Spesifikasi LED Putih PLCC-2 - Saiz 2.8x3.5x0.7mm - Voltan 3.15V - Kuasa 0.594W - Dokumen Teknikal

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini menyediakan spesifikasi teknikal yang komprehensif untuk diod pemancar cahaya (LED) putih berprestasi tinggi yang direka untuk aplikasi pencahayaan am. Peranti ini menggunakan cip LED biru yang digabungkan dengan salutan fosfor untuk menghasilkan cahaya putih, iaitu kaedah yang lazim dan cekap dalam teknologi pencahayaan keadaan pepejal. Produk ini dibungkus dalam pakej permukaan-mount PLCC-2 (Pembawa Cip Berplumbum Plastik), yang diterima pakai secara meluas dalam industri atas faktor kebolehpercayaan dan keserasiannya dengan proses pemasangan automatik. LED ini dicirikan oleh sudut pandangan yang luas dan prestasi optik yang konsisten, menjadikannya sesuai untuk pelbagai penyelesaian pencahayaan dalaman yang memerlukan pengedaran cahaya yang seragam.

1.1 Ciri-ciri

• Reka bentuk pakej PLCC-2 untuk struktur mekanikal yang teguh dan pengurusan haba yang baik.
• Sudut pandangan yang amat luas, biasanya 120 darjah, memastikan liputan pencahayaan yang menyeluruh.
• Sangat serasi dengan proses pemasangan dan penyolderan semula SMT (Teknologi Permukaan Mount) piawai, memudahkan pembuatan dalam kuantiti yang besar.
• Boleh didapati dibungkus pada pita pembawa dan gegelung untuk peralatan automatik pick-and-place.
• Tahap kepekaan kelembapan dikelaskan sebagai Tahap 3, menunjukkan keperluan pengendalian dan penyimpanan khusus untuk mengelakkan kerosakan akibat lembapan semasa proses reflow.
• Mematuhi arahan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya), memastikan produk bebas daripada bahan berbahaya yang ditetapkan.

1.2 Aplikasi

Bidang aplikasi utama untuk LED ini termasuklah pencahayaan am dalaman, pencahayaan lampu retrofit, dan pelbagai senario pencahayaan dalaman yang lain. Parameternya dioptimumkan untuk tugas yang memerlukan pemantulan warna yang baik dan output cahaya yang cekap, seperti dalam pencahayaan kediaman, lampu downlight komersial, dan alat pencahayaan hiasan. Gabungan faktor bentuk dan prestasinya menjadikannya komponen yang serba boleh untuk pereka dan jurutera pencahayaan.

2. Parameter Teknikal dan Analisis Terperinci

Bahagian-bahagian berikut menyelami parameter elektrik, optik dan haba kritikal yang mentakrifkan prestasi LED. Memahami parameter ini adalah penting untuk reka bentuk litar dan integrasi sistem yang betul bagi memastikan jangka hayat panjang dan output cahaya yang optimum.

2.1 Ciri-ciri Elektrik dan Optik

Semua ukuran dinyatakan pada suhu titik penyolderan (Ts) 25°C. Parameter utama diringkaskan di bawah, beserta analisis terperinci bagi setiap satu.

