Dokumen Teknikal LED T-1 3/4 Lubang Tembus - 572nm Kuning-Hijau - 20mA - 75mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk lampu LED lubang tembus T-1 3/4 (lebih kurang 5mm). Peranti ini direka untuk aplikasi penunjuk status dan isyarat merentasi pelbagai peralatan elektronik. Ia menggunakan cip semikonduktor AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Fosfida) untuk menghasilkan cahaya dalam spektrum kuning-hijau, khususnya memuncak pada 572nm. LED ini disalut dalam kanta hijau resap yang membantu meluaskan sudut pandangan dan melembutkan keluaran cahaya. Jenis pakej ini adalah faktor bentuk piawai industri, membolehkan pemasangan serba boleh pada papan litar bercetak (PCB) atau panel menggunakan teknik pateri konvensional.

Kelebihan teras LED ini termasuk pematuhannya kepada arahan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya), menunjukkan ia bebas plumbum. Ia menawarkan keseimbangan antara keluaran keamatan bercahaya tinggi dan penggunaan kuasa rendah, menjadikannya sesuai untuk peranti berkuasa bateri dan talian. Reka bentuknya serasi dengan tahap pemacu litar bersepadu (IC), memudahkan keperluan antara muka dalam sistem digital.

Pasaran sasaran untuk komponen ini adalah luas, merangkumi peralatan komunikasi, periferal komputer, elektronik pengguna, perkakas rumah, dan sistem kawalan industri. Fungsi utamanya adalah untuk memberikan maklum balas visual yang jelas dan boleh dipercayai mengenai status sistem, penunjuk kuasa, atau mod operasi.

2. Penyelaman Mendalam Parameter Teknikal

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Ia tidak bertujuan untuk operasi biasa.

• Pelesapan Kuasa (Pd):Maksimum 75 mW. Ini adalah jumlah kuasa elektrik yang boleh ditukar dengan selamat kepada haba dan cahaya oleh pakej LED pada suhu ambien (TA) 25°C.
• Arus Hadapan DC (IF):Arus berterusan maksimum 30 mA.
• Arus Hadapan Puncak:Maksimum 60 mA, tetapi hanya di bawah keadaan berdenyut (kitar tugas ≤ 1/10, lebar denyut ≤ 10ms). Ini membolehkan pemanduan berlebihan ringkas untuk mencapai kecerahan segera yang lebih tinggi, seperti dalam aplikasi strobo atau kelipan.
• Penurunan Nilai:Arus hadapan DC maksimum yang dibenarkan mesti dikurangkan secara linear daripada penarafan 30mA pada 25°C sebanyak 0.57 mA untuk setiap darjah Celsius suhu ambien meningkat melebihi 50°C. Ini adalah penting untuk pengurusan haba dalam persekitaran suhu tinggi.
• Julat Suhu Operasi:-40°C hingga +85°C. Peranti ini dinilai untuk berfungsi dalam julat suhu yang luas ini.
• Julat Suhu Penyimpanan:-40°C hingga +100°C.
• Suhu Pateri Kaki:260°C untuk maksimum 5 saat, diukur pada titik 2.0mm (0.079") dari badan LED. Ini mentakrifkan tetingkap proses untuk pateri tangan atau gelombang.

2.2 Ciri Elektrik & Optik

Ini adalah parameter prestasi tipikal yang diukur pada TA=25°C dan IF=20mA, iaitu keadaan ujian piawai.

