Spesifikasi LED SMD 1206 Merah 639nm - Pakej 3.2x1.6x1.1mm - Voltan Hadapan 1.6-2.4V - Keamatan Pencahayaan 18-180mcd - Dokumen Teknikal MS

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk LED AlInGaP (Aluminium Indium Gallium Fosfida) permukaan-pasang berprestasi tinggi yang memancarkan cahaya merah. Peranti ini direka untuk aplikasi yang memerlukan kecerahan dan kebolehpercayaan tinggi dalam jejak pakej 1206 piawai industri yang padat. Kelebihan utamanya termasuk keserasian dengan peralatan pick-and-place automatik dan proses pematerian reflow inframerah (IR), menjadikannya sesuai untuk pembuatan volum tinggi.

LED ini menggunakan cip semikonduktor AlInGaP, yang terkenal dengan kecekapan dan kestabilan tinggi dalam menghasilkan panjang gelombang merah, oren, dan kuning. Bahan kanta "Water Clear" menyediakan sudut pandangan yang luas dan membantu mencapai keamatan pencahayaan yang ditetapkan. Produk ini mematuhi arahan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya).

2. Penerangan Mendalam Parameter Teknikal

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

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

• Pelesapan Kuasa (Pd):62.5 mW. Ini adalah jumlah kuasa maksimum yang boleh dipancarkan oleh pakej LED sebagai haba tanpa melebihi had termanya.
• Arus Hadapan Puncak (I_F(peak)):60 mA. Ini adalah arus hadapan serta-merta maksimum yang dibenarkan, biasanya ditetapkan di bawah keadaan berdenyut (kitar tugas 1/10, lebar denyut 0.1ms) untuk mengelakkan terlalu panas.
• Arus Hadapan DC (I_F):25 mA. Ini adalah arus hadapan berterusan maksimum yang disyorkan untuk operasi jangka panjang yang boleh dipercayai.
• Voltan Songsang (V_R):5 V. Melebihi voltan ini dalam bias songsang boleh menyebabkan kerosakan simpang.
• Julat Suhu Operasi (T_opr):-30°C hingga +85°C. Julat suhu ambien di mana LED akan berfungsi mengikut spesifikasinya.
• Julat Suhu Penyimpanan (T_stg):-40°C hingga +85°C.
• Keadaan Pematerian Inframerah:260°C selama 10 saat. Profil terma maksimum yang boleh ditahan oleh pakej semasa pematerian reflow.

2.2 Ciri Elektro-Optik

Parameter ini diukur pada keadaan ujian piawai Ta=25°C dan I_F=20mA, melainkan dinyatakan sebaliknya.

• Keamatan Pencahayaan (I_V):18.0 - 180.0 mcd (millicandela). Jumlah cahaya nampak yang dipancarkan, diukur pada paksi. Julat yang luas menunjukkan sistem binning digunakan (lihat Seksyen 3).
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):130 darjah. Ini adalah sudut penuh di mana keamatan pencahayaan turun kepada separuh daripada nilai puncak (paksi). Sudut 130° yang luas menunjukkan corak pancaran meresap, tidak tertumpu sesuai untuk pencahayaan kawasan.
• Panjang Gelombang Pancaran Puncak (λ_P):639 nm (tipikal). Panjang gelombang di mana keluaran kuasa spektrum adalah maksimum.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):631 nm (tipikal pada I_F=20mA). Ini adalah panjang gelombang tunggal yang dilihat oleh mata manusia yang paling mewakili warna LED, diperoleh daripada rajah kromatisiti CIE.
• Separuh Lebar Garisan Spektrum (Δλ):20 nm (tipikal). Lebar jalur spektrum yang dipancarkan diukur pada separuh keamatan puncak. Nilai 20nm adalah ciri LED merah AlInGaP.
• Voltan Hadapan (V_F):1.60 - 2.40 V pada I_F=20mA. Susut voltan merentasi LED semasa beroperasi. Variasi adalah disebabkan oleh toleransi proses semikonduktor.
• Arus Songsang (I_R):10 μA (maks) pada V_R=5V. Arus bocor kecil apabila LED dibias songsang.

