Dokumen Teknikal Lembaran Data SMD LED LTSA-E67RVEWTU - Merah Tersebar AlInGaP - 70mA - 185.5mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini menyediakan spesifikasi teknikal lengkap untuk Peranti Permukaan Dipasang (SMD) Diod Pemancar Cahaya (LED). Komponen ini direka untuk pemasangan papan litar bercetak (PCB) automatik dan sesuai untuk aplikasi yang mempunyai ruang terhad. Ciri utamanya termasuk kanta tersebar dan sumber cahaya merah berdasarkan teknologi semikonduktor Aluminium Indium Gallium Fosfida (AlInGaP).

1.1 Ciri Teras dan Pasaran Sasaran

LED ini direkabentuk dengan beberapa ciri utama yang meningkatkan kebolehpercayaan dan kemudahan integrasi. Ia mematuhi arahan Sekatan Bahan Berbahaya (RoHS). Komponen ini dibekalkan dalam pembungkusan piawai industri: pada pita 8mm yang dililit pada gegelung berdiameter 7 inci, memudahkan pemasangan automatik "pick-and-place" berkelajuan tinggi. Ia telah menjalani pra-pengkondisian kepada Tahap Kepekaan Kelembapan JEDEC 2a, memastikan ketahanan terhadap kerosakan akibat kelembapan semasa proses pateri alir balik. Tambahan pula, produk ini layak mengikut piawaian AEC-Q101 Rev. D, penanda aras kritikal untuk komponen yang digunakan dalam elektronik automotif. Reka bentuknya serasi dengan proses pateri alir balik inframerah (IR). Aplikasi sasaran utama adalah sistem aksesori automotif, di mana kebolehpercayaan dan prestasi dalam pelbagai keadaan persekitaran adalah sangat penting.

2. Parameter Teknikal: Tafsiran Objektif Mendalam

Bahagian ini memperincikan had mutlak dan ciri operasi LED. Memahami parameter ini adalah penting untuk reka bentuk litar yang boleh dipercayai dan memastikan komponen beroperasi dalam kawasan operasi selamatnya (SOA).

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan maksimum mutlak menentukan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Penarafan ini dinyatakan pada suhu ambien (Ta) 25°C. Arus hadapan DC berterusan maksimum (IF) ialah 70 mA. Di bawah keadaan berdenyut dengan kitar tugas 1/10 dan lebar denyut 0.1ms, peranti boleh mengendalikan arus hadapan puncak 100 mA. Kuasa terlesap maksimum (Pd) ialah 185.5 mW. Peranti ini dinilai untuk julat suhu operasi dan penyimpanan -40°C hingga +100°C. Untuk proses pateri bebas plumbum, ia boleh menahan profil alir balik inframerah dengan suhu puncak 260°C untuk maksimum 10 saat.

2.2 Ciri-ciri Terma

Pengurusan terma adalah penting untuk prestasi dan jangka hayat LED. Rintangan terma dari simpang semikonduktor ke udara ambien (RθJA) biasanya 280 °C/W, diukur pada PCB FR4 standard dengan ketebalan 1.6mm dan luas pad kuprum 16mm². Rintangan terma dari simpang ke titik pateri (RθJS) biasanya 130 °C/W, menyediakan laluan yang lebih langsung untuk penyingkiran haba. Suhu simpang maksimum yang dibenarkan (Tj) ialah 125°C. Melebihi suhu ini akan mempercepatkan susut nilai lumen dan boleh menyebabkan kegagalan bencana.

