LTPA-2720ZCETU LED Datasheet - 2.7x2.0mm Package - 3.2V Typ - 1.26W Max - Cyan Color - English Technical Document

1. Product Overview

LTPA-2720ZCETU ni diode inayotoa mwanga wa nguvu ya juu (LED) inayohusishwa na mfululizo wa 2720. Bidhaa hii imeundwa mahsusi kwa mahitaji magumu ya mifumo ya elektroniki ya magari. Kifaa hiki hutumia nyenzo za semiconductor za InGaN (Indiamu Galiamu Nitraidi) kutoa mwanga wa cyan, unaochujwa kupitia lenzi ya kijani. Sifa yake ya kipekee ni ukubwa wake mdogo, na kumfanya ufawe kwa matumizi katika nafasi zilizo na ukomo kwenye bodi za saketi zilizochapishwa (PCBs) ambapo michakato ya usanikishaji ya otomatiki inatumika.

1.1 Core Advantages and Target Market

Faida kuu ya LED hii ni mchanganyiko wa pato la mwangaza wa juu ndani ya umbo dogo sana. Imebuniwa kuwa sawa na vifaa vya kawaida vya kuchukua-na-kuweka otomatiki, na kuwezesha uzalishaji wa kiasi kikubwa. Bidhaa imeandaliwa awali kukidhi mahitaji ya JEDEC Moisture Sensitivity Level 2, na kuhakikisha uaminifu wakati wa mchakato wa reflow wa solder. Usajili wake unalingana na kiwango cha AEC-Q102, ambacho ni kiwango muhimu cha uaminifu kwa semiconductors tofauti za optoelektroniki katika matumizi ya magari. Soko lengwa ni hasa matumizi ya vifaa vya magari, ambapo suluhisho za taa zenye nguvu, za kuaminika, na kompakt zinahitajika.

2. Vigezo vya Kiufundi: Ufafanuzi wa kina na usio na upendeleo

Sehemu hii inatoa uchambuzi wa kina wa mipaka ya uendeshaji na sifa za utendaji wa LED chini ya hali zilizobainishwa.

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

Viwango hivi vinabainisha mipaka ya mkazo ambayo kuzidi kwayo uharibifu wa kudumu kwa kifaa unaweza kutokea. Uendeshaji chini ya au kwenye mipaka hii hauhakikishiwi.

• Power Dissipation (P_D): 1.26 Watts maximum. Hii ndiyo jumla ya nguvu ya umeme ambayo kifurushi kinaweza kutawanya kama joto bila kuzidi kiwango cha juu cha joto la makutano.
• Forward Current (I_F): 5 mA minimum, 400 mA maximum DC. Kifaa kinahitaji mkondo wa chini kabisa kuwasha kwa ufanisi. Mkondo wa juu unaoendelea wa DC haupaswi kuzidi 400 mA.
• Peak Pulse Current (I_P): 750 mA chini ya hali maalum (mzunguko wa kazi 1/100, upana wa msukumo 0.1ms). Hii inaruhusu milipuko mifupi ya mkondo wa juu zaidi, muhimu kwa matumizi ya mwanga wa msukumo.
• ESD Sensitivity (V_HBM): 8 kV (Human Body Model) kwa mujibu wa AEC-Q102-001. Hii inaonyesha kiwango thabiti cha ulinzi wa kutokwa na umeme unaofaa kwa mazingira ya usindikaji wa magari.
• Safu za Joto: Joto la makutano (T_j) haipaswi kuzidi 150°C. Kifaa kimekadiriwa kufanya kazi kutoka -40°C hadi +125°C joto la mazingira (T_opr), with an identical storage temperature range (T_stg).

2.2 Electro-Optical Characteristics at T_a=25°C, I_F=200mA

These are the typical performance parameters measured under standard test conditions.

• Mfereji wa Mwangaza (Φ_V): 45 lm (kiwango cha chini) hadi 63 lm (kiwango cha juu). Hii ndiyo pato la jumla la mwanga unaoonekana. Thamani ya kawaida haijabainishwa, ikionyesha utendaji unasimamiwa kupitia mfumo wa binning.
• Pembe ya Kutazama (2θ_1/2): 120 digrii kawaida. Hii ndio pembe kamili ambayo ukubwa wa mwangaza ni nusu ya thamani kwenye mhimili wa kati, ikionyesha muundo wa boriti mpana.
• Kuratibu za Rangi (Cx, Cy): Thamani za kawaida ni x=0.165, y=0.362 kwenye mchoro wa rangi wa CIE 1931, zikifafanua nukta ya rangi ya cyan. Toleransi ya ±0.01 inatumika kwa kuratibu hizi.
• Forward Voltage (V_F): 2.8V (minimum) to 3.6V (maximum) at 200mA. The tolerance for any given unit is ±0.1V from its binned value. This parameter is crucial for driver design and thermal management.
• Reverse Current (I_R): 10 μA maximum at the specified test voltage. The datasheet explicitly states the device is not designed for reverse-bias operation.

