Dokumen Teknikal LED SMD LTST-108KSKT - Pakej 3.2x2.8x1.9mm - Voltan 1.8-2.4V - Warna Kuning - Kuasa 72mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini menyediakan spesifikasi teknikal lengkap untuk Peranti Permukaan Pasang (SMD) Diod Pemancar Cahaya (LED). Komponen ini direka untuk proses pemasangan papan litar bercetak (PCB) automatik, menjadikannya sesuai untuk pembuatan volum tinggi. Bentuknya yang mini sesuai untuk aplikasi di mana ruang adalah kekangan kritikal. LED ini dibina menggunakan teknologi semikonduktor Aluminium Indium Gallium Fosfida (AlInGaP), yang terkenal dengan penghasilan cahaya berkecekapan tinggi dalam spektrum ambar hingga merah. Variasi spesifik yang diliputi di sini memancarkan cahaya kuning.

1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran

Kelebihan utama LED ini termasuk saiznya yang padat, keserasian dengan peralatan "pick-and-place" automatik standard, dan kesesuaiannya untuk proses pematerian refluks inframerah (IR), yang merupakan standard dalam pembuatan elektronik moden. Ia mematuhi RoHS, memenuhi peraturan alam sekitar. Peranti ini dibungkus pada pita 8mm yang dililit pada gegelung berdiameter 7 inci, memudahkan pengendalian yang cekap di barisan pengeluaran.

Aplikasi sasarannya adalah luas, merangkumi penunjuk status, lampu latar untuk panel hadapan, dan pencahayaan isyarat atau simbol dalam pelbagai peralatan elektronik. Pasaran penggunaan akhir tipikal termasuk peranti telekomunikasi (cth., telefon tanpa wayar dan telefon bimbit), peralatan automasi pejabat (cth., komputer riba), sistem rangkaian, perkakas rumah, dan papan tanda dalaman.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Pemahaman menyeluruh tentang ciri-ciri elektrik dan optik adalah penting untuk reka bentuk litar yang betul dan memastikan kebolehpercayaan jangka panjang.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini menentukan had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Ia dinyatakan pada suhu ambien (Ta) 25°C.

• Pelesapan Kuasa (Pd):72 mW. Ini adalah jumlah maksimum kuasa yang boleh dilesapkan oleh pakej LED sebagai haba tanpa melebihi had termanya.
• Arus Hadapan Berterusan (IF):30 mA DC. Arus keadaan mantap maksimum yang boleh digunakan.
• Arus Hadapan Puncak:80 mA. Ini hanya dibenarkan di bawah keadaan berdenyut dengan kitar tugas 1/10 dan lebar denyut 0.1ms. Melebihi penarafan arus DC, walaupun seketika, boleh menyebabkan pemanasan berlebihan.
• Julat Suhu Operasi:-40°C hingga +85°C. Julat suhu ambien di mana peranti dijamin berfungsi.
• Julat Suhu Penyimpanan:-40°C hingga +100°C. Julat suhu untuk penyimpanan apabila peranti tidak dihidupkan.

2.2 Ciri-ciri Elektrik dan Optik

Ini adalah parameter prestasi tipikal yang diukur pada Ta=25°C dan arus hadapan (IF) 20mA, melainkan dinyatakan sebaliknya.

