Dokumen Teknikal LED Kuasa Sederhana SMD 67-22ST - Pakej PLCC-2 - 2.0x1.6x0.7mm - 1.8-2.7V - 150mA - Merah Jauh (720-750nm)

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi teknikal untuk Peranti Permukaan-Pasang (SMD) LED Kuasa Sederhana yang disalut dalam pakej PLCC-2. Peranti ini memancarkan cahaya dalam spektrum Merah Jauh, menggunakan teknologi cip AlGaInP. Ia direka untuk aplikasi yang memerlukan sumber cahaya yang cekap, padat dengan sudut pandangan yang luas.

1.1 Ciri dan Kelebihan Teras

Kelebihan utama LED ini termasuk kecekapannya yang tinggi dan profil penggunaan kuasa sederhana, menjadikannya sesuai untuk keseimbangan antara prestasi dan pengurusan haba. Pakej ini menawarkan sudut pandangan yang luas iaitu 120 darjah, memastikan penyebaran cahaya yang meluas. Ia dibina dengan bahan mesra alam, bebas plumbum, mematuhi piawaian RoHS, EU REACH, dan bebas halogen (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm). Produk ini juga mengikuti piawaian bin ANSI untuk pengkategorian prestasi yang konsisten.

1.2 Aplikasi Sasaran dan Pasaran

LED ini direka untuk aplikasi pencahayaan khusus yang mendapat manfaat daripada panjang gelombang Merah Jauh. Kegunaan utamanya termasuk pencahayaan hiasan dan hiburan, di mana kesan warna tertentu dikehendaki. Aplikasi penting adalah dalam pencahayaan pertanian, terutamanya hortikultur, kerana cahaya Merah Jauh (720-750nm) memainkan peranan penting dalam fotomorfogenesis tumbuhan, mempengaruhi proses seperti percambahan biji benih, pemanjangan batang, dan pembungaan. Ia juga sesuai untuk kegunaan pencahayaan umum di mana output spektrum khususnya boleh diaplikasikan.

2. Spesifikasi Teknikal dan Tafsiran Mendalam

2.1 Had Maksimum Mutlak

Had-had ini menentukan batasan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Ia dinyatakan pada suhu titik paterian (T_Paterian) 25°C.

• Arus Ke Hadapan (I_F):150 mA - Arus DC berterusan maksimum yang disyorkan untuk operasi yang boleh dipercayai.
• Arus Ke Hadapan Puncak (I_FP):300 mA - Hanya boleh digunakan di bawah keadaan denyut dengan kitar tugas 1/10 dan lebar denyut 10ms. Melebihi kadar arus berterusan walaupun seketika boleh menjejaskan prestasi LED.
• Pelesapan Kuasa (P_d):405 mW - Kuasa maksimum yang boleh dilesapkan oleh pakej, dikira daripada V_F* I_Fdan had terma.
• Suhu Operasi (T_opr):-40°C hingga +85°C - Julat suhu ambien untuk operasi normal.
• Suhu Penyimpanan (T_stg):-40°C hingga +100°C.
• Rintangan Terma (R_{th J-S}):50 °C/W - Parameter kritikal ini menentukan kenaikan suhu dari simpang semikonduktor ke titik paterian per watt kuasa yang dilesapkan. Nilai yang lebih rendah menunjukkan pemindahan haba keluar dari cip yang lebih baik.
• Suhu Simpang (T_j):115 °C - Suhu maksimum yang dibenarkan pada simpang semikonduktor itu sendiri.
• Suhu Paterian:Peranti ini boleh menahan paterian alir semula pada 260°C selama 10 saat atau paterian tangan pada 350°C selama 3 saat. Ia sensitif kepada nyahcas elektrostatik (ESD), memerlukan prosedur pengendalian yang betul.

2.2 Ciri Elektro-Optik

Ini adalah parameter prestasi tipikal yang diukur pada T_Paterian= 25°C dan I_F= 150mA, melainkan dinyatakan sebaliknya.

