SMD LED Kuning Sudut Pandangan 120-Darjah - Ciri-ciri Elektrik/Optik - Aplikasi Aksesori Automotif - Dokumen Teknikal Bahasa Melayu

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini menyediakan spesifikasi teknikal komprehensif untuk Peranti Permukaan-Pasang (SMD) Diod Pemancar Cahaya (LED) berprestasi tinggi. Peranti ini direkabentuk untuk kebolehpercayaan dan prestasi dalam persekitaran yang mencabar, khususnya menyasarkan aplikasi aksesori dalam sektor automotif. Bentuk faktornya yang mini dan pakej piawai menjadikannya sesuai untuk proses pemasangan papan litar bercetak (PCB) automatik dan reka bentuk yang terhadap ruang.

1.1 Ciri-ciri dan Kelebihan Teras

LED ini menggabungkan beberapa ciri utama yang menyumbang kepada keteguhan dan kemudahan integrasinya:

• Pematuhan Alam Sekitar:Produk ini mematuhi arahan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya).
• Pengendalian Automatik:Ia dibekalkan dalam pakej pita 12mm pada gegelung diameter 7 inci, serasi dengan peralatan pick-and-place automatik piawai.
• Piawaian Kebolehpercayaan Tinggi:Peranti ini menjalani pra-pengkondisian dipercepatkan ke Tahap JEDEC 2 dan diperakui mengikut piawaian AEC-Q101 Rev D, yang merupakan penanda aras untuk komponen semikonduktor diskret dalam aplikasi automotif.
• Keserasian Proses:Ia direka untuk serasi dengan proses pematerian refluks inframerah (IR), yang merupakan piawai dalam pembuatan elektronik moden.
• Antara Muka Elektrik:Peranti ini serasi dengan Litar Bersepadu (I.C.), memudahkan reka bentuk litar pemacu.

1.2 Pasaran Sasaran dan Aplikasi

Aplikasi utama yang dimaksudkan adalah untuksistem aksesori automotif. Ini termasuk ciri pencahayaan dalaman dan luaran yang bukan sebahagian daripada sistem pencahayaan teras kritikal keselamatan (contohnya, lampu kepala, lampu brek). Contohnya mungkin termasuk lampu penunjuk papan pemuka, pencahayaan ambien, lampu lopak, atau penunjuk status untuk pelbagai subsistem kenderaan. Gabungan keamatan cahaya tinggi, sudut pandangan lebar, dan kelayakan gred automotif menjadikannya sesuai untuk tujuan ini.

2. Parameter Teknikal: Tafsiran Objektif Mendalam

Bahagian ini memberikan pecahan terperinci tentang ciri-ciri elektrik, optik, dan terma peranti. Semua parameter dinyatakan pada suhu ambien (Ta) 25°C melainkan dinyatakan sebaliknya.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini menentukan had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi di bawah atau pada had ini tidak dijamin.

• Pelesapan Kuasa (Pd):530 mW. Ini adalah jumlah maksimum kuasa yang boleh dipancarkan oleh peranti sebagai haba.
• Arus Hadapan Puncak (I_F(PEAK)):400 mA. Ini adalah arus berdenyut maksimum yang dibenarkan, biasanya ditakrifkan di bawah keadaan tertentu (kitar tugas 1/10, lebar denyut 0.1ms) untuk menguruskan suhu simpang.
• Arus Hadapan AT (I_F):5 mA hingga 200 mA. Ini adalah julat yang disyorkan untuk operasi berterusan. Arus minimum memastikan keluaran cahaya stabil, manakala arus maksimum mengelakkan pemanasan berlebihan.
• Julat Suhu Operasi & Penyimpanan:-40°C hingga +110°C. Julat luas ini adalah ciri komponen gred automotif.
• Keadaan Pematerian Inframerah:Tahan 260°C selama 10 saat, yang selaras dengan profil pematerian refluks bebas plumbum (Pb-free) biasa.

2.2 Ciri-ciri Terma

Pengurusan terma adalah kritikal untuk prestasi dan jangka hayat LED. Parameter ini mentakrifkan bagaimana haba bergerak dari simpang semikonduktor.

