Spesifikasi LED SMD Kuning AlInGaP - Dimensi Pakej - Voltan Hadapan 1.7-2.5V - Keamatan Pencahayaan 140-450mcd - Dokumen Teknikal

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk Peranti Permukaan-Pasang (SMD) Diod Pemancar Cahaya (LED) yang menggunakan bahan semikonduktor Aluminium Indium Gallium Fosfida (AlInGaP) untuk menghasilkan cahaya kuning. LED SMD direka untuk proses pemasangan papan litar bercetak (PCB) automatik, menawarkan faktor bentuk padat yang sesuai untuk aplikasi yang mempunyai ruang terhad. Fungsi utamanya adalah untuk berfungsi sebagai penunjuk status, luminari isyarat, atau untuk lampu latar panel hadapan dalam pelbagai peralatan elektronik.

1.1 Ciri-ciri

• Mematuhi arahan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya).
• Dibungkus pada pita 8mm yang dililit pada gegelung berdiameter 7 inci untuk pengendalian automatik.
• Tapak kaki pakej EIA yang distandardkan untuk keserasian reka bentuk.
• Input/output serasi dengan tahap logik litar bersepadu (IC).
• Direka untuk keserasian dengan peralatan pemasangan pick-and-place automatik.
• Sesuai untuk proses pematerian refluks inframerah (IR) yang biasa digunakan dalam teknologi permukaan-pasang (SMT).
• Prapra-syarat kepada Tahap Kepekaan Kelembapan JEDEC 3, menunjukkan jangka hayat lantai 168 jam pada <30°C/60% RH selepas beg tertutup dibuka.

1.2 Aplikasi

LED ini sesuai untuk pelbagai sistem elektronik yang memerlukan penunjuk visual yang boleh dipercayai. Kawasan aplikasi utama termasuk infrastruktur telekomunikasi, peralatan automasi pejabat (pencetak, pengimbas), perkakas rumah, dan panel kawalan industri. Penggunaannya yang khusus merangkumi penunjukan status (kuasa hidup, siap sedia, aktiviti), pencahayaan simbolik, dan lampu latar untuk paparan atau legenda panel hadapan.

2. Tafsiran Mendalam Parameter Teknikal

2.1 Penarafan Mutlak Maksimum

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

• Pelesapan Kuasa (Pd):75 mW. Ini adalah jumlah kuasa maksimum yang boleh dipancarkan oleh pakej LED sebagai haba tanpa melebihi had termanya.
• Arus Hadapan Puncak (I_FP):80 mA. Ini adalah arus hadapan segera maksimum, hanya dibenarkan di bawah keadaan berdenyut (1/10 kitaran tugas, lebar denyut 0.1ms) untuk mengelakkan terlalu panas.
• Arus Hadapan DC (I_F):30 mA. Ini adalah arus hadapan berterusan maksimum yang disyorkan untuk operasi jangka panjang yang boleh dipercayai.
• Julat Suhu Operasi & Penyimpanan:-40°C hingga +100°C. Peranti boleh berfungsi dan disimpan dalam julat suhu penuh ini.

2.2 Ciri-ciri Elektrik & Optik

Ini adalah parameter prestasi tipikal yang diukur di bawah keadaan ujian piawai (Ta=25°C, I_F=20mA melainkan dinyatakan).

• Keamatan Pencahayaan (I_V):140 - 450 mcd (millicandela). Jumlah cahaya nampak yang dipancarkan, diukur dalam sudut pandangan tertentu. Nilai sebenar adalah binning (lihat Seksyen 3).
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):120 darjah (tipikal). Ini adalah sudut penuh di mana keamatan pencahayaan adalah separuh daripada nilai puncak (paksi). Sudut 120° menunjukkan corak pancaran yang luas dan meresap sesuai untuk keterlihatan yang luas.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_P):592 nm (tipikal). Panjang gelombang di mana keluaran kuasa spektrum adalah maksimum.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):586 - 596 nm. Ini adalah panjang gelombang tunggal yang dilihat oleh mata manusia yang menentukan warna (kuning). Ia diperoleh daripada koordinat kromatisiti CIE dan juga binning.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):15 nm (tipikal). Lebar spektrum cahaya yang dipancarkan pada separuh kuasa maksimumnya. Nilai 15nm adalah ciri LED AlInGaP, menunjukkan warna yang agak tulen.
• Voltan Hadapan (V_F):1.7 - 2.5 V. Susut voltan merentasi LED apabila didorong pada 20mA. Julat ini mengambil kira variasi pembuatan semikonduktor biasa.
• Arus Songsang (I_R):10 μA (maks) pada V_R=5V. LED tidak direka untuk operasi bias songsang; parameter ini adalah untuk ujian arus bocor sahaja.

