Dokumen Teknikal LED SMD LTST-C150KDKT-10A - 1.6x0.8x0.6mm - 2.4V - 50mW - Merah AllnGaP

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini menyediakan spesifikasi teknikal lengkap untuk lampu LED peranti permukaan (SMD). Direka untuk pemasangan papan litar bercetak (PCB) automatik, komponen ini sesuai untuk aplikasi yang mempunyai ruang terhad dalam pelbagai jenis peralatan elektronik.

1.1 Ciri-ciri

• Mematuhi arahan alam sekitar RoHS.
• Menggunakan cip semikonduktor Aluminium Indium Gallium Fosfida (AllnGaP) ultra-terang yang memancarkan cahaya merah.
• Dibungkus pada pita 8mm yang dililit pada gegelung berdiameter 7 inci untuk pengendalian automatik.
• Tapak kaki pakej standard EIA.
• Input serasi dengan tahap logik litar bersepadu (IC) standard.
• Direka untuk keserasian dengan peralatan pemasangan pick-and-place automatik.
• Tahan terhadap proses pematerian alir balik inframerah (IR) standard.

1.2 Aplikasi Sasaran

LED ini sesuai untuk pelbagai aplikasi yang memerlukan sumber penunjuk atau lampu latar yang padat dan boleh dipercayai, termasuk tetapi tidak terhad kepada:

• Peranti telekomunikasi, peralatan automasi pejabat, perkakas rumah, dan sistem kawalan industri.
• Lampu latar untuk kekunci dan papan kekunci.
• Penunjuk status dan kuasa.
• Paparan mikro dan penunjuk panel.
• Pencahayaan isyarat dan simbolik.

2. Parameter Teknikal: Tafsiran Objektif Mendalam

Bahagian berikut memberikan analisis terperinci tentang spesifikasi elektrik, optik, dan persekitaran peranti.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Nilai-nilai ini mewakili had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi di bawah keadaan ini tidak dijamin. Semua penarafan dinyatakan pada suhu ambien (Ta) 25°C.

• Pelesapan Kuasa (Pd):50 mW. Ini adalah jumlah maksimum kuasa yang boleh dilesapkan oleh peranti sebagai haba.
• Arus Hadapan Puncak (I_F(PEAK)):40 mA. Ini adalah arus hadapan segera maksimum yang dibenarkan, biasanya dinyatakan di bawah keadaan berdenyut (kitar tugas 1/10, lebar denyut 0.1ms) untuk mengelakkan pemanasan berlebihan.
• Arus Hadapan Berterusan (I_F):20 mA. Ini adalah arus DC maksimum yang disyorkan untuk operasi berterusan.
• Voltan Songsang (V_R):5 V. Menggunakan voltan pincang songsang melebihi nilai ini boleh menyebabkan kerosakan simpang.
• Julat Suhu Operasi:-30°C hingga +85°C. Julat suhu ambien di mana peranti direka untuk berfungsi.
• Julat Suhu Penyimpanan:-40°C hingga +85°C. Julat suhu untuk penyimpanan bukan operasi.
• Keadaan Pematerian Alir Balik IR:Suhu puncak 260°C untuk maksimum 10 saat. Ini menentukan profil haba yang boleh ditahan oleh pakej semasa pemasangan.

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik

Parameter ini menentukan prestasi tipikal peranti di bawah keadaan operasi normal (Ta=25°C, I_F=10mA melainkan dinyatakan).

• Keamatan Bercahaya (I_V):2.8 hingga 28.0 mcd (millicandela). Kecerahan output cahaya yang dirasakan. Julat luas ini diuruskan melalui sistem binning.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):130 darjah. Ini adalah sudut penuh di mana keamatan bercahaya turun kepada separuh daripada nilai yang diukur pada paksi. Sudut pandangan luas seperti ini memberikan corak cahaya yang luas dan meresap sesuai untuk penunjuk.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_P):650.0 nm (nanometer). Panjang gelombang di mana output kuasa spektrum adalah maksimum.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):630.0 hingga 645.0 nm. Ini adalah panjang gelombang tunggal yang dirasakan oleh mata manusia yang menentukan warna (merah, dalam kes ini). Ia diperoleh daripada rajah kromatisiti CIE.
• Lebar Separuh Garisan Spektrum (Δλ):20 nm (tipikal). Ini menunjukkan ketulenan spektrum atau lebar jalur cahaya yang dipancarkan, diukur sebagai lebar spektrum pada separuh kuasa maksimumnya.
• Voltan Hadapan (V_F):1.6 hingga 2.4 V. Susut voltan merentasi LED apabila didorong pada arus ujian yang ditentukan (10mA).
• Arus Songsang (I_R):10 μA (mikroampere) maksimum. Arus bocor kecil yang mengalir apabila voltan songsang maksimum (5V) digunakan.

