LED Merah 3.1mm Intensiti Cahaya 180-400mcd - Voltan 2.4V - Kuasa 75mW - Dokumen Teknikal

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk LED merah berkecekapan tinggi dan penggunaan kuasa rendah yang dibungkus dalam pakej lubang-laluan berdiameter 3.1mm. Peranti ini menggunakan cip AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Fosfida) sebagai sumber cahaya, diselaputi dalam kanta lutsinar. Ia direka untuk pemasangan serbaguna pada papan litar bercetak (PCB) atau panel dan dicirikan oleh keserasiannya dengan litar bersepadu kerana keperluan arus yang rendah. Sasaran aplikasi utama termasuk lampu penunjuk kegunaan am merentasi pelbagai peralatan elektronik di mana isyarat yang boleh dilihat dan boleh dipercayai diperlukan.

1.1 Kelebihan Teras

• Intensiti Cahaya Tinggi:Menghasilkan keluaran tipikal 400 milikandela (mcd) pada arus hadapan 20mA, memastikan keterlihatan tinggi.
• Kecekapan Tenaga:Mempunyai penyebaran kuasa rendah dan beroperasi dengan cekap pada arus pacuan piawai.
• Kompak dan Serbaguna:Pakej 3.1mm membolehkan integrasi fleksibel ke dalam reka bentuk yang mempunyai ruang terhad.
• Keserasian Pemacu:Sesuai untuk pacuan terus dari litar logik arus rendah, memudahkan reka bentuk sistem.

2. Analisis Parameter Teknikal Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi di bawah keadaan ini tidak dijamin.

• Penyebaran Kuasa (P_D):Maksimum 75 mW. Ini ialah jumlah kuasa yang boleh ditangani oleh pakej LED, dikira sebagai Voltan Hadapan (V_F) × Arus Hadapan (I_F).
• Arus Hadapan:Arus hadapan DC (I_F) 30 mA tidak boleh dilebihi. Arus hadapan puncak yang lebih tinggi 90 mA hanya dibenarkan di bawah keadaan berdenyut (kitar tugas 1/10, lebar denyut 0.1ms).
• Penurunan Kuasa Terma:Arus hadapan DC maksimum yang dibenarkan mesti dikurangkan secara linear sebanyak 0.4 mA untuk setiap darjah Celsius suhu ambien (T_A) meningkat melebihi 50°C.
• Voltan Songsang (V_R):5 V. Melebihi voltan ini dalam bias songsang boleh menyebabkan kerosakan simpang.
• Julat Suhu:Peranti boleh beroperasi dari -40°C hingga +100°C dan disimpan dari -55°C hingga +100°C.
• Suhu Pateri:Wayar boleh menahan 260°C selama 5 saat apabila diukur 1.6mm dari badan LED.

2.2 Ciri Elektrik & Optik

Parameter ini diukur pada suhu ambien (T_A) 25°C dan mentakrifkan prestasi tipikal peranti.

• Intensiti Cahaya (I_V):Julat dari minimum 180 mcd hingga tipikal 400 mcd pada I_F= 20mA. Pengukuran mengikut lengkung tindak balas mata fotopik CIE.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):45 darjah. Ini ialah sudut penuh di mana keamatan cahaya jatuh kepada separuh daripada nilai paksi puncaknya.
• Panjang Gelombang:Panjang gelombang pancaran puncak (λ_P) biasanya 632 nm. Panjang gelombang dominan (λ_d), yang mentakrifkan warna yang dilihat, biasanya 624 nm. Lebar jalur spektrum (Δλ) ialah 20 nm.
• Voltan Hadapan (V_F):Biasanya 2.4V, dengan maksimum 2.4V pada I_F= 20mA.
• Arus Songsang (I_R):Maksimum 100 µA apabila voltan songsang (V_R) 5V dikenakan.
• Kapasitans (C):Biasanya 40 pF diukur pada sifar bias dan frekuensi 1MHz.

3. Penjelasan Sistem Binning

LED disusun ke dalam bin berdasarkan parameter optik utama untuk memastikan konsistensi dalam kelompok pengeluaran. Nombor bahagian LTL1CHJETNN mengandungi kod bin.

3.1 Binning Intensiti Cahaya

Unit dalam mcd diukur pada 20mA. Toleransi untuk setiap had bin ialah ±15%.