• Rintangan Terma, Simpang-ke-Ambien (R_θJA):Tipikal 50 °C/W. Diukur pada PCB FR4 (tebal 1.6mm) dengan pad kuprum 16mm². Nilai ini menunjukkan berapa banyak suhu simpang meningkat untuk setiap watt kuasa yang dipancarkan, relatif kepada udara ambien.
• Rintangan Terma, Simpang-ke-Titik Pateri (R_θJS):Tipikal 30 °C/W. Ini selalunya metrik yang lebih berguna kerana ia menerangkan laluan terma ke PCB, yang merupakan penyejuk haba utama. Nilai yang lebih rendah adalah lebih baik.
• Suhu Simpang Maksimum (T_J):125 °C. Had mutlak atas untuk suhu pada simpang semikonduktor.

2.3 Ciri-ciri Elektrik dan Optik

Ini adalah parameter prestasi tipikal di bawah keadaan ujian piawai (I_F= 140mA, Ta=25°C).

• Keamatan Bercahaya (I_V):4.5 cd (Min) hingga 11.2 cd (Maks). Diukur menggunakan penapis sensor untuk sepadan dengan lengkung respons fotopik (mata manusia) (CIE). Nilai sebenar adalah dibin (lihat Seksyen 3).
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):Tipikal 120 darjah. Ini adalah sudut penuh di mana keamatan bercahaya jatuh kepada separuh daripada nilai puncak (paksi)nya. Sudut pandangan lebar seperti ini memberikan corak pencahayaan yang luas dan sekata.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_P):Tipikal 592 nm. Ini adalah panjang gelombang di mana keluaran kuasa spektrum adalah tertinggi.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):583 nm hingga 595 nm. Ini adalah panjang gelombang tunggal yang paling mewakili warna cahaya yang dilihat, diperoleh daripada gambar rajah kromatisiti CIE. Ia dibin untuk konsistensi.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):Tipikal 18 nm. Ini menunjukkan ketulenan spektrum; lebar yang lebih sempit bermaksud warna yang lebih tepu dan tulen.
• Voltan Hadapan (V_F):1.90 V (Min) hingga 2.65 V (Maks) pada 140mA. Ini adalah susut voltan merentasi LED semasa beroperasi. Ia dibin untuk membantu reka bentuk litar.
• Arus Songsang (I_R):Maksimum 10 μA pada V_R= 12V. Peranti ini tidak direka untuk operasi pincang songsang; parameter ini adalah untuk tujuan ujian sahaja.

3. Penjelasan Sistem Binning

Untuk memastikan warna dan prestasi yang konsisten dalam pengeluaran, LED disusun ke dalam bin berdasarkan parameter utama. Kod kelompok mengikut format: Vf / Iv / Wd (contohnya, D/DA/3).

3.1 Binning Voltan Hadapan (Vf)

Bin memastikan LED mempunyai susut voltan yang serupa, yang penting untuk perkongsian arus dalam litar selari atau untuk reka bentuk pemacu yang boleh diramal.

• Kod Bin:C (1.90-2.05V), D (2.05-2.20V), E (2.20-2.35V), F (2.35-2.50V), G (2.50-2.65V).
• Toleransi:±0.1V dalam setiap bin.

3.2 Binning Keamatan Bercahaya (Iv)

Ini mengumpulkan LED berdasarkan kecerahan keluaran cahaya mereka.

• Kod Bin:DA (4.5-5.6 cd), DB (5.6-7.1 cd), EA (7.1-9.0 cd), EB (9.0-11.2 cd).
• Toleransi:±11% dalam setiap bin.

3.3 Binning Panjang Gelombang Dominan (Wd)

Ini memastikan warna kuning yang dilihat konsisten merentasi lot pengeluaran.

• Kod Bin:3 (583-586 nm), 4 (586-589 nm), 5 (589-592 nm), 6 (592-595 nm).
• Toleransi:±1 nm dalam setiap bin.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Data grafik memberikan pandangan tentang bagaimana LED berkelakuan di bawah pelbagai keadaan.

