Dokumen Teknikal LED SMD Kuning AlInGaP - Pakej SMD - Voltan Hadapan 1.8-2.4V - Fluks Bercahaya sehingga 2.13lm

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk peranti permukaan-pasang (SMD) LED yang menggunakan bahan semikonduktor Aluminium Indium Gallium Fosfida (AlInGaP) untuk menghasilkan cahaya kuning. Peranti ini dibungkus dalam pakej kanta jernih-air, direka untuk proses pemasangan automatik dan aplikasi yang mempunyai ruang terhad. Fungsi utamanya adalah sebagai penunjuk status, pencahaya isyarat, atau komponen lampu latar panel hadapan dalam pelbagai peralatan elektronik.

1.1 Ciri dan Kelebihan Teras

• Mematuhi arahan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya).
• Dibungkus pada pita 8mm yang dililit pada gegelung berdiameter 7 inci, sesuai untuk peralatan pick-and-place automatik berkelajuan tinggi.
• Mempunyai garis luar pakej standard EIA (Persekutuan Industri Elektronik).
• Tahap logik serasi IC untuk integrasi mudah dengan litar kawalan.
• Sepenuhnya serasi dengan proses pematerian refluks inframerah (IR), menyokong profil pematerian bebas plumbum.
• Prapra-syarat untuk mempercepat ke Tahap Kepekaan Kelembapan JEDEC (Majlis Kejuruteraan Peranti Elektron Bersama) 3, menunjukkan jangka hayat lantai 168 jam pada <30°C/60% RH selepas beg dibuka.

1.2 Pasaran Sasaran dan Aplikasi

LED ini direka untuk kebolehpercayaan dan prestasi dalam pelbagai sektor. Kawasan aplikasi utama termasuk:

• Telekomunikasi:Penunjuk status dalam telefon tanpa wayar, telefon bimbit, dan peralatan rangkaian.
• Automasi Pejabat:Penunjuk panel dalam pencetak, pengimbas, dan komputer riba.
• Perkakas Rumah:Penunjuk kuasa-hidup, mod, atau fungsi dalam pelbagai peranti rumah tangga.
• Peralatan Perindustrian:Penunjuk status operasi dan kerosakan dalam panel kawalan dan mesin.
• Penunjukan Umum:Aplikasi pencahaya isyarat dan simbol, serta lampu latar panel hadapan di mana pencahayaan seragam diperlukan.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

Bahagian berikut memberikan pecahan terperinci tentang had operasi dan ciri prestasi peranti di bawah keadaan ujian piawai (Ta=25°C).

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Nilai-nilai ini mewakili had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi pada atau berhampiran had ini tidak disyorkan untuk tempoh yang panjang.

• Pelesapan Kuasa (Pd):72 mW. Ini adalah jumlah maksimum kuasa yang boleh dipancarkan peranti sebagai haba.
• Arus Hadapan Puncak (I_F(PEAK)):80 mA. Ini adalah arus hadapan seketika maksimum, biasanya ditentukan di bawah keadaan berdenyut (1/10 kitaran tugas, lebar denyut 0.1ms) untuk mengelakkan pemanasan berlebihan.
• Arus Hadapan DC Berterusan (I_F):30 mA. Ini adalah arus maksimum yang disyorkan untuk operasi berterusan.
• Voltan Songsang (V_R):5 V. Menggunakan voltan songsang melebihi nilai ini boleh menyebabkan kerosakan simpang.
• Julat Suhu Operasi:-40°C hingga +85°C. Julat suhu ambien di mana peranti direka untuk berfungsi.
• Julat Suhu Penyimpanan:-40°C hingga +100°C. Julat suhu untuk penyimpanan bukan operasi.

2.2 Ciri-ciri Elektrik dan Optik

Parameter ini menentukan prestasi tipikal LED apabila dikendalikan di bawah keadaan ujian yang ditentukan (I_F= 20mA).

