Dokumen Teknikal LED SMD LTST-C950RKRKT-5A - Merah AlInGaP - 5mA - 180-710mcd

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini menyediakan spesifikasi teknikal lengkap untuk LED permukaan berkeamatan tinggi yang direka untuk proses pemasangan automatik. Peranti ini menggunakan bahan semikonduktor AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Fosfida) termaju untuk menghasilkan cahaya merah, menawarkan kecekapan bercahaya dan ketulenan warna yang lebih baik berbanding teknologi LED tradisional. Dikapsulkan dalam kanta kubah jernih air, LED ini dibungkus dalam pakej piawai yang mematuhi piawaian EIA, menjadikannya serasi dengan pelbagai peralatan pemasangan automatik pick-and-place dan pematerian aliran semula inframerah yang biasa digunakan dalam pembuatan elektronik moden.

Kelebihan utama LED ini termasuk faktor bentuk yang padat, kesesuaian untuk aplikasi yang mempunyai ruang terhad, dan pematuhan kepada arahan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya). Ia direka untuk kebolehpercayaan dalam persekitaran yang mencabar, dengan julat suhu operasi yang ditetapkan. Pasaran sasaran utama dan aplikasi merangkumi infrastruktur telekomunikasi, peralatan automasi pejabat, perkakas rumah, panel kawalan industri, dan elektronik pengguna. Kes penggunaan khusus termasuk lampu latar untuk papan kekunci dan kekunci, penunjuk status dan kuasa, integrasi ke dalam paparan mikro, dan pencahayaan isyarat atau simbolik dalam pelbagai peranti.

2. Tafsiran Mendalam Parameter Teknikal

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan maksimum mutlak menentukan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Nilai-nilai ini ditetapkan pada suhu ambien (Ta) 25°C. Arus hadapan berterusan maksimum (DC) ialah 30 mA. Untuk operasi berdenyut, arus hadapan puncak 80 mA dibenarkan di bawah keadaan tertentu: kitar tugas 1/10 dan lebar denyut 0.1 ms. Penyerakan kuasa maksimum ialah 75 mW. Peranti boleh beroperasi dalam julat suhu ambien -30°C hingga +85°C dan boleh disimpan antara -40°C dan +85°C. Penarafan kritikal untuk pemasangan ialah keadaan pematerian inframerah, yang dinilai untuk suhu puncak 260°C untuk tempoh maksimum 10 saat, yang merupakan piawai untuk proses aliran semula bebas plumbum.

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik

Ciri-ciri elektro-optik diukur di bawah keadaan ujian piawai pada Ta=25°C dan arus hadapan (IF) 5 mA, melainkan dinyatakan sebaliknya. Keamatan bercahaya (Iv), ukuran utama kecerahan, mempunyai julat tipikal yang luas dari 180.0 mcd (millicandela) hingga 710.0 mcd, yang selanjutnya dikategorikan ke dalam bin tertentu. Sudut pandangan, ditakrifkan sebagai 2θ1/2 di mana keamatan adalah separuh nilai paksi, ialah 25 darjah, menunjukkan corak pancaran yang agak fokus. Panjang gelombang pancaran puncak (λP) biasanya 639 nm, berada dalam spektrum merah. Panjang gelombang dominan (λd), yang menentukan warna yang dilihat, biasanya 631 nm. Separuh lebar garis spektrum (Δλ) ialah 20.0 nm, menerangkan ketulenan spektrum cahaya yang dipancarkan. Voltan hadapan (VF) berjulat dari minimum 1.6 V hingga maksimum 2.2 V pada 5 mA. Arus songsang (IR) ditetapkan pada maksimum 10 µA apabila voltan songsang (VR) 5 V dikenakan.