2.3 Ciri-ciri Elektro-Optik

Ciri-ciri elektro-optik diukur pada Ta=25°C dan arus ujian (IF) 50 mA, yang merupakan titik operasi biasa di bawah had maksimum mutlak. Keamatan bercahaya (Iv) berjulat dari minimum 1800 milikandela (mcd) hingga maksimum 3550 mcd. Sudut pandangan (2θ½), ditakrifkan sebagai sudut penuh di mana keamatan bercahaya turun kepada separuh nilai paksi, ialah 120 darjah, menunjukkan corak pancaran lebar dan tersebar. Panjang gelombang pancaran puncak (λP) ialah 632 nm. Panjang gelombang dominan (λd), yang menentukan warna yang dilihat, mempunyai julat yang ditetapkan dari 618 nm hingga 630 nm. Lebar jalur spektrum (Δλ) adalah kira-kira 20 nm. Voltan hadapan (VF) pada 50 mA berjulat dari 1.9V hingga 2.65V. Arus songsang (IR) dihadkan kepada maksimum 10 μA apabila voltan songsang (VR) 12V dikenakan; adalah penting untuk ambil perhatian bahawa peranti ini tidak direka untuk beroperasi dalam pincang songsang.

3. Penjelasan Sistem Peringkat Bin

Untuk memastikan konsistensi warna dan kecerahan untuk aplikasi pengeluaran, LED disusun ke dalam bin prestasi. Kelompok dilabel dengan kod yang mewakili peringkat voltan hadapan (Vf), keamatan bercahaya (Iv), dan panjang gelombang dominan (Wd).

3.1 Peringkat Bin Voltan Hadapan (Vf)

Voltan hadapan dibin dalam langkah kira-kira 0.15V. Kod bin berjulat dari C (1.90V - 2.05V) hingga G (2.50V - 2.65V). Toleransi ±0.1V digunakan untuk setiap bin. Memilih LED dari bin Vf yang sama membantu mengekalkan pengagihan arus seragam apabila berbilang peranti disambung secara selari.

3.2 Peringkat Bin Keamatan Bercahaya (Iv)

Keamatan bercahaya dikategorikan kepada tiga bin: X1 (1800-2240 mcd), X2 (2240-2800 mcd), dan Y1 (2800-3550 mcd). Toleransi ±11% digunakan untuk setiap bin. Ini membolehkan pereka memilih tahap kecerahan yang sesuai untuk aplikasi mereka.

3.3 Peringkat Bin Panjang Gelombang Dominan (Wd)

Panjang gelombang dominan, yang menentukan nuansa merah yang tepat, dibin dalam langkah 3nm. Kod bin ialah 5 (618-621 nm), 6 (621-624 nm), 7 (624-627 nm), dan 8 (627-630 nm). Toleransi untuk setiap bin ialah ±1 nm. Kawalan ketat ini adalah penting untuk aplikasi yang memerlukan titik warna tertentu.

4. Analisis Keluk Prestasi

Data grafik memberikan gambaran tentang bagaimana LED berkelakuan dalam pelbagai keadaan, yang penting untuk reka bentuk sistem yang teguh.

4.1 Ciri-ciri Arus vs. Voltan (I-V)

Voltan hadapan mempamerkan hubungan logaritma dengan arus hadapan. Pada arus rendah, voltan adalah hampir dengan potensi terbina dalam diod. Apabila arus meningkat, voltan meningkat disebabkan oleh rintangan siri bahan semikonduktor dan kenalan. Pereka mesti menggunakan keluk ini untuk memilih perintang had arus atau litar pemacu yang sesuai untuk memastikan LED beroperasi pada kecerahan yang dikehendaki tanpa melebihi penarafan maksimumnya.

4.2 Keamatan Bercahaya vs. Arus Hadapan

Keamatan bercahaya secara amnya berkadar dengan arus hadapan dalam julat operasi biasa. Walau bagaimanapun, kecekapan mungkin menurun pada arus yang sangat tinggi disebabkan peningkatan penjanaan haba dan proses penyatuan semula bukan sinaran lain. Mengoperasikan LED dengan ketara melebihi arus yang disyorkan akan mengurangkan jangka hayatnya.

4.3 Kebergantungan Suhu

Prestasi LED sangat bergantung pada suhu. Apabila suhu simpang meningkat, voltan hadapan biasanya menurun sedikit untuk arus tertentu. Lebih ketara lagi, output bercahaya menurun. Panjang gelombang dominan juga mungkin berubah sedikit dengan suhu. Oleh itu, penyingkiran haba yang berkesan adalah penting untuk mengekalkan prestasi optik yang konsisten, terutamanya dalam aplikasi kuasa tinggi atau suhu ambien tinggi seperti persekitaran automotif.

5. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

5.1 Dimensi Fizikal dan Pengenalpastian Polarity

LED ini mematuhi garis besar pakej piawai EIA. Semua dimensi kritikal disediakan dalam milimeter, dengan toleransi umum ±0.2 mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Satu nota reka bentuk utama ialah bingkai plumbum anod juga berfungsi sebagai penyingkiran haba utama untuk LED. Pengenalpastian anod dan katod yang betul adalah penting semasa susun atur PCB dan pemasangan untuk memastikan sambungan polarity yang betul.

5.2 Susun Atur Pad PCB yang Disyorkan

Corak landasan (footprint) yang disyorkan untuk PCB disediakan untuk memastikan pateri yang boleh dipercayai dan prestasi terma optimum. Corak ini direka untuk keserasian dengan proses pateri alir balik inframerah. Mematuhi susun atur yang disyorkan ini membantu mencapai fillet pateri yang betul, memastikan kestabilan mekanikal, dan memaksimumkan pemindahan haba dari pad terma LED (anod) ke PCB.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

6.1 Profil Pateri Alir Balik

Profil pateri alir balik inframerah terperinci ditetapkan untuk proses bebas plumbum, mengikut piawaian J-STD-020. Profil ini termasuk peringkat pra-pemanasan, rendaman terma, alir balik, dan penyejukan. Parameter kritikal ialah suhu puncak badan pakej tidak melebihi 260°C, dikekalkan untuk maksimum 10 saat. Mengikuti profil ini adalah penting untuk mengelakkan kerosakan terma pada kanta epoksi dan struktur semikonduktor dalaman LED.

6.2 Langkah Berjaga-jaga Penyimpanan dan Pengendalian

Produk ini dikelaskan sebagai Tahap Kepekaan Kelembapan (MSL) 2a mengikut JEDEC J-STD-020. Semasa berada dalam beg penghalang kelembapan asal yang tertutup dengan desikan, ia harus disimpan pada ≤30°C dan ≤70% RH dan digunakan dalam tempoh satu tahun. Setelah beg dibuka, komponen harus disimpan pada ≤30°C dan ≤60% RH. Adalah disyorkan untuk menyelesaikan proses alir balik IR dalam tempoh 4 minggu selepas membuka beg. Untuk penyimpanan melebihi 4 minggu di luar pembungkusan asal, komponen harus disimpan dalam bekas tertutup dengan desikan atau dibakar pada kira-kira 60°C selama sekurang-kurangnya 48 jam sebelum dipateri untuk membuang kelembapan yang diserap dan mengelakkan "popcorning" semasa alir balik.

6.3 Pembersihan

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

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung

LED dibekalkan pada pita pembawa timbul dengan lebar 8mm. Pita dililit pada gegelung diameter standard 7 inci (178mm). Setiap gegelung mengandungi 2000 keping. Pembungkusan mematuhi spesifikasi ANSI/EIA-481. Dimensi terperinci untuk poket pita, pita penutup, dan gegelung disediakan untuk memastikan keserasian dengan peralatan pemasangan automatik.

8. Nota Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

8.1 Senario Aplikasi Biasa

Aplikasi utama yang dimaksudkan adalah untuk fungsi aksesori automotif. Ini boleh termasuk pencahayaan ambien dalaman, lampu penunjuk papan pemuka, pencahayaan konsol tengah, atau lampu penanda luaran di mana pancaran merah tersebar dan sudut lebar diperlukan. Kelayakan AEC-Q101nya menjadikannya sesuai untuk keadaan persekitaran yang keras (suhu, kelembapan, getaran) yang terdapat dalam kenderaan.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk Kritikal