• Voltan Kehadapan (VF): Pada arus ujian (IF) 150mA, voltan kehadapan mempunyai minimum 3.0V, nilai tipikal 3.15V, dan maksimum 3.3V. Parameter ini adalah penting untuk reka bentuk pemacu; sumber arus tetap adalah disyorkan untuk memastikan output cahaya yang stabil dan mengelakkan pelarian terma, memandangkan voltan kehadapan mempunyai pekali suhu negatif.
• Arus Songsang (IR): Dengan voltan songsang (VR) 5V dikenakan, arus songsang maksimum adalah 10µA. Ini menunjukkan kualiti simpang p-n cip LED dan keupayaannya menahan bias songsang kecil yang mungkin berlaku dalam transit litar.
• Fluks Bercahaya (Φ): Jumlah output cahaya, diukur dalam lumen (lm), berbeza bergantung pada bin suhu warna berkorelasi (CCT) bagi varian produk tertentu. Sebagai contoh, untuk varian putih suam (julat CCT 2580-2880K), fluks bercahaya biasanya 58lm pada 150mA. Varian putih lebih sejuk (contohnya, 5320-6090K) menawarkan fluks tipikal 66lm. Pengbinan ini membolehkan pereka memilih kecerahan yang sesuai untuk keperluan suhu warna mereka.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2): Sudut pandangan penuh pada separuh keamatan adalah biasanya 120 darjah. Sudut luas ini adalah ideal untuk aplikasi yang memerlukan cahaya berselerak, bukan berarah, mengurangkan keperluan optik sekunder dalam banyak alat pencahayaan am.
• Indeks Pemantulan Warna (CRI): CRI dinyatakan dengan minimum 80 dan tipikal 82. Metrik ini menunjukkan sejauh mana cahaya LED memantulkan warna berbanding sumber cahaya semula jadi. CRI melebihi 80 dianggap baik untuk pencahayaan dalaman am, menjadikan LED ini sesuai untuk persekitaran di mana persepsi warna adalah penting.
• Rintangan Terma (R_THJ-S)): Rintangan terma simpang-ke-titik penyolderan mempunyai nilai maksimum 30°C/W. Ini adalah parameter kritikal untuk pengurusan haba. Semakin rendah nilai ini, semakin cekap haba dihalakan keluar dari simpang LED. Reka bentuk PCB yang betul dengan via haba dan kawasan kuprum yang mencukupi adalah perlu untuk mengekalkan suhu simpang yang rendah, yang secara langsung memberi kesan kepada jangka hayat LED dan penyelenggaraan kecemerlangan.
• Perlindungan Pelepasan Elektrostatik (ESD): Peranti ini dapat menahan denyutan ESD Model Badan Manusia (HBM) sehingga 2000V. Tahap perlindungan ini adalah piawai untuk kebanyakan LED dan membantu mencegah kerosakan semasa pengendalian dan pemasangan, tetapi langkah berjaga-jaga ESD piawai masih perlu dipatuhi.

2.2 Kadaran Maksimum Mutlak

Mengendalikan peranti melebihi had ini boleh menyebabkan kerosakan kekal. Kadaran ditakrifkan pada suhu ambien 25°C.

• Pelesapan Kuasa (P_D)): 594mW. Ini adalah kuasa maksimum yang dibenarkan untuk dilesapkan sebagai haba. Melebihi had ini berisiko memanaskan simpang secara berlebihan.
• Arus Kehadapan (I_F)): 180mA berterusan. Ini adalah arus DC maksimum yang disyorkan untuk operasi jangka panjang yang boleh dipercayai.
• Arus Kehadapan Puncak (I_FP)): 240mA, tetapi hanya di bawah keadaan denyut (kitaran tugas 1/10, lebar denyut 10ms). Ini membolehkan pemanduan berlebihan ringkas dalam aplikasi seperti pendimbuhan atau penderiaan.
• Voltan Songsang (V_R)): 5V. Mengenakan voltan songsang yang lebih tinggi boleh merosakkan simpang.
• Suhu Operasi dan Penyimpanan: -40°C hingga +100°C. Julat luas ini memastikan kebolehpercayaan dalam pelbagai keadaan persekitaran.
• Suhu Simpang (T_J)): Maksimum 125°C. Suhu simpang sebenar semasa operasi mesti dikira berdasarkan rintangan terma dan pelesapan kuasa untuk memastikannya kekal di bawah had ini untuk kebolehpercayaan jangka panjang.

2.3 Sistem Julat Bin untuk Voltan Kehadapan dan Fluks Bercahaya

Untuk memastikan konsistensi dalam pengeluaran besar-besaran, LED disusun ke dalam bin berdasarkan parameter utama. Ini membolehkan pereka memilih bahagian yang memenuhi keperluan sistem khusus untuk kejatuhan voltan dan kecerahan.