3. Penjelasan Sistem Binning

3.1 Binning Keamatan Bercahaya

Untuk memastikan konsistensi kecerahan untuk aplikasi pengeluaran, LED disusun ke dalam bin berdasarkan keamatan bercahaya yang diukur pada 5 mA. Senarai kod bin adalah seperti berikut: Kod Bin "S" meliputi keamatan dari 180.0 mcd hingga 280.0 mcd. Kod Bin "T" meliputi keamatan dari 280.0 mcd hingga 450.0 mcd. Kod Bin "U" meliputi keamatan dari 450.0 mcd hingga 710.0 mcd. Toleransi +/- 15% digunakan pada had setiap bin keamatan bercahaya. Binning ini membolehkan pereka memilih LED dengan tahap kecerahan minimum yang dijamin untuk keperluan aplikasi khusus mereka, memastikan keseragaman visual dalam produk yang menggunakan pelbagai LED.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Walaupun data grafik khusus dirujuk dalam dokumen (contohnya, Rajah 1 untuk pengukuran spektrum, Rajah 5 untuk sudut pandangan), lengkung prestasi tipikal untuk peranti jenis ini secara amnya merangkumi beberapa hubungan utama. Lengkung Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (I-V) akan menunjukkan hubungan eksponen ciri diod, dengan voltan meningkat dengan mendadak selepas ambang hidup. Lengkung Keamatan Bercahaya vs. Arus Hadapan biasanya menunjukkan peningkatan kecerahan yang hampir linear dengan arus sehingga satu titik, selepas itu kecekapan mungkin menurun disebabkan kesan terma. Lengkung Keamatan Bercahaya vs. Suhu Ambien adalah penting, kerana output LED secara amnya berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Untuk LED merah AlInGaP, degradasi keamatan dengan suhu biasanya kurang teruk berbanding beberapa teknologi LED lain tetapi masih merupakan faktor reka bentuk kritikal. Lengkung Taburan Spektrum akan menunjukkan satu puncak berpusat sekitar 639 nm dengan separuh lebar yang ditakrifkan, mengesahkan ketulenan warna.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej dan Polarity

LED ini dibungkus dalam pakej peranti permukaan (SMD) piawai. Warna kanta ialah jernih air, dan warna sumber cahaya ialah merah dari cip AlInGaP. Semua dimensi pakej kritikal disediakan dalam milimeter, dengan toleransi piawai ±0.1 mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Datasheet termasuk lukisan dimensi terperinci yang menunjukkan panjang, lebar, tinggi, jarak kaki, dan ciri mekanikal kritikal lain. Polarity ditunjukkan oleh reka bentuk fizikal pakej, biasanya dengan tanda katod (seperti takuk, titik, atau sudut serong) pada satu hujung. Orientasi yang betul semasa penempatan pada papan litar bercetak (PCB) adalah penting untuk operasi yang betul.

5.2 Pad Lekatan PCB yang Disyorkan

Corak landasan (footprint) yang disyorkan untuk PCB disediakan untuk memastikan pematerian yang boleh dipercayai dan kestabilan mekanikal. Corak ini menentukan saiz dan bentuk pad kuprum untuk anod dan katod, serta pembukaan topeng pateri yang disyorkan. Mematuhi footprint yang disyorkan ini membantu mencapai pembentukan fillet pateri yang betul, mencegah tombstoning (komponen berdiri tegak), dan memastikan sambungan terma dan elektrik yang baik.

6. Garis Panduan Pematerian dan Pemasangan

6.1 Parameter Pematerian Aliran Semula IR

Untuk proses pemasangan bebas plumbum, profil pematerian aliran semula khusus disyorkan. Profil ini termasuk peringkat pra-pemanasan dalam julat 150°C hingga 200°C, dengan masa pra-pemanasan maksimum 120 saat untuk memanaskan papan dan komponen secara beransur-ansur dan mengaktifkan fluks. Suhu badan puncak tidak boleh melebihi 260°C. Masa di atas suhu likuidus pateri (biasanya sekitar 217°C untuk aloi SAC) dan khususnya masa dalam 5°C suhu puncak harus dikawal; datasheet menentukan maksimum 10 saat pada suhu puncak. Peranti tidak boleh dikenakan lebih daripada dua kitaran aliran semula di bawah keadaan ini. Ditekankan bahawa profil optimum bergantung pada reka bentuk PCB khusus, pes pateri, dan ketuhar, dan harus dicirikan sewajarnya, menggunakan piawaian JEDEC sebagai panduan.

