LTW-420DS4 White LED Datasheet - 5mm T-1 Through-Hole Package - 3.2V Forward Voltage - 120mW Power Consumption - Technical Documentation

1. Gambaran Keseluruhan Produk

LTW-420DS4 ialah Diod Pemancar Cahaya (LED) putih yang direka untuk pemasangan terus ke dalam lubang pada Papan Litar Bercetak (PCB). Ia menggunakan pakej berdiameter T-1 (5mm) yang popular dan dilengkapi dengan kanta lutsinar, sesuai untuk pelbagai aplikasi penunjuk dan pencahayaan. Peranti ini menggunakan teknologi InGaN (Indium Gallium Nitride) untuk menghasilkan cahaya putih.

1.1 Kelebihan Teras

Kelebihan utama LED ini termasuk pematuhannya terhadap arahan RoHS (Restriction of Hazardous Substances), menunjukkan ia adalah produk bebas plumbum. Ia mempunyai kecekapan pancaran cahaya yang tinggi dan penggunaan kuasa yang agak rendah, menjadikannya sangat menjimatkan tenaga. Disebabkan keperluan arusnya yang rendah, peranti ini direka untuk serasi dengan litar bersepadu. Reka bentuk pemasangan terus ke dalam lubang membolehkan pemasangan yang fleksibel pada PCB atau panel, memberikan kestabilan mekanikal.

1.2 Pasaran Sasaran dan Aplikasi

LED ini menyasarkan pelbagai industri elektronik. Bidang aplikasi utama termasuk peranti persisian komputer untuk penunjuk status, peralatan komunikasi, produk elektronik pengguna, perkakas rumah, dan sistem kawalan perindustrian. Fungsi utamanya adalah untuk berfungsi sebagai lampu penunjuk status atau sumber pencahayaan berkeamatan rendah dalam peranti-peranti ini.

2. Analisis Mendalam Parameter Teknikal

Bahagian ini memberikan analisis terperinci dan objektif mengenai ciri-ciri elektrik, optik dan haba utama LED berdasarkan lembaran spesifikasi.

2.1 Nilai Maksimum Mutlak

Nilai-nilai ini menentukan keadaan had yang boleh menyebabkan kerosakan kekal pada peranti, dan tidak terpakai untuk operasi normal.

• Kuasa Nyahcas (Pd):Maksimum 120 mW. Ini ialah jumlah kuasa yang boleh dinyahcas sebagai haba oleh pakej LED.
• Arus Terus Ke Hadapan (IF):Arus berterusan 30 mA. Melebihi arus ini meningkatkan risiko pelarian haba dan memendekkan jangka hayat.
• Arus puncak hadapan:100 mA, tetapi hanya dalam keadaan denyut (kitar tugas ≤ 1/10, lebar denyut ≤ 10ms). Ini sesuai untuk kilasan intensiti tinggi yang singkat.
• Julat suhu operasi (TA):-30°C hingga +85°C. Menjamin LED berfungsi normal dalam julat suhu persekitaran ini.
• Julat suhu penyimpanan (Tstg):-40°C hingga +100°C.
• Suhu pematerian pin:Maksimum 260°C, maksimum 5 saat, titik pengukuran 2.0mm dari badan LED. Ini adalah penting untuk kawalan proses pemasangan.

2.2 Ciri-ciri Elektrik dan Optik (TA=25°C)

Ini adalah parameter prestasi tipikal di bawah keadaan ujian piawai.

• Keamatan Pencahayaan (Iv):Pada arus hadapan (IF) 20 mA, julat dari minimum 1150 mcd ke tipikal 2200 mcd, maksimum sehingga 5500 mcd. Keamatan sebenar digredkan (diklasifikasikan), toleransi ±15% digunakan pada nilai jaminan. Kod gred Iv ditanda pada beg pembungkusan.
• Sudut Pandangan (2θ1/2):45 darjah. Ini adalah sudut penuh apabila keamatan pencahayaan jatuh kepada separuh nilai pusat (0 darjah). Sudut 45 darjah menyediakan pancaran cahaya yang agak luas, sesuai untuk kegunaan penunjuk am.
• Voltan Hadapan (VF):Pada IF=20mA, julat dari 2.8V (minimum) ke 3.2V (tipikal) ke 3.8V (maksimum). Voltan ke hadapan juga digredkan, dengan toleransi pengukuran ±0.1V.
• Arus songsang (IR):Pada voltan songsang (VR) 5V, maksimum 10 μA. Perlu dinyatakan dengan jelas bahawa peranti ini不direka untuk beroperasi dalam mod ke hadapan; parameter ini hanya untuk tujuan ujian.
• Koordinat kromatisiti (x, y):Pada IF=20mA, nilai tipikal ialah x=0.29, y=0.28, berasal daripada rajah kromatisiti CIE 1931. Warna khusus juga digredkan ke kawasan yang ditakrifkan pada rajah ini.