• Kuasa Radiometrik (Φ_e):80 hingga 160 mW - Jumlah fluks sinaran (kuasa optik) yang dipancarkan. Toleransi adalah ±11%.
• Voltan Ke Hadapan (V_F):1.8 hingga 2.7 V - Susut voltan merentasi LED pada arus yang ditentukan. Toleransi adalah ±0.1V. V_Fyang lebih rendah pada arus tertentu secara amnya menunjukkan kecekapan elektrik yang lebih tinggi.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):120 darjah - Sudut penuh di mana keamatan bercahaya adalah separuh daripada keamatan maksimum (pada paksi).
• Arus Songsang (I_R):10 µA (maks) pada V_R= 5V - LED tidak direka untuk pincang songsang; parameter ini menunjukkan kebocoran.

3. Penjelasan Sistem Bin

Produk ini disusun ke dalam bin untuk memastikan konsistensi. Pereka bentuk mesti memilih bin yang sesuai untuk keperluan aplikasi mereka.

3.1 Bin Kuasa Radiometrik

Dibin pada I_F=150mA. Kod C1 hingga C4 mewakili julat kuasa output yang meningkat (contohnya, C1: 80-100mW, C4: 140-160mW). Toleransi ±11% terpakai dalam setiap bin.

3.2 Bin Voltan Ke Hadapan

Dibin pada I_F=150mA. Kod 25 hingga 33 mewakili julat voltan dalam langkah 0.1V dari 1.8-1.9V (Bin 25) hingga 2.6-2.7V (Bin 33). Toleransi ±0.1V terpakai. Memilih LED dari bin voltan yang ketat boleh memudahkan reka bentuk pemacu untuk tatasusunan pelbagai LED.

3.3 Bin Panjang Gelombang Puncak

Dibin pada I_F=150mA. Ini menentukan output spektrum:

• FA3: 720 - 730 nm
• FA4: 730 - 740 nm
• FA5: 740 - 750 nm

Toleransi pengukuran panjang gelombang dominan/puncak adalah ±1nm. Pembinanan yang tepat ini adalah penting untuk aplikasi seperti hortikultur di mana panjang gelombang foton tertentu mencetuskan tindak balas tumbuhan yang berbeza.

4. Analisis Lengkung Prestasi

4.1 Taburan Spektrum

Graf spektrum yang disediakan menunjukkan lengkung pancaran tipikal untuk LED Merah Jauh AlGaInP. Puncaknya berada dalam julat bin (720-750nm), dengan lebar jalur spektrum yang agak sempit (lebar penuh pada separuh maksimum - FWHM) yang menjadi ciri bahan semikonduktor ini, memastikan ketulenan warna.

4.2 Voltan Ke Hadapan vs. Suhu Simpang (Rajah 1)

Lengkung ini menunjukkan bahawa voltan ke hadapan (V_F) mempunyai pekali suhu negatif. Apabila suhu simpang (T_j) meningkat dari 25°C ke 115°C, V_Fmenurun. Ini adalah sifat asas diod semikonduktor. Untuk pemacu arus malar, ini bukan kebimbangan utama, tetapi ia mesti dipertimbangkan dalam reka bentuk terma dan untuk litar yang mengesan V_Fsebagai proksi untuk T_j.

4.3 Kuasa Radiometrik Relatif vs. Arus Ke Hadapan (Rajah 2)

Output optik adalah sub-linear dengan arus. Walaupun output meningkat dengan arus, kecekapan (mW/mA) biasanya menurun pada arus yang lebih tinggi disebabkan peningkatan haba dan penurunan kecekapan. Beroperasi jauh di bawah arus maksimum (contohnya, pada 100mA berbanding 150mA) boleh meningkatkan kecekapan dan jangka hayat.

4.4 Keamatan Bercahaya Relatif vs. Suhu Simpang (Rajah 3)

Graf ini menunjukkan pemadaman terma. Apabila T_jnaik, output sinaran menurun. Mengekalkan suhu simpang yang rendah melalui pengurusan haba yang berkesan (contohnya, menggunakan PCB dengan laluan terma yang baik dan penyejuk haba) adalah penting untuk mengekalkan output cahaya yang stabil dan jangka hayat yang panjang.