4.1 Taburan Spasial (Corak Alur)

Gambar rajah kutub yang disediakan (Rajah 2) mewakili secara visual sudut pandangan 120 darjah. Ia menunjukkan keamatan bercahaya relatif sebagai fungsi sudut dari paksi tengah. Corak ini biasanya Lambertian atau hampir-Lambertian untuk LED sudut pandangan lebar sedemikian, bermaksud keamatan berkurangan dengan kosinus sudut.

4.2 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan / Keamatan Bercahaya

Walaupun tidak digrafkan secara eksplisit dalam petikan yang disediakan, lengkung tipikal untuk LED AlInGaP menunjukkan hubungan bukan linear. Voltan hadapan (V_F) meningkat secara logaritma dengan arus. Keamatan bercahaya (I_V) secara amnya berkadar dengan arus hadapan sehingga satu titik, selepas itu kecekapan merosot berlaku disebabkan peningkatan haba dan kesan semikonduktor lain. Beroperasi pada 140mA yang disyorkan berkemungkinan berada dalam wilayah kecekapan tinggi.

4.3 Kebergantungan Suhu

Prestasi LED adalah sensitif kepada suhu. Apabila suhu simpang meningkat:

• Voltan Hadapan (V_F):Berkurangan sedikit (pekali suhu negatif).
• Keamatan Bercahaya (I_V):Berkurangan. Keluaran cahaya boleh jatuh dengan ketara pada suhu tinggi, sebab itulah pengurusan terma (R_θJS rendah) adalah penting.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):Mungkin beralih sedikit, berpotensi menjejaskan warna yang dilihat, terutamanya dalam aplikasi yang dibin dengan ketat.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej dan Pengenalpastian Polarity

LED menggunakan garis besar pakej EIA piawai. Dimensi kritikal termasuk panjang, lebar, dan tinggi, dengan toleransi tipikal ±0.2mm. Satu nota reka bentuk utama ialahbingkai plumbum ANOD juga berfungsi sebagai penyejuk haba utamauntuk LED. Ini bermaksud pad anod pada PCB harus direka untuk memaksimumkan pelesapan haba, kerana ia adalah laluan utama untuk haba meninggalkan simpang LED dan memasuki PCB.

5.2 Reka Bentuk Pad Lekatan PCB yang Disyorkan

Gambar rajah corak land disediakan untuk pematerian refluks IR. Mengikuti cadangan ini adalah penting untuk mencapai pembentukan sendi pateri yang betul, memastikan sambungan elektrik yang baik, dan, secara kritikal, memaksimumkan pemindahan haba dari pad anod/penyejuk haba ke lapisan kuprum PCB. Saiz dan bentuk pad ini secara langsung mempengaruhi rintangan terma berkesan (R_θJS).

6. Garis Panduan Pematerian dan Pemasangan

6.1 Profil Pematerian Refluks IR

Graf profil refluks terperinci dinyatakan, mematuhi J-STD-020 untuk proses bebas plumbum. Parameter utama termasuk:

• Pra-pemanasan:Kenaikan ke 150-200°C.
• Masa Rendam/Pra-pemanasan:Maksimum 120 saat untuk membenarkan penstabilan suhu dan pengaktifan fluks.
• Suhu Puncak:Maksimum 260°C.
• Masa Atas Likuidus (TAL):Masa yang dihabiskan di atas takat lebur pateri adalah kritikal; profil memastikannya berada dalam had (biasanya 60-90 saat) untuk membentuk sendi yang boleh dipercayai tanpa kerosakan terma kepada komponen.
• Bilangan Laluan:Maksimum dua kitaran refluks.

6.2 Pematerian Tangan (Jika Perlu)

Jika kerja semula manual diperlukan:

• Suhu Besi Pateri:Maksimum 300°C.
• Masa Pematerian:Maksimum 3 saat setiap sendi.
• Bilangan Pembaikan:Satu kali sahaja untuk pematerian tangan untuk mengurangkan tekanan terma.

6.3 Pembersihan

Jika pembersihan selepas pateri diperlukan, hanya pelarut yang ditetapkan harus digunakan untuk mengelakkan kerosakan pada pakej LED. Agen yang disyorkan adalah etil alkohol atau isopropil alkohol. LED harus direndam pada suhu normal selama kurang daripada satu minit.

