Dokumen Teknikal LTST-S32F1KT-5A - LED RGB SMD Warna Penuh - Voltan 1.6-3.1V - Kuasa 75-80mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTST-S32F1KT-5A ialah lampu LED Warna Penuh Permukaan Dipasang (SMD) yang padat dan berpandangan sisi. Ia mengintegrasikan tiga cip semikonduktor berbeza dalam satu pakej: cip AlInGaP untuk pancaran merah, dan dua cip InGaN untuk pancaran hijau dan biru. Konfigurasi ini membolehkan penjanaan spektrum warna yang luas melalui kawalan individu atau gabungan ketiga-tiga saluran. Peranti ini direka untuk proses pemasangan papan litar bercetak (PCB) automatik, menampilkan terminal bersalut timah untuk kebolehpaterian yang lebih baik dan keserasian dengan profil pematerian reflow bebas plumbum (Pb-free).

Objektif reka bentuk utama adalah untuk menyediakan sumber cahaya RGB yang boleh dipercayai dan berkelipan tinggi untuk aplikasi yang mempunyai ruang terhad di mana penunjuk status, lampu latar, atau pencahayaan simbolik diperlukan. Saiznya yang mini dan profil kanta pancaran sisi menjadikannya amat sesuai untuk diintegrasikan ke dalam elektronik pengguna nipis, peranti komunikasi, dan panel kawalan perindustrian di mana ruang hadapan adalah terhad tetapi keterlihatan sisi adalah penting.

1.1 Ciri-ciri

• Mematuhi arahan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya).
• Reka bentuk optik pandangan sisi dengan kanta jernih air.
• Menggunakan teknologi semikonduktor ultra-terang InGaN (untuk Hijau/Biru) dan AlInGaP (untuk Merah).
• Dibungkus pada pita 8mm yang diletakkan dalam gegelung diameter 7 inci piawai untuk peralatan pick-and-place automatik.
• Mematuhi garis panduan pakej piawai EIA (Electronic Industries Alliance).
• Serasi dengan logik input (serasi I.C.) untuk antara muka yang mudah dengan litar mikropengawal dan pemacu.
• Sepenuhnya serasi dengan proses pematerian reflow inframerah (IR) volum tinggi.

1.2 Aplikasi

• Peralatan telekomunikasi (cth., stesen pangkalan selular, penghala).
• Peranti automasi pejabat (cth., pencetak, pengimbas, peranti pelbagai fungsi).
• Panel penunjuk dan antara muka kawalan perkakas rumah.
• Penunjuk status dan ralat peralatan perindustrian.
• Lampu latar kekunci dan papan kekunci dalam peranti mudah alih.
• Penunjuk status dan kuasa tujuan umum.
• Paparan mikro dan pencahayaan ikon.
• Pencahayaan isyarat dan simbolik dalam panel kawalan.

2. Parameter Teknikal: Tafsiran Objektif Mendalam

Bahagian ini memberikan analisis terperinci tentang had operasi dan ciri prestasi peranti di bawah keadaan ujian yang ditetapkan. Semua data dinyatakan pada suhu ambien (Ta) 25°C melainkan dinyatakan sebaliknya.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi berterusan pada atau berhampiran had ini tidak disyorkan.

• Pelesapan Kuasa (Pd):Merah: 75 mW, Hijau/Biru: 80 mW. Ini adalah kehilangan kuasa maksimum yang dibenarkan sebagai haba dalam pakej.
• Arus Hadapan Puncak (I_F(PEAK)):Merah: 80 mA, Hijau/Biru: 100 mA. Hanya terpakai di bawah keadaan berdenyut (kitar tugas 1/10, lebar denyut 0.1ms) untuk mengelakkan beban haba berlebihan.
• Arus Hadapan DC (I_F):Merah: 30 mA, Hijau/Biru: 20 mA. Arus hadapan berterusan maksimum yang disyorkan untuk operasi jangka panjang yang boleh dipercayai.
• Julat Suhu Operasi:-20°C hingga +80°C. Julat suhu ambien di mana peranti direka untuk berfungsi.
• Julat Suhu Penyimpanan:-30°C hingga +100°C. Julat suhu yang dibenarkan apabila peranti tidak dibekalkan kuasa.
• Keadaan Pematerian Inframerah:Tahan suhu puncak 260°C selama 10 saat, mentakrifkan Tahap Kepekaan Kelembapan (MSL) dan keupayaan reflownya.