3. Penjelasan Sistem Binning

Untuk memastikan konsistensi kecerahan untuk aplikasi pengeluaran, LED disusun ke dalam kumpulan prestasi, atau \"bin.\"

3.1 Kod Bin Keamatan Bercahaya

Binning utama untuk produk ini adalah berdasarkan keamatan bercahaya yang diukur pada 10mA. Toleransi dalam setiap bin adalah +/-15%.

• Bin H:2.8 - 4.5 mcd
• Bin J:4.5 - 7.1 mcd
• Bin K:7.1 - 11.2 mcd
• Bin L:11.2 - 18.0 mcd
• Bin M:18.0 - 28.0 mcd

Sistem ini membolehkan pereka memilih gred kecerahan yang sesuai untuk aplikasi khusus mereka, mengimbangi kos dan prestasi.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Walaupun data grafik khusus dirujuk dalam dokumen sumber, hubungan utama diterangkan di sini berdasarkan fizik LED standard dan parameter yang disediakan.

4.1 Arus vs. Voltan (Ciri I-V)

LED adalah diod. Voltan hadapannya (V_F) mempunyai hubungan logaritma dengan arus hadapan (I_F). Julat V_Fyang ditentukan iaitu 1.6V hingga 2.4V pada 10mA adalah tipikal untuk LED merah AllnGaP. Beroperasi melebihi arus berterusan yang disyorkan (20mA) akan menyebabkan V_Fmeningkat sedikit tetapi terutamanya akan menghasilkan haba berlebihan, mengurangkan kecekapan dan jangka hayat.

4.2 Keamatan Bercahaya vs. Arus Hadapan

Output cahaya (I_V) adalah hampir berkadar dengan arus hadapan dalam julat yang ketara. Walau bagaimanapun, kecekapan cenderung menurun pada arus yang sangat tinggi disebabkan oleh kesan haba yang meningkat dan tingkah laku semikonduktor bukan ideal yang lain. Mendorong LED pada 10mA atau 20mA tipikal memastikan kecekapan dan kebolehpercayaan yang optimum.

4.3 Kebergantungan Suhu

Prestasi LED adalah sensitif kepada suhu. Apabila suhu simpang meningkat:

• Voltan Hadapan (V_F):Berkurang. Ini mempunyai pekali suhu negatif.
• Keamatan Bercahaya (I_V):Berkurang. Suhu yang lebih tinggi mengurangkan kecekapan kuantum dalaman semikonduktor, membawa kepada output cahaya yang lebih rendah untuk arus yang sama.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):Mungkin berubah sedikit, berpotensi mengubah warna yang dirasakan.

Pengurusan haba yang betul dalam reka bentuk PCB adalah penting untuk mengekalkan prestasi yang konsisten.

4.4 Taburan Spektrum

Spektrum pancaran berpusat di sekitar panjang gelombang puncak (λ_P) 650 nm dengan lebar separuh tipikal (Δλ) 20 nm. Ini menghasilkan warna merah tepu. Panjang gelombang dominan (λ_d), yang menentukan warna yang dirasakan, jatuh antara 630 nm dan 645 nm.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej

Peranti ini mematuhi garis besar pakej permukaan standard. Dimensi utama termasuk saiz badan kira-kira 1.6mm panjang, 0.8mm lebar, dan 0.6mm tinggi (lukisan khusus dirujuk dalam sumber). Semua toleransi dimensi adalah ±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Kanta adalah jernih air, membolehkan warna merah asli cip AllnGaP kelihatan.

5.2 Corak Tanah PCB yang Disyorkan

Susun atur pad pateri yang dicadangkan untuk papan litar bercetak disediakan untuk memastikan pematerian yang boleh dipercayai dan penjajaran yang betul. Corak ini direka untuk memudahkan pembentukan fillet pateri yang baik semasa alir balik sambil meminimumkan risiko jambatan pateri.

5.3 Pengenalpastian Polarity

Katod (terminal negatif) biasanya ditunjukkan oleh penanda visual pada pakej LED, seperti takuk, titik hijau, atau sudut potong pada kanta. Polarity yang betul mesti diperhatikan semasa pemasangan, kerana menggunakan voltan songsang boleh merosakkan peranti.

6. Garis Panduan Pematerian dan Pemasangan

6.1 Parameter Pematerian Alir Balik IR

Peranti ini serasi dengan proses pematerian bebas plumbum (Pb-free). Profil alir balik yang disyorkan disediakan, mematuhi piawaian JEDEC.

• Suhu Pra-Panas:150°C hingga 200°C.
• Masa Pra-Panas:Maksimum 120 saat.
• Suhu Badan Puncak:Maksimum 260°C.
• Masa Melebihi 260°C:Maksimum 10 saat.
• Bilangan Laluan Alir Balik:Maksimum dua kali.