3. Penjelasan Sistem Binning

Untuk memastikan konsistensi dalam aplikasi, LED disusun (dibin) berdasarkan parameter utama. Peranti ini dibin terutamanya untuk Keamatan Pencahayaan.

3.1 Binning Keamatan Pencahayaan

Keamatan pencahayaan dikategorikan kepada beberapa bin, setiap satu dengan nilai minimum dan maksimum. Toleransi pada setiap bin adalah +/-15%.

• Bin M:18.0 - 28.0 mcd
• Bin N:28.0 - 45.0 mcd
• Bin P:45.0 - 71.0 mcd
• Bin Q:71.0 - 112.0 mcd
• Bin R:112.0 - 180.0 mcd

Pereka bentuk mesti memilih bin yang sesuai berdasarkan keperluan kecerahan mereka. Menggunakan perintang pembatas arus secara bersiri dengan setiap LED (seperti yang ditunjukkan dalam bahagian kaedah pemacu) adalah kritikal apabila menggunakan berbilang LED secara selari untuk memastikan kecerahan seragam, kerana variasi V_Fboleh menyebabkan ketidakseimbangan arus.

4. Analisis Keluk Prestasi

Walaupun graf khusus dirujuk dalam datasheet (cth., Rajah 1, Rajah 5), kelakuan tipikal boleh diterangkan berdasarkan teknologi.

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

LED AlInGaP mempamerkan ciri I-V diod tipikal. Voltan hadapan (V_F) mempunyai pekali suhu negatif, bermakna ia berkurangan sedikit apabila suhu simpang meningkat. Julat V_Fyang ditetapkan 1.6V hingga 2.4V pada 20mA mesti dipertimbangkan untuk reka bentuk bekalan kuasa.

4.2 Keamatan Pencahayaan vs. Arus Hadapan

Keamatan pencahayaan adalah lebih kurang berkadar dengan arus hadapan dalam julat operasi normal (sehingga penarafan arus hadapan DC 25mA). Beroperasi melebihi arus ini membawa kepada peningkatan penjanaan haba, kecekapan menurun, dan penyusutan lumen dipercepatkan.

4.3 Kebergantungan Suhu

Keluaran pencahayaan LED AlInGaP berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Ciri ini adalah penting untuk reka bentuk di mana LED mungkin beroperasi dalam suhu ambien tinggi atau di mana pengurusan terma mencabar. Julat suhu operasi -30°C hingga +85°C mentakrifkan had untuk mengekalkan prestasi yang ditetapkan.

4.4 Taburan Spektrum

Spektrum pancaran berpusat di sekitar panjang gelombang puncak 639nm (tipikal) dengan separuh lebar 20nm. Panjang gelombang dominan (631nm) mentakrifkan warna merah yang dilihat. Spektrum ini stabil sepanjang julat arus operasi dan suhu, yang penting untuk aplikasi kritikal warna.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej

LED ini ditempatkan dalam pakej permukaan-pasang 1206 piawai industri. Dimensi utama (dalam milimeter) termasuk panjang badan kira-kira 3.2mm, lebar 1.6mm, dan ketinggian 1.1mm. Semua toleransi dimensi biasanya ±0.10mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Pakej ini mempunyai dua terminal anod/katod untuk pematerian.

5.2 Pengenalpastian Polarity

Katod biasanya ditanda, selalunya oleh warna hijau pada sisi pakej yang sepadan atau takuk pada badan plastik. Orientasi polarity yang betul adalah penting semasa susun atur PCB dan pemasangan.