2.2 Ciri-ciri Elektrik & Optik

Ini adalah parameter prestasi tipikal yang diukur di bawah keadaan ujian piawai (I_F= 5mA, Ta=25°C).

• Keamatan Bercahaya (I_V):Diukur dalam millicandelas (mcd). Nilai minimum: Merah: 18.0 mcd, Hijau: 45.0 mcd, Biru: 11.2 mcd. Nilai maksimum: Merah: 45.0 mcd, Hijau: 180.0 mcd, Biru: 45.0 mcd. Julat luas ini diuruskan melalui sistem binning.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):Biasanya 130 darjah. Ini adalah sudut penuh di mana keamatan bercahaya adalah separuh daripada keamatan puncak, mentakrifkan lebar pancaran.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_p):Tipikal: Merah: 632 nm, Hijau: 520 nm, Biru: 468 nm. Panjang gelombang di mana taburan kuasa spektrum adalah maksimum.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):Panjang gelombang tunggal yang dilihat oleh mata manusia yang sepadan dengan warna LED. Julat: Merah: 617-631 nm (Tip. 624 nm), Hijau: 520-540 nm (Tip. 527 nm), Biru: 463-477 nm (Tip. 470 nm).
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):Tipikal: Merah: 17 nm, Hijau: 35 nm, Biru: 26 nm. Lebar jalur spektrum yang diukur pada separuh keamatan maksimum, menunjukkan ketulenan warna.
• Voltan Hadapan (V_F):Pada I_F=5mA. Julat: Merah: 1.6 - 2.3 V, Hijau: 2.7 - 3.1 V, Biru: 2.7 - 3.1 V. Parameter ini juga dibin.
• Arus Songsang (I_R):Maksimum 10 µA pada V_R= 5V. LED tidak direka untuk operasi bias songsang; ujian ini hanya untuk jaminan kualiti.

3. Penjelasan Sistem Binning

Untuk memastikan warna dan kecerahan yang konsisten dalam pengeluaran, LED disusun ke dalam bin prestasi. LTST-S32F1KT-5A menggunakan binning berasingan untuk Voltan Hadapan (V_F) dan Keamatan Bercahaya (I_V).

3.1 Binning Voltan Hadapan (V_F)

Untuk cip Hijau dan Biru (diuji pada I_F=5mA):

- Kod Bin E7: V_F= 2.70V hingga 2.90V.

- Kod Bin E8: V_F= 2.90V hingga 3.10V.

Toleransi pada setiap bin adalah ±0.1V. V_F cip Merah dinyatakan tetapi tidak dibin dalam dokumen ini.

3.2 Binning Keamatan Bercahaya (I_V)

Diukur pada I_F=5mA. Toleransi pada setiap bin adalah ±15%.

Biru:L (11.2-18.0 mcd), M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd).

Hijau:P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd), R (112.0-180.0 mcd).

Merah:M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd).

Kod bin ditanda pada pembungkusan, membolehkan pereka memilih LED dengan kecerahan yang sepadan untuk tatasusunan pelbagai LED.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Lengkung prestasi tipikal menggambarkan hubungan antara parameter utama. Ini adalah penting untuk reka bentuk litar dan pengurusan haba.