• Pengbinan Voltan Kehadapan: Pada IF=150mA, voltan kehadapan dikategorikan kepada tiga bin: H1 (3.0-3.1V), H2 (3.1-3.2V), dan I1 (3.2-3.3V). Ini membantu dalam mencocokkan LED dalam rentetan siri untuk mengelakkan ketidakseimbangan arus.
• Pengbinan Fluks Bercahaya: Fluks bercahaya dibin kepada empat kategori: SHA (55-60 lm), TEA (60-65 lm), TFA (65-70 lm), dan TGA (70-75 lm). Bin ini biasanya dikaitkan dengan varian suhu warna, seperti yang ditunjukkan dalam jadual parameter produk.
• Pengbinan Koordinat Warna: Dokumen ini termasuk rajah kromatisiti CIE dengan wilayah segi empat tepat yang ditakrifkan (contohnya, A27, A30, A35 sehingga 65K) yang menentukan koordinat warna (x, y) yang boleh diterima bagi setiap bin titik putih. Pengbinan tepat ini memastikan konsistensi warna yang ketat dalam kelompok LED, yang adalah kritikal untuk aplikasi di mana berbilang LED digunakan bersama dan percampuran warna mesti seragam.

2.4 Analisis Keluk Prestasi

Walaupun PDF merujuk kepada keluk ciri optik tipikal, graf khusus untuk arus lawan fluks bercahaya (keluk L-I), voltan kehadapan lawan suhu, dan taburan kuasa spektrum tidak disediakan dalam teks. Walau bagaimanapun, berdasarkan parameter yang diberikan, seseorang boleh menyimpulkan trend prestasi umum. Fluks bercahaya adalah hampir linear dengan arus dalam julat operasi yang disyorkan. Voltan kehadapan akan menurun apabila suhu simpang meningkat. Output spektrum akan bergantung pada campuran fosfor yang digunakan untuk bin CCT khusus, dengan putih lebih suam mempunyai lebih banyak tenaga dalam bahagian merah spektrum dan putih lebih sejuk mempunyai lebih banyak kandungan biru/hijau. Pereka harus merujuk lembaran data penuh pengeluar untuk data grafik bagi memodelkan prestasi sistem dengan tepat.

3. Maklumat Mekanikal dan Pakej

Dimensi fizikal dan susun atur adalah kritikal untuk reka bentuk tapak kaki PCB dan memastikan pembentukan sambungan penyolderan yang betul.

3.1 Dimensi dan Lukisan Pakej

Pakej LED mempunyai saiz badan kira-kira 2.80mm panjang, 3.50mm lebar, dan 0.70mm tinggi (tidak termasuk kaki). Semua toleransi dimensi adalah ±0.05mm kecuali dinyatakan sebaliknya. Pakej termasuk dua kaki untuk sambungan elektrik.

3.2 Pengenalpastian Pola dan Corak Penyolderan

Anod (A, positif) dan katod (C, negatif) ditanda dengan jelas. Corak pad penyolder yang disyorkan pada PCB disediakan untuk memastikan sambungan mekanikal dan elektrik yang boleh dipercayai sambil membolehkan pelepasan haba yang betul. Reka bentuk pad membantu dalam mencapai filet penyolder yang baik semasa proses reflow.

4. Pembungkusan, Pengendalian dan Kebolehpercayaan

4.1 Spesifikasi Pembungkusan

LED dibekalkan pada pita pembawa timbul yang digulung ke atas gegelung, sesuai untuk pemasangan SMT automatik. Dimensi terperinci untuk poket pita pembawa dan gegelung ditentukan untuk memastikan keserasian dengan sistem feeder piawai. Label pada gegelung menyediakan maklumat kebolehjejakan seperti nombor bahagian, kuantiti dan kod lot.

4.2 Kepekaan Kelembapan dan Penyimpanan

Sebagai peranti sensitif kelembapan Tahap 3, produk mesti disimpan dalam persekitaran kering (biasanya di bawah 30°C/60% RH) dalam beg penghalang lembapan asalnya. Sebaik sahaja beg dibuka, komponen harus digunakan dalam tempoh 168 jam (7 hari) di bawah keadaan lantai kilang atau dibakar semula mengikut garis panduan piawai IPC/JEDEC sebelum penyolderan reflow untuk mengelakkan kerosakan \"popcorn\".