7. Langkah Berjaga-jaga Penyimpanan dan Pengendalian

7.1 Kepekaan Kelembapan

Produk ini dikelaskan sebagaiTahap Kepekaan Kelembapan (MSL) 2mengikut JEDEC J-STD-020.

• Pakej Tertutup:Simpan pada ≤30°C dan ≤70% Kelembapan Relatif (RH). Jangka hayat simpanan adalah satu tahun dari tarikh kod apabila disimpan dalam beg kalis lembapan asal dengan penyerap lembapan.
• Pakej Terbuka:Untuk komponen yang dikeluarkan dari beg tertutup, persekitaran penyimpanan tidak boleh melebihi 30°C dan 60% RH. Adalah disyorkan untuk menyelesaikan pematerian refluks IR dalam tempoh 365 hari selepas dibuka.
• Penyimpanan Lanjutan (Terbuka):Simpan dalam bekas tertutup dengan penyerap lembapan atau dalam pengering nitrogen.
• Pembakaran:Jika komponen telah terdedah kepada keadaan ambien selama lebih daripada 365 hari, ia mesti dibakar pada kira-kira 60°C selama sekurang-kurangnya 48 jam sebelum pematerian untuk mengeluarkan kelembapan yang diserap dan mengelakkan kerosakan "popcorning" semasa refluks.

7.2 Langkah Berjaga-jaga Aplikasi

LED ini direka untuk peralatan elektronik dan aksesori automotif biasa. Untuk aplikasi di mana kegagalan boleh secara langsung membahayakan nyawa atau kesihatan (contohnya, sistem utama penerbangan, sokongan hayat perubatan, peranti keselamatan kritikal), penilaian kebolehpercayaan khusus dan perundingan dengan pengilang diperlukan sebelum direka masuk.

8. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

8.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung

Peranti dibekalkan dalam pita pembawa timbul piawai industri.

• Lebar Pita:12 mm.
• Diameter Gegelung:7 inci (178 mm).
• Kuantiti per Gegelung:Piawai 1000 keping, dengan kuantiti pesanan minimum 500 keping per gegelung.
• Pita Penutup:Poket kosong dimeterai dengan pita penutup atas.
• Komponen Hilang:Maksimum dua LED hilang berturut-turut (poket kosong) dibenarkan setiap spesifikasi.
• Piawai:Pembungkusan mematuhi spesifikasi ANSI/EIA-481.

8.2 Maklumat Label

Label gegelung termasuk kod penerangan kelompok dalam format Vf_Bin/Iv_Bin/Wd_Bin (contohnya, D/DA/3), membolehkan kebolehjejakan ciri-ciri elektrik dan optik lot tersebut.

9. Cadangan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

9.1 Senario Aplikasi Tipikal

• Dalaman Automotif:Lampu penunjuk papan pemuka, penunjuk kedudukan gear, lampu status sistem audio, pencahayaan ambien ruang kaki atau konsol.
• Luar Automotif:Lampu lopak, pencahayaan pemegang pintu, pencahayaan penanda atau aksen bukan kritikal.
• Penggunaan Penunjuk Umum:LED status dalam peralatan pengangkutan atau industri lain di mana sudut pandangan lebar dan kecerahan tinggi adalah bermanfaat.