3. Penjelasan Sistem Pangkat Bin

Untuk memastikan konsistensi warna dan kecerahan dalam pengeluaran, LED disusun (binning) berdasarkan parameter utama. Ini membolehkan pereka memilih bahagian yang memenuhi keperluan aplikasi tertentu.

3.1 Pangkat Keamatan Pencahayaan (I_V)

LED dikategorikan kepada bin berdasarkan keamatan pencahayaan yang diukur pada 20mA. Toleransi dalam setiap bin adalah +/-11%.

• R2:140.0 - 180.0 mcd
• S1:180.0 - 224.0 mcd
• S2:224.0 - 280.0 mcd
• T1:280.0 - 355.0 mcd
• T2:355.0 - 450.0 mcd

3.2 Pangkat Panjang Gelombang Dominan (WD)

LED juga binning mengikut panjang gelombang dominan untuk mengawal warna. Toleransi untuk setiap bin adalah +/- 1 nm.

• H:586.0 - 588.5 nm
• J:588.5 - 591.0 nm
• K:591.0 - 593.5 nm
• L:593.5 - 596.0 nm

Nombor bahagian lengkap biasanya termasuk kod bin ini untuk menentukan kedua-dua kecerahan dan warna.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Walaupun data grafik khusus dirujuk dalam datasheet, tafsiran berikut adalah berdasarkan kelakuan LED piawai dan parameter yang diberikan.

4.1 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Lengkung I-V)

Voltan hadapan (V_F) mempunyai pekali suhu positif dan meningkat secara logaritma dengan arus. Julat V_Fyang dinyatakan 1.7V hingga 2.5V pada 20mA adalah tipikal untuk LED kuning AlInGaP. Mendorong LED pada arus malar, bukannya voltan malar, adalah penting untuk keluaran cahaya yang stabil.

4.2 Keamatan Pencahayaan vs. Arus Hadapan

Keluaran cahaya (I_V) adalah hampir berkadar dengan arus hadapan (I_F) dalam julat operasi yang disyorkan. Walau bagaimanapun, kecekapan mungkin menurun pada arus yang sangat tinggi disebabkan peningkatan haba. Arus DC mutlak maksimum adalah 30mA.

4.3 Ciri-ciri Suhu

Keamatan pencahayaan LED AlInGaP umumnya berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Untuk prestasi yang boleh dipercayai merentasi julat operasi -40°C hingga +100°C, pengurusan haba pada PCB (kawasan kuprum yang mencukupi untuk penyingkiran haba) harus dipertimbangkan, terutamanya apabila beroperasi berhampiran arus maksimum atau dalam suhu ambien yang tinggi.

4.4 Taburan Spektrum

Keluaran spektrum berpusat di sekitar panjang gelombang puncak 592nm (kuning) dengan separuh lebar tipikal 15nm. Binning panjang gelombang dominan memastikan warna yang dilihat kekal dalam toleransi yang ketat.

5. Maklumat Mekanikal & Pembungkusan

5.1 Dimensi Pakej

LED datang dalam pakej SMD piawai. Nota dimensi utama termasuk: semua dimensi adalah dalam milimeter, dan toleransi umum adalah ±0.2 mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Warna kanta adalah jernih, dan warna sumber adalah kuning (AlInGaP).

5.2 Pengenalpastian Polarity & Reka Bentuk Pad

Komponen mempunyai terminal anod dan katod. Susun atur pad lampiran PCB yang disyorkan untuk pematerian refluks inframerah atau fasa wap disediakan untuk memastikan pembentukan sendi pateri yang betul dan kestabilan mekanikal. Orientasi polarity yang betul semasa pemasangan adalah penting untuk operasi peranti.

5.3 Pembungkusan Pita dan Gegelung

LED dibekalkan pada pita pembawa timbul lebar 8mm, dimeterai dengan pita penutup. Pita dililit pada gegelung berdiameter 7 inci (178mm). Kuantiti gegelung piawai adalah 5000 keping. Pembungkusan mengikut spesifikasi ANSI/EIA-481. Kuantiti pesanan minimum 500 keping tersedia untuk baki.

6. Panduan Pematerian & Pemasangan

6.1 Profil Refluks IR yang Disyorkan

Untuk proses pematerian bebas plumbum, profil harus mematuhi J-STD-020B. Parameter utama termasuk zon pemanasan awal (150-200°C, maks 120 saat), suhu puncak tidak melebihi 260°C, dan masa di atas likuidus (TAL) yang sesuai untuk pes pateri. Jumlah masa pada suhu puncak harus dihadkan kepada maksimum 10 saat, dan refluks harus dilakukan maksimum dua kali.

