Spesifikasi LED Merah Kuasa Sederhana SMD 67-21S - Pakej PLCC-2 - 1.9-2.6V - 70mA - 182mW - Dokumen Teknikal

1. Gambaran Keseluruhan Produk

67-21S ialah LED kuasa sederhana permukaan-pasang yang direka untuk aplikasi pencahayaan am. Ia menggunakan pakej PLCC-2 (Pembawa Cip Berpimpin Plastik), menawarkan faktor bentuk padat yang sesuai untuk proses pemasangan automatik. Warna utama yang dipancarkan ialah merah, dicapai melalui bahan cip AlGaInP (Aluminium Gallium Indium Fosfida) yang disalut dalam resin jernih-air. Gabungan ini memberikan sudut pandangan luas 120 darjah, menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan pengedaran cahaya yang luas.

Kelebihan utama LED ini termasuk kecekapannya yang tinggi, yang diterjemahkan kepada output bercahaya yang baik untuk tahap penggunaan kuasanya, dan pematuhannya kepada piawaian alam sekitar seperti bebas plumbum (Pb-free) dan mematuhi RoHS. Pakej ini direka untuk kebolehpercayaan dalam pelbagai keadaan operasi.

2. Spesifikasi Teknikal dan Analisis Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Had operasi peranti ditakrifkan di bawah keadaan tertentu (suhu titik pateri pada 25°C). Arus hadapan berterusan maksimum (I_F) ialah 70 mA. Untuk operasi berdenyut, arus hadapan puncak (I_FP) sebanyak 140 mA dibenarkan di bawah kitaran tugas 1/10 dan lebar denyut 10 ms. Penyerakan kuasa maksimum (P_d) ialah 182 mW. Julat suhu operasi (T_opr) adalah dari -40°C hingga +85°C, manakala suhu penyimpanan (T_stg) meluas dari -40°C hingga +100°C. Rintangan haba dari simpang ke titik pateri (R_{th J-S}) ialah 50 °C/W, yang merupakan parameter kritikal untuk reka bentuk pengurusan haba. Suhu simpang maksimum yang dibenarkan (T_j) ialah 115°C. Pateri mesti mematuhi profil yang ketat: pateri alir semula pada 260°C untuk maksimum 10 saat atau pateri tangan pada 350°C untuk maksimum 3 saat. Komponen ini sensitif kepada nyahcas elektrostatik (ESD), memerlukan prosedur pengendalian yang betul.

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik

Diukur pada suhu titik pateri 25°C dan arus hadapan 60 mA, peranti ini mempamerkan fluks bercahaya (Φ) dari minimum 9.0 lm hingga maksimum 13.0 lm, dengan toleransi tipikal ±11%. Voltan hadapan (V_F) berjulat dari 1.9 V hingga 2.6 V pada arus ujian yang sama, dengan toleransi tipikal ±0.1V. Sudut pandangan (2θ_1/2) biasanya 120 darjah. Arus songsang (I_R) ditetapkan pada maksimum 50 µA apabila voltan songsang (V_R) 5V dikenakan. Parameter ini mentakrifkan prestasi teras di bawah keadaan operasi standard.

3. Penjelasan Sistem Pembin

Produk ini dikelaskan kepada bin untuk memastikan konsistensi dalam parameter utama. Ini membolehkan pereka memilih LED yang memenuhi keperluan aplikasi khusus mereka untuk kecerahan dan ciri-ciri elektrik.

3.1 Pembin Fluks Bercahaya

Fluks bercahaya dikategorikan kepada beberapa kod bin (B8, B9, L1, L2, L3) dengan nilai minimum dan maksimum yang ditakrifkan diukur pada I_F=60mA. Sebagai contoh, bin B8 meliputi 9.0 hingga 9.5 lm, manakala bin L3 meliputi 12.0 hingga 13.0 lm. Toleransi keseluruhan kekal ±11%.

3.2 Pembin Voltan Hadapan

Voltan hadapan dibin menggunakan kod dari 26 hingga 32, setiap satu mewakili julat 0.1V bermula dari 1.9-2.0V (kod 26) hingga 2.5-2.6V (kod 32). Toleransi ialah ±0.1V.

3.3 Pembin Panjang Gelombang Dominan

Panjang gelombang dominan, yang mentakrifkan warna cahaya merah yang dilihat, dibin kepada dua kod: R51 (620-625 nm) dan R52 (625-630 nm). Toleransi pengukuran ialah ±1 nm.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Spesifikasi ini menyediakan beberapa graf ciri yang menggambarkan kelakuan peranti di bawah pelbagai keadaan.

4.1 Taburan Spektrum

Graf menunjukkan keamatan bercahaya relatif berbanding panjang gelombang, biasanya memuncak dalam spektrum merah (sekitar 620-640 nm untuk peranti ini), mengesahkan bin panjang gelombang dominan.

4.2 Voltan Hadapan vs. Suhu Simpang

Rajah 1 menunjukkan anjakan voltan hadapan relatif kepada suhu simpang. Voltan hadapan biasanya berkurangan apabila suhu simpang meningkat, yang merupakan ciri biasa diod semikonduktor.