6.2 Pematerian Manual

Jika pematerian manual dengan besi pemateri diperlukan, penjagaan yang sangat teliti mesti diambil. Suhu hujung besi pemateri tidak boleh melebihi 300°C, dan masa sentuhan dengan terminal LED harus dihadkan kepada maksimum 3 saat setiap sambungan. Pematerian manual harus dilakukan hanya sekali untuk mengelakkan kerosakan tekanan terma pada die dalaman dan ikatan wayar.

6.3 Penyimpanan dan Pengendalian

LED adalah peranti sensitif kelembapan (MSL 3). Apabila disimpan dalam beg kalis lembap asal yang dimeterai dengan desikan, ia harus disimpan pada 30°C atau kurang dan kelembapan relatif (RH) 90% atau kurang, dan digunakan dalam tempoh satu tahun. Setelah pembungkusan asal dibuka, persekitaran penyimpanan tidak boleh melebihi 30°C dan 60% RH. Komponen yang dikeluarkan dari pembungkusan asalnya sebaiknya dialirkan semula IR dalam tempoh satu minggu. Untuk penyimpanan lebih lama di luar beg asal, ia mesti disimpan dalam bekas tertutup dengan desikan atau dalam desikator nitrogen. Jika disimpan tanpa bungkusan selama lebih daripada satu minggu, pembakaran pada kira-kira 60°C selama sekurang-kurangnya 20 jam diperlukan sebelum pemasangan pateri untuk membuang kelembapan yang diserap dan mencegah kerosakan "popcorning" semasa aliran semula.

6.4 Pembersihan

Jika pembersihan selepas pematerian diperlukan, hanya pelarut yang ditetapkan harus digunakan. Merendam LED dalam etil alkohol atau isopropil alkohol pada suhu biasa selama kurang daripada satu minit boleh diterima. Penggunaan bahan pembersih kimia yang tidak ditentukan boleh merosakkan kanta epoksi dan bahan pakej.

6.5 Langkah Berjaga-jaga Nyahcas Elektrostatik (ESD)

LED sensitif kepada nyahcas elektrostatik dan arus lonjakan, yang boleh merosakkan atau memusnahkan simpang semikonduktor. Kawalan ESD yang betul mesti dilaksanakan semasa pengendalian dan pemasangan. Ini termasuk penggunaan gelang pergelangan tangan yang dibumikan, sarung tangan anti-statik, dan memastikan semua peralatan dan permukaan kerja dibumikan dengan betul.

7. Pembungkusan dan Maklumat Pesanan

7.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung

LED dibekalkan dalam pembungkusan untuk pemasangan automatik. Ia dipasang dalam pita pembawa timbul dengan lebar 12 mm. Pita dililit pada gegelung diameter piawai 7 inci (178 mm). Setiap gegelung mengandungi 2000 keping. Untuk kuantiti kurang daripada gegelung penuh, kuantiti pembungkusan minimum 500 keping tersedia untuk stok baki. Pita mempunyai meterai penutup atas untuk melindungi komponen. Pembungkusan mematuhi spesifikasi ANSI/EIA-481. Maksimum dua komponen hilang berturut-turut (poket kosong) dibenarkan setiap gegelung.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Reka Bentuk Litar Pemacu

LED adalah peranti beroperasi arus. Untuk memastikan kecerahan dan jangka hayat yang konsisten, ia mesti didorong dengan arus terkawal, bukan voltan tetap. Kaedah pemacu yang paling mudah dan paling disyorkan ialah menggunakan perintang had arus bersiri untuk setiap LED, seperti yang ditunjukkan dalam "Litar A" dalam datasheet. Konfigurasi ini, dikuasakan oleh sumber voltan (Vcc), memastikan variasi dalam voltan hadapan (VF) setiap LED tidak menyebabkan perbezaan ketara dalam arus dan, oleh itu, kecerahan apabila berbilang LED disambung secara selari. Nilai perintang (R) dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, di mana IF ialah arus hadapan yang dikehendaki (contohnya, 5 mA untuk ujian, sehingga 30 mA maksimum berterusan).