• Keamatan Bercahaya (Iv):85 hingga 400 mcd (millicandela), dengan nilai tipikal 180 mcd. Julat luas ini diuruskan melalui sistem pengelasan (lihat Seksyen 4). Pengukuran menggunakan sensor yang ditapis untuk sepadan dengan lengkung respons fotopik (mata manusia) (CIE). Toleransi ujian ±15% digunakan pada had pengelasan.
• Sudut Pandangan (2θ1/2):40 darjah (tipikal). Ini adalah sudut penuh di mana keamatan bercahaya turun kepada separuh daripada nilainya yang diukur pada paksi tengah. Kanta hijau resap menyumbang kepada sudut pandangan yang sederhana luas ini.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λP):575 nm (tipikal). Ini adalah panjang gelombang pada titik tertinggi dalam lengkung keluaran spektrum LED.
• Panjang Gelombang Dominan (λd):566 hingga 578 nm. Ini adalah panjang gelombang tunggal yang dilihat oleh mata manusia yang mentakrifkan warna, diperoleh daripada rajah kromatisiti CIE. Sasaran adalah 572nm.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):11 nm (tipikal). Ini menunjukkan ketulenan spektrum atau lebar jalur cahaya yang dipancarkan; nilai yang lebih kecil menunjukkan sumber yang lebih monokromatik.
• Voltan Hadapan (VF):2.1 hingga 2.4 V (tipikal 2.4V) pada IF=20mA. Ini adalah susut voltan merentasi LED semasa beroperasi.
• Arus Songsang (IR):Maksimum 100 μA apabila voltan songsang (VR) 5V dikenakan.Nota Kritikal:Keadaan ujian ini adalah untuk pencirian sahaja. LED adalah diod dan tidak direka untuk beroperasi di bawah pincang songsang; mengenakan voltan songsang boleh merosakkannya.

3. Spesifikasi Sistem Pengelasan

Untuk memastikan konsistensi dalam pengeluaran, LED disusun ke dalam pengelasan prestasi. Ini membolehkan pereka memilih bahagian yang memenuhi keperluan keamatan dan warna tertentu.

3.1 Pengelasan Keamatan Bercahaya

Pengelasan ditakrifkan oleh kod (EF0, GH0, JK0) dengan nilai keamatan minimum dan maksimum pada IF=20mA. Toleransi ±15% digunakan pada setiap had pengelasan.

• EF0:85 - 140 mcd
• GH0:140 - 240 mcd
• JK0:240 - 400 mcd

Kod klasifikasi Iv ditanda pada setiap beg pembungkusan untuk kebolehjejakan.

3.2 Pengelasan Panjang Gelombang Dominan

Pengelasan panjang gelombang ditakrifkan oleh kod H06 hingga H11, setiap satu meliputi julat 2nm. Toleransi ±1nm digunakan pada setiap had pengelasan.

• H06:566.0 - 568.0 nm
• H07:568.0 - 570.0 nm
• H08:570.0 - 572.0 nm
• H09:572.0 - 574.0 nm
• H10:574.0 - 576.0 nm
• H11:576.0 - 578.0 nm

4. Analisis Lengkung Prestasi

Walaupun lengkung grafik khusus dirujuk dalam lembaran data (cth., Rajah.1 untuk puncak spektrum, Rajah.6 untuk sudut pandangan), data yang diberikan membolehkan analisis hubungan utama.

Arus vs. Keamatan Bercahaya (Hubungan I-Iv):Untuk LED AlInGaP, keamatan bercahaya secara amnya berkadar dengan arus hadapan dalam julat operasi. Memandu LED pada arus berterusan maksimum (30mA) akan menghasilkan keamatan yang lebih tinggi daripada keadaan ujian 20mA, tetapi kesan haba dan penurunan kecekapan mesti dipertimbangkan. Penarafan arus berdenyut (60mA) membolehkan kecerahan puncak yang lebih tinggi dalam aplikasi berkitar tugas.

Kebergantungan Suhu:Spesifikasi penurunan nilai (0.57 mA/°C melebihi 50°C) adalah penunjuk langsung terhadap had haba. Apabila suhu simpang meningkat, arus maksimum yang dibenarkan berkurangan untuk mengelakkan terlalu panas. Tambahan pula, voltan hadapan (VF) LED biasanya mempunyai pekali suhu negatif, bermakna ia berkurangan sedikit apabila suhu meningkat. Keluaran bercahaya juga secara amnya berkurangan dengan peningkatan suhu simpang.

