Dokumen Teknikal LED SMD Kuning 595nm - Pakej EIA - 30mA - 75mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk LED kuning pemasangan permukaan berprestasi tinggi. Peranti ini menggunakan teknologi cip AlInGaP Ultra Terang, memberikan keamatan bercahaya yang tinggi dalam pakej padat yang mematuhi piawaian industri. Ia direka untuk keserasian dengan proses pemasangan automatik, termasuk pematerian alir balik inframerah, menjadikannya sesuai untuk persekitaran pembuatan volum tinggi. Produk ini mematuhi arahan RoHS dan diklasifikasikan sebagai produk hijau.

2. Penerangan Mendalam Parameter Teknikal

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Had operasi peranti ditakrifkan pada suhu ambien (Ta) 25°C. Melebihi penarafan ini boleh menyebabkan kerosakan kekal.

• Pelesapan Kuasa (Pd):75 mW. Ini adalah kuasa maksimum yang boleh dipancarkan oleh LED sebagai haba.
• Arus Hadapan Puncak (I_F(PEAK)):80 mA. Ini hanya dibenarkan di bawah keadaan denyut (kitar tugas 1/10, lebar denyut 0.1ms) untuk mengelakkan kepanasan berlebihan.
• Arus Hadapan Berterusan (I_F):30 mA DC. Ini adalah arus maksimum yang disyorkan untuk operasi berterusan.
• Penurunan Nilai (Derating):Arus hadapan maksimum mesti dikurangkan secara linear sebanyak 0.4 mA bagi setiap darjah Celsius melebihi suhu ambien 50°C untuk mengekalkan kebolehpercayaan.
• Voltan Songsang (V_R):5 V. Menggunakan voltan songsang yang lebih tinggi boleh merosakkan simpang semikonduktor LED.
• Julat Suhu Operasi & Penyimpanan:-55°C hingga +85°C.
• Keadaan Pematerian Inframerah:Tahan suhu puncak 260°C selama 5 saat, serasi dengan proses bebas plumbum (Pb-free).

2.2 Ciri Elektrik & Optik

Parameter prestasi utama diukur pada Ta=25°C dan arus hadapan (I_F) 20 mA, melainkan dinyatakan sebaliknya.

• Keamatan Bercahaya (I_V):Julat dari minimum 18.0 mcd hingga nilai tipikal 50.0 mcd. Ini adalah kecerahan yang dirasakan seperti yang diukur oleh sensor yang ditapis untuk sepadan dengan respons fotopik mata manusia (lengkung CIE).
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):130 darjah. Sudut pandangan lebar ini menunjukkan LED memancarkan cahaya merentasi kawasan yang luas, dengan titik separuh keamatan terletak 65 darjah dari paksi pusat.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_P):595 nm. Ini adalah panjang gelombang di mana keluaran kuasa spektrum adalah tertinggi.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):592 nm. Ini adalah panjang gelombang tunggal yang paling mewakili warna yang dirasakan LED, diperoleh daripada pengiraan kromatisiti CIE.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):16 nm. Parameter ini menunjukkan ketulenan spektrum; nilai yang lebih kecil bermaksud sumber cahaya yang lebih monokromatik.
• Voltan Hadapan (V_F):Biasanya 2.4 V, dengan maksimum 2.4 V pada 20 mA. Ini adalah susutan voltan merentasi LED apabila mengalirkan arus.
• Arus Songsang (I_R):Maksimum 10 µA apabila bias songsang 5V dikenakan.
• Kapasitans (C):Biasanya 40 pF diukur pada bias 0V dan frekuensi 1 MHz.

3. Penjelasan Sistem Pengelasan (Binning)

Keamatan bercahaya LED disusun ke dalam kelas (bin) untuk memastikan konsistensi dalam kelompok pengeluaran. Kod bin mentakrifkan julat keamatan minimum dan maksimum.

• Kod Bin M:18.0 - 28.0 mcd
• Kod Bin N:28.0 - 45.0 mcd
• Kod Bin P:45.0 - 71.0 mcd
• Kod Bin Q:71.0 - 112.0 mcd
• Kod Bin R:112.0 - 180.0 mcd

Toleransi +/-15% digunakan pada setiap kelas keamatan. Sistem ini membolehkan pereka memilih LED dengan tahap kecerahan yang boleh diramal untuk aplikasi mereka.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Walaupun graf khusus dirujuk dalam lembaran data (cth., Rajah 1, Rajah 6), lengkung tipikal untuk peranti sedemikian termasuk:

• Lengkung I-V (Arus-Voltan):Menunjukkan hubungan eksponen antara voltan hadapan dan arus. Lengkung akan mempunyai voltan "lutut" ciri sekitar 2.0-2.4V.
• Keamatan Bercahaya vs. Arus Hadapan:Keamatan umumnya meningkat secara linear dengan arus sehingga satu titik, selepas itu kecekapan mungkin menurun disebabkan pemanasan.
• Keamatan Bercahaya vs. Suhu Ambien:Keamatan biasanya menurun apabila suhu ambien meningkat disebabkan penurunan kecekapan kuantum dalaman dan peningkatan rekombinasi bukan sinaran.
• Taburan Spektrum:Plot kuasa sinaran relatif berbanding panjang gelombang, memuncak pada 595nm dengan separuh lebar 16nm, mengesahkan pancaran warna kuning.
• Corak Sudut Pandangan:Plot kutub yang menggambarkan taburan sudut keamatan cahaya, mengesahkan sudut pandangan penuh 130 darjah.