• Keamatan Cahaya (Iv):Julat dari 180 mcd (minimum) hingga 450 mcd (maksimum), dengan nilai tipikal dalam julat tersebut. Keamatan diukur menggunakan sensor yang ditapis untuk sepadan dengan respons fotopik mata manusia (lengkung CIE).
• Sudut Pandangan (2θ1/2):110 darjah (tipikal). Ini adalah sudut penuh di mana keamatan cahaya turun kepada separuh daripada nilainya yang diukur pada paksi tengah. Sudut 110 darjah menunjukkan corak pandangan yang luas.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λp):Kira-kira 591 nm. Ini adalah panjang gelombang di mana keluaran spektrum paling kuat.
• Panjang Gelombang Dominan (λd):Dinyatakan antara 584.5 nm dan 594.5 nm. Ini adalah panjang gelombang tunggal yang dilihat oleh mata manusia yang menentukan warna (kuning). Toleransi adalah ±1 nm setiap bin.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):Kira-kira 15 nm. Ini menunjukkan ketulenan spektrum; nilai yang lebih kecil bermaksud cahaya yang lebih monokromatik.
• Voltan Hadapan (VF):Julat dari 1.8V (minimum) hingga 2.4V (maksimum) pada 20mA. Nilai tipikal terletak dalam julat ini. Perintang had arus mesti dikira berdasarkan VF sebenar dan voltan bekalan.
• Arus Songsang (IR):Maksimum 10 μA apabila voltan songsang (VR) 5V dikenakan. Peranti ini tidak direka untuk operasi bias songsang; parameter ini adalah untuk tujuan ujian sahaja.

3. Penjelasan Sistem Peringkat Bin

Untuk memastikan konsistensi warna dan kecerahan dalam pengeluaran, LED disusun ke dalam bin prestasi. Pereka bentuk boleh menentukan bin untuk memadankan keperluan aplikasi.

3.1 Peringkat Voltan Hadapan (VF)

Unit: Volt @ 20mA. Toleransi setiap bin: ±0.10V.

• Bin D2:1.8V (Min) hingga 2.0V (Maks)
• Bin D3:2.0V (Min) hingga 2.2V (Maks)
• Bin D4:2.2V (Min) hingga 2.4V (Maks)

3.2 Peringkat Keamatan Cahaya (Iv)

Unit: millicandelas (mcd) @ 20mA. Toleransi setiap bin: ±11%.

• Bin S1:180 mcd (Min) hingga 224 mcd (Maks)
• Bin S2:224 mcd (Min) hingga 280 mcd (Maks)
• Bin T1:280 mcd (Min) hingga 355 mcd (Maks)
• Bin T2:355 mcd (Min) hingga 450 mcd (Maks)

3.3 Peringkat Panjang Gelombang Dominan (WD)

Unit: Nanometer (nm) @ 20mA. Toleransi setiap bin: ±1 nm.

• Bin H:584.5 nm (Min) hingga 587.0 nm (Maks)
• Bin J:587.0 nm (Min) hingga 589.5 nm (Maks)
• Bin K:589.5 nm (Min) hingga 592.0 nm (Maks)
• Bin L:592.0 nm (Min) hingga 594.5 nm (Maks)

Nombor bahagian penuh biasanya termasuk kod untuk bin VF, Iv, dan WD (cth., LTST-108KSKT-D3T1K).

4. Analisis Lengkung Prestasi

Data grafik memberikan pandangan yang lebih mendalam tentang tingkah laku peranti di bawah pelbagai keadaan.

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

Lengkung I-V untuk LED AlInGaP menunjukkan voltan hadapan yang agak stabil tetapi meningkat sedikit dengan kenaikan suhu simpang. Lengkung adalah eksponen berhampiran voltan hidup, menjadi lebih linear pada arus yang lebih tinggi. Pereka bentuk menggunakan ini untuk menentukan rintangan dinamik dan untuk memodelkan pelesapan kuasa.

4.2 Keamatan Cahaya vs. Arus Hadapan

Hubungan ini secara amnya linear dalam julat arus operasi yang disyorkan (sehingga 30mA). Meningkatkan arus meningkatkan keluaran cahaya, tetapi juga meningkatkan penjanaan haba. Beroperasi melebihi penarafan maksimum mutlak membawa kepada penurunan kecekapan (pengurangan keluaran cahaya per watt) dan degradasi dipercepatkan.

4.3 Taburan Spektrum

Lengkung keluaran spektrum berpusat sekitar 591 nm (puncak) dengan separuh lebar tipikal 15 nm. Panjang gelombang dominan, yang menentukan warna yang dilihat, akan jatuh dalam julat bin (cth., 589.5-592.0 nm untuk Bin K). Spektrumnya agak sempit, ciri bahan AlInGaP, menghasilkan warna kuning yang tepu.