• Fluks Bercahaya (Φ_v):0.67 lm (Min) hingga 2.13 lm (Maks). Ini adalah jumlah kuasa cahaya yang dirasakan yang dipancarkan oleh sumber, diukur dalam lumen (lm). Julat yang luas diuruskan melalui pembin.
• Keamatan Bercahaya (I_v):224 mcd (Min) hingga 710 mcd (Maks). Ini adalah fluks bercahaya per sudut pepejal dalam arah tertentu, diukur dalam millicandelas (mcd). Ia adalah nilai rujukan yang diperoleh daripada pengukuran fluks bercahaya.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):120° (Tipikal). Ini adalah sudut penuh di mana keamatan bercahaya adalah separuh nilai pada paksi optik (0°), menunjukkan corak pandangan yang sangat luas.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_p):591 nm (Tipikal). Panjang gelombang di mana taburan kuasa spektrum cahaya yang dipancarkan adalah maksimum.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):584.5 nm hingga 594.5 nm. Panjang gelombang tunggal yang menentukan warna cahaya yang dirasakan, dengan toleransi ±1 nm per bin.
• Lebar Separuh Garis Spektrum (Δλ):15 nm (Tipikal). Lebar spektrum pancaran pada separuh keamatan maksimumnya, menunjukkan ketulenan warna.
• Voltan Hadapan (V_F):1.8 V (Min) hingga 2.4 V (Maks) pada 20mA. Kejatuhan voltan merentasi LED apabila arus mengalir, dengan toleransi ±0.1V per bin.
• Arus Songsang (I_R):10 µA (Maks) pada V_R=5V. Arus bocor kecil yang mengalir apabila peranti dibias songsang.

3. Penjelasan Sistem Pembin

Untuk memastikan konsistensi dalam pengeluaran, LED disusun ke dalam bin prestasi berdasarkan parameter utama. Ini membolehkan pereka memilih bahagian yang memenuhi keperluan aplikasi khusus untuk kecerahan, warna, dan voltan.

3.1 Pembin Fluks Bercahaya / Keamatan

LED dikategorikan ke dalam bin berdasarkan jumlah keluaran cahayanya. Toleransi dalam setiap bin keamatan adalah ±11%.

• Bin D2:0.67 lm hingga 0.84 lm (224 mcd hingga 280 mcd)
• Bin E1:0.84 lm hingga 1.07 lm (280 mcd hingga 355 mcd)
• Bin E2:1.07 lm hingga 1.35 lm (355 mcd hingga 450 mcd)
• Bin F1:1.35 lm hingga 1.68 lm (450 mcd hingga 560 mcd)
• Bin F2:1.68 lm hingga 2.13 lm (560 mcd hingga 710 mcd)

3.2 Pembin Voltan Hadapan

LED juga disusun mengikut kejatuhan voltan hadapan pada 20mA, dengan toleransi ±0.1V per bin. Ini adalah penting untuk pengiraan perintang had arus dan rekabentuk bekalan kuasa.

• Bin D2:1.8 V hingga 2.0 V
• Bin D3:2.0 V hingga 2.2 V
• Bin D4:2.2 V hingga 2.4 V

3.3 Pembin Warna / Panjang Gelombang Dominan

Pembin ini memastikan konsistensi warna. Panjang gelombang dominan, yang menentukan warna kuning yang dirasakan, disusun ke dalam julat tertentu dengan toleransi ±1 nm per bin.

• Bin H:584.5 nm hingga 587.0 nm
• Bin J:587.0 nm hingga 589.5 nm
• Bin K:589.5 nm hingga 592.0 nm
• Bin L:592.0 nm hingga 594.5 nm

4. Analisis Keluk Prestasi

Walaupun data grafik khusus dirujuk dalam lembaran data, trend prestasi tipikal untuk LED AlInGaP boleh dianalisis:

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

Voltan hadapan (V_F) mempamerkan hubungan logaritma dengan arus hadapan (I_F). Ia meningkat secara tidak linear, dengan kenaikan yang lebih tajam pada arus rendah (berhampiran voltan hidup) dan peningkatan yang lebih linear pada arus tinggi disebabkan oleh rintangan siri dalam semikonduktor dan pakej.

4.2 Fluks Bercahaya vs. Arus Hadapan

Keluaran cahaya (fluks bercahaya) secara amnya berkadar dengan arus hadapan dalam julat operasi yang ketara. Walau bagaimanapun, kecekapan (lumen per watt) biasanya memuncak pada arus tertentu dan mungkin berkurangan pada arus yang sangat tinggi disebabkan oleh peningkatan penjanaan haba dan penurunan kecekapan.

4.3 Kebergantungan Suhu

Parameter utama dipengaruhi oleh suhu simpang (T_j):

• Voltan Hadapan (V_F):Berkurang dengan peningkatan suhu (pekali suhu negatif).
• Fluks Bercahaya/Keamatan:Secara amnya berkurang dengan peningkatan suhu. Kadar penurunan adalah faktor kritikal untuk pengurusan terma dalam aplikasi kuasa tinggi atau suhu ambien tinggi.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):Mungkin berubah sedikit dengan suhu, menjejaskan warna yang dirasakan.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej

Peranti ini mematuhi garis luar pakej SMD standard EIA. Semua dimensi kritikal, termasuk panjang badan, lebar, ketinggian, dan jarak plumbum, disediakan dalam lembaran data dengan toleransi piawai ±0.2 mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Bahan kanta jernih-air biasanya berasaskan epoksi atau silikon.