• Keamatan Bercahaya Relatif vs. Arus Hadapan:Menunjukkan hubungan tak linear antara arus pemacu dan keluaran cahaya untuk setiap warna. Beroperasi melebihi arus DC yang disyorkan membawa kepada pulangan yang berkurangan dan peningkatan haba.
• Keamatan Bercahaya Relatif vs. Suhu Ambien:Mendemonstrasikan kesan pemadaman haba, di mana keluaran cahaya berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Penyingkiran haba yang betul atau penurunan nilai arus adalah perlu untuk persekitaran suhu tinggi.
• Voltan Hadapan vs. Arus Hadapan:Memaparkan ciri I-V diod. Rintangan dinamik boleh disimpulkan daripada kecerunan lengkung di atas voltan hidup.
• Taburan Spektrum:Graf yang menunjukkan kuasa sinaran relatif berbanding panjang gelombang untuk setiap cip, menyerlahkan puncak (λ_p) dan lebar spektrum (Δλ).

5. Maklumat Mekanikal & Pakej

5.1 Dimensi Pakej

Peranti ini mematuhi garis panduan SMD piawai. Dimensi kritikal termasuk panjang badan, lebar, dan ketinggian, serta cadangan corak landasan (footprint) untuk reka bentuk PCB. Semua dimensi adalah dalam milimeter dengan toleransi piawai ±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Gambar rajah terperinci menentukan penugasan pin: Pin 1 untuk anod Merah, Pin 2 untuk anod Hijau, dan Pin 3 untuk anod Biru. Katod untuk ketiga-tiga cip disambungkan secara dalaman ke Pin 4.

5.2 Reka Bentuk Pad PCB & Polarity yang Disyorkan

Gambar rajah corak landasan disediakan untuk memastikan pembentukan sendi pateri yang betul semasa reflow. Reka bentuk ini menampung fillet pateri dan mengelakkan tombstoning. Polarity ditunjukkan dengan jelas oleh tanda pada badan peranti (biasanya titik atau sudut serong) yang sepadan dengan Pin 1 (Merah).

6. Panduan Pematerian & Pemasangan

6.1 Profil Reflow IR yang Disyorkan (Proses Bebas Plumbum)

Graf masa-suhu mentakrifkan profil pematerian reflow yang dicadangkan:

- Pemanasan Awal: 150-200°C sehingga 120 saat.

- Reflow: Suhu puncak tidak melebihi 260°C.

- Masa di atas 260°C: Maksimum 10 saat.

- Bilangan laluan: Maksimum dua kitaran reflow.

Untuk pematerian tangan dengan besi: Suhu ≤300°C, masa ≤3 saat, hanya satu kali.

6.2 Pembersihan

Jika pembersihan diperlukan selepas pateri, hanya pelarut berasaskan alkohol yang ditetapkan seperti etil alkohol atau isopropil alkohol harus digunakan. Rendaman harus pada suhu normal selama kurang daripada satu minit. Bahan kimia yang tidak ditentukan mungkin merosakkan kanta epoksi atau pakej.

6.3 Penyimpanan & Pengendalian

• Langkah Berjaga-jaga ESD:Peranti ini sensitif kepada nyahcas elektrostatik (ESD). Pengendalian mesti melibatkan gelang pergelangan tangan dibumikan, tikar anti-statik, dan peralatan dibumikan dengan betul.
• Kepekaan Kelembapan:Dibungkus sebagai MSL 3. Sebaik sahaja beg penghalang kelembapan asal dibuka, komponen harus dipateri reflow dalam masa satu minggu (168 jam) di bawah keadaan lantai kilang (≤30°C/60% RH). Untuk penyimpanan lebih lama di luar beg, gunakan kabinet kering atau bekas yang dikeringkan. Komponen yang terdedah melebihi satu minggu memerlukan pembakaran (cth., 60°C selama 20 jam) sebelum reflow untuk mengelakkan popcorning.

7. Pembungkusan & Maklumat Pesanan

7.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung

Peranti dibekalkan dalam pita pembawa timbul dengan pita penutup pelindung, dililit pada gegelung diameter 7 inci (178mm).