4.3 Gambaran Keseluruhan Ujian Kebolehpercayaan

Produk ini menjalani satu siri ujian kebolehpercayaan untuk memastikan prestasi di bawah pelbagai keadaan tekanan. Ujian biasa termasuk penyimpanan suhu tinggi, penyimpanan suhu rendah, kitaran suhu, ujian kelembapan, dan ketahanan haba penyolderan. Keadaan khusus dan kriteria lulus/gagal (contohnya, had untuk perubahan dalam voltan kehadapan atau keamatan bercahaya) ditakrifkan untuk menjamin jangka hayat operasi yang panjang, biasanya melebihi 50,000 jam di bawah keadaan operasi yang betul.

5. Arahan Penyolderan Reflow SMT

Untuk mencapai sambungan penyolderan yang boleh dipercayai tanpa merosakkan LED, profil reflow terkawal mesti digunakan.

• Jenis Profil: Profil reflow konveksi piawai adalah disyorkan.
• Suhu Puncak: Suhu badan maksimum semasa reflow tidak boleh melebihi suhu kadaran (diimplikasikan oleh kepekaan kelembapan dan had bahan pakej, biasanya sekitar 260°C selama beberapa saat).
• Pemanasan Awal dan Rendaman: Zon pemanasan awal beransur-ansur adalah perlu untuk mengaktifkan fluks dan membawa keseluruhan pemasangan ke suhu seragam secara perlahan, meminimumkan kejutan terma.
• Masa Di Atas Cecair (TAL): Masa pes penyolder berada dalam keadaan cair harus dikawal untuk memastikan pembasahan yang baik tanpa pertumbuhan antarlogam berlebihan atau tekanan komponen.
• Adalah penting untuk mengikuti cadangan profil khusus, termasuk kadar peningkatan dan penyejukan, untuk mengelakkan keretakan pakej plastik atau pengelupasan lensa silikon disebabkan ketidakpadanan pengembangan terma.

6. Garis Panduan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

6.1 Senario Aplikasi Biasa

Selain pencahayaan dalaman asas, LED ini boleh digunakan dalam tiub LED, lampu panel, lampu lilin dan luminer lain di mana faktor bentuk PLCC-2 adalah piawai. Sudut pancaran luasnya mengurangkan keperluan untuk penyebar kompleks dalam banyak aplikasi retrofit.

6.2 Reka Bentuk Litar Pemacu

Pemacu LED arus tetap adalah penting. Arus output pemacu harus ditetapkan pada atau di bawah 150mA yang disyorkan untuk operasi normal, dengan mempertimbangkan bin voltan kehadapan untuk mengira pematuhan voltan pemacu yang diperlukan. Reka bentuk terma pada PCB adalah penting; menggunakan papan dengan pad haba disambungkan melalui via ke satah tanah dalaman dapat mengurangkan rintangan terma dari titik penyolderan LED ke ambien dengan ketara.

6.3 Pertimbangan Reka Bentuk Optik

Untuk aplikasi yang memerlukan corak pancaran khusus, optik sekunder seperti lensa atau pemantul boleh dipasang di atas LED. Sudut pandangan semula jadi yang luas menyediakan titik permulaan yang baik untuk reka bentuk optik. CRI dan bin CCT harus dipilih berdasarkan suasana pencahayaan yang dikehendaki dan keperluan ketepatan warna aplikasi akhir.

7. Analisis Teknikal, Soalan Lazim dan Trend

7.1 Prinsip Operasi LED Putih

LED ini menghasilkan cahaya putih melalui proses yang dipanggil penukaran fosfor. Cip semikonduktor yang memancarkan cahaya biru (biasanya berdasarkan InGaN) disalut dengan bahan fosfor yang memancarkan kuning (sering YAG:Ce). Sebahagian cahaya biru diserap oleh fosfor dan dipancarkan semula sebagai cahaya kuning. Campuran cahaya biru yang tinggal dan cahaya kuning yang ditukar kelihatan putih pada mata manusia. Dengan melaraskan komposisi dan kepekatan fosfor, suhu warna berkorelasi (CCT) yang berbeza dari putih suam ke putih sejuk boleh dicapai.