5.2 Pengenalpastian Pola dan Rekabentuk Pad

Katod biasanya ditanda pada badan peranti, selalunya dengan takuk, titik hijau, atau penunjuk visual lain. Lembaran data termasuk corak tanah papan litar bercetak (PCB) yang disyorkan (pad lampiran) untuk pematerian refluks inframerah atau fasa wap. Corak ini direka untuk memastikan pembentukan sendi pateri yang betul, penjajaran sendiri semasa refluks, dan lampiran mekanikal yang boleh dipercayai.

6. Garis Panduan Pematerian dan Pemasangan

6.1 Profil Refluks IR yang Disyorkan

Peranti ini serasi dengan proses pematerian bebas plumbum (Pb-free). Lembaran data merujuk kepada profil yang mematuhi J-STD-020B. Parameter utama biasanya termasuk:

• Pra-panas:150°C hingga 200°C, dengan masa maksimum 120 saat untuk memanaskan pemasangan secara beransur-ansur dan mengaktifkan fluks.
• Suhu Puncak:Maksimum 260°C. Masa di atas suhu likuidus pateri (contohnya, 217°C untuk SAC305) mesti dikawal.
• Jumlah Masa Pematerian:Maksimum 10 saat pada suhu puncak, dengan maksimum dua kitaran refluks dibenarkan.

Nota:Profil optimum bergantung pada rekabentuk PCB khusus, komponen, pes pateri, dan ketuhar. Profil yang disediakan adalah garis panduan yang mesti dicirikan untuk persediaan pengeluaran sebenar.

6.2 Pematerian Tangan

Jika pematerian tangan diperlukan, penjagaan yang melampau mesti diambil:

• Suhu Besi:Maksimum 300°C.
• Masa Pematerian:Maksimum 3 saat per sendi.
• Had:Hanya satu kitaran pematerian dibenarkan untuk pematerian tangan untuk mengurangkan tekanan terma pada pakej LED.

6.3 Pembersihan

Hanya agen pembersih yang ditentukan harus digunakan. Bahan kimia yang tidak ditentukan mungkin merosakkan kanta epoksi atau pakej. Jika pembersihan diperlukan selepas pematerian, rendaman dalam etil alkohol atau isopropil alkohol pada suhu bilik selama kurang daripada satu minit adalah disyorkan.

6.4 Penyimpanan dan Pengendalian

Penyimpanan yang betul adalah kritikal disebabkan tahap kepekaan kelembapan peranti (MSL 3):

• Pakej Tertutup:Simpan pada ≤30°C dan ≤70% Kelembapan Relatif (RH). Gunakan dalam tempoh satu tahun dari tarikh meterai beg.
• Pakej Terbuka:Simpan pada ≤30°C dan ≤60% RH. Komponen mesti direfluks IR dalam tempoh 168 jam (7 hari) selepas terdedah kepada udara ambien.
• Pendedahan Lanjutan:Untuk penyimpanan melebihi 168 jam, simpan dalam bekas tertutup dengan desikan atau dalam persekitaran nitrogen. Komponen yang terdedah selama lebih daripada 168 jam memerlukan pembakaran pada kira-kira 60°C selama sekurang-kurangnya 48 jam sebelum pematerian untuk mengeluarkan kelembapan yang diserap dan mengelakkan "popcorning" semasa refluks.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung

LED dibekalkan dalam pita pembawa timbul standard industri:

• Lebar Pita:8 mm.
• Diameter Gegelung:7 inci.
• Kuantiti per Gegelung:2000 keping (gegelung penuh standard).
• Kuantiti Pesanan Minimum (MOQ):500 keping untuk baki kuantiti.
• Pita dimeterai dengan pita penutup atas. Pembungkusan mematuhi spesifikasi ANSI/EIA-481, dengan kelonggaran untuk maksimum dua komponen hilang berturut-turut.

8. Nota Aplikasi dan Pertimbangan Rekabentuk

8.1 Had Arus

Perintang had arus siri adalah wajib untuk operasi yang boleh dipercayai. Nilai perintang (R_s) boleh dikira menggunakan Hukum Ohm: R_s= (V_bekalan- V_F) / I_F. Gunakan V_Fmaksimum dari bin atau lembaran data untuk memastikan arus tidak melebihi I_Fyang dikehendaki di bawah keadaan paling teruk. Penarafan kuasa perintang mesti mencukupi: P_R= (I_F)² * R_s.