5. Maklumat Mekanikal & Pembungkusan

5.1 Dimensi Pakej

LED ini dibungkus dalam pakej piawai industri EIA. Semua dimensi adalah dalam milimeter dengan toleransi umum ±0.10 mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Pakej ini mempunyai kanta lutsinar air (water-clear).

5.2 Pengenalpastian Kutub & Reka Bentuk Pad Pateri

Lembaran data termasuk susun atur pad pateri yang dicadangkan untuk memastikan pembentukan sendi pateri yang betul dan kestabilan mekanikal semasa proses alir balik. Katod biasanya dikenal pasti oleh penanda visual pada pakej, seperti takuk, tanda hijau, atau kaki yang lebih pendek. Reka bentuk pad yang disyorkan membantu mencegah "tombstoning" dan memastikan penjajaran yang betul.

6. Garis Panduan Pematerian & Pemasangan

6.1 Profil Pematerian Alir Balik (Reflow)

Profil alir balik inframerah (IR) yang disyorkan disediakan untuk proses pes pateri bebas plumbum (SnAgCu). Parameter utama termasuk:

• Pemanasan Awal (Preheat):Meningkat kepada 120-150°C.
• Masa Rendam/Pemanasan Awal:Maksimum 120 saat untuk mengaktifkan fluks dan menyamakan suhu papan.
• Suhu Puncak:Maksimum 240°C.
• Masa Melebihi Likuidus:Tempoh tertentu (diimplikasikan oleh profil) untuk memastikan pembentukan sendi pateri yang betul tanpa memanaskan komponen secara berlebihan.
• Had Kritikal:Badan komponen tidak boleh melebihi 260°C selama lebih daripada 5 saat.

6.2 Pematerian Tangan

Jika pematerian tangan diperlukan:

• Suhu hujung besi pemateri tidak boleh melebihi 300°C.
• Masa pematerian per kaki hendaklah dihadkan kepada maksimum 3 saat.
• Ini hendaklah dilakukan hanya sekali untuk mengelakkan tekanan haba pada pakej.

6.3 Pembersihan

Hanya agen pembersih yang ditetapkan boleh digunakan. Pelarut yang disyorkan ialah etil alkohol atau isopropil alkohol pada suhu bilik biasa. LED hendaklah direndam kurang daripada satu minit. Bahan kimia yang tidak ditentukan boleh merosakkan kanta plastik atau bahan pakej.

6.4 Keadaan Penyimpanan

• Ambien penyimpanan yang disyorkan: ≤30°C dan ≤70% kelembapan relatif.
• LED yang dikeluarkan daripada pembungkusan penghalang kelembapan asal hendaklah dipateri alir balik dalam masa 672 jam (28 hari) untuk mengelakkan penyerapan kelembapan.
• Untuk penyimpanan lanjutan di luar beg asal, gunakan bekas tertutup dengan bahan pengering atau pengering nitrogen.
• Komponen yang disimpan di luar beg selama lebih daripada 672 jam memerlukan pra-rawatan pembakaran (lebih kurang 60°C selama sekurang-kurangnya 24 jam) sebelum pematerian untuk mengeluarkan kelembapan yang diserap dan mencegah "popcorning" semasa alir balik.

7. Pembungkusan & Maklumat Pesanan

7.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung (Tape and Reel)

LED dibekalkan dalam pita pembawa 8mm pada gegelung berdiameter 7 inci (178mm), serasi dengan peralatan pick-and-place automatik piawai.

• Kepingan per Gegelung: 3000.
• Kuantiti Pesanan Minimum (MOQ) untuk Baki:500 keping.
• Pita Penutup (Cover Tape):Poket komponen kosong dalam pita pembawa dimeterai dengan pita penutup atas.
• Komponen Hilang:Maksimum dua LED hilang berturut-turut ("skips") dibenarkan setiap spesifikasi gegelung.
• Pembungkusan mematuhi piawaian ANSI/EIA 481-1-A-1994.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Senario Aplikasi Biasa

LED ini sesuai untuk tujuan pencahayaan am dan penunjukan dalam peralatan elektronik biasa, termasuk tetapi tidak terhad kepada:

• Penunjuk status pada elektronik pengguna (TV, penghala, pengecas).
• Pencahayaan belakang untuk butang, suis, atau panel kecil.
• Pencahayaan hiasan dalam perkakas.
• Elemen papan tanda dan paparan.