- Kuantiti per gegelung: 3000 keping.

- Kuantiti pesanan minimum untuk baki: 500 keping.

- Lebar pita: 8mm.

- Jarak poket dan dimensi gegelung mematuhi piawaian ANSI/EIA-481.

- Bilangan maksimum komponen hilang berturut-turut dalam pita yang dibenarkan adalah dua.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Litar Aplikasi Tipikal

Setiap saluran warna (Merah, Hijau, Biru) mesti didorong secara bebas melalui perintang pembatas arus atau, lebih baik, pemacu arus malar. Voltan hadapan berbeza mengikut warna (Merah ~2.0V, Hijau/Biru ~3.0V), jadi pengiraan penetapan arus berasingan diperlukan jika menggunakan bekalan voltan biasa dengan perintang bersiri. Untuk pendim PWM (Pulse Width Modulation) atau pencampuran warna, pastikan pemacu dapat mengendalikan frekuensi dan arus yang diperlukan.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pengurusan Haba:Walaupun pelesapan kuasa adalah rendah, pastikan kawasan kuprum PCB atau laluan haba yang mencukupi di bawah pad haba peranti (jika berkenaan) untuk mengalirkan haba, terutamanya apabila didorong pada atau berhampiran arus maksimum.
• Penurunan Nilai Arus:Untuk operasi berhampiran hujung atas julat suhu (+80°C), kurangkan arus hadapan untuk mengekalkan kebolehpercayaan dan mengelakkan penyusutan lumen yang dipercepatkan.
• Reka Bentuk Optik:Profil pancaran sisi adalah sesuai untuk aplikasi paip cahaya atau pandu gelombang. Pertimbangkan sudut pandangan 130 darjah apabila mereka bentuk pandu cahaya untuk memastikan pencahayaan seragam.

9. Perbandingan & Pembezaan Teknikal

Pembeza utama LTST-S32F1KT-5A terletak pada gabungan ciri khususnya:

- Pandangan Sisi vs. Pandangan Atas:Tidak seperti LED pancaran atas biasa, peranti ini memancarkan cahaya dari sisi, membolehkan integrasi mekanikal yang unik untuk panel bercahaya tepi atau penunjuk status pada permukaan menegak PCB.

- Warna Penuh dalam Satu Pakej:Mengintegrasikan tiga cip warna primer, menjimatkan ruang papan berbanding menggunakan tiga LED warna tunggal diskret.

- Campuran Teknologi:Menggunakan bahan semikonduktor optimum untuk setiap warna: AlInGaP kecekapan tinggi untuk merah dan InGaN keterangan tinggi untuk hijau/biru, menghasilkan keberkesanan bercahaya keseluruhan yang baik.

- Pembinaan Teguh:Pimpinan bersalut timah dan keserasian dengan profil reflow IR yang keras menjadikannya sesuai untuk pembuatan volum tinggi moden.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

Q1: Bolehkah saya mendorong ketiga-tiga warna daripada bekalan 5V tunggal?

A: Ya, tetapi anda mesti menggunakan perintang pembatas arus berasingan untuk setiap saluran. Kira nilai perintang sebagai R = (V_bekalan- V_F) / I_F. Gunakan V_Fmaksimum dari datasheet untuk reka bentuk yang selamat. Contohnya, untuk saluran Biru pada 20mA: R = (5V - 3.1V) / 0.02A = 95 Ohm (gunakan 100 Ohm).

Q2: Mengapakah arus DC maksimum berbeza untuk Merah (30mA) berbanding Hijau/Biru (20mA)?

A: Ini terutamanya disebabkan oleh perbezaan dalam kecekapan kuantum dalaman dan ciri haba bahan semikonduktor AlInGaP (Merah) dan InGaN (Hijau/Biru). Cip Merah biasanya boleh mengendalikan ketumpatan arus yang lebih tinggi dalam kekangan haba pakej yang sama.