9.2 Pertimbangan Reka Bentuk Kritikal

1. Pengurusan Terma:Ini adalah aspek yang paling kritikal. Susun atur PCB mesti memaksimumkan saiz dan sambungan terma (menggunakan via ke lapisan kuprum dalaman atau satah belakang) bagipad anod, kerana ia adalah laluan terma utama. Kegagalan berbuat demikian akan membawa kepada suhu simpang yang lebih tinggi, keluaran cahaya yang berkurangan, susut nilai lumen yang dipercepatkan, dan jangka hayat yang lebih pendek.
2. Pemacu Arus:Gunakan litar pemacu arus malar, bukan perintang had arus ringkas yang disambungkan kepada sumber voltan berubah, untuk keluaran cahaya yang stabil dan konsisten. Pastikan pemacu boleh membekalkan arus yang diperlukan (5-200mA AT) dan boleh mengendalikan bin voltan hadapan LED yang digunakan.
3. Reka Bentuk Optik:Sudut pandangan 120 darjah memberikan cahaya yang luas dan meresap. Untuk alur fokus, optik sekunder (kanta) akan diperlukan. Kanta "water clear" bermaksud LED memancarkan warna kuning asli tanpa resapan.
4. Perlindungan ESD:Walaupun tidak dinyatakan secara eksplisit sebagai sensitif, melaksanakan perlindungan ESD asas pada talian kawalan yang memacu LED adalah amalan yang baik untuk keteguhan.

10. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Walaupun perbandingan langsung sebelah-menyebelah dengan nombor bahagian lain tidak disediakan dalam lembaran data ini, pembeza utama LED ini boleh disimpulkan daripada spesifikasinya:

• vs. LED Komersial Piawai:Pembeza utama ialahkelayakan AEC-Q101dan julat suhu lanjutan (-40°C hingga +110°C), menjadikannya sesuai untuk persekitaran automotif di mana suhu melampau dan getaran adalah biasa.
• vs. LED Sudut Sempit:Thesudut pandangan 120 darjahadalah jauh lebih luas daripada banyak LED penunjuk (yang mungkin 30-60 darjah), menjadikannya lebih baik untuk pencahayaan kawasan atau aplikasi di mana LED mungkin dilihat dari sudut luar paksi.
• vs. LED Tidak Dibin:Thebinning tiga-parameter komprehensif (Vf, Iv, Wd)memastikan konsistensi yang jauh lebih tinggi dalam kecerahan, warna, dan tingkah laku elektrik dalam satu pusingan pengeluaran, yang penting untuk aplikasi yang memerlukan penampilan seragam atau prestasi litar yang boleh diramal.

11. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S1: Apakah perbezaan antara Panjang Gelombang Puncak dan Panjang Gelombang Dominan?
J: Panjang Gelombang Puncak (λ_P) adalah panjang gelombang fizikal di mana LED memancarkan kuasa optik paling banyak. Panjang Gelombang Dominan (λ_d) adalah nilai terkira yang mewakili warna yang dilihat oleh mata manusia, berdasarkan keseluruhan spektrum pancaran dan fungsi padanan warna CIE. λ_dadalah lebih relevan untuk spesifikasi warna.

S2: Mengapa terdapat arus hadapan minimum (5mA)?
J: Pada arus yang sangat rendah, keluaran cahaya LED boleh menjadi tidak stabil dan bukan linear. Menentukan minimum memastikan peranti beroperasi dalam wilayah yang boleh diramal dan stabil pada lengkung prestasinya.

S3: Bolehkah saya memacu LED ini dengan bekalan 12V dan perintang?
J: Secara teknikalnya ya, tetapi ia tidak disyorkan untuk prestasi atau kebolehpercayaan optimum. Pengiraan R = (12V - V_F) / I_Fadalah mudah, tetapi sebarang variasi dalam voltan bekalan atau voltan hadapan LED (disebabkan binning atau suhu) akan menyebabkan variasi besar dalam arus dan seterusnya kecerahan. Pemacu arus malar sangat digalakkan.

S4: Anod adalah penyejuk haba. Adakah ini bermaksud pad katod tidak penting dari segi terma?
J: Betul. Laluan terma utama sengaja direka melalui anod. Walaupun sambungan katod akan mengalirkan sedikit haba, susun atur PCB harus memfokuskan usaha pengurusan terma (kawasan kuprum besar, via terma) secara eksklusif pada pad anod untuk keberkesanan maksimum.

12. Kes Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Senario: Mereka bentuk jalur cahaya ambien konsol tengah automotif.