2.3 Ciri-ciri Terma

Faktor penurunan nilai arus terus ke hadapan ditetapkan sebagai penurunan nilai linear bermula dari 30°C pada kadar 0.45 mA/°C. Ini bermakna bagi setiap kenaikan 1°C suhu ambien melebihi 30°C, arus terus ke hadapan maksimum yang dibenarkan mesti dikurangkan sebanyak 0.45 mA untuk mengelakkan melebihi suhu simpang maksimum dan had kuasa. Sebagai contoh, pada suhu ambien 70°C, arus terus maksimum akan diturunkan nilainya kepada kira-kira 30 mA - (0.45 mA/°C * (70-30)°C) = 12 mA.

3. Penerangan Sistem Penggredan

Parameter utama LED digredkan untuk memastikan konsistensi dalam satu kelompok pengeluaran dan membolehkan pereka memilih komponen yang memenuhi keperluan khusus.

3.1 Penggredan Kekuatan Pancaran Cahaya (Iv)

LED digredkan kepada tiga gred berdasarkan keamatan: QR (1150-1900 mcd), ST (1900-3200 mcd), dan UV (3200-5500 mcd). Had pengredan menggunakan toleransi ±15%.

3.2 Pengelasan Voltan Kehadapan (VF)

Voltan digredkan dalam langkah 0.2V dari 2.8V hingga 3.8V, dengan kod dari 2E hingga 6E. Ini membantu mereka bentuk litar pemacu arus yang konsisten, terutamanya apabila berbilang LED disambung secara selari.

3.3 Pengelasan Warna (Kromatisiti)

Titik warna cahaya putih digredkan berdasarkan koordinat kromatisiti CIE 1931. Spesifikasi mentakrifkan lapan gred warna utama (A1, A2, B1, B2, C1, C2, D1, D2), setiap satu mewakili kawasan segi empat tertentu pada rajah kromatisiti. Setiap had koordinat untuk gred-gred ini menggunakan toleransi ±0.01. Ini memastikan konsistensi warna antara LED dari gred warna yang sama.

4. Analisis Keluk Prestasi

Walaupun petikan spesifikasi yang diberikan menyebut keluk tipikal, analisis standard harus merangkumi hubungan berikut, yang penting untuk reka bentuk.

4.1 Arus Kehadapan vs. Voltan Kehadapan (Keluk I-V)

LED adalah diod dengan ciri I-V eksponen. Keluk ini menunjukkan hubungan antara arus yang mengalir melalui LED dan voltan merentasinya. Voltan "knee" adalah sekitar VF tipikal (3.2V). Voltan operasi yang jauh lebih tinggi daripada voltan knee akan menyebabkan peningkatan arus yang mendadak, yang mesti dikawal oleh perintang had arus luaran atau pemacu arus malar.

4.2 Keamatan Pancaran Cahaya vs. Arus Hadapan

Lengkung ini biasanya menunjukkan keamatan pancaran meningkat dengan peningkatan arus ke hadapan, tetapi hubungannya tidak semestinya linear sempurna, terutamanya pada arus yang lebih tinggi di mana kecekapan mungkin menurun disebabkan pemanasan. Nilai kadar Iv dalam helaian data ditentukan pada 20mA, yang merupakan titik operasi biasa.

4.3 Keamatan Pancaran Cahaya vs. Suhu Persekitaran

Output cahaya LED biasanya berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Memahami penyusutan nilai ini adalah penting untuk aplikasi yang beroperasi dalam persekitaran suhu tinggi, untuk memastikan kecerahan yang mencukupi dikekalkan.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Fizikal

LED menggunakan pakej wayar jejarian T-1 (5mm). Diameter badan adalah kira-kira 5mm. Pin direka untuk pemasangan melalui lubang. Bahan penyokong/washer ditetapkan sebagai plastik nilam hitam, manakala kanta LED itu sendiri berwarna putih. Satu pertimbangan mekanikal pentingialah, kecuali dinyatakan sebaliknya, semua dimensi mempunyai toleransi ±0.25mm.

5.2 Pengenalpastian Kutub

Untuk LED melalui lubang, kutub biasanya ditunjukkan melalui panjang pin (pin yang lebih panjang ialah anod, positif) dan/atau satah pada tepi kanta plastik (biasanya berhampiran katod, negatif). Rujuk helaian data model ini untuk penandaan khusus.