Profil khusus mesti dicirikan untuk reka bentuk PCB sebenar, pes pateri, dan ketuhar yang digunakan.

6.2 Pematerian Tangan (Jika Perlu)

Jika pematerian manual diperlukan, penjagaan yang melampau mesti diambil:

• Suhu Besi:Maksimum 300°C.
• Masa Pematerian:Maksimum 3 saat per kaki.
• Bilangan Percubaan Pematerian:Satu kali sahaja per sambungan.

Penggunaan haba yang berpanjangan boleh merosakkan ikatan wayar dalaman dan pakej epoksi.

6.3 Keadaan Penyimpanan

Tahap kepekaan kelembapan (MSL) adalah faktor kritikal untuk komponen SMD.

• Pakej Tertutup (dengan desikan):Simpan pada ≤30°C dan ≤90% RH. Gunakan dalam tempoh satu tahun dari tarikh bungkusan kering.
• Pakej Terbuka:Simpan pada ≤30°C dan ≤60% RH. Komponen harus menjalani alir balik IR dalam tempoh satu minggu (MSL 3).
• Penyimpanan Lanjutan (Keluar dari Beg):Simpan dalam bekas tertutup dengan desikan atau dalam desikator nitrogen. Jika disimpan lebih dari satu minggu, pembakaran pada 60°C selama sekurang-kurangnya 20 jam diperlukan sebelum pematerian untuk mengeluarkan kelembapan yang diserap dan mengelakkan \"popcorning\" semasa alir balik.

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 selama kurang dari satu minit. Pembersih kimia yang tidak ditentukan boleh merosakkan kanta LED atau bahan pakej.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung

Komponen dibekalkan pada pita pembawa timbul untuk pemasangan automatik.

• Lebar Pita Pembawa: 8mm.
• Diameter Gegelung:7 inci.
• Kuantiti per Gegelung:3000 keping (gegelung penuh standard).
• Kuantiti Pesanan Minimum (MOQ) untuk Baki:500 keping.
• Penyegelan Poket:Poket kosong disegel dengan pita penutup.
• Komponen Hilang:Maksimum dua lampu hilang berturut-turut dibenarkan, mengikut piawaian industri (ANSI/EIA 481).

8. Cadangan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

8.1 Litar Aplikasi Tipikal

LED adalah peranti yang didorong oleh arus. Untuk memastikan kecerahan seragam dan mengelakkan pengambilan arus berlebihan, terutamanya apabila mendorong berbilang LED secara selari, perintang pembatas arus mesti digunakan secara bersiri dengan setiap LED. Nilai perintang (R) dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (V_SUPPLY- V_F) / I_F, di mana V_Fadalah voltan hadapan LED pada arus yang dikehendaki I_F. Menggunakan V_Fmaksimum dari datasheet (2.4V) dalam pengiraan memastikan arus tidak melebihi sasaran walaupun dengan variasi antara peranti.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pengurusan Haba:Walaupun pelesapan kuasa adalah rendah (50mW maks), memastikan laluan haba yang baik melalui pad PCB membantu mengekalkan output cahaya yang stabil dan jangka hayat yang panjang, terutamanya dalam suhu ambien yang tinggi atau pada arus pacuan yang lebih tinggi.
• Perlindungan ESD (Lepasan Elektrostatik):LED sensitif kepada elektrik statik. Kawalan ESD yang betul (gelang pergelangan tangan, stesen kerja dibumikan, lantai konduktif) mesti dilaksanakan semasa pengendalian dan pemasangan.
• Reka Bentuk Optik:Sudut pandangan 130 darjah memberikan pencahayaan yang luas. Untuk cahaya yang lebih fokus, kanta luaran atau pandu cahaya mungkin diperlukan.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

LED merah AllnGaP ini menawarkan kelebihan khusus:

• berbanding LED Merah GaAsP Tradisional:Teknologi AllnGaP memberikan kecekapan bercahaya yang jauh lebih tinggi, menghasilkan output yang lebih terang pada arus yang sama, atau kecerahan setara pada kuasa yang lebih rendah.
• berbanding LED Lubang Laluan Standard:Pakej SMD membolehkan ketumpatan pemasangan yang lebih tinggi, serasi dengan barisan pengeluaran automatik sepenuhnya, dan menghapuskan keperluan untuk membengkokkan kaki dan menggerudi lubang pada PCB.
• Kelebihan Utama:Gabungan kecerahan tinggi dari AllnGaP, sudut pandangan yang luas, dan pakej padat yang boleh dipateri alir balik menjadikan peranti ini sangat serba boleh untuk elektronik moden.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

10.1 Bolehkah saya mendorong LED ini terus dari pin logik 3.3V atau 5V?

Tidak, tanpa perintang pembatas arus.Menyambungkannya secara langsung akan cuba menarik arus yang sangat tinggi, hanya dihadkan oleh keupayaan arus pin dan rintangan dinamik LED, yang berkemungkinan akan memusnahkan LED atau merosakkan IC pemacu. Sentiasa gunakan perintang bersiri.