6.2 Pematerian Tangan

Jika pematerian tangan diperlukan, gunakan besi pemateri dengan suhu tidak melebihi 300°C. Masa sentuhan harus dihadkan kepada maksimum 3 saat, dan ia harus dilakukan hanya sekali untuk mengelakkan kerosakan haba pada pakej plastik dan die semikonduktor.

6.3 Keadaan Penyimpanan

Beg Tertutup:Simpan pada ≤30°C dan ≤70% Kelembapan Relatif (RH). Jangka hayat rak dalam beg penghalang kelembapan tertutup dengan desikan adalah satu tahun.
Selepas Beg Dibuka:Komponen mempunyai Tahap Kepekaan Kelembapan (MSL) 3. Ia mesti dikenakan pematerian refluks IR dalam masa 168 jam (7 hari) selepas terdedah kepada persekitaran ≤30°C/60% RH. Untuk penyimpanan lebih lama selepas dibuka, simpan dalam bekas tertutup dengan desikan atau dalam desikator yang disucikan nitrogen. Komponen yang terdedah melebihi 168 jam memerlukan pembakaran pada kira-kira 60°C selama sekurang-kurangnya 48 jam sebelum pematerian untuk membuang kelembapan yang diserap dan mengelakkan "popcorning" semasa refluks.

6.4 Pembersihan

Jika pembersihan selepas pematerian diperlukan, gunakan hanya pelarut yang ditentukan. Rendam LED dalam etil alkohol atau isopropil alkohol pada suhu biasa selama kurang daripada satu minit. Jangan gunakan pembersihan ultrasonik atau cecair kimia yang tidak ditentukan, kerana ia boleh merosakkan kanta epoksi atau pakej.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Litar Aplikasi Tipikal

LED adalah peranti didorong arus. Untuk memastikan kecerahan yang konsisten, terutamanya apabila mendorong berbilang LED secara selari, sentiasa gunakan perintang pembatas arus secara bersiri dengan setiap LED atau setiap rentetan selari. Nilai perintang (R) boleh dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (V_bekalan- V_F) / I_F, di mana V_Fadalah voltan hadapan LED pada arus yang dikehendaki I_F(contohnya, 20mA). Menggunakan V_Fmaksimum dari datasheet (2.5V) dalam pengiraan akan menjamin arus tidak melebihi sasaran walaupun dengan variasi bahagian ke bahagian.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pengurusan Haba:Pastikan susun atur PCB menyediakan pelepasan haba yang mencukupi, terutamanya apabila beroperasi pada arus tinggi atau dalam suhu ambien yang tinggi, untuk mengekalkan kecekapan dan jangka hayat LED.
• Perlindungan ESD:Walaupun tidak dinyatakan secara eksplisit sebagai sensitif, pengendalian dengan langkah berjaga-jaga ESD piawai adalah disyorkan untuk semua peranti semikonduktor.
• Reka Bentuk Optik:Sudut pandangan luas 120° menjadikan LED ini sesuai untuk aplikasi yang memerlukan keterlihatan yang luas. Untuk pancaran fokus, optik sekunder (kanta) akan diperlukan.

7.3 Penggunaan yang Diniatkan & Batasan

LED ini direka untuk digunakan dalam peralatan elektronik biasa. Ia tidak dinilai untuk aplikasi di mana kegagalan boleh secara langsung membahayakan nyawa atau kesihatan, seperti dalam penerbangan, kawalan pengangkutan, sistem sokongan hayat perubatan, atau peranti keselamatan kritikal. Untuk aplikasi sedemikian, berunding dengan pengilang untuk komponen dengan kelayakan kebolehpercayaan yang sesuai.

8. Perbandingan & Pembezaan Teknikal

LED Kuning AlInGaP ini menawarkan keseimbangan ciri-ciri prestasi. Berbanding dengan teknologi LED kuning lama (contohnya, berdasarkan GaAsP), AlInGaP menyediakan kecekapan pencahayaan yang lebih tinggi, menghasilkan keluaran yang lebih terang untuk arus pacuan yang sama, dan ketulenan warna yang lebih baik (lebar spektrum yang lebih sempit). Sudut pandangan luas 120° adalah pembeza utama dari LED kanta "water clear" yang mempunyai pancaran yang lebih sempit, menjadikan bahagian ini sesuai untuk aplikasi di mana penunjuk perlu dilihat dari pelbagai sudut tanpa penyebar tambahan. Penarafan MSL 3 dan keserasian dengan profil refluks bebas plumbum piawai menjadikannya pilihan yang kukuh untuk barisan pemasangan SMT moden, volum tinggi.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

9.1 Apakah perintang yang perlu saya gunakan dengan bekalan 5V?

Menggunakan V_Fmaksimum 2.5V dan sasaran I_F20mA: R = (5V - 2.5V) / 0.02A = 125 Ohm. Nilai piawai terdekat 120 Ohm atau 130 Ohm adalah sesuai. Penarafan kuasa perintang harus sekurang-kurangnya P = I²R = (0.02)²* 120 = 0.048W, jadi perintang piawai 1/8W (0.125W) atau 1/10W adalah mencukupi.