4.5 Arus Ke Hadapan vs. Voltan Ke Hadapan (Rajah 4)

Ini adalah lengkung I-V klasik untuk diod, menunjukkan hubungan eksponen. Lengkung ini berubah dengan suhu (seperti yang dilihat dalam Rajah 1). Graf yang disediakan adalah pada T_S=25°C.

4.6 Arus Pemacu Maksimum vs. Suhu Paterian (Rajah 5)

Lengkung penurunan nilai ini adalah penting untuk kebolehpercayaan. Ia menunjukkan bahawa arus ke hadapan maksimum yang dibenarkan mesti dikurangkan jika suhu pada titik paterian (dan seterusnya, simpang) meningkat. Sebagai contoh, jika titik paterian mencapai 100°C, arus berterusan maksimum adalah jauh kurang daripada 150mA. Graf ini adalah berdasarkan R_{th J-S}yang diberikan iaitu 50°C/W.

4.7 Gambar Rajah Sinaran (Rajah 6)

Plot kutub menggambarkan sudut pandangan 120 darjah, menunjukkan keamatan relatif pada sudut yang berbeza dari 0° (pada paksi) hingga 90°. Coraknya kelihatan Lambertian atau hampir-Lambertian, yang biasa untuk jenis pakej ini dengan kubah resin jernih air.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej

Pakej PLCC-2 mempunyai dimensi nominal 2.0mm (panjang) x 1.6mm (lebar) x 0.7mm (tinggi). Lukisan dimensi menentukan ciri utama termasuk lokasi pad anod dan katod, kanta, dan toleransi mekanikal (biasanya ±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya). Cip dipasang dalam cawan pemantul.

5.2 Pengenalpastian Polarity

Pakej ini mempunyai katod yang ditanda (biasanya ditunjukkan oleh warna hijau pada pad katod, takuk, atau serong pada sisi pakej tersebut). Polarity yang betul adalah penting semasa pemasangan untuk mengelakkan kerosakan.

6. Garis Panduan Paterian dan Pemasangan

6.1 Parameter Paterian Alir Semula

Peranti ini dinilai untuk maksimum 260°C selama 10 saat semasa paterian alir semula. Adalah penting untuk mengikuti profil yang memanaskan awal secukupnya untuk mengurangkan kejutan terma, mencapai suhu puncak yang diperlukan untuk alir semula pateri, dan menyejuk pada kadar terkawal. Masa tertentu di atas likuidus (TAL) harus dikawal mengikut spesifikasi pengeluar pes pateri.

6.2 Paterian Tangan

Jika paterian tangan diperlukan, suhu hujung besi pateri tidak boleh melebihi 350°C, dan masa sentuhan harus dihadkan kepada 3 saat per pad. Gunakan besi pateri berkuasa rendah (contohnya, 30W) dengan hujung halus. Panaskan pad PCB, bukan terus ke badan LED, dan kemudian masukkan pateri.

6.3 Penyimpanan dan Pengendalian

Komponen ini sensitif kepada kelembapan (kadar MSL tersirat oleh pembungkusan tahan lembapan). Jika beg pelindung dibuka atau had masa pendedahan dilampaui, pembakaran diperlukan sebelum alir semula untuk mengelakkan kerosakan "popcorning". Sentiasa kendalikan dengan langkah berjaga-jaga ESD.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Spesifikasi Reel dan Pita

LED dibekalkan pada pita pembawa timbul yang dililit pada reel. Dimensi reel, jarak poket (pic), dan lebar pita ditentukan untuk serasi dengan peralatan pick-and-place SMD standard. Setiap reel mengandungi 4000 keping.

7.2 Pembungkusan Tahan Lembapan

Reel dimeterai di dalam beg kalis lembapan aluminium dengan bahan pengering untuk mengekalkan persekitaran kering dan memenuhi keperluan Tahap Kepekaan Lembapan (MSL).

7.3 Penjelasan Label

Label reel mengandungi maklumat utama: Nombor Produk Pelanggan (CPN), Nombor Produk (P/N), Kuantiti Pembungkusan (QTY), dan kod bin khusus untuk Peringkat Keamatan Bercahaya (CAT), Peringkat Panjang Gelombang Dominan (HUE), dan Peringkat Voltan Ke Hadapan (REF), bersama dengan Nombor Lot (LOT No).