Ciri Spektrum:Panjang gelombang dominan (λd) 572nm meletakkan LED ini dalam kawasan kuning-hijau, yang hampir dengan kepekaan puncak lengkung penglihatan fotopik manusia. Ini menjadikannya sangat cekap dari segi kecerahan yang dilihat per unit kuasa sinaran. Separuh lebar spektrum 11nm menunjukkan jalur pancaran yang agak sempit, ciri teknologi AlInGaP, menghasilkan warna yang tepu.

5. Maklumat Mekanikal & Pembungkusan

5.1 Dimensi Garis Besar

Peranti ini mematuhi profil pakej berkaki jejari T-1 3/4 piawai. Nota dimensi utama termasuk:

• Semua dimensi adalah dalam milimeter, dengan toleransi umum ±0.25mm melainkan dinyatakan sebaliknya.
• Penonjolan maksimum resin di bawah flens adalah 1.0mm.
• Jarak kaki diukur pada titik di mana kaki keluar dari badan pakej, yang kritikal untuk susun atur PCB.
• Bingkai kaki LED menggabungkan ciri pemotongan, kemungkinan untuk kestabilan mekanikal semasa pemasangan atau sebagai sebahagian daripada proses pembuatan.

5.2 Pengenalpastian Polarity

Untuk LED lubang tembus jejari, katod (kaki negatif) biasanya dikenal pasti oleh titik rata pada pinggir kanta, kaki yang lebih pendek, atau takuk pada flens. Lembaran data membayangkan amalan industri piawai; kaki yang lebih panjang biasanya adalah anod (+). Pereka mesti mengesahkan polarity semasa pemasangan untuk mengelakkan sambungan songsang.

5.3 Spesifikasi Pembungkusan

LED dibekalkan dalam beg pembungkusan anti-statik. Pelbagai pilihan pembungkusan tersedia setiap beg: 1000, 500, 200, atau 100 keping. Beg ini kemudiannya digabungkan ke dalam kotak:

• Kotak Dalam:Mengandungi 15 beg pembungkusan. Jika menggunakan beg 1000 keping, ini berjumlah 15,000 keping.
• Kotak Luar:Mengandungi 8 kotak dalam, menghasilkan jumlah 120,000 keping untuk penghantaran penuh menggunakan beg 1000 keping. Pek akhir dalam lot penghantaran mungkin tidak penuh.

6. Garis Panduan Pateri & Pemasangan

6.1 Penyimpanan

Untuk penyimpanan jangka panjang, ambien tidak boleh melebihi 30°C atau 70% kelembapan relatif. LED yang dikeluarkan dari beg penghalang kelembapan asal yang dimeterai hendaklah digunakan dalam tempoh tiga bulan. Untuk penyimpanan lanjutan di luar pembungkusan asal, ia hendaklah disimpan dalam bekas tertutup dengan bahan pengering atau dalam pengering yang disucikan nitrogen untuk mengelakkan penyerapan kelembapan, yang boleh menyebabkan "popcorning" semasa pateri.

6.2 Pembersihan

Jika pembersihan diperlukan selepas pateri, hanya pelarut berasaskan alkohol seperti isopropil alkohol (IPA) yang harus digunakan. Bahan kimia keras atau agresif boleh merosakkan kanta epoksi.

6.3 Pembentukan Kaki

Jika kaki perlu dibengkokkan untuk pemasangan, ini mesti dilakukansebelumpateri dan pada suhu bilik. Bengkokan harus dibuat sekurang-kurangnya 3mm dari pangkal kanta LED. Pangkal LED tidak boleh digunakan sebagai fulkrum semasa membengkok, kerana ini boleh memberi tekanan pada ikatan wayar dalaman atau meterai epoksi. Semasa pemasukan PCB, gunakan daya cengkaman minimum untuk mengelakkan tekanan mekanikal.