2.3 Sifa za Joto

Usimamizi bora wa joto ni muhimu kwa utendakazi na umri wa LED.

• Upinzani wa Joto, Kiungo-hadi-Sehemu ya Kuuza (R_th,J-S):
  • Real (R_{th,J-S real}): 13 °C/W typical. This represents the actual thermal path from the semiconductor junction to the solder point on the PCB.
  • Umeme (R_{th,J-S el}): 9.1 °C/W kwa kawaida. Hii ni thamani iliyohesabiwa inayotokana na mgawo wa joto wa voltage ya mbele na hutumiwa kwa makadirio ya joto mahali pake.

Thamani ya upinzani wa joto ya chini ni bora, kwani inamaanisha joto linaweza kutoka kwenye makutano kwa urahisi zaidi, na kusababisha halijoto ya chini ya uendeshaji na pato la juu la mwanga kwa mkondo maalum wa kuendesha.

3. Ufafanuzi wa Mfumo wa Binning

Ili kuhakikisha uthabiti katika uzalishaji wa wingi, LED zimepangwa katika makundi ya utendaji. LTPA-2720ZCETU hutumia mfumo wa kugawa katika makundi wa pande tatu: Voltage ya Mbele (V_F), Flux ya Mwangaza (Φ_V), na Rangi (Chromaticity). Sehemu kamili imebainishwa kwa mchanganyiko kama D7/5J/C4.

3.1 Voltage ya Mbele (V_F) Uwekaji katika Makundi

Makundi yamefafanuliwa kwa I_F = 200mA. Kila kundi lina uvumilivu wa ±0.1V.

• D7: 2.8V to 3.0V
• D8: 3.0V hadi 3.2V
• D9: 3.2V hadi 3.4V
• D10: 3.4V hadi 3.6V

3.2 Flux ya Mwangaza (Φ_V) Uwekaji katika Makundi

Makundi yamefafanuliwa kwa I_F = 200mA. Kila bin ina uvumilivu wa ±10%.

• 5J: 45 lm to 50 lm
• 6J: 50 lm to 56 lm
• 7J: 56 lm to 63 lm

3.3 Uwekaji wa Rangi (Chromaticity)

Rangi inafafanuliwa na kuratibu kwenye mchoro wa CIE 1931 kwa I_F = 200mA. Toleransi ya ±0.01 inatumika kwa kuratibu (x, y). Karatasi ya data inatoa bins mbili zilizofafanuliwa na maeneo ya pembe nne:

• Bin ya C3: Ilifafanuliwa na pointi (x,y): (0.100, 0.335), (0.105, 0.375), (0.195, 0.358), (0.195, 0.335).
• C4 Bin: Defined by points (x,y): (0.105, 0.375), (0.110, 0.420), (0.195, 0.386), (0.195, 0.358).

The LTPA-2720ZCETU part number corresponds to the C4 color bin.

4. Uchambuzi wa Mkunjo wa Utendaji

Karatasi ya data inajumuisha michoro kadhaa inayoonyesha uhusiano kati ya vigezo muhimu. Hizi ni muhimu kwa muundo wa saketi na kuelewa utendaji chini ya hali zisizo za kawaida.

4.1 Voltage ya Mbele dhidi ya Sasa ya Mbele (Mkunjo wa I-V)

Curve hii inaonyesha uhusiano usio wa mstari kati ya voltage kwenye LED na mkondo unaopita ndani yake. Voltage huongezeka kwa kuongezeka kwa mkondo, lakini si kwa mstari. Grafu hii ni muhimu sana kwa kuchagua vipinga vinavyopunguza mkondo au kubuni madereva ya mkondo thabiti.

4.2 Relative Luminous Flux vs. Forward Current

This curve demonstrates how light output increases with drive current. It typically shows a sub-linear relationship at higher currents due to efficiency droop and increased junction temperature. It helps determine the optimal drive current for a desired brightness level while considering efficiency.

4.3 Forward Current Derating Curve

This is one of the most critical graphs for reliability. It shows the maximum allowable continuous forward current as a function of the ambient temperature (T_a). Kadiri joto la mazingira linapanda, kiwango cha juu cha salama cha sasa hupungua ili kuzuia joto la makutano kuzidi kikomo chake cha 150°C. Wabunifu lazima waendeshe chini ya mkunjo huu.