• Bin HJ:180 mcd (Min) hingga 310 mcd (Maks). Nombor bahagian menunjukkan LED ini dari bin HJ.
• Bin KL: 310 mcd hingga 520 mcd.
• Bin MN: 520 mcd hingga 880 mcd.

3.2 Binning Panjang Gelombang Dominan

Unit dalam nm diukur pada 20mA. Toleransi untuk setiap had bin ialah ±1nm. Nombor bahagian tidak menyatakan bin panjang gelombang, jadi peranti menggunakan nilai tipikal 624 nm.

• Bin H27: 613.5 nm hingga 617.0 nm
• Bin H28: 617.0 nm hingga 621.0 nm
• Bin H29: 621.0 nm hingga 625.0 nm
• Bin H30: 625.0 nm hingga 629.0 nm
• Bin H31: 629.0 nm hingga 633.0 nm

4. Analisis Lengkung Prestasi

Lembaran data merujuk kepada lengkung ciri tipikal yang menggambarkan secara grafik hubungan antara parameter utama. Ini adalah penting untuk reka bentuk.

• Lengkung I-V (Arus vs. Voltan):Menunjukkan hubungan eksponen antara voltan hadapan dan arus. V_Ftipikal 2.4V pada 20mA ialah satu titik pada lengkung ini.
• Intensiti Cahaya vs. Arus Hadapan:Menunjukkan bagaimana keluaran cahaya meningkat dengan arus, biasanya dalam hubungan hampir linear dalam julat operasi.
• Intensiti Cahaya vs. Suhu Ambien:Menggambarkan penurunan keluaran cahaya apabila suhu simpang meningkat, menekankan kepentingan pengurusan terma.
• Taburan Spektrum:Plot keamatan relatif berbanding panjang gelombang, menunjukkan puncak pada ~632 nm dan separuh lebar 20 nm, mengesahkan warna merah tulen.

5. Maklumat Mekanikal & Pembungkusan

5.1 Dimensi Pakej

LED dibungkus dalam pakej silinder berdiameter 3.1mm. Nota dimensi utama termasuk:

• Semua dimensi dalam milimeter (inci diberikan dalam kurungan).
• Toleransi am ±0.25mm (±0.010\") digunakan melainkan dinyatakan sebaliknya.
• Penonjolan maksimum resin di bawah flen ialah 1.0mm (0.04\").
• Jarak wayar diukur pada titik di mana wayar keluar dari badan pakej.

5.2 Pengenalpastian Polarity

Untuk LED lubang-laluan, wayar yang lebih panjang biasanya menandakan anod (positif). Katod (negatif) sering ditunjukkan oleh tepi rata pada kanta LED atau wayar yang lebih pendek. Rajah lembaran data harus dirujuk untuk tanda polarity khusus komponen ini.

6. Garis Panduan Pateri & Pemasangan

6.1 Pembentukan Wayar

• Lenturan mesti berlaku sekurang-kurangnya 3mm dari pangkal kanta LED.
• Pangkal bingkai wayar tidak boleh digunakan sebagai fulkrum.
• Pembentukan mesti dilakukan pada suhu bilik dansebelumproses pateri.
• Daya klink minimum harus digunakan semasa pemasangan PCB untuk mengelakkan tekanan mekanikal.

6.2 Proses Pateri

• Kekalkan jarak minimum 2mm dari pangkal kanta ke titik pateri.
• Elakkan merendam kanta dalam pateri.
• Jangan menekankan wayar semasa LED panas akibat pateri.
• Keadaan Pateri Disyorkan:
  • Besi Pateri:Suhu maks 300°C, masa maks 3 saat (sekali sahaja).
  • Pateri Gelombang:Panaskan awal hingga maks 100°C untuk maks 60 saat; gelombang pateri pada maks 260°C untuk maks 10 saat.
• Amaran:Suhu atau masa berlebihan boleh mengubah bentuk kanta atau menyebabkan kegagalan bencana.