Nota Penting:Ia tidak disyorkan untuk aplikasi kritikal keselamatan (cth., penerbangan, sokongan hayat perubatan, kawalan pengangkutan) tanpa perundingan dan kelayakan terlebih dahulu, kerana kegagalan boleh membahayakan nyawa atau kesihatan.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk Litar

Kaedah Pendorongan:LED adalah peranti beroperasi arus. Untuk memastikan kecerahan seragam apabila mendorong berbilang LED secara selari, adalahsangat disyorkanuntuk menggunakan perintang had arus individu secara bersiri dengan setiap LED (Model Litar A).

• Model Litar A (Disyorkan):Vcc → Perintang → LED → GND. Ini mengimbangi variasi kecil dalam voltan hadapan (V_F) setiap LED individu, memastikan setiap satu menerima arus yang hampir sama dan seterusnya memancarkan kecerahan yang serupa.
• Model Litar B (Tidak Disyorkan untuk Selari):Menyambungkan berbilang LED secara langsung selari kepada satu perintang had arus (Vcc → Perintang → [LED1 // LED2 // ...] → GND) tidak digalakkan. Perbezaan kecil dalam V_Fboleh menyebabkan ketidakseimbangan arus yang ketara, di mana LED dengan V_Fterendah mengambil sebahagian besar arus, kelihatan lebih terang dan berpotensi tertekan berlebihan, manakala yang lain kelihatan malap.

Nilai perintang (R) boleh dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (V_bekalan- V_F) / I_F, di mana V_Fialah voltan hadapan tipikal (cth., 2.4V) dan I_Fialah arus operasi yang dikehendaki (cth., 20mA).

9. Perlindungan Nyahcas Elektrostatik (ESD)

LED adalah sensitif kepada nyahcas elektrostatik. ESD boleh menyebabkan kerosakan pendam atau bencana, menurunkan prestasi atau menyebabkan kegagalan serta-merta.

Simptom Kerosakan ESD:Arus bocor songsang tinggi, voltan hadapan (V_F) rendah luar biasa, atau gagal menyala pada arus dorongan rendah.

Langkah Pencegahan ESD:

• Operator hendaklah memakai gelang pergelangan tangan berasaskan bumi atau sarung tangan anti-statik.
• Semua peralatan, meja kerja, dan rak penyimpanan mesti dibumikan dengan betul.
• Gunakan pengion untuk meneutralkan cas statik yang mungkin terkumpul pada kanta LED disebabkan geseran pengendalian.
• Kendalikan komponen di kawasan perlindungan ESD (EPA).

Ujian untuk Kerosakan ESD:Periksa penyalaan dan ukur V_Fpada arus yang sangat rendah (cth., 0.1mA). Untuk produk AlInGaP ini, LED yang "baik" sepatutnya mempunyai V_F> 1.4V pada 0.1mA.

10. Perbandingan & Pembezaan Teknikal

LED ini membezakan dirinya melalui beberapa ciri utama:

• Teknologi Cip:Menggunakan AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Fosfida), yang terkenal dengan kecekapan dan kestabilan tinggi dalam spektrum warna merah, oren, ambar, dan kuning, berbanding teknologi lama seperti GaAsP.
• Kecerahan:Menawarkan keamatan bercahaya tinggi (sehingga 180 mcd dalam kelas tertinggi) daripada pakej kecil.
• Sudut Pandangan Luas:Sudut pandangan 130 darjah memberikan pencahayaan luas dan sekata yang sesuai untuk penunjuk panel.
• Keserasian Proses:Sepenuhnya serasi dengan pemasangan SMT automatik dan pematerian alir balik IR bebas plumbum, mengurangkan kerumitan dan kos pembuatan.
• Pemiawaian:Tapak kaki pakej piawai EIA memastikan sumber kedua yang mudah dan kebolehalihan reka bentuk.

11. Soalan Lazim (FAQ)

S1: Apakah perbezaan antara Panjang Gelombang Puncak (λ_P) dan Panjang Gelombang Dominan (λ_d)?

J1: Panjang Gelombang Puncak ialah titik fizikal keluaran spektrum tertinggi. Panjang Gelombang Dominan ialah nilai terkira yang mewakili warna yang dirasakan seperti yang ditakrifkan oleh gambar rajah kromatisiti CIE. Kedua-duanya selalunya hampir tetapi tidak sama.

S2: Bolehkah saya mendorong LED ini pada arus puncak maksimumnya (80mA) secara berterusan?