8. Cadangan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

8.1 Pengurusan Haba

Memandangkan R_{th J-S}sebanyak 50°C/W, penyejuk haba yang berkesan adalah wajib untuk operasi yang boleh dipercayai pada arus penuh. Gunakan PCB dengan pad terma khusus yang disambungkan ke laluan terma LED (selalunya pad katod) dan gunakan laluan terma untuk memindahkan haba ke satah bumi dalaman atau penyejuk haba luaran. Lengkung penurunan nilai (Rajah 5) mesti digunakan untuk menentukan arus operasi selamat maksimum untuk rintangan terma papan khusus anda.

8.2 Pemacu Elektrik

Sentiasa pacu LED dengan sumber arus malar, bukan voltan malar. Ini memastikan output cahaya yang stabil dan melindungi LED daripada lari haba. Pemacu harus dinilai untuk julat voltan ke hadapan bin yang dipilih (1.8-2.7V) pada arus operasi yang dikehendaki. Pertimbangkan untuk melaksanakan modulasi lebar denyut (PWM) untuk pendimian untuk mengelakkan anjakan warna yang boleh berlaku dengan pendimian analog (pengurangan arus).

8.3 Integrasi Optik

Sudut pandangan luas 120 darjah mungkin memerlukan optik sekunder (kanta, pemantul) jika pancaran yang lebih fokus diperlukan. Resin jernih air membolehkan pengekstrakan cahaya yang tinggi. Untuk aplikasi hortikultur, pastikan reka bentuk pemasangan menyediakan fluks foton Merah Jauh yang seragam merentasi kawasan sasaran, selalunya digabungkan dengan panjang gelombang lain (contohnya, merah dalam 660nm, biru).

9. Kebolehpercayaan dan Jaminan Kualiti

Dokumen data ini menyenaraikan satu set ujian kebolehpercayaan yang komprehensif yang dilakukan dengan tahap keyakinan 90% dan Toleransi Peratusan Lot Rosak (LTPD) 10%. Ujian termasuk:

• Rintangan kepada Haba Pateri (260°C/10s, 3x)
• Kitaran Suhu (-40°C hingga +100°C)
• Hayat Suhu/Tinggi Kelembapan (85°C/85% RH, 1000jam)
• Ujian Penyimpanan Suhu Tinggi/Rendah dan Hayat Operasi
• Ujian Denyut dan Kejutan Terma

Ujian-ujian ini mengesahkan keteguhan pembinaan pakej, ikatan wayar, dan integriti semikonduktor di bawah pelbagai tekanan persekitaran.

10. Prinsip Teknikal dan Tren

10.1 Prinsip Operasi

LED ini adalah berdasarkan semikonduktor Aluminium Gallium Indium Fosfida (AlGaInP). Apabila voltan ke hadapan dikenakan, elektron dan lubang bergabung semula di kawasan aktif, membebaskan tenaga dalam bentuk foton. Tenaga jurang jalur khusus aloi AlGaInP menentukan panjang gelombang yang dipancarkan, dalam kes ini, dalam julat Merah Jauh 720-750nm. Pakej PLCC-2 memberikan perlindungan persekitaran, kanta primer untuk pengekstrakan cahaya, dan laluan terma.

10.2 Konteks dan Tren Industri

LED Kuasa Sederhana seperti ini mengisi niche antara LED penunjuk kuasa rendah dan LED pencahayaan kuasa tinggi. Ia menawarkan kompromi yang baik antara kos, kecekapan (lm/W atau mW/W), dan kemudahan pengurusan haba. Permintaan untuk LED Merah Jauh telah berkembang dengan ketara dengan pengembangan pertanian persekitaran terkawal (CEA) dan pencahayaan hortikultur, di mana resipi cahaya khusus digunakan untuk mengoptimumkan pertumbuhan, hasil, dan kualiti tumbuhan. Penyelidikan diteruskan untuk meningkatkan kecekapan kuantum luaran (EQE) dan kebolehpercayaan LED AlGaInP, terutamanya dalam menguruskan penurunan kecekapan dan mengekalkan prestasi pada suhu tinggi.