6. Panduan Pateri dan Pemasangan

Pengendalian yang betul adalah penting untuk mengelakkan kerosakan.

6.1 Pembentukan Pin

Pin mesti dibengkokkan pada jarak sekurang-kurangnya 3mm dari tapak kanta LED. Tapak rangka pin tidak boleh digunakan sebagai titik tumpu. Pembengkokan mesti dilakukan pada suhu bilik dan在disiapkan sebelum proses paterian.

6.2 Proses Pateri

Paterian Tangan (Besi Pateri):Suhu maksimum 350°C, setiap pin maksimum 3 saat. Titik pateri mesti sekurang-kurangnya 2mm dari tapak kanta/epoksi mentol. Jangan kenakan tekanan pada pin semasa LED berada dalam keadaan suhu tinggi.
Paterian Gelombang:Syarat disyorkan termasuk pra-pemanasan maksimum 100°C, maksimum 60 saat; suhu gelombang pateri maksimum 260°C, maksimum 5 saat. Kedudukan rendaman mesti tidak kurang daripada 2mm dari tapak mentol epoksi. Elakkan merendam kanta ke dalam pateri.
Nota Penting:Nyatakan dengan jelas penyolderan reflow inframerah (IR)不tidak sesuai untuk produk LED jenis pemasangan terus ini. Suhu atau masa yang terlalu tinggi akan menyebabkan kanta berubah bentuk atau kegagalan bencana.

6.3 Penyimpanan dan Pembersihan

Semasa penyimpanan, suhu persekitaran tidak boleh melebihi 30°C atau kelembapan relatif 70%. LED yang dikeluarkan dari pembungkusan asal hendaklah digunakan dalam tempoh tiga bulan. Untuk penyimpanan lebih lama di luar pembungkusan asal, disyorkan menggunakan bekas tertutup dengan penyerap lembapan atau persekitaran nitrogen. Jika pembersihan diperlukan, gunakan pelarut berasaskan alkohol seperti isopropil alkohol.

7. Pembungkusan dan Maklumat Pemesanan

7.1 Spesifikasi Pembungkusan

LED dibungkus dalam beg. Kuantiti piawai setiap beg ialah 1000, 500, 200 atau 100 keping. Setiap 10 beg dimasukkan ke dalam satu kotak dalaman, menjadikan jumlah 10,000 keping. Setiap 8 kotak dalaman dimasukkan ke dalam satu kotak penghantaran luar, dengan setiap kotak luar mengandungi 80,000 keping secara keseluruhan. Spesifikasi menyatakan bahawa dalam setiap lot penghantaran, hanya bungkusan terakhir yang mungkin tidak penuh.

7.2 Label dan Penandaan

Kod penggredan keamatan cahaya (Iv) ditanda pada setiap beg pembungkusan untuk memudahkan pengguna mengenal pasti tahap prestasi produk di dalamnya.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Litar Aplikasi Tipikal

LED ialah peranti yang didorong oleh arus. Untuk memastikan kecerahan seragam apabila berbilang LED disambung secara selari,Sangat disyorkanSambungkan setiap LED secara bersiri dengan perintang had arus yang berasingan (Litar A dalam datasheet). Tidak disyorkan untuk menyambungkan LED secara selari tanpa perintang berasingan (Litar B), kerana perbezaan kecil dalam voltan hadapan (VF) antara LED akan menyebabkan perbezaan ketara dalam pengagihan arus dan kecerahan. Nilai perintang boleh dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (Voltan bekalan - VF) / IF, di mana VF ialah voltan hadapan tipikal atau maksimum dalam datasheet, dan IF ialah arus operasi yang dikehendaki (contohnya, 20mA).

8.2 Perkara Perhatian Reka Bentuk

• Pemacu Arus:Sentiasa gunakan mekanisme had arus (perintang atau pemacu).
• Pengurusan Haba:Patuhi peraturan penurunan nilai kuasa dan arus, terutamanya dalam suhu persekitaran tinggi atau ruang tertutup.
• Reka Bentuk Optik:Sudut pandangan 45 darjah sesuai untuk tontonan sudut lebar. Jika cahaya yang lebih fokus diperlukan, kanta luaran atau pemantul mungkin diperlukan.
• Susun Atur PCB:Pastikan jarak lubang sepadan dengan jarak pin LED. Sediakan ruang yang mencukupi di sekeliling badan LED untuk memenuhi keperluan jejari lenturan pin 3mm dan ruang pematerian 2mm.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding teknologi lama seperti mentol pijar, LED ini mempunyai kecekapan kuasa yang jauh lebih tinggi, jangka hayat yang lebih panjang dan kelajuan suis yang lebih pantas. Dalam pasaran LED, ciri pembezaan utamanya terletak pada gabungan pembungkusan khususnya (5mm T-1 through-hole), cahaya putih, pengkadaran keamatan dan voltan yang ditakrifkan serta sudut pandangan 45 darjah. Ia diposisikan sebagai LED penunjuk kegunaan am, dan bukannya sumber pencahayaan berkuasa tinggi.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