5.3 Susunan Pad Paterian yang Dicadangkan

Corak land yang disyorkan (reka bentuk pad pateri) disediakan untuk memastikan pembentukan sendi pateri yang betul, kestabilan mekanikal, dan pelesapan haba semasa reflow. Mematuhi susun atur ini membantu mengelakkan tombstoning (komponen berdiri pada satu hujung) dan memastikan sambungan elektrik yang boleh dipercayai.

6. Panduan Pematerian dan Pemasangan

6.1 Profil Pematerian Reflow

LED ini serasi dengan proses pematerian reflow inframerah (IR). Profil yang dicadangkan disediakan, mematuhi piawaian JEDEC untuk pemasangan bebas plumbum. Parameter utama termasuk:

• Pra-panas:150-200°C selama maksimum 120 saat untuk memanaskan papan dan komponen secara beransur-ansur, mengaktifkan fluks dan meminimumkan kejutan terma.
• Suhu Puncak:Maksimum 260°C.
• Masa Melebihi Likuidus:Peranti harus terdedah kepada suhu puncak selama maksimum 10 saat. Reflow harus dilakukan maksimum dua kali.

Profil mesti dicirikan untuk reka bentuk PCB khusus, komponen, pes pateri, dan ketuhar yang digunakan.

6.2 Pematerian Tangan

Jika pematerian tangan diperlukan, gunakan besi pemateri terkawal suhu ditetapkan kepada maksimum 300°C. Masa pematerian per kaki tidak boleh melebihi 3 saat, dan ini harus dilakukan hanya sekali untuk mengelakkan kerosakan terma pada pakej plastik dan die semikonduktor.

6.3 Pembersihan

Jika pembersihan diperlukan selepas pematerian, hanya gunakan pelarut yang ditetapkan. Merendam LED dalam etil alkohol atau isopropil alkohol pada suhu bilik selama kurang daripada satu minit boleh diterima. Jangan gunakan cecair kimia yang tidak ditentukan kerana ia boleh merosakkan kanta epoksi atau pakej.

6.4 Penyimpanan dan Pengendalian

• Kepekaan ESD (Nyahcas Elektrostatik):LED adalah sensitif kepada ESD. Langkah berjaga-jaga ESD yang betul mesti diambil semasa pengendalian, termasuk penggunaan tali pergelangan tangan berasaskan tanah, tikar anti-statik, dan peralatan berasaskan tanah.
• Kepekaan Kelembapan:Pakej ini sensitif kepada kelembapan. Apabila disimpan dalam beg kalis lembap asal yang dimeterai dengan desikan, ia mempunyai jangka hayat satu tahun pada ≤30°C dan ≤90% RH. Sebaik sahaja beg dibuka, komponen harus disimpan pada ≤30°C dan ≤60% RH dan idealnya direflow dalam masa satu minggu. Untuk penyimpanan lebih lama di luar beg asal, gunakan bekas tertutup dengan desikan. Komponen yang disimpan terbuka selama lebih daripada seminggu harus dibakar pada kira-kira 60°C selama sekurang-kurangnya 20 jam sebelum pematerian untuk membuang kelembapan yang diserap dan mengelakkan "popcorning" semasa reflow.

7. Pembungkusan dan Pemesanan

LED dibekalkan dalam pembungkusan piawai industri untuk pemasangan automatik.

• Pita dan Gegelung:Komponen dibungkus dalam pita pembawa timbul lebar 8mm pada gegelung diameter 7-inci (178mm).
• Kuantiti per Gegelung:4000 keping.
• Kuantiti Pesanan Minimum (MOQ):500 keping untuk kuantiti baki.
• Piawaian Pembungkusan:Mematuhi spesifikasi ANSI/EIA-481. Poket kosong dalam pita dimeterai dengan pita penutup atas.