8.2 Pengurusan Terma

Walaupun pakejnya kecil, mengurus haba adalah penting untuk mengekalkan prestasi dan kebolehpercayaan. Keamatan bercahaya berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Dalam aplikasi di mana LED didorong pada atau hampir arus maksimumnya, atau dalam suhu ambien yang tinggi, perhatian harus diberikan kepada susun atur PCB. Menyediakan kawasan kuprum yang mencukupi di sekitar pad LED boleh bertindak sebagai penyerap haba, membantu menyerakkan haba dari peranti. Mengelakkan penempatan berhampiran komponen lain yang menghasilkan haba juga dinasihatkan.

8.3 Batasan Aplikasi

Peranti ini bertujuan untuk digunakan dalam peralatan elektronik biasa. Untuk aplikasi yang memerlukan kebolehpercayaan luar biasa di mana kegagalan boleh membahayakan nyawa atau kesihatan (seperti dalam penerbangan, sokongan hayat perubatan, atau sistem kritikal keselamatan), perundingan dan kelayakan khusus diperlukan, kerana komponen gred komersial piawai mungkin tidak sesuai.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding teknologi lama seperti LED merah GaAsP (Gallium Arsenide Phosphide), cip AlInGaP yang digunakan dalam peranti ini menawarkan kecekapan bercahaya yang jauh lebih tinggi, menghasilkan kecerahan yang lebih besar untuk arus pemacu yang sama. Kanta jernih air, berbanding kanta tersebar atau berwarna, memaksimumkan output cahaya dan memberikan titik warna yang lebih hidup dan tepu. Pakej piawai EIA memastikan keserasian luas dengan barisan pemasangan piawai industri dan perpustakaan footprint, mengurangkan kerumitan reka bentuk dan pembuatan. Keserasian peranti dengan pematerian aliran semula inframerah dan tahap kepekaan kelembapannya (MSL 3) adalah tipikal untuk komponen SMD moden, menyelaraskannya dengan proses pembuatan arus perdana yang berjumlah tinggi.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Apakah perbezaan antara panjang gelombang puncak dan panjang gelombang dominan?
J: Panjang gelombang puncak (λP) ialah panjang gelombang di mana taburan kuasa spektrum adalah maksimum (639 nm). Panjang gelombang dominan (λd) diperoleh daripada rajah kromatisiti CIE dan mewakili panjang gelombang tunggal cahaya monokromatik yang akan sepadan dengan warna LED (631 nm). Panjang gelombang dominan lebih berkait rapat dengan warna yang dilihat.

S: Bolehkah saya mendorong LED ini pada 20 mA secara berterusan?
J: Ya. Arus hadapan berterusan maksimum ialah 30 mA. Mendorongnya pada 20 mA adalah dalam spesifikasi. Perhatikan bahawa keamatan bercahaya biasanya meningkat dengan arus, tetapi nilai tepat pada 20 mA perlu dianggarkan dari lengkung prestasi tipikal atau diukur, kerana datasheet menentukan keamatan pada 5 mA.

S: Mengapa perintang bersiri diperlukan walaupun voltan bekalan kuasa saya sepadan dengan voltan hadapan LED?
J: Voltan hadapan (VF) mempunyai julat (1.6V hingga 2.2V). Jika voltan bekalan ditetapkan pada, katakan, 2.0V, LED dengan VF 1.6V akan mengalami arus yang jauh lebih tinggi daripada yang diingini, berpotensi menyebabkan terlalu panas dan kegagalan. Perintang bersiri menyediakan arus yang stabil dan boleh diramal tanpa mengira variasi semula jadi dalam VF dari satu LED ke LED yang lain.