4.4 Kebergantungan Suhu

Parameter utama dipengaruhi oleh suhu:

• Voltan Hadapan (VF):Berkurang apabila suhu simpang meningkat. Ini mempunyai pekali suhu negatif, biasanya sekitar -2 mV/°C untuk AlInGaP.
• Keamatan Cahaya (Iv):Juga berkurang dengan peningkatan suhu. Lengkung penurunan nilai adalah penting untuk aplikasi yang beroperasi pada suhu ambien tinggi untuk memastikan kecerahan yang mencukupi.
• Panjang Gelombang Dominan (λd):Mungkin beralih sedikit dengan suhu, biasanya ke arah panjang gelombang yang lebih panjang (anjakan merah).

5. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

5.1 Dimensi Pakej

LED ini ditempatkan dalam pakej permukaan pasang standard. Dimensi utama (dalam milimeter) adalah:

• Panjang: 3.2 mm (toleransi ±0.2 mm)
• Lebar: 2.8 mm (toleransi ±0.2 mm)
• Tinggi: 1.9 mm (toleransi ±0.2 mm)

Lukisan mekanikal terperinci harus dirujuk untuk jarak pad, bentuk kanta, dan tanda pengenalan katod/anod. Katod biasanya ditunjukkan oleh tanda hijau pada pakej atau sudut yang diceruk.

5.2 Corak Pendaratan PCB yang Disyorkan

Untuk pematerian yang boleh dipercayai, reka bentuk pad PCB adalah kritikal. Corak yang disyorkan termasuk dua pad segi empat tepat untuk anod dan katod, bersaiz untuk menyediakan fillet pateri yang mencukupi untuk kekuatan mekanikal dan sambungan elektrik sambil mencegah jambatan pateri. Reka bentuk pad dioptimumkan untuk kedua-dua proses pematerian refluks inframerah dan fasa wap.

5.3 Pembungkusan Pita dan Gegelung

Komponen dibekalkan dalam pita pembawa timbul dengan pita penutup pelindung. Spesifikasi utama:

• Lebar Pita Pembawa: 8 mm
• Diameter Gegelung: 7 inci (178 mm)
• Kuantiti per Gegelung: 4,000 keping
• Kuantiti Pesanan Minimum: 500 keping untuk gegelung baki
• Jarak Poket: Mengikut lukisan dimensi
• Piawaian: Mematuhi spesifikasi ANSI/EIA-481.

6. Garis Panduan Pematerian dan Pemasangan

6.1 Profil Pematerian Refluks IR (Bebas Plumbum)

Peranti ini serasi dengan proses pateri bebas plumbum (Pb-free). Profil refluks yang disyorkan, mematuhi J-STD-020, termasuk:

• Pemanasan Awal:Kenaikan dari ambien ke 150-200°C dalam masa maksimum 120 saat.
• Rendam/Pengaktifan:Kekalkan antara 150-200°C untuk membolehkan pengaktifan fluks dan penyamaan suhu.
• Refluks:Kenaikan ke suhu puncak tidak melebihi 260°C. Masa di atas 217°C (likuidus untuk pateri SnAgCu) harus dikawal.
• Penyejukan:Fasa penyejukan terkawal.

Profil khusus mesti dicirikan untuk pemasangan PCB sebenar, dengan mengambil kira ketebalan papan, ketumpatan komponen, dan spesifikasi pes pateri.

6.2 Pematerian Tangan

Jika pematerian manual diperlukan, berhati-hati yang melampau mesti diambil:

• Suhu Besi Pateri: Maksimum 300°C.
• Masa Pematerian per Kaki: Maksimum 3 saat.
• Percubaan: Hanya satu percubaan pematerian per pad disyorkan untuk mengelakkan tekanan terma.

6.3 Pembersihan

Jika pembersihan selepas pateri diperlukan, hanya pelarut yang ditentukan harus digunakan untuk mengelakkan kerosakan pada kanta plastik atau pakej. Pembersih yang boleh diterima termasuk etil alkohol atau isopropil alkohol. LED harus direndam pada suhu normal selama kurang dari satu minit. Pembersih kimia yang keras mesti dielakkan.