8. Nota Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

8.1 Litar Aplikasi Biasa

LED adalah peranti didorong arus. Kaedah pemacu yang paling boleh dipercayai adalah menggunakan perintang pembatas arus bersiri untuk setiap LED, terutamanya apabila menyambungkan berbilang LED secara selari. Ini mengimbangi variasi semula jadi dalam voltan hadapan (V_F) dari satu LED ke yang lain, memastikan arus seragam dan oleh itu kecerahan seragam merentasi semua peranti dalam tatasusunan. Memandu LED dengan sumber arus malar memberikan keluaran optik yang paling stabil.

8.2 Pengurusan Terma

Walaupun pelesapan kuasa agak rendah (62.5mW maks), reka bentuk terma yang betul memanjangkan hayat LED dan mengekalkan kecerahan. Pastikan PCB mempunyai kawasan kuprum yang mencukupi disambungkan ke pad LED untuk bertindak sebagai penyerap haba, terutamanya apabila beroperasi pada atau berhampiran arus DC maksimum. Elakkan beroperasi dalam suhu ambien pada had atas julat untuk tempoh yang panjang.

8.3 Skop Aplikasi

LED ini sesuai untuk peralatan elektronik am yang memerlukan penunjuk status, pencahayaan belakang, atau pencahayaan hiasan. Ini termasuk aplikasi dalam elektronik pengguna, peralatan pejabat, peranti komunikasi, dan perkakas rumah. Ia tidak direka atau diperakui khusus untuk aplikasi di mana kegagalan boleh membahayakan nyawa atau keselamatan (cth., penerbangan, sokongan hayat perubatan, kawalan trafik kritikal). Untuk aplikasi sedemikian, perundingan dengan pengilang untuk komponen yang diperakui khas adalah perlu.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknologi

LED ini menggunakan teknologi AlInGaP, yang menawarkan kelebihan berbeza untuk pancaran merah/oren/kuning berbanding teknologi lain seperti AllnGaP pada substrat penyerap atau LED GaAsP yang lebih lama.

• Kecekapan & Kecerahan Tinggi:AlInGaP memberikan kecekapan pencahayaan yang lebih tinggi (lebih banyak keluaran cahaya per watt elektrik) berbanding teknologi tradisional, membolehkan kecerahan tinggi (sehingga 180mcd) dalam pakej kecil.
• Kestabilan Warna:Titik warna (panjang gelombang dominan) LED AlInGaP lebih stabil sepanjang julat arus operasi dan suhu dan sepanjang hayat peranti berbanding beberapa alternatif.
• Sudut Pandangan Luas:Sudut pandangan 130° dengan kanta water-clear menawarkan pencahayaan luas dan sekata berbanding kanta tertumpu atau sudut sempit.
• Keserasian Permukaan-Pasang:Pakej 1206 dan keserasian dengan reflow IR mewakili penyelesaian moden, boleh dikilang berbanding LED lubang tembus.

10. Soalan Lazim (FAQ)

10.1 Apakah nilai perintang yang patut saya gunakan?

Nilai perintang bersiri (R_s) dikira menggunakan Hukum Ohm: R_s= (V_bekalan- V_F) / I_F. Gunakan V_Fmaksimum dari datasheet (2.4V) untuk memastikan arus tidak melebihi I_Fyang dikehendaki (cth., 20mA) di bawah keadaan paling teruk. Untuk bekalan 5V: R_s= (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ohm. Perintang piawai 130Ω atau 150Ω adalah sesuai.

10.2 Bolehkah saya mengendalikannya dengan isyarat PWM?

Ya, Modulasi Lebar Denyut (PWM) adalah kaedah yang sangat baik untuk meredupkan LED. Ia mengekalkan ciri warna LED dengan lebih baik daripada peredupan analog (arus). Pastikan frekuensi PWM cukup tinggi untuk mengelakkan kelipan yang kelihatan (biasanya >100Hz) dan arus puncak dalam setiap denyut tidak melebihi penarafan maksimum mutlak 60mA.