1. Analisis Keperluan:Memerlukan pencahayaan kuning lembut yang seragam merentasi jalur 30cm, boleh dilihat dari pelbagai kedudukan tempat duduk. Voltan operasi adalah sistem nominal 12V kenderaan. Persekitaran suhu berjulat dari permulaan sejuk ke kabin panas.
2. Pemilihan Komponen:LED ini sesuai kerana gred automotifnya, sudut pandangan lebar (untuk resapan sekata), dan warna kuning. Kecerahan tinggi membolehkannya dipacu di bawah arus maksimumnya untuk kecekapan yang lebih tinggi dan jangka hayat yang lebih panjang.
3. Reka Bentuk Litar:Pemacu LED arus malar pensuisan IC dipilih, dikonfigurasikan untuk menyampaikan 100mA per LED. Ini adalah di bawah titik ujian 140mA, menyediakan ruang kepala untuk penyahkadaran terma. Tetapan arus pemacu adalah bebas daripada turun naik sistem elektrik 9-16V kenderaan.
4. Susun Atur PCB:Reka bentuk menggunakan tatasusunan linear LED. Langkah paling kritikal adalah mereka bentuk tuangan kuprum besar dan pepejal untuk pad anod setiap LED, disambungkan melalui pelbagai via terma ke satah tanah dalaman khusus yang bertindak sebagai penyebar haba. Pad katod disambungkan dengan kesan nipis.
5. Integrasi Optik:LED diletakkan di belakang pandu cahaya/pemendap susu putih atau bertekstur untuk menyebarkan alur 120 darjah menjadi garis cahaya yang sempurna sekata, menyembunyikan "titik panas" LED individu.
6. Pengesahan:Pemasangan diuji merentasi julat suhu untuk memastikan keluaran cahaya memenuhi keperluan apabila panas dan tiada kegagalan berkaitan kondensasi berlaku semasa kitaran kelembapan (mengesahkan prosedur pengendalian MSL-2 dipatuhi).

13. Pengenalan Teknologi

LED ini menggunakan sistem bahan semikonduktorAlInGaP (Aluminium Indium Gallium Fosfida). Bahan ini sangat cekap menghasilkan cahaya dalam wilayah kuning, oren, merah, dan ambar spektrum. Kelebihan utama AlInGaP termasuk kecekapan kuantum dalaman yang tinggi dan kestabilan suhu yang baik berbanding beberapa sistem bahan lain. Kanta "water clear" biasanya diperbuat daripada epoksi atau silikon suhu tinggi yang telus kepada panjang gelombang yang dipancarkan, membolehkan warna tulen die semikonduktor dilihat tanpa pengubahan atau resapan.

14. Trend dan Perkembangan Industri

Trend umum dalam SMD LED, terutamanya untuk aplikasi automotif dan perindustrian, adalah ke arah:

1. Peningkatan Kecekapan (lm/W):Penambahbaikan berterusan dalam pertumbuhan epitaksial dan reka bentuk cip menghasilkan lebih banyak keluaran cahaya untuk input elektrik yang sama, mengurangkan penggunaan kuasa dan beban terma.
2. Ketumpatan Kuasa Lebih Tinggi dan Pengurusan Terma yang Lebih Baik:Reka bentuk pakej baharu menggabungkan laluan terma yang lebih baik (seperti penyejuk haba anod khusus di sini) dan bahan untuk mengendalikan arus pemacu yang lebih tinggi dalam jejak yang lebih kecil.
3. Kebolehpercayaan yang Dipertingkatkan dan Kelayakan yang Ketat:Piawaian seperti AEC-Q101 sentiasa disemak semula, dan komponen dijangka memenuhi ujian yang lebih ketat untuk jangka hayat yang lebih panjang, terutamanya dalam aplikasi automotif di mana jangka hayat 10-15 tahun adalah biasa.
4. Binning yang Lebih Ketat dan Konsistensi Warna:Apabila aplikasi seperti pencahayaan ambien menjadi lebih estetik, permintaan untuk LED dengan koordinat warna yang sangat konsisten (melampaui panjang gelombang dominan ringkas) dan keamatan merentasi kumpulan pengeluaran semakin meningkat.
5. Integrasi:Terdapat trend ke arah mengintegrasikan pelbagai cip LED, litar kawalan, dan kadang-kadang optik ke dalam "modul LED" tunggal yang lebih pintar untuk memudahkan reka bentuk pengguna akhir.