6.3 Penyimpanan & Pengendalian

• Penyimpanan:Ambien disyorkan tidak melebihi 30°C dan 70% kelembapan relatif.
• Jangka Hayat Simpanan:LED yang dikeluarkan dari pembungkusan asal harus digunakan dalam tempoh tiga bulan. Untuk penyimpanan lebih lama, gunakan bekas tertutup dengan bahan pengering atau ambien nitrogen.
• Pembersihan:Gunakan pelarut berasaskan alkohol seperti isopropil alkohol jika perlu.

7. Pembungkusan & Maklumat Pesanan

7.1 Spesifikasi Pembungkusan

LED dibungkus dalam beg anti-statik untuk mencegah kerosakan ESD.

• Beg Pembungkusan: 1000, 500, atau 250 keping setiap beg.
• Karton Dalam: 10 beg pembungkusan, jumlah 10,000 keping.
• Karton Luar: 8 karton dalam, jumlah 80,000 keping setiap lot penghantaran. Pakej terakhir dalam lot mungkin tidak penuh.

8. Cadangan Reka Bentuk Aplikasi

8.1 Reka Bentuk Litar Pemacu

LED ialah peranti beroperasi arus. Untuk memastikan kecerahan seragam, terutamanya apabila menyambungkan berbilang LED secara selari, perintang pembatas arus mesti digunakan secara bersiri dengan setiap LED.

• Litar Disyorkan (Model A):Setiap LED mempunyai perintang siri sendiri. Ini mengimbangi variasi dalam voltan hadapan (V_F) antara LED individu, memastikan setiap satu menerima arus yang sama dan seterusnya memancarkan kecerahan yang sama.
• Litar Tidak Disyorkan (Model B):Menyambungkan berbilang LED secara selari dengan satu perintang kongsi tidak digalakkan. Perbezaan kecil dalam V_Fboleh menyebabkan ketidakseimbangan arus yang ketara, membawa kepada kecerahan tidak sekata.

Nilai perintang siri (R_S) dikira menggunakan Hukum Ohm: R_S= (V_Bekalan- V_F) / I_F. Menggunakan V_Ftipikal 2.4V dan I_Fyang dikehendaki 20mA dengan bekalan 5V: R_S= (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 Ω. Perintang piawai 130Ω atau 150Ω akan sesuai.

8.2 Perlindungan Nyahcas Elektrostatik (ESD)

LED sensitif kepada nyahcas elektrostatik. Langkah pencegahan adalah wajib:

• Kakitangan mesti memakai gelang pergelangan tangan dibumikan atau sarung tangan anti-statik.
• Semua peralatan, meja kerja, dan rak penyimpanan mesti dibumikan dengan betul.
• Gunakan pengion untuk meneutralkan cas statik yang mungkin terkumpul pada kanta plastik.
• Laksanakan senarai semak untuk pensijilan ESD kakitangan dan penandaan yang betul di kawasan kerja.

8.3 Skop Aplikasi & Langkah Berjaga-jaga

LED ini bertujuan untuk peralatan elektronik biasa (pejabat, komunikasi, isi rumah). Untuk aplikasi di mana kegagalan boleh membahayakan nyawa atau kesihatan (penerbangan, perubatan, sistem keselamatan), perundingan dan kelulusan khusus diperlukan sebelum digunakan. Ini menekankan kesesuaian komponen untuk penunjuk kegunaan am tetapi bukan untuk peranan kritikal keselamatan tanpa kelayakan lanjut.

9. Perbandingan & Pembezaan Teknikal

Berbanding teknologi lama seperti LED merah GaAsP (Gallium Arsenide Phosphide), peranti AlInGaP ini menawarkan kecekapan cahaya yang jauh lebih tinggi, menghasilkan keluaran yang lebih terang pada arus yang sama. Pakej 3.1mm ialah piawaian industri biasa, memastikan keserasian luas dengan susun atur PCB sedia ada dan potongan panel. Sistem binning terperinci menyediakan pereka dengan parameter prestasi yang boleh diramal, yang merupakan kelebihan berbanding komponen tidak dibin atau ditentukan secara longgar. Set lengkap langkah berjaga-jaga aplikasi (ESD, pateri, kaedah pacuan) yang terkandung dalam lembaran data ini adalah tanda komponen yang didokumenkan dengan baik yang bertujuan memastikan kebolehpercayaan di lapangan.