4.3 Kuasa Radiometrik Relatif vs. Arus Hadapan

Rajah 2 menggambarkan bagaimana output cahaya (kuasa radiometrik relatif) meningkat dengan arus hadapan. Hubungan ini secara amnya linear pada arus yang lebih rendah tetapi mungkin menunjukkan kesan tepu pada arus yang lebih tinggi.

4.4 Fluks Bercahaya Relatif vs. Suhu Simpang

Rajah 3 menggambarkan kebergantungan output cahaya pada suhu simpang. Fluks bercahaya biasanya berkurangan apabila suhu simpang meningkat, menekankan kepentingan pengurusan haba yang berkesan untuk mengekalkan kecerahan yang konsisten.

4.5 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Lengkung IV)

Rajah 4 ialah lengkung ciri arus-voltan (IV) asas pada suhu ambien 25°C. Ia menunjukkan hubungan eksponen tipikal diod.

4.6 Arus Pemanduan Maksimum vs. Suhu Pateri

Rajah 5 menyediakan lengkung penyahkadar, menunjukkan arus hadapan maksimum yang dibenarkan sebagai fungsi suhu titik pateri, dengan mengambil kira rintangan haba (R_{th j-s}= 50 °C/W). Ini adalah penting untuk menentukan arus operasi selamat pada suhu ambien yang tinggi.

4.7 Corak Sinaran

Rajah 6 ialah gambar rajah kutub yang menunjukkan taburan spatial keamatan cahaya (corak sinaran). Corak luas seperti Lambertian mengesahkan sudut pandangan 120 darjah.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej

Lukisan dimensi terperinci pakej PLCC-2 disediakan. Dimensi utama termasuk panjang, lebar, dan ketinggian keseluruhan, serta jarak dan saiz lead (pad). Lukisan termasuk pandangan atas yang menunjukkan penanda katod. Melainkan dinyatakan sebaliknya, toleransi dimensi ialah ±0.15 mm.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Spesifikasi ini menetapkan dua kaedah pateri. Untuk pateri alir semula, suhu puncak maksimum tidak boleh melebihi 260°C, dan masa di atas 260°C harus dihadkan kepada 10 saat. Untuk pateri tangan, suhu hujung besi tidak boleh melebihi 350°C, dan masa sentuhan harus dihadkan kepada 3 saat per lead. Had ini adalah penting untuk mengelakkan kerosakan pada pakej plastik dan ikatan wayar dalaman. Peranti ini sensitif kepada kelembapan; oleh itu, jika pembungkusan telah dibuka, pembakaran mungkin diperlukan sebelum pateri jika masa pendedahan melebihi tahap yang ditetapkan (tidak terperinci dalam petikan ini).

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Pembungkusan Tahan Lembapan

LED dibekalkan dalam pembungkusan tahan lembapan. Ia biasanya dimuatkan ke dalam pita pembawa, yang kemudiannya dililit pada gegelung. Konfigurasi biasa ialah 4000 keping per gegelung. Pembungkusan termasuk bahan pengering dan dimeterai dalam beg kalis lembapan aluminium dengan label yang sesuai.

7.2 Penjelasan Label

Label gegelung mengandungi beberapa medan utama: CPN (Nombor Produk Pelanggan), P/N (Nombor Produk), QTY (Kuantiti Pembungkusan), CAT (Pangkat Keamatan Bercahaya, sepadan dengan bin fluks), HUE (Pangkat Panjang Gelombang Dominan), REF (Pangkat Voltan Hadapan), dan LOT No (Nombor Lot untuk kebolehjejakan).

7.3 Dimensi Gegelung dan Pita

Lukisan terperinci menentukan dimensi gegelung (diameter, lebar, saiz hab) dan pita pembawa (dimensi poket, pic, lebar pita). Toleransi biasanya ±0.1 mm melainkan dinyatakan sebaliknya.

8. Cadangan Aplikasi

Spesifikasi ini menyenaraikan bidang aplikasi utama: Pencahayaan Hiasan dan Hiburan, Pencahayaan Pertanian, dan Kegunaan Am. Sudut pandangan yang luas dan kecekapan yang baik menjadikannya sesuai untuk pencahayaan ambien, papan tanda, pencahayaan hortikultur untuk peringkat pertumbuhan tumbuhan tertentu, dan kelengkapan hiasan di mana pencahayaan aksen merah dikehendaki. Apabila mereka bentuk litar pemacu, bin voltan hadapan dan penarafan arus maksimum mesti dipertimbangkan. Perintang pembatas arus luaran atau pemacu arus malar adalah wajib untuk mengelakkan kerosakan arus berlebihan, seperti yang dinyatakan dalam langkah berjaga-jaga.

9. Ujian Kebolehpercayaan

Pelan ujian kebolehpercayaan komprehensif digariskan, menunjukkan ketahanan produk. Ujian dijalankan dengan tahap keyakinan 90% dan LTPD (Lot Tolerance Percent Defective) 10%. Item ujian termasuk: Pateri Alir Semula (260°C/10s), Kejutan Haba (-10°C hingga +100°C), Kitaran Suhu (-40°C hingga +100°C), Penyimpanan Suhu/Lembapan Tinggi (85°C/85% RH), Operasi Suhu/Lembapan Tinggi (85°C/85% RH, 35mA), Penyimpanan Suhu Rendah/Tinggi, dan pelbagai ujian Hayat Operasi Suhu Tinggi/Rendah di bawah keadaan arus dan suhu yang berbeza. Saiz sampel untuk setiap ujian ialah 22 keping dengan kriteria terima/tolak 0/1.