6.4 Proses Pateri

Jarak minimum 2mm mesti dikekalkan antara titik pateri dan pangkal kanta LED. Kanta tidak boleh direndam dalam pateri.

• Besi Pateri:Suhu maksimum 350°C, masa maksimum 3 saat setiap kaki (pateri satu kali sahaja).
• Pateri Gelombang:Panaskan awal hingga maksimum 100°C sehingga 60 saat. Suhu gelombang pateri maksimum 260°C, dengan masa rendaman maksimum 5 saat. LED harus diletakkan supaya gelombang pateri tidak berada dalam 2mm dari pangkal kanta.
• Amaran Kritikal:Suhu atau masa yang berlebihan boleh mencairkan atau mengubah bentuk kanta epoksi, merosakkan bahan dalaman, dan menyebabkan kegagalan bencana. Pateri alir semula inframerah (IR) dinyatakan secara jelas sebagai tidak sesuai untuk jenis pakej lubang tembus ini.

7. Cadangan Aplikasi & Reka Bentuk

7.1 Reka Bentuk Litar Pemacu

LED adalah peranti berasaskan arus. Kecerahan dikawal oleh arus, bukan voltan. Untuk memastikan kecerahan seragam apabila memandu berbilang LED, terutamanya secara selari, adalahsangat disyorkanuntuk menggunakan perintang had arus individu secara bersiri dengan setiap LED (Model Litar A).

Menggunakan perintang tunggal untuk berbilang LED secara selari (Model Litar B) tidak disyorkan. Variasi kecil dalam ciri voltan hadapan (VF) dari satu LED ke yang lain akan menyebabkan perbezaan ketara dalam arus yang mengalir melalui setiap cabang, membawa kepada kecerahan tidak sekata. Perintang siri berfungsi untuk menstabilkan arus dan mengimbangi variasi dalam voltan bekalan kuasa dan VF LED.

Nilai perintang (R) boleh dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (Vcc - VF) / IF, di mana Vcc adalah voltan bekalan, VF adalah voltan hadapan LED (gunakan nilai maksimum dari lembaran data untuk reka bentuk konservatif), dan IF adalah arus hadapan yang dikehendaki (cth., 20mA).

7.2 Perlindungan Nyahcas Elektrostatik (ESD)

LED terdedah kepada kerosakan daripada nyahcas elektrostatik. Langkah berjaga-jaga mesti diambil semasa pengendalian dan pemasangan:

• Kakitangan harus memakai tali pergelangan tangan berasaskan tanah atau sarung tangan anti-statik.
• Semua peralatan, meja kerja, dan rak penyimpanan mesti dibumikan dengan betul.
• Pengion boleh digunakan untuk meneutralkan cas statik yang mungkin terkumpul pada kanta plastik akibat geseran.
• Laksanakan program kawalan ESD dengan latihan dan pensijilan untuk kakitangan yang bekerja di kawasan pemasangan.

7.3 Senario Aplikasi Tipikal

LED ini sangat sesuai untuk papan tanda dalaman dan luaran (di mana kecerahan dan warnanya berkesan) dan peralatan elektronik am. Kegunaan khusus termasuk:

• Penunjuk Kuasa/Status:Lampu Hidup/Mati, siap sedia, atau mod operasi pada perkakas, komputer, dan peralatan rangkaian.
• Penunjuk Panel:Pencahayaan belakang untuk suis, butang, atau legenda pada panel kawalan.
• Elektronik Pengguna:Lampu penunjuk pada peralatan audio/video, pengecas, dan mainan.
• Kawalan Industri:Penunjuk status pada mesin, sensor, dan instrumentasi.