7.2 Soalan Lazim (FAQ)

• Q: Apakah punca utama degradasi jangka hayat LED?A: Faktor utama adalah suhu simpang tinggi dan arus pemacu. Mengendalikan LED dalam had suhu dan arus yang ditentukan adalah penting untuk penyelenggaraan kecemerlangan dan kestabilan warna jangka panjang.
• Q: Bolehkah berbilang LED dari bin voltan yang berbeza digunakan dalam rentetan siri yang sama?A: Ia tidak disyorkan. Perbezaan dalam voltan kehadapan akan menyebabkan ketidakseimbangan arus, membawa kepada kecerahan tidak sekata dan berpotensi memberi tekanan berlebihan kepada LED dengan voltan lebih rendah. Gunakan LED dari bin voltan yang sama atau bersebelahan untuk sambungan siri.
• Q: Bagaimanakah suhu ambien mempengaruhi output cahaya?A: Apabila suhu ambien (dan seterusnya simpang) meningkat, fluks bercahaya biasanya berkurangan. Pengurangan terma ini mesti diambil kira dalam reka bentuk terma sistem untuk memastikan tahap cahaya yang dikehendaki dikekalkan dalam persekitaran operasi.
• Q: Adakah penyejuk haba diperlukan untuk LED ini?A: Untuk aplikasi kuasa rendah atau apabila hanya beberapa LED digunakan pada PCB yang direka dengan baik, penyejuk haba luaran mungkin tidak diperlukan. Walau bagaimanapun, untuk tatasusunan atau aplikasi kuasa tinggi, pengurusan haba yang betul melalui PCB dan/atau penyejuk haba yang dipasang adalah penting untuk mengekalkan suhu simpang yang rendah.

7.3 Trend dan Perbandingan Industri

Pakej PLCC-2 kekal sebagai kuda kerja yang kos efektif dan boleh dipercayai untuk aplikasi LED kuasa pertengahan. Berbanding dengan jenis pakej baharu seperti COB (Cip-atas-Papan) atau pakej kuasa pertengahan berketumpatan tinggi, PLCC-2 menawarkan keseimbangan baik antara kemudahan penggunaan, kebolehpercayaan terbukti, dan keserasian dengan infrastruktur pembuatan sedia ada. Trend dalam industri adalah ke arah kecekapan yang lebih tinggi (lebih banyak lumen per watt), keseragaman warna yang lebih baik dan nilai CRI yang lebih tinggi. LED khusus ini, dengan CRI >80 dan pelbagai pilihan CCT, sejajar dengan permintaan pasaran untuk pencahayaan berkualiti dalam pencahayaan am yang cekap tenaga. Keserasiannya dengan proses SMT piawai memberikannya kelebihan dari segi kos pemasangan total yang lebih rendah berbanding pakej yang memerlukan pengendalian khas.

7.4 Kajian Kes Reka Bentuk Praktikal

Pertimbangkan untuk mereka bentuk modul lampu downlight LED mudah menggunakan 12 daripada LED ini. Pereka akan memilih bin CCT khusus (contohnya, A40 untuk 4000K putih neutral) dan bin fluks bercahaya (contohnya, TEA untuk 60-65lm). Menyambungkannya dalam konfigurasi 4-siri-dengan-3-selari memerlukan pemacu dengan arus output 450mA (3*150mA) dan julat voltan meliputi 4 * (VF rentetan siri, dengan mempertimbangkan VF maksimum kes terburuk). PCB mesti direka dengan kawasan kuprum dan via haba yang mencukupi di bawah pad penyolder setiap LED untuk mengalirkan haba ke teras logam atau lapisan kuprum yang lebih besar. Dengan mengira pelesapan kuasa jangkaan (12 * 3.15V * 0.15A ≈ 5.67W) dan laluan rintangan terma, pereka boleh mengesahkan bahawa suhu simpang kekal jauh di bawah 125°C, memastikan jangka hayat produk yang panjang.