8.2 Pengurusan Terma

Walaupun ini adalah peranti kuasa rendah, rekabentuk terma yang betul memanjangkan jangka hayat dan mengekalkan kestabilan keluaran cahaya. Pastikan kawasan kuprum yang mencukupi pada PCB yang disambungkan ke pad terma LED (jika berkenaan) atau plumbum untuk memancarkan haba. Elakkan beroperasi pada arus maksimum mutlak dan pelesapan kuasa dalam suhu ambien tinggi.

8.3 Rekabentuk Optik

Sudut pandangan 120° memberikan pancaran yang sangat luas. Untuk aplikasi yang memerlukan pancaran yang lebih fokus, optik sekunder (kanta, paip cahaya) mesti digunakan. Kanta jernih-air sesuai untuk aplikasi di mana imej die tidak kritikal; untuk penampilan yang lebih meresap, kanta resap susu atau berwarna akan diperlukan.

9. Soalan Lazim (FAQ)

9.1 Apakah perbezaan antara Fluks Bercahaya dan Keamatan Bercahaya?

Fluks Bercahaya (lm)mengukur jumlah keseluruhan cahaya nampak yang dipancarkan oleh sumber dalam semua arah.Keamatan Bercahaya (mcd)mengukur betapa terang sumber kelihatan dalam arah tertentu. LED berkeamatan tinggi mungkin mempunyai pancaran sempit, manakala LED berfluks tinggi memancarkan lebih banyak cahaya keseluruhan, berpotensi merentasi kawasan yang lebih luas. Dalam lembaran data ini, keamatan adalah nilai rujukan yang diperoleh daripada pengukuran fluks.

9.2 Mengapakah pembin penting?

Variasi pembuatan menyebabkan perbezaan dalam V_F, keluaran cahaya, dan warna antara LED individu. Pembin menyusunnya ke dalam kumpulan dengan parameter yang dikawal ketat. Untuk aplikasi yang memerlukan penampilan seragam (contohnya, paparan pelbagai LED, lampu latar) atau pemacu arus tepat, menentukan satu bin atau campuran bin dari kumpulan yang sama adalah penting.

9.3 Bolehkah saya mengendalikan LED ini tanpa perintang had arus?

No.LED adalah diod dengan ciri I-V tidak linear. Peningkatan kecil dalam voltan melebihi V_Fboleh menyebabkan peningkatan arus yang besar, berpotensi merosakkan. Perintang siri (atau pemacu arus malar) sentiasa diperlukan untuk menetapkan titik operasi dengan selamat.

9.4 Apakah yang berlaku jika saya melebihi masa penyimpanan atau refluks selepas beg dibuka?

Kelembapan yang diserap ke dalam pakej plastik boleh mengewap dengan cepat semasa proses pematerian refluks suhu tinggi, menyebabkan pengelupasan dalaman, retakan, atau kerosakan wayar ikatan ("popcorning"). Mengikuti garis panduan MSL 3 (jangka hayat lantai 168 jam) dan melakukan pembakaran yang diperlukan jika melebihi adalah kritikal untuk hasil pemasangan dan kebolehpercayaan jangka panjang.

10. Prinsip Operasi dan Teknologi

10.1 Teknologi Semikonduktor AlInGaP

LED ini menggunakan sebatian semikonduktor Aluminium Indium Gallium Fosfida (AlInGaP) untuk kawasan aktifnya. Dengan mengawal nisbah elemen ini dengan tepat semasa pertumbuhan kristal, jurang jalur bahan direka untuk memancarkan cahaya dalam kawasan kuning spektrum nampak (sekitar 590 nm) apabila elektron dan lubang bergabung semula merentasi jurang jalur (elektroluminesens). Teknologi AlInGaP terkenal dengan kecekapannya yang tinggi dalam panjang gelombang merah, oren, dan kuning.

10.2 Pembinaan Pakej SMD

Die semikonduktor dipasang pada rangka plumbum, yang menyediakan sambungan elektrik (anod dan katod) dan selalunya bertindak sebagai penyerap haba. Wayar ikatan menyambung bahagian atas die ke terminal rangka plumbum yang lain. Pemasangan ini kemudiannya disalut dalam sebatian acuan epoksi atau silikon lutsinar yang membentuk kanta. Bentuk kanta menentukan sudut pandangan dan memberikan perlindungan mekanikal dan persekitaran.