7. Langkah Berjaga-jaga Penyimpanan dan Pengendalian

7.1 Kepekaan Kelembapan

Pakej LED plastik adalah sensitif kepada kelembapan. Seperti yang dibekalkan dalam beg penghalang kelembapan (MBB) tertutup dengan desikan, ia mempunyai jangka hayat satu tahun apabila disimpan pada ≤30°C dan ≤70% RH. Setelah beg asal dibuka, komponen terdedah kepada kelembapan ambien.

7.2 Jangka Hayat Lantai dan Pembakaran

• Jangka Hayat Lantai:Selepas membuka MBB, komponen harus menjalani pematerian refluks IR dalam masa 168 jam (7 hari) di bawah keadaan ≤30°C dan ≤60% RH.
• Penyimpanan Lanjutan:Untuk penyimpanan melebihi 168 jam di luar MBB, komponen mesti disimpan dalam bekas tertutup dengan desikan atau dalam desikator nitrogen.
• Pembakaran:Jika jangka hayat lantai 168 jam terlampaui, pembakaran diperlukan sebelum pematerian untuk mengeluarkan kelembapan yang diserap dan mencegah "popcorning" (retak pakej semasa refluks). Keadaan bakar yang disyorkan: 60°C selama sekurang-kurangnya 48 jam.

8. Pertimbangan Reka Bentuk Aplikasi

8.1 Had Arus

Perintang siri adalah wajib untuk menghadkan arus hadapan kepada nilai yang selamat, biasanya 20mA untuk prestasi dan jangka hayat optimum. Nilai perintang (R) dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (V_bekalan - VF_LED) / I_dikehendaki. Sentiasa gunakan VF maksimum dari datasheet (2.4V) untuk reka bentuk kes terburuk untuk memastikan arus tidak melebihi had.

8.2 Pengurusan Terma

Walaupun pelesapan kuasa rendah (72 mW maks), reka bentuk terma yang betul memanjangkan hayat LED dan mengekalkan kecerahan. Pastikan PCB mempunyai kawasan kuprum yang mencukupi disambungkan ke pad LED untuk bertindak sebagai penyerap haba. Elakkan meletakkan LED berhampiran komponen lain yang menjana haba. Untuk aplikasi suhu ambien tinggi, turunkan nilai arus hadapan maksimum.

8.3 Reka Bentuk Optik

Sudut pandangan luas 110 darjah menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan keterlihatan luas. Untuk cahaya fokus atau diarahkan, optik sekunder (kanta, pandu cahaya) mungkin diperlukan. Kanta jernih air membolehkan warna kuning intrinsik cip AlInGaP dilihat secara langsung.

9. Perbandingan dan Pembezaan

Berbanding dengan teknologi LED kuning lain:

• vs. GaAsP Tradisional:AlInGaP menawarkan kecekapan cahaya yang jauh lebih tinggi dan kestabilan suhu yang lebih baik, menghasilkan keluaran cahaya yang lebih terang dan konsisten.
• vs. Putih/Kuning Ditukar Fosfor:Ini adalah semikonduktor pancaran langsung, jadi ia mempunyai spektrum yang lebih sempit (warna lebih tepu) dan tidak mengalami degradasi fosfor dari masa ke masa.
• Kelebihan Utama:Gabungan tapak kaki pakej EIA standard, keserasian dengan refluks bebas plumbum, dan kecerahan tinggi dalam saiz mini menjadikannya pilihan serba boleh untuk elektronik moden.

10. Soalan Lazim (FAQ)

10.1 Apakah perbezaan antara Panjang Gelombang Puncak dan Panjang Gelombang Dominan?

Panjang Gelombang Puncak (λp) adalah panjang gelombang fizikal di mana LED memancarkan kuasa optik paling banyak. Panjang Gelombang Dominan (λd) adalah nilai yang dikira berdasarkan sistem kolorimetri CIE yang mewakili panjang gelombang tunggal yang dilihat oleh mata manusia sebagai warna. Untuk sumber monokromatik seperti LED kuning ini, ia hampir tetapi tidak sama. Pereka bentuk yang prihatin dengan padanan warna harus menggunakan bin Panjang Gelombang Dominan.