8. Perbandingan & Pertimbangan Teknikal

Berbanding dengan teknologi lama seperti LED hijau GaP (Gallium Fosfida), LED kuning-hijau AlInGaP ini menawarkan kecekapan bercahaya dan keamatan yang jauh lebih tinggi, menghasilkan keluaran yang lebih terang untuk arus pemacu yang sama. Panjang gelombang 572nm memberikan keterlihatan yang sangat baik kerana ia selaras rapat dengan kepekaan puncak mata manusia dalam penglihatan fotopik (siang hari).

Apabila memilih LED untuk aplikasi, pereka mesti mempertimbangkan pertukaran antara sudut pandangan dan keamatan paksi. Sudut pandangan 40 darjah LED ini menawarkan kompromi yang baik, memberikan kon pandangan yang agak luas sambil mengekalkan kecerahan pada paksi yang baik. Untuk aplikasi yang memerlukan sudut pandangan yang sangat luas, bentuk kanta yang berbeza (cth., pakej rata atas atau pandangan sisi) akan lebih sesuai.

Pakej lubang tembus menawarkan kelebihan dalam prototaip, pemasangan manual, dan aplikasi yang memerlukan kekuatan mekanikal tinggi pada sambungan pateri. Walau bagaimanapun, untuk pemasangan automatik volum tinggi, pakej peranti pemasangan permukaan (SMD) secara amnya lebih disukai kerana kelajuan penempatan yang lebih pantas dan pengurangan ruang papan.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Bolehkah saya memandu LED ini terus dari keluaran logik digital 5V?

J: Tidak. Voltan hadapan tipikal adalah 2.4V. Menyambungkannya terus ke 5V akan menyebabkan arus berlebihan mengalir, memusnahkan LED. Anda mesti menggunakan perintang had arus bersiri. Untuk bekalan 5V dan sasaran 20mA, perintang lebih kurang (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ohm akan menjadi titik permulaan (gunakan nilai piawai terdekat, cth., 120 atau 150 Ohm).

S: Apakah maksud spesifikasi "penurunan nilai" untuk reka bentuk saya?

J: Jika aplikasi anda beroperasi dalam suhu ambien melebihi 50°C, anda mesti mengurangkan arus berterusan maksimum. Contohnya, pada ambien 70°C (20°C melebihi rujukan 50°C), anda mesti mengurangkan arus sebanyak 20°C * 0.57 mA/°C = 11.4 mA. Oleh itu, arus berterusan selamat maksimum pada 70°C akan menjadi 30 mA - 11.4 mA = 18.6 mA.

S: Mengapa terdapat penarafan arus "puncak" yang berasingan?

J: LED boleh mengendalikan arus yang lebih tinggi dalam denyutan pendek kerana haba yang dihasilkan tidak mempunyai masa untuk meningkatkan suhu simpang ke tahap yang merosakkan. Ini berguna untuk mencipta kilatan yang sangat terang atau untuk skim multipleks di mana berbilang LED dipandu secara berurutan.

S: Bagaimana saya mentafsir kod pengelasan semasa membuat pesanan?

J: Anda akan menentukan pengelasan keamatan bercahaya yang dikehendaki (cth., GH0 untuk 140-240 mcd) dan pengelasan panjang gelombang dominan (cth., H08 untuk 570-572nm) untuk memastikan LED yang anda terima mempunyai kecerahan dan warna yang konsisten. Jika aplikasi anda tidak kritikal warna, pengelasan panjang gelombang yang lebih luas mungkin boleh diterima dan berpotensi lebih menjimatkan kos.

10. Contoh Kajian Kes Reka Bentuk Masuk

Senario:Mereka bentuk panel penunjuk status untuk pengawal industri yang beroperasi dalam persekitaran sehingga 60°C. Panel mempunyai tiga LED: Kuasa (menyala tetap), Ralat (berkelip), dan Aktif (berdenyut semasa komunikasi). Sistem menggunakan mikropengawal 3.3V untuk kawalan.