10.3 Mengapa terdapat julat yang begitu luas dalam keamatan pencahayaan?

Julat (18-180mcd) mewakili sebaran keseluruhan merentasi semua bin pengeluaran. LED individu disusun ke dalam bin khusus (M, N, P, Q, R) dengan julat yang lebih ketat. Anda mesti menentukan bin yang dikehendaki semasa membuat pesanan untuk menjamin tahap kecerahan untuk aplikasi anda.

10.4 Berapa lamakah jangka hayat LED ini?

Jangka hayat LED (sering ditakrifkan sebagai titik di mana keluaran cahaya merosot kepada 70% daripada nilai awal, L70) tidak dinyatakan secara eksplisit dalam datasheet ini. Jangka hayat sangat bergantung pada keadaan operasi, terutamanya suhu simpang dan arus pemacu. Beroperasi jauh di bawah penarafan maksimum (cth., pada 15-20mA dan dengan pengurusan terma yang baik) akan memanjangkan hayat operasi dengan ketara, berpotensi kepada puluhan ribu jam.

11. Contoh Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

11.1 Panel Penunjuk Status

Dalam panel penunjuk status berbilang untuk peralatan industri, beberapa LED ini (cth., Bin P atau Q untuk kecerahan sederhana-tinggi) boleh disusun dalam satu baris. Setiap satu didorong oleh pin GPIO mikropengawal melalui perintang bersiri (cth., 150Ω untuk sistem 3.3V atau 5V). Sudut pandangan yang luas memastikan status kelihatan dari pelbagai kedudukan pengendali. Keserasian dengan reflow membolehkan keseluruhan papan, termasuk LED dan mikropengawal, dipateri dalam satu laluan.

11.2 Pencahayaan Belakang untuk Suis Membran

Satu LED Bin R (kecerahan tertinggi) boleh diletakkan bersebelahan dengan ikon suis membran lutsinar untuk menyediakan pencahayaan belakang. Cahaya meresap, sudut luas dari kanta water-clear membantu menerangi ikon secara sekata. Profil rendah (ketinggian 1.1mm) membolehkannya muat dalam reka bentuk peranti yang nipis.

12. Pengenalan Prinsip Teknikal

Pancaran cahaya dalam LED ini adalah berdasarkan elektroluminesens dalam simpang p-n semikonduktor yang diperbuat daripada AlInGaP. Apabila voltan hadapan dikenakan, elektron dari rantau jenis-n dan lubang dari rantau jenis-p disuntik ke dalam rantau aktif (simpang). Apabila elektron dan lubang bergabung semula, mereka membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Komposisi khusus Aluminium, Indium, Gallium, dan Fosfida dalam kekisi kristal menentukan tenaga jurang jalur, yang secara langsung mentakrifkan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan—dalam kes ini, merah pada kira-kira 639nm. Kanta epoksi "Water Clear" membungkus cip, memberikan perlindungan mekanikal, membentuk corak keluaran cahaya, dan meningkatkan pengekstrakan cahaya dari bahan semikonduktor.

13. Trend dan Perkembangan Teknologi

Trend umum dalam LED penunjuk SMD seperti ini adalah ke arah kecekapan yang lebih tinggi (lebih banyak lumen per watt), yang membolehkan kecerahan yang sama pada arus pemacu yang lebih rendah, mengurangkan penggunaan kuasa dan penjanaan haba. Terdapat juga dorongan berterusan untuk pengecilan sambil mengekalkan atau meningkatkan prestasi optik. Tambahan pula, penambahbaikan dalam bahan pakej dan proses pembuatan meningkatkan kebolehpercayaan dan keserasian dengan profil pematerian yang semakin mencabar yang diperlukan untuk pemasangan bebas plumbum. Konsistensi warna dan toleransi binning yang lebih ketat juga adalah bidang pembangunan berterusan untuk memenuhi keperluan aplikasi yang memerlukan padanan warna yang tepat.