10.2 Bolehkah saya mengendalikan LED ini tanpa perintang had arus?

Tidak. LED adalah diod dengan ciri I-V bukan linear. Menyambungkannya terus ke sumber voltan yang melebihi voltan hadapannya akan menyebabkan arus meningkat tanpa kawalan, dengan cepat melebihi penarafan maksimum dan memusnahkan peranti. Perintang siri atau pemacu arus malar sentiasa diperlukan.

10.3 Mengapa terdapat keperluan penyimpanan dan pembakaran?

Epoksi plastik yang digunakan dalam pakej LED boleh menyerap kelembapan dari udara. Semasa proses pematerian refluks suhu tinggi, kelembapan yang terperangkap ini boleh mengewap dengan cepat, mencipta tekanan dalaman yang boleh melapik semula pakej atau memecahkan die ("popcorning"). Prosedur penyimpanan dan pembakaran mengawal kandungan kelembapan untuk mencegah mod kegagalan ini.

11. Contoh Aplikasi Praktikal

Senario:Mereka bentuk penunjuk status untuk peranti mudah alih yang dikuasakan oleh rel 3.3V.

1. Pemilihan Arus:Pilih 20mA untuk keseimbangan yang baik antara kecerahan dan penggunaan kuasa.
2. Pengiraan Perintang:Menggunakan VF kes terburuk (Maks) = 2.4V. R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 Ohm. Nilai standard terdekat adalah 47 Ohm. Kira semula arus sebenar: I = (3.3V - 2.2V_Tip) / 47 = ~23.4mA (selamat).
3. Susun Atur PCB:Letakkan perintang 47Ω berhampiran LED. Gunakan corak pendaratan yang disyorkan. Sediakan tuangan kuprum kecil di bawah LED untuk penyebaran haba.
4. Pembuatan:Pastikan rumah pemasangan mengikuti garis panduan profil refluks bebas plumbum. Simpan gegelung yang dibuka dalam kabinet kering jika tidak digunakan dalam masa 168 jam.

12. Pengenalan Prinsip Teknikal

LED ini berdasarkan bahan semikonduktor Aluminium Indium Gallium Fosfida (AlInGaP) yang ditumbuhkan pada substrat. Apabila voltan hadapan dikenakan merentasi simpang p-n, elektron dan lubang disuntik ke dalam kawasan aktif di mana mereka bergabung semula. Dalam semikonduktor jurang jalur langsung seperti AlInGaP, penggabungan semula ini membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Panjang gelombang spesifik (warna) cahaya yang dipancarkan ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor, yang direkayasa semasa proses pertumbuhan kristal dengan menyesuaikan nisbah Aluminium, Indium, Gallium, dan Fosforus. Kanta epoksi jernih air membungkus cip, memberikan perlindungan mekanikal, membentuk keluaran cahaya, dan meningkatkan pengekstrakan cahaya.

13. Trend Industri

Trend dalam LED SMD untuk aplikasi penunjuk terus ke arah kecekapan yang lebih tinggi (lebih banyak keluaran cahaya per mA), saiz pakej yang lebih kecil untuk peningkatan fleksibiliti reka bentuk, dan kebolehpercayaan yang lebih baik di bawah keadaan teruk (suhu, kelembapan lebih tinggi). Terdapat juga fokus pada toleransi bin yang lebih ketat untuk warna dan kecerahan untuk membolehkan hasil estetik yang lebih konsisten dalam produk pengguna. Dorongan untuk peminikroan mendorong pembangunan LED pakej skala cip (CSP), walaupun pakej standard seperti ini kekal dominan untuk aplikasi volum tinggi sensitif kos kerana proses pembuatan matang dan keserasian dengan infrastruktur pemasangan sedia ada.