Langkah Reka Bentuk:

1. Pemilihan Arus:Disebabkan ambien 60°C, gunakan penurunan nilai. Suhu melebihi 50°C adalah 10°C. Pengurangan arus = 10°C * 0.57 mA/°C = 5.7 mA. Arus berterusan maksimum = 30 mA - 5.7 mA = 24.3 mA. Sasaran reka bentuk 15mA dipilih untuk kebolehpercayaan dan jangka hayat, memberikan kecerahan yang baik sambil kekal dalam had.
2. Pengiraan Perintang:Menggunakan Vcc = 3.3V, VF(maks) = 2.4V, IF = 15mA. R = (3.3V - 2.4V) / 0.015A = 60 Ohm. Perintang piawai 62-ohm dipilih.
3. Kaedah Pemacu:Setiap LED disambungkan antara pin GPIO mikropengawal (dikonfigurasikan sebagai keluaran) dan tanah, dengan perintang siri 62-ohm sendiri. LED "Ralat" dikelipkan oleh perisian. LED "Aktif" didenyut pada frekuensi yang lebih tinggi untuk kesan visual yang berbeza, kekal dalam had kitar tugas 1/10 jika menggunakan denyutan melebihi 30mA.
4. Pengelasan:Untuk penampilan konsisten, tentukan pengelasan keamatan GH0 dan pengelasan panjang gelombang H08 atau H09 untuk memastikan ketiga-tiga LED sepadan rapat dalam kecerahan dan warna.
5. Susun Atur:Lubang PCB diletakkan mengikut dimensi jarak kaki. Kawasan larangan sekurang-kurangnya 2mm jejari di sekeliling badan LED dikekalkan untuk mengelakkan penyerapan pateri semasa pateri gelombang.

11. Pengenalan Prinsip Teknologi

LED ini berdasarkan bahan semikonduktor AlInGaP yang ditumbuhkan pada substrat. Apabila voltan hadapan dikenakan merentasi simpang p-n, elektron dan lubang disuntik ke dalam kawasan aktif di mana mereka bergabung semula. Proses penggabungan semula ini membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Panjang gelombang khusus cahaya (warna) ditentukan oleh tenaga jurang jalur bahan semikonduktor, yang direkayasa dengan melaraskan nisbah Aluminium, Indium, Gallium, dan Fosforus semasa pertumbuhan kristal. Pancaran kuning-hijau 572nm dicapai dengan komposisi AlInGaP tertentu. Kanta epoksi hijau resap berfungsi untuk pelbagai tujuan: ia menyelaputi dan melindungi cip semikonduktor dan ikatan wayar yang rapuh, bertindak sebagai elemen biasan untuk membentuk pancaran keluaran cahaya (mencipta sudut pandangan 40 darjah), dan mengandungi zarah peresap untuk menyebarkan cahaya, menjadikan permukaan pemancar kelihatan lebih seragam dan kurang menyilau.

12. Trend & Konteks Industri

Walaupun LED lubang tembus seperti pakej T-1 3/4 ini kekal penting untuk pasaran pembaikan, hobi, dan industri tertentu, trend dominan dalam pembuatan elektronik adalah ke arah teknologi pemasangan permukaan (SMT). LED SMD menawarkan kelebihan ketara dalam kelajuan pemasangan automatik, penjimatan ruang papan, dan profil yang lebih rendah. Walau bagaimanapun, komponen lubang tembus dihargai untuk keteguhan mekanikalnya, kemudahan pateri manual dan kerja semula, dan sambungan haba yang lebih baik ke PCB melalui kaki. Dari segi teknologi bahan, AlInGaP kekal sebagai piawai untuk LED merah, oren, ambar, dan kuning-hijau berkecekapan tinggi. Untuk warna hijau sejati dan biru, InGaN (Indium Gallium Nitrida) adalah teknologi yang lazim. Fokus pembangunan terus meningkatkan kecekapan bercahaya (lumen per watt), meningkatkan konsistensi dan kestabilan warna merentasi suhu dan jangka hayat, dan meningkatkan kebolehpercayaan di bawah keadaan persekitaran yang keras.