10.2 Mengapa terdapat julat yang begitu luas dalam Keamatan Bercahaya (2.8 hingga 28.0 mcd)?

Ini disebabkan oleh variasi semula jadi dalam pembuatan semikonduktor. Sistem binning (H hingga M) menyusun bahagian mengikut kecerahan yang diukur. Untuk penampilan yang konsisten dalam aplikasi, tentukan dan gunakan LED dari bin keamatan yang sama.

10.3 Apa yang berlaku jika saya melebihi penarafan arus berterusan 20mA?

Melebihi penarafan meningkatkan suhu simpang. Ini mempercepatkan degradasi bahan semikonduktor, membawa kepada penurunan output cahaya yang kekal dan cepat (susut nilai lumen) dan berpotensi menyebabkan kegagalan katastrofik. Sentiasa reka litar untuk beroperasi dalam Penarafan Maksimum Mutlak.

11. Contoh Kes Penggunaan Praktikal

11.1 Kes Reka Bentuk: Panel Penunjuk Status

Senario:Mereka bentuk panel kawalan dengan 10 penunjuk status merah yang sama, dikuasakan dari rel 5V. Kecerahan seragam adalah kritikal.
Langkah Reka Bentuk:

1. Pilih Arus Pacuan:Pilih I_F= 10mA untuk kecerahan yang baik dan jangka hayat yang panjang.
2. Kira Nilai Perintang:Gunakan V_Fmaksimum (2.4V) untuk reka bentuk kes terburuk. R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260 Ohm. Nilai standard E24 terdekat adalah 270 Ohm.
3. Kira Kuasa Perintang:P = I²* R = (0.01)²* 270 = 0.027W. Perintang standard 1/8W (0.125W) atau 1/10W adalah mencukupi.
4. Tentukan Bin LED:Untuk memastikan kesemua 10 penunjuk sepadan, tentukan LED dari bin keamatan bercahaya tunggal (contohnya, Bin L: 11.2-18.0 mcd) dalam pesanan pembelian.
5. Susun Atur PCB:Gunakan corak tanah yang disyorkan. Pastikan reka bentuk panel membenarkan sudut pandangan 130 darjah supaya penunjuk boleh dilihat dari kedudukan pengguna yang dimaksudkan.

12. Pengenalan Prinsip Operasi

Diod Pemancar Cahaya (LED) adalah peranti semikonduktor yang menukar tenaga elektrik terus kepada cahaya melalui proses yang dipanggil elektroluminesens. Apabila voltan hadapan digunakan merentasi simpang p-n, elektron dari rantau jenis-n dan lubang dari rantau jenis-p disuntik ke dalam rantau aktif. Apabila pembawa cas ini bergabung semula, mereka membebaskan tenaga. Dalam LED AllnGaP (Aluminium Indium Gallium Fosfida), tenaga ini dibebaskan terutamanya sebagai foton (cahaya) dalam bahagian merah spektrum cahaya nampak. Panjang gelombang khusus (warna) ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor, yang direkayasa semasa proses pertumbuhan kristal dengan menyesuaikan nisbah aluminium, indium, dan gallium.

13. Trend dan Perkembangan Teknologi

Bidang optoelektronik terus berkembang. Trend umum yang boleh diperhatikan dalam industri termasuk:

• Peningkatan Kecekapan:Penyelidikan sains bahan dan reka bentuk cip yang berterusan membawa kepada LED yang menghasilkan lebih banyak lumen per watt (lm/W), mengurangkan penggunaan kuasa untuk output cahaya yang sama.
• Pengecilan:Saiz pakej terus mengecil (contohnya, saiz metrik 0402, 0201) untuk membolehkan ketumpatan yang lebih tinggi pada PCB untuk peranti ultra-padat.
• Peningkatan Konsistensi Warna:Kemajuan dalam pertumbuhan epitaksial dan teknik binning membolehkan toleransi yang lebih ketat pada panjang gelombang dominan dan keamatan bercahaya, memberikan pereka kawalan yang lebih tepat ke atas warna dan kecerahan.
• Integrasi:Trend termasuk mengintegrasikan berbilang cip LED (RGB) ke dalam satu pakej untuk pencampuran warna, atau menggabungkan IC kawalan dengan LED untuk penyelesaian pencahayaan \"pintar\".

Perkembangan ini bertujuan untuk menyediakan pereka dengan komponen yang lebih berkebolehan, cekap, dan boleh dipercayai untuk pelbagai aplikasi yang semakin berkembang.