S: Bagaimana saya memilih bin yang betul untuk aplikasi saya?
J: Pilih bin berdasarkan kecerahan minimum yang diperlukan untuk reka bentuk anda di bawah keadaan pemacu khusus anda. Jika keseragaman adalah kritikal (contohnya, dalam tatasusunan lampu status), menentukan satu bin yang lebih ketat (seperti T atau U) dan memesan semua unit dari bin itu akan memastikan penampilan yang konsisten. Untuk aplikasi yang kurang kritikal, bin yang lebih luas atau bin campuran mungkin boleh diterima untuk penjimatan kos.

11. Kes Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Kes: Mereka Bentuk Panel Penunjuk Status untuk Penghala Rangkaian
Seorang pereka mencipta panel dengan empat LED status merah yang menunjukkan aktiviti "Kuasa," "Internet," "Wi-Fi," dan "Ethernet." LED perlu kelihatan jelas dalam persekitaran pejabat yang terang. Rel kuasa sistem ialah 3.3V. Pereka memilih LED ini untuk kecerahan tinggi dan pakej piawainya. Untuk mencapai penunjuk yang terang, mereka memutuskan untuk mendorong setiap LED pada 10 mA. Menggunakan VF tipikal 1.9V, mereka mengira perintang bersiri: R = (3.3V - 1.9V) / 0.01A = 140 Ohm. Perintang piawai 150 Ohm dipilih. Untuk memastikan semua empat LED mempunyai kecerahan yang sepadan, pereka menentukan Bin "T" (280-450 mcd) dalam senarai bahan. Susun atur PCB termasuk corak landasan yang disyorkan dan sedikit tuangan kuprum di sekitar pad untuk pelepasan haba ringan. Kilang pemasangan menggunakan profil aliran semula IR yang disediakan, dan produk akhir mempamerkan penunjuk status yang konsisten, terang, dan boleh dipercayai.

12. Pengenalan Prinsip

Diod Pemancar Cahaya (LED) adalah peranti semikonduktor yang memancarkan cahaya apabila arus elektrik melaluinya. LED khusus ini menggunakan semikonduktor sebatian AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Fosfida) untuk kawasan aktifnya. Apabila voltan hadapan dikenakan, elektron dari bahan jenis-n dan lubang dari bahan jenis-p disuntik ke dalam kawasan aktif. Apabila pembawa cas ini bergabung semula, mereka membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Tenaga jurang jalur khusus bahan AlInGaP menentukan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan, yang dalam kes ini berada dalam bahagian merah spektrum boleh dilihat (kira-kira 631-639 nm). Kanta epoksi jernih air mengkapsulkan cip, melindunginya dari persekitaran, dan membentuk pancaran output cahaya.

13. Trend Pembangunan

Trend umum dalam teknologi LED SMD terus ke arah kecekapan yang lebih tinggi (lebih banyak lumen per watt), yang membolehkan sama ada peningkatan kecerahan pada kuasa yang sama atau pengurangan penggunaan kuasa untuk output cahaya yang sama. Terdapat juga dorongan ke arah pengecilan, dengan pakej menjadi lebih kecil sambil mengekalkan atau meningkatkan prestasi optik. Kebolehpercayaan yang dipertingkatkan dan jangka hayat operasi yang lebih panjang adalah matlamat berterusan, dicapai melalui penambahbaikan dalam reka bentuk cip, bahan pembungkusan, dan pengurusan terma. Selain itu, binning yang lebih ketat dan konsistensi warna yang lebih baik semakin penting untuk aplikasi yang memerlukan kualiti visual tinggi, seperti lampu latar paparan dan pencahayaan automotif. Integrasi elektronik kawalan, seperti pemacu arus malar, dalam pakej LED itu sendiri adalah satu lagi trend yang semakin berkembang, memudahkan reka bentuk litar untuk pengguna akhir.