Q3: Bagaimanakah saya mencapai cahaya putih dengan LED RGB ini?

A: Cahaya putih dicipta dengan mendorong cip Merah, Hijau, dan Biru secara serentak pada nisbah arus tertentu. Nisbah tepat bergantung pada titik putih yang dikehendaki (cth., putih sejuk, putih suam) dan bin LED khusus yang digunakan. Ini memerlukan penentukuran atau penggunaan gelung maklum balas sensor warna untuk hasil yang tepat.

Q4: Apakah kepentingan kod bin?

A: Kod bin memastikan konsistensi warna dan kecerahan. Untuk aplikasi yang menggunakan pelbagai LED (seperti bar cahaya), menetapkan dan menggunakan LED dari bin V_Fdan I_Vyang sama adalah kritikal untuk mengelakkan perbezaan yang kelihatan dalam warna atau kecerahan antara peranti bersebelahan.

11. Kes Penggunaan Praktikal

Senario: Penunjuk Status untuk Penghala Rangkaian

Seorang pereka memerlukan penunjuk status pelbagai warna untuk penghala yang menunjukkan kuasa (hijau tetap), aktiviti (hijau berkelip), ralat (merah), dan mod persediaan (biru). Menggunakan LTST-S32F1KT-5A menjimatkan ruang berbanding tiga LED berasingan. Reka bentuk pancaran sisi membolehkan cahaya digandingkan ke dalam paip cahaya yang berjalan ke panel hadapan selongsong penghala nipis. Pin GPIO mikropengawal, setiap satu dengan perintang bersiri (dikira untuk pemacu 5-10mA), mengawal warna individu. Sudut pandangan yang luas memastikan penunjuk kelihatan dari pelbagai sudut dalam bilik.

12. Pengenalan Prinsip Operasi

Diod Pemancar Cahaya (LED) adalah peranti simpang p-n semikonduktor. Apabila voltan hadapan dikenakan, elektron dari rantau jenis-n bergabung semula dengan lubang dari rantau jenis-p dalam lapisan aktif, membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan ditentukan oleh jurang jalur tenaga bahan semikonduktor. LTST-S32F1KT-5A menggunakan:

- AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Phosphide):Sistem bahan dengan jurang jalur yang sepadan dengan cahaya merah dan ambar. Ia menawarkan kecekapan tinggi dalam spektrum merah-jingga.

- InGaN (Indium Gallium Nitride):Sistem bahan dengan jurang jalur boleh ditala yang mampu memancarkan cahaya dari ultraungu melalui biru ke hijau, bergantung pada kandungan indium. Ia adalah piawai untuk LED biru dan hijau keterangan tinggi.

13. Trend Teknologi

Trajektori umum untuk LED SMD seperti ini termasuk:

- Peningkatan Kecekapan:Penambahbaikan berterusan dalam pertumbuhan epitaksial dan reka bentuk cip membawa kepada lumen per watt (lm/W) yang lebih tinggi, mengurangkan penggunaan kuasa untuk keluaran cahaya yang sama.

- Pengecilan:Pengurangan berterusan dalam saiz pakej sambil mengekalkan atau meningkatkan kuasa optik.

- Peningkatan Penghasilan Warna & Konsistensi:Toleransi binning yang lebih ketat dan teknologi fosfor baru (untuk LED putih) menghasilkan titik warna yang lebih konsisten dan Indeks Penghasilan Warna (CRI) yang lebih tinggi.

- Kepintaran Bersepadu:Pertumbuhan modul "LED pintar" dengan pemacu terbina dalam, pengawal, dan antara muka komunikasi (cth., I2C, SPI) untuk reka bentuk sistem yang dipermudahkan. Walaupun LTST-S32F1KT-5A adalah komponen diskret, industri sedang bergerak ke arah penyelesaian yang lebih bersepadu untuk tugas pencahayaan kompleks.