Had Arus:LED adalah peranti yang didorong oleh arus. Perintang siri atau litar pemacu arus malar adalah wajib untuk menghadkan arus hadapan kepada nilai yang selamat, biasanya pada atau di bawah julat 50-70 mA yang disyorkan, dengan mengambil kira variasi bekalan kuasa.
Pengurusan Terma:Suhu simpang maksimum tidak boleh dilebihi. Reka bentuk susun atur PCB untuk menyediakan laluan terma yang mencukupi dari pad anod. Untuk aplikasi arus tinggi atau suhu ambien tinggi, pertimbangkan untuk menggunakan kawasan kuprum yang lebih besar pada PCB atau via terma tambahan untuk menyingkirkan haba.
Perlindungan ESD:Walaupun tidak dinyatakan secara jelas untuk peranti ini, LED AlInGaP boleh sensitif kepada nyahcas elektrostatik (ESD). Melaksanakan langkah berjaga-jaga pengendalian ESD standard semasa pemasangan adalah disyorkan.
Reka Bentuk Optik:Sudut pandangan 120° dan kanta tersebar memberikan pancaran lembut dan lebar. Untuk aplikasi yang memerlukan pancaran yang lebih fokus, optik sekunder (contohnya, kanta, pandu cahaya) akan diperlukan.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

LED merah berasaskan AlInGaP ini menawarkan kelebihan tertentu. Berbanding teknologi lama seperti Gallium Arsenida Fosfida (GaAsP), AlInGaP menyediakan kecekapan bercahaya yang lebih tinggi, menghasilkan kecerahan yang lebih besar untuk arus input yang sama. Kanta tersebar mencipta corak pancaran seragam dan lebar yang sesuai untuk pencahayaan kawasan dan bukannya pencahayaan spot fokus. Kelayakan AEC-Q101 dan penarafan MSL 2a adalah pembeza utama untuk aplikasi automotif dan lain-lain yang menuntut, menunjukkan ujian kebolehpercayaan yang dipertingkatkan dan rintangan kelembapan berbanding LED gred komersial standard.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Bolehkah saya memacu LED ini terus dari bekalan 5V atau 12V?
J: Tidak. Anda mesti menggunakan mekanisme had arus. Untuk bekalan 5V, perintang siri biasa digunakan (R = (Vsupply - Vf) / If). Untuk bekalan 12V, perintang akan melesapkan haba berlebihan; pemacu arus malar atau pengatur suis adalah disyorkan.

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 (632 nm). Panjang gelombang dominan (λd) ialah panjang gelombang tunggal cahaya monokromatik yang akan sepadan dengan warna yang dilihat LED (618-630 nm). λd adalah lebih relevan untuk spesifikasi warna.

S: Mengapakah rintangan terma penting?
J: Ia mengukur sejauh mana haba boleh keluar dari simpang LED. Rintangan terma yang lebih rendah bermakna penyingkiran haba yang lebih baik, yang membolehkan anda memacu LED pada arus yang lebih tinggi atau dalam persekitaran yang lebih panas sambil mengekalkan suhu simpang dalam had selamat, seterusnya memastikan kebolehpercayaan jangka panjang dan output cahaya yang stabil.

S: Lembaran data menyebut ujian voltan songsang. Bolehkah saya menggunakan LED ini dalam litar AC atau dengan perlindungan polarity songsang?
J: Penarafan voltan songsang 12V adalah untuk tujuan ujian sahaja. Peranti ini tidak direka untuk operasi pincang songsang berterusan. Dalam litar AC atau untuk perlindungan polarity, diod siri luaran mesti digunakan untuk menyekat voltan songsang merentasi LED.