10. Soalan Lazim (FAQ)

10.1 Perintang apa yang patut saya gunakan dengan bekalan 5V?

Untuk arus hadapan tipikal 20mA dan voltan hadapan 2.4V, gunakan perintang 130Ω. Sentiasa kira berdasarkan voltan bekalan khusus dan arus yang dikehendaki.

10.2 Bolehkah saya memacu berbilang LED dengan satu perintang?

Ia tidak disyorkan. Sentiasa gunakan perintang pembatas arus berasingan untuk setiap LED apabila disambung secara selari untuk memastikan kecerahan seragam.

10.3 Mengapakah sudut pandangan penting?

Sudut pandangan 45 darjah menunjukkan pancaran yang agak fokus. Untuk pencahayaan sudut lebar, kanta resap atau LED dengan sudut pandangan lebih lebar (cth., 120°) akan lebih sesuai. LED ini sesuai untuk penunjuk arah.

10.4 Bagaimanakah suhu mempengaruhi prestasi?

Intensiti cahaya berkurangan apabila suhu meningkat. Untuk kecerahan konsisten, pertimbangkan pengurusan terma jika LED beroperasi dalam suhu ambien tinggi atau pada arus tinggi. Faktor penurunan kuasa 0.4 mA/°C melebihi 50°C mesti digunakan.

11. Kajian Kes Reka Bentuk Praktikal

Senario:Mereka bentuk panel penunjuk status dengan sepuluh LED merah yang sama menunjukkan \"Sistem Aktif.\"

Langkah Reka Bentuk:

1. Bekalan Kuasa:Rel DC 5V terkawal tersedia.
2. Pemilihan Arus:Pilih I_F= 20mA untuk kecerahan baik dalam had 30mA maksimum.
3. Topologi Litar:Sambungkan kesemua sepuluh LED secara selari ke rel 5V.
4. Pembatasan Arus:Letakkan satu perintang 130Ω secara bersiri dengan anod setiap LED individu.
5. Pengiraan Kuasa:Kuasa per LED: P = V_F× I_F≈ 2.4V × 0.02A = 48mW, jauh di bawah maksimum 75mW. Jumlah arus dari bekalan: 10 × 20mA = 200mA.
6. Susun Atur:Pastikan jejari lenturan wayar 3mm dan jarak pateri 2mm semasa reka bentuk PCB. Sediakan satah bumi biasa yang kukuh.
7. Pemasangan:Ikuti profil pateri gelombang yang ditentukan untuk mencegah kerosakan terma.

Pendekatan ini menjamin kecerahan seragam merentasi semua penunjuk dan operasi jangka panjang yang boleh dipercayai.

12. Prinsip Operasi

LED ialah diod semikonduktor. Apabila voltan hadapan melebihi keupayaan simpangnya (lebih kurang 2.4V untuk peranti AlInGaP ini) dikenakan, elektron dan lubang bergabung semula dalam kawasan aktif cip semikonduktor. Proses penggabungan semula ini membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Komposisi bahan khusus semikonduktor (AlInGaP) menentukan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan, yang dalam kes ini berada dalam spektrum merah (~624 nm panjang gelombang dominan). Kanta epoksi lutsinar berfungsi untuk melindungi die semikonduktor, membentuk pancaran keluaran cahaya (sudut pandangan 45°), dan meningkatkan pengekstrakan cahaya dari cip.

13. Trend Teknologi

Penggunaan bahan AlInGaP mewakili kemajuan berbanding teknologi LED lama, menawarkan kecekapan lebih tinggi dan kestabilan suhu yang lebih baik. Trend industri terus ke arah bahan dan pakej yang lebih cekap. Walaupun komponen lubang-laluan seperti LED 3.1mm ini kekal penting untuk prototaip, pembaikan, dan aplikasi tertentu yang memerlukan pemasangan mekanikal kukuh, pasaran yang lebih luas telah beralih dengan ketara ke arah pakej peranti pemasangan permukaan (SMD) (cth., 0603, 0805, 3528). LED SMD menawarkan kelebihan dalam pemasangan automatik, penjimatan ruang papan, dan pengurusan terma. Walau bagaimanapun, LED lubang-laluan mengekalkan relevan dalam tetapan pendidikan, projek hobi, dan aplikasi di mana pateri manual atau kekuatan ikatan mekanikal tinggi lebih disukai.