10. Langkah Berjaga-jaga untuk Penggunaan

Langkah berjaga-jaga yang paling kritikal ialah perlindungan terhadap arus berlebihan. LED mesti dipacu dengan perintang siri atau litar arus malar yang betul. Melebihi penarafan maksimum mutlak untuk arus, voltan, kuasa, atau suhu berkemungkinan menyebabkan kerosakan kekal. Amalan pengendalian ESD yang betul mesti diikuti semasa pemasangan. Nilai rintangan haba mesti digunakan untuk mengira suhu simpang di bawah keadaan operasi yang dijangkakan untuk memastikannya kekal di bawah 115°C.

11. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Sebagai LED kuasa sederhana dalam pakej PLCC-2, peranti ini berada di antara LED penunjuk kuasa rendah dan LED pencahayaan kuasa tinggi. Pembeza utamanya ialah keseimbangan output bercahaya yang baik (sehingga 13 lm) dengan penggunaan kuasa yang agak sederhana (maks 182 mW) dan tapak kaki PLCC-2 yang piawai yang memudahkan reka bentuk dan sumber PCB. Sistem pembin terperinci menawarkan kebolehramalan untuk pengeluaran isipadu.

12. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Arus pemacu apa yang patut saya gunakan?

J: Peranti ini dicirikan pada 60mA. Anda boleh mengoperasikannya sehingga arus berterusan maksimum 70mA, tetapi anda mesti memastikan suhu simpang tidak melebihi 115°C dengan mempertimbangkan suhu ambien, reka bentuk haba, dan menggunakan lengkung penyahkadar (Rajah 5).

S: Bagaimana saya mengenal pasti katod?

J: Pakej mempunyai penanda visual (biasanya takuk atau titik hijau) di bahagian atas berhampiran lead katod. Rujuk lukisan dimensi pakej.

S: Bolehkah saya menggunakannya untuk operasi berdenyut?

J: Ya, tetapi arus puncak tidak boleh melebihi 140mA di bawah kitaran tugas 1/10 dan lebar denyut 10ms. Arus purata masih mesti menghormati penarafan berterusan.

S: Mengapakah fluks bercahaya diberikan sebagai julat?

J: Disebabkan variasi pembuatan, LED dibin. Anda memilih bin (contohnya, L2 untuk 11-12 lm) untuk menjamin tahap prestasi minimum untuk reka bentuk anda.

13. Kajian Kes Reka Bentuk dan Penggunaan

Pertimbangkan mereka bentuk jalur LED hiasan untuk pencahayaan merah ambien. Pereka memilih LED 67-21S dalam bin L2 (11-12 lm) dan bin voltan 28 (2.1-2.2V) untuk konsistensi. Jalur beroperasi pada 12V DC. Untuk memacu setiap LED pada 60mA, nilai perintang siri dikira: R = (V_bekalan- V_F) / I_F. Menggunakan V_Fmaksimum 2.2V untuk keselamatan, R = (12V - 2.2V) / 0.060A ≈ 163 ohm. Perintang standard 160-ohm akan dipilih. Berbilang pasangan LED+perintang sedemikian disambung secara selari merentasi rel 12V. Susun atur PCB memastikan kawasan kuprum yang mencukupi untuk penyerakan haba dari pad pateri LED, dengan mengambil kira rintangan haba ke ambien.

14. Prinsip Operasi

LED ini beroperasi berdasarkan prinsip elektroluminesens dalam simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan hadapan melebihi ambang diod (sekitar 1.9-2.6V untuk bahan AlGaInP ini) dikenakan, elektron dan lubang disuntik merentasi simpang. Penggabungan semula mereka membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Komposisi khusus aloi semikonduktor AlGaInP menentukan tenaga jurang jalur, yang mentakrifkan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan, dalam kes ini, merah. Salutan resin jernih-air melindungi cip dan membantu dalam pengekstrakan cahaya.

15. Trend Industri

Segmen LED kuasa sederhana terus berkembang ke arah kecekapan yang lebih tinggi (lebih lumen per watt), konsistensi warna yang lebih baik, dan kos yang lebih rendah. Terdapat trend untuk pembin yang lebih canggih dan toleransi yang lebih ketat untuk memenuhi permintaan aplikasi yang memerlukan penampilan seragam, seperti dinding video dan pencahayaan linear. Teknologi pembungkusan juga maju untuk menawarkan prestasi haba yang lebih baik dari tapak kaki yang sama, membenarkan arus pemanduan yang lebih tinggi atau jangka hayat yang lebih panjang. Pergerakan ke arah tapak kaki piawai seperti PLCC-2 memudahkan penggunaan semula reka bentuk dan fleksibiliti rantaian bekalan.