritikal, anda mungkin juga perlu menentukan bin panjang gelombang.

S: Berapa lama saya boleh menyimpan LED ini selepas membuka beg?

J: Untuk pateri yang boleh dipercayai, anda harus menggunakannya dalam masa 168 jam (7 hari) jika disimpan dalam persekitaran ≤30°C/60% RH. Jika disimpan lebih lama, ia mesti dibakar pada 60°C selama 48 jam sebelum digunakan.

S: Adakah LED ini sesuai untuk aplikasi automotif atau perubatan?

J: Datasheet menyatakan ia bertujuan untuk peralatan elektronik biasa. Untuk aplikasi yang memerlukan kebolehpercayaan luar biasa atau di mana kegagalan boleh membahayakan keselamatan (penerbangan, automotif, perubatan, sokongan hayat), perundingan dengan pengilang diperlukan untuk menilai kesesuaian dan berpotensi melayakkan komponen untuk kegunaan khusus itu.

S: Bolehkah saya menggunakan pateri gelombang untuk SMD LED ini?

J: Datasheet hanya menyediakan garis panduan untuk pateri reflow IR dan pateri tangan. Komponen SMD jenis ini secara amnya tidak disyorkan untuk pateri gelombang disebabkan kejutan terma dan potensi pencemaran. Pateri reflow adalah proses pemasangan yang dimaksudkan dan disyorkan.

12. Contoh Reka Bentuk Praktikal

Senario:Mereka bentuk penunjuk "HIDUP" kuasa untuk peranti yang dikuasakan oleh rel DC 5V. Matlamatnya adalah untuk mencapai keterlihatan yang baik dengan arus hadapan kira-kira 15mA (di bawah titik ujian 20mA untuk jangka hayat yang lebih panjang).

Pengiraan:

Andaikan voltan hadapan tipikal (V_F) 2.2V.

Susut voltan yang diperlukan merentasi perintang bersiri (R_S) adalah: V_bekalan- V_F= 5V - 2.2V = 2.8V.

Menggunakan Hukum Ohm: R_S= V / I = 2.8V / 0.015A = 186.67 Ω.

Nilai perintang piawai terdekat adalah 180 Ω atau 200 Ω.

Pemilihan:Pilih perintang 180 Ω. Mengira semula arus: I = (5V - 2.2V) / 180Ω ≈ 15.6mA. Ini adalah selamat dan dalam had.

Kuasa dalam Perintang:P = I²R = (0.0156)² * 180 ≈ 0.044W. Perintang piawai 1/8W (0.125W) atau 1/10W adalah mencukupi.

Susun Atur PCB:Letakkan perintang 180Ω secara bersiri dengan anod LED. Ikuti corak pateri yang disyorkan dari datasheet untuk pad LED, memastikan kawasan kuprum yang mencukupi untuk penyingkiran haba. Sertakan tanda polarity (cth., "+" untuk anod) pada skrin sutera PCB.

13. Prinsip Operasi

Diod pemancar cahaya adalah peranti semikonduktor yang menukar tenaga elektrik terus kepada cahaya melalui proses yang dipanggil elektroluminesens. Apabila voltan hadapan digunakan merentasi persimpangan p-n, elektron dari bahan jenis-n bergabung semula dengan lubang dari bahan jenis-p di kawasan aktif. Dalam LED AlInGaP, peristiwa penggabungan semula ini membebaskan tenaga dalam bentuk foton (zarah cahaya). Panjang gelombang khusus (warna) cahaya yang dipancarkan, dalam kes ini merah pada ~624-631 nm, ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor Aluminium Indium Gallium Fosfida yang digunakan dalam pembinaan cip. Pakej epoksi jernih air merangkumi dan melindungi die semikonduktor, membentuk kanta untuk membentuk keluaran cahaya, dan mengandungi bingkai plumbum logam yang menyediakan sambungan elektrik dan sokongan mekanikal.

14. Trend Teknologi

Pembangunan SMD LED seperti ini adalah sebahagian daripada trend yang lebih luas dalam optoelektronik dan pembuatan elektronik. Trend utama yang mempengaruhi komponen sedemikian termasuk:

• Pengecilan:Permintaan berterusan untuk saiz pakej yang lebih kecil untuk membolehkan susun atur PCB yang lebih padat dan produk akhir yang lebih padat.
• Peningkatan Kecekapan:Penyelidikan sains bahan yang berterusan bertujuan untuk meningkatkan keberkesanan pencahayaan (lumen per watt) LED berwarna, mengurangkan penggunaan kuasa untuk keluaran cahaya tertentu.
• Kebolehpercayaan Dipertingkatkan:Penambahbaikan dalam bahan pakej (epoksi, silikon) dan teknik pelekatan die membawa kepada jangka hayat operasi yang lebih panjang dan prestasi yang lebih baik di bawah keadaan suhu tinggi dan kelembapan tinggi.
• Pemiawaian:Penggunaan tapak kaki piawai industri, saiz gegelung, dan metrik prestasi (seperti penarafan JEDEC MSL) melancarkan rantaian bekalan dan memudahkan reka bentuk masuk untuk jurutera.
• Integrasi:Walaupun ini adalah komponen diskret, wujud trend ke arah mengintegrasikan elektronik kawalan (seperti pengatur arus atau pemacu) terus ke dalam pakej LED, mencipta modul LED "pintar".