Soalan: Bolehkah saya memacu LED ini terus dengan bekalan kuasa 5V?
Jawapan: Tidak boleh. Perlu menggunakan perintang siri. Sebagai contoh, dengan VF tipikal 3.2V dan IF yang diperlukan 20mA, nilai perintang sepatutnya (5V - 3.2V) / 0.02A = 90 ohm. Perintang piawai 91 atau 100 ohm adalah sesuai.

Soalan: Apakah maksud "toleransi ±15%" pada keamatan cahaya?
Jawapan: Ini bermakna keamatan sebenar yang diukur bagi LED daripada bin tertentu (contohnya, bin ST: 1900-3200 mcd) mungkin 15% lebih tinggi atau lebih rendah daripada had nominal bin tersebut. Ini adalah julat yang dibenarkan untuk variasi pengeluaran.

Soalan: Mengapa keperluan untuk membengkokkan kaki pada jarak sekurang-kurangnya 3mm dari badan komponen begitu penting?
Jawapan: Titik bengkok yang terlalu dekat dengan badan akan mengenakan tekanan mekanikal yang berlebihan pada wayar ikatan dalaman dan penutup epoksi, yang boleh menyebabkan kegagalan serta-merta atau kegagalan pendam dari masa ke masa.

Soalan: Bolehkah saya menggunakan LED ini untuk aplikasi luar?
Jawapan: Lembaran data menyatakan ia sesuai untuk tanda dalaman dan luaran. Walau bagaimanapun, untuk persekitaran luar yang keras, pertimbangan reka bentuk tambahan diperlukan, seperti kalis air, rintangan UV bahan luaran, dan julat kitaran suhu yang lebih luas.

11. Contoh Kes Penggunaan Sebenar

Senario: Mereka bentuk panel penunjuk status untuk penghala rangkaian.Panel ini memerlukan 10 LED putih terang untuk menunjukkan kuasa, aktiviti rangkaian dan status port. Pereka memilih LTW-420DS4 dari bin kekuatan UV untuk keterlihatan tinggi. PCB mempunyai landasan kuasa 5V. Menggunakan VF maksimum (3.8V) untuk mengira perintang siri, memastikan arus tidak melebihi 20mA walaupun dengan komponen kes terburuk: R = (5V - 3.8V) / 0.02A = 60 ohm. Pilih perintang 62 ohm, 1/4W untuk setiap LED. Susun atur PCB meletakkan LED pada jarak pin 2.54mm (0.1 inci), dan kedudukan lubang membenarkan jejari lenturan pin 5mm selepas pemasangan. Semasa pemasangan, gunakan proses paterian gelombang dengan profil suhu dan masa yang ditetapkan, pastikan gelombang pateri tidak menyentuh badan LED.

12. Pengenalan Ringkas Prinsip Kerja

LED ialah diod semikonduktor simpang p-n. Apabila voltan hadapan dikenakan, elektron dari bahan jenis-n bergabung dengan lubang dari bahan jenis-p dalam kawasan aktif. Proses penggabungan ini membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Warna (panjang gelombang) cahaya yang dipancarkan ditentukan oleh jurang jalur tenaga bahan semikonduktor. LED putih biasanya dihasilkan dengan menggunakan cip LED InGaN biru yang disalut dengan lapisan fosfor. Cahaya biru dari cip merangsang fosfor, yang kemudian memancarkan cahaya kuning. Gabungan cahaya biru dan kuning dilihat oleh mata manusia sebagai cahaya putih.

13. Trend Teknikal

Tren keseluruhan teknologi LED adalah ke arah kecekapan yang lebih tinggi (lebih lumen per watt), ketumpatan kuasa yang lebih tinggi dan kualiti pembiakan warna yang lebih baik. Untuk LED penunjuk seperti LTW-420DS4, tren termasuk pengecilan saiz (pakej yang lebih kecil seperti peranti permukaan 0402 atau 0201), integrasi perintang had arus dalam pakej, dan pembangunan LED dengan sudut pandangan yang lebih luas atau corak pancaran tertentu. Sains bahan asas sentiasa berkembang, menghasilkan titik warna yang lebih konsisten dan jangka hayat yang lebih panjang. Pematuhan kepada RoHS dan piawaian alam sekitar lain telah menjadi keperluan asas untuk komponen elektronik.