9.2 Bolehkah saya mendorong LED ini pada 30mA secara berterusan?

Ya, 30mA adalah arus hadapan DC maksimum yang disyorkan. Walau bagaimanapun, beroperasi pada penarafan mutlak maksimum mungkin mengurangkan kebolehpercayaan jangka panjang dan meningkatkan suhu simpang, yang boleh mengurangkan keluaran cahaya. Untuk jangka hayat dan kestabilan yang optimum, mendorong pada 20mA atau lebih rendah adalah dinasihatkan jika keamatan pencahayaan memenuhi keperluan aplikasi.

9.3 Apakah maksud "Kod Bin" semasa membuat pesanan?

Kod bin menentukan minimum dan maksimum yang dijamin untuk keamatan pencahayaan (contohnya, T1: 280-355 mcd) dan panjang gelombang dominan (contohnya, K: 591.0-593.5 nm). Menentukan kod bin memastikan anda menerima LED dengan kecerahan dan warna yang konsisten dari pesanan ke pesanan, yang penting untuk panel penunjuk berbilang atau produk di mana keseragaman visual adalah penting.

9.4 Berapa lama saya boleh membiarkan LED ini di atas bangku selepas membuka beg?

Untuk pematerian yang boleh dipercayai, anda mempunyai 168 jam (7 hari) pada keadaan lantai kilang (≤30°C/60% RH) selepas membuka beg tertutup kelembapan. Jika masa ini dilebihi, LED mesti dibakar pada 60°C selama 48 jam sebelum mencuba pematerian refluks untuk mengelakkan kerosakan pakej dalaman daripada penyejatan kelembapan yang cepat.

10. Kes Penggunaan Praktikal

Senario: Mereka bentuk panel penunjuk status untuk penghala rangkaian.Panel memerlukan 10 LED kuning untuk menunjukkan aktiviti pautan dan status sistem. Untuk memastikan penampilan seragam, pereka memilih LED dari bin keamatan yang sama (contohnya, S2: 224-280 mcd) dan bin panjang gelombang yang sama (contohnya, J: 588.5-591.0 nm). Setiap LED didorong oleh pin GPIO mikropengawal melalui perintang pembatas arus 120-ohm ke rel 3.3V, menghasilkan arus hadapan kira-kira ((3.3V - 2.1V tipikal)/120Ω) ≈ 10mA, yang memberikan kecerahan yang mencukupi sambil menjimatkan kuasa. Sudut pandangan luas 120° memastikan penunjuk kelihatan dari mana-mana di hadapan peranti. Susun atur PCB termasuk tapak kaki pad pateri yang disyorkan dan direka untuk pemasangan menggunakan profil refluks bebas plumbum piawai dengan suhu puncak 250°C.

11. Pengenalan Prinsip

LED ini berdasarkan teknologi semikonduktor Aluminium Indium Gallium Fosfida (AlInGaP). Apabila voltan hadapan dikenakan merentasi simpang p-n, elektron dan lubang disuntik ke dalam kawasan aktif di mana mereka bergabung semula. Tenaga yang dibebaskan semasa penggabungan semula ini dipancarkan sebagai foton (cahaya). Komposisi khusus aloi AlInGaP menentukan tenaga jurang jalur, yang seterusnya menentukan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan—dalam kes ini, kuning (~592 nm). Kanta epoksi jernih membungkus die semikonduktor, memberikan perlindungan mekanikal, dan membentuk corak keluaran cahaya untuk mencapai sudut pandangan 120° yang ditentukan.

12. Trend Pembangunan

Trend umum dalam LED penunjuk SMD terus ke arah kecekapan pencahayaan yang lebih tinggi (lebih banyak keluaran cahaya per unit input elektrik), membolehkan penggunaan kuasa yang lebih rendah untuk kecerahan yang sama. Saiz pakej juga semakin mengecil, membolehkan tatasusunan penunjuk yang lebih padat. Terdapat penekanan yang semakin meningkat terhadap toleransi binning yang lebih ketat untuk kedua-dua warna dan keamatan untuk memenuhi permintaan elektronik pengguna di mana konsistensi visual adalah penting. Tambahan pula, keserasian dengan peraturan alam sekitar yang semakin ketat (melebihi RoHS, seperti REACH) dan keupayaan untuk menahan profil pematerian bebas plumbum suhu tinggi kekal sebagai pemacu pembangunan utama. Teknologi ini matang, dengan penambahbaikan berperingkat tertumpu pada hasil pembuatan, pengurangan kos, dan kebolehpercayaan di bawah keadaan yang sukar.