J2: Tidak boleh. Penarafan 80mA adalah untuk denyutan yang sangat pendek (lebar 0.1ms) pada kitar tugas rendah (10%). Operasi berterusan tidak boleh melebihi penarafan arus hadapan DC 30mA, dan ini harus diturunkan nilainya di atas suhu ambien 50°C.

S3: Mengapakah perintang bersiri individu diperlukan untuk setiap LED yang disambung secara selari?

J3: Ia memberikan maklum balas negatif, menstabilkan arus. Jika satu LED mempunyai V_Fyang sedikit lebih rendah, susutan voltan merentasi perintangnya meningkat sedikit, menghadkan kenaikan arus dan mengimbangi kecerahan merentasi semua LED.

S4: Betapa kritikalnya jangka hayat lantai 672 jam selepas membuka beg penghalang kelembapan?

J4: Ia sangat penting untuk kebolehpercayaan proses. Kelembapan yang diserap boleh mengewap dengan cepat semasa alir balik, menyebabkan pengelupasan dalaman atau keretakan ("popcorning"). Mematuhi garis panduan ini atau melakukan kitaran pembakaran adalah penting untuk hasil yang tinggi.

12. Kajian Kes Integrasi Reka Bentuk

Senario:Mereka bentuk panel kawalan dengan 10 penunjuk status kuning. Bekalan kuasa sistem ialah 5V.

Langkah Reka Bentuk:

1. Pemilihan Arus:Pilih arus dorongan. Untuk keseimbangan kecerahan dan jangka hayat, 20mA dipilih daripada keadaan ujian lembaran data.
2. Topologi Litar:Untuk memastikan kecerahan seragam, gunakan Model Litar A: satu perintang per LED.
3. Pengiraan Perintang:Menggunakan V_Ftipikal = 2.4V, V_bekalan= 5V, I_F= 0.020A.
   
   R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 2.6V / 0.02A = 130 Ω.
   
   Nilai perintang piawai 5% terdekat ialah 130 Ω atau 120 Ω. Menggunakan 120 Ω akan menghasilkan I_F≈ (5-2.4)/120 = 21.7mA, yang boleh diterima.
4. Penarafan Kuasa untuk Perintang:P = I²* R = (0.020)²* 120 = 0.048W. Perintang piawai 1/8W (0.125W) atau 1/10W adalah lebih daripada mencukupi.
5. Susun Atur:Ikut dimensi pad pateri yang dicadangkan daripada lembaran data untuk fillet pateri dan kekuatan mekanikal yang optimum.
6. Pemasangan:Ikut profil alir balik IR yang disyorkan. Pastikan komponen digunakan dalam jangka hayat lantai 672 jam atau dibakar dengan sewajarnya.

13. Pengenalan Prinsip Teknologi

LED ini berdasarkan bahan semikonduktor AlInGaP yang ditumbuhkan pada substrat. Apabila voltan hadapan dikenakan, elektron dan lubang disuntik ke dalam kawasan aktif di mana mereka bergabung semula. Dalam semikonduktor jurang jalur langsung seperti AlInGaP, penggabungan semula ini sering membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya) – satu proses yang dipanggil elektroluminesens. Panjang gelombang khusus cahaya yang dipancarkan (kuning, ~592-595nm) ditentukan oleh tenaga jurang jalur komposisi aloi AlInGaP. Kanta epoksi lutsinar air (water-clear) membungkus cip, memberikan perlindungan mekanikal, dan membentuk pancaran cahaya keluaran (dalam kes ini, untuk sudut pandangan yang luas).

14. Trend Industri

Pasaran untuk LED SMD terus berkembang. Trend umum yang boleh diperhatikan dalam komponen seperti ini termasuk:

• Peningkatan Kecekapan:Penambahbaikan berterusan dalam pertumbuhan epitaksial dan reka bentuk cip menghasilkan kecekapan bercahaya yang lebih tinggi (lebih banyak keluaran cahaya per watt elektrik).
• Pengecilan:Walaupun ini adalah pakej piawai, industri mendorong ke arah tapak kaki yang lebih kecil (cth., 0402, 0201) untuk aplikasi yang mempunyai kekangan ruang.
• Kebolehpercayaan yang Dipertingkatkan:Bahan dan proses pembungkusan yang diperbaiki membawa kepada jangka hayat operasi yang lebih panjang dan prestasi yang lebih baik di bawah tekanan haba dan persekitaran.
• Pemiawaian & Keserasian:Pematuhan kepada piawaian global (EIA, JEDEC) dan keserasian proses (bebas plumbum, alir balik) kekal kritikal untuk integrasi lancar ke dalam pembuatan elektronik moden.
• Konsistensi Warna:Spesifikasi pengelasan (binning) yang lebih ketat dan teknologi fosfor termaju (untuk LED putih) diperlukan untuk aplikasi yang memerlukan padanan warna yang tepat.