11. Contoh Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Senario:Mereka bentuk penunjuk status merah untuk modul kawalan automotif. Modul beroperasi dari sistem bateri kenderaan 12V (nominal 14V semasa berjalan). Penunjuk perlu kelihatan jelas pada waktu siang.
Langkah-langkah Reka Bentuk:
1. Pemilihan Arus:Pilih titik operasi 50 mA untuk keseimbangan kecerahan dan jangka hayat yang baik.
2. Pemilihan Pemacu:Disebabkan voltan bekalan yang tinggi, perintang ringkas akan membazirkan kuasa lebih 0.5W. Penyelesaian yang lebih baik ialah cip pemacu LED arus malar susut rendah (LDO) yang ditetapkan kepada 50 mA.
3. Reka Bentuk Terma:Modul mungkin terletak di ruang enjin. Anggarkan suhu ambien maksimum (contohnya, 85°C). Kira kenaikan suhu simpang yang dijangkakan: ΔTj = Pd * RθJA = (VF * IF) * RθJA. Menggunakan VF tipikal=2.2V dan RθJA=280°C/W, Pd=0.11W, jadi ΔTj ≈ 31°C. Tj = Ta + ΔTj = 85°C + 31°C = 116°C, yang berada di bawah maksimum 125°C. Ini boleh diterima tetapi marginal. Untuk meningkatkan kebolehpercayaan, tingkatkan kawasan kuprum pada pad PCB yang disambungkan ke anod untuk menurunkan RθJA berkesan.
4. Pemilihan Bin:Untuk penampilan konsisten merentasi berbilang unit dalam papan pemuka, nyatakan bin ketat untuk panjang gelombang dominan (contohnya, Bin 7) dan keamatan bercahaya (contohnya, Bin X2 atau Y1).

12. Pengenalan Prinsip Operasi

Diod Pemancar Cahaya adalah peranti simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan hadapan dikenakan, elektron dari rantau jenis-n dan lubang dari rantau jenis-p disuntik merentasi simpang. Pembawa cas ini bersatu semula dalam rantau aktif semikonduktor. Dalam semikonduktor jurang jalur langsung seperti AlInGaP, sebahagian besar peristiwa penyatuan semula ini membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Panjang gelombang khusus (warna) cahaya yang dipancarkan ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor. Aloi AlInGaP direkayasa untuk menghasilkan cahaya dalam bahagian merah, oren, dan kuning spektrum boleh lihat. Kanta tersebar diperbuat daripada bahan epoksi atau silikon yang mengandungi zarah-zarah penyebaran. Zarah-zarah ini mengubah hala cahaya yang dipancarkan dari cip semikonduktor secara rawak, meluaskan sudut pancaran dan mencipta penampilan yang lebih seragam dan lembut dengan menghapuskan "hot spot" tengah yang terang tipikal LED kanta jernih.

13. Trend dan Perkembangan Teknologi

Bidang teknologi LED sentiasa berkembang. Untuk aplikasi penunjuk dan isyarat seperti komponen ini, trend memberi tumpuan kepada beberapa bidang utama.Peningkatan Kecekapan:Penyelidikan sains bahan yang berterusan bertujuan untuk meningkatkan kecekapan kuantum dalaman (IQE) AlInGaP dan bahan semikonduktor lain, menghasilkan output bercahaya yang lebih tinggi per unit kuasa input elektrik (lm/W).Kebolehpercayaan Dipertingkatkan:Permintaan dari pasaran automotif dan perindustrian mendorong peningkatan dalam bahan pakej (contohnya, silikon suhu tinggi) dan teknologi pelekatan die untuk menahan suhu simpang yang lebih tinggi dan kitaran terma yang lebih ekstrem.Pengecilan:Terdapat dorongan berterusan untuk jejak pakej yang lebih kecil sambil mengekalkan atau meningkatkan kuasa optik, membolehkan integrasi yang lebih padat dalam peranti elektronik moden.Konsistensi Warna dan Peringkat Bin:Kemajuan dalam kawalan proses pertumbuhan epitaksial dan pembuatan membolehkan taburan panjang gelombang dan keamatan bercahaya yang lebih ketat, mengurangkan keperluan untuk peringkat bin yang meluas dan memudahkan pengurusan inventori untuk pengeluar.Penyelesaian Bersepadu:Trend yang semakin berkembang ialah integrasi die LED dengan cip pemacu, komponen perlindungan (seperti diod ESD), dan juga logik kawalan ke dalam modul pakej tunggal yang pintar.