4.4 Relative Luminous Flux vs. Junction Temperature

Grafu hii inaonyesha athari ya kuzima kwa joto. Kadiri joto la makutano (T_j) la LED linavyoongezeka, uzalishaji wake wa mwanga hupungua. Mkunjo umewekwa kiwango kulingana na uzalishaji kwenye 25°C. Taarifa hii ni muhimu kwa usanifu wa joto ili kudumisha mwangaza thabiti.

4.5 Chromaticity Coordinate Shift vs. Junction Temperature

This plot shows how the color coordinates (x and y) shift with changes in junction temperature. Some shift is expected, and understanding its magnitude is important for applications requiring stable color output.

4.6 Voltage Shift vs. Junction Temperature

Voltage ya mbele ya LED ina mgawo hasi wa joto (hupungua kadri joto linavyoongezeka). Mkunjo huu hupima mabadiliko hayo, ambayo yanaweza kutumika katika saketi fulani kukadiria au kufuatilia joto la makutano.

5. Mechanical and Package Information

5.1 Package Dimensions

LED inatumia kiwango cha tasnia cha kipimo cha kifurushi 2720. Vipimo muhimu vinajumuisha ukubwa wa mwili wa takriban 2.7mm x 2.0mm. Waya za umeme zimepakwa dhahabu. Mapungufu yote ya kipimo ni ±0.2mm isipokuwa imebainishwa vinginevyo. Mchoro halisi wa mitambo unapaswa kutazamwa kwa muundo wa mpangilio wa PCB.

5.2 Polarity Identification and Pad Layout

Karatasi ya data inajumuisha mpangilio wa pad wa chuma unaopendekezwa kwa uuzi wa reflow wa infrared au awamu ya mvuke. Mpangilio huu umebuniwa ili kuhakikisha muunganisho wa chuma unaotegemewa na usawa unaofaa wakati wa usanikishaji. Terminali ya cathode (hasi) kwa kawaida huonyeshwa na alama ya kuona kwenye kifurushi cha LED, kama vile notch au rangi ya kijani. Mchoro wa mpangilio wa pad unaonyesha wazi pad za anode na cathode.

6. Miongozo ya Uuzaji na Usanikishaji

6.1 Profaili ya Uuzaji wa Reflow

Kifaa hiki kinaendana na michakato ya infrared reflow soldering. Datasheet inarejelea wasifu wa kuuza bila risasi kulingana na kiwango cha J-STD-020. Vigezo muhimu vya wasifu huu ni pamoja na:

• Preheat: Mwinuko wa polepole wa kuamilisha flux na kupunguza mshtuko wa joto.
• Soak (Uimarishaji wa Joto): Kipindi cha joto thabiti ili kuhakikisha kupokanzwa kwa usawa kwa bodi na vipengele.
• Reflow (Liquidus): Sehemu ya kilele cha joto ambapo muundo wa chuma unayeyuka. Joto la kilele na muda juu ya liquidus (TAL) ni muhimu sana na haipaswi kuzidi viwango vya juu vya LED ili kuepuka uharibifu.
• Kupoa: Kipindi cha kupoa kinachodhibitiwa ili kuunda viunganisho vya muundo vya chuma vinavyotegemewa.

6.2 Storage and Handling Cautions

LED imekadiriwa kuwa na Kiwango cha Upekee wa Unyevu (MSL) 2 kulingana na JEDEC J-STD-020.

• Kifurushi Kilichotiwa Mühuri: Inapohifadhiwa kwenye mfuko wake asilia wa kuzuia unyevu ulio na dawa ya kukausha, inapaswa kuhifadhiwa kwa ≤30°C na ≤70% Unyevu wa Jamaa (RH) na kutumiwa ndani ya mwaka mmoja.
• Mfuko Uliofunguliwa: Mara tu mfuko unapofunguliwa, vipengele vinapaswa kuhifadhiwa kwa ≤30°C na ≤60% RH. Inapendekezwa kukamilisha mchakato wa kuyeyusha solder ndani ya siku 365 tangu kufungua mfuko.
• Application Note: The datasheet contains a standard disclaimer noting that the device is intended for ordinary electronic equipment. For applications where failure could jeopardize life or health (aviation, medical, etc.), additional consultation and qualification are necessary.

7. Packaging and Ordering Information

7.1 Vipimo vya Tape na Reel

The LEDs are supplied in industry-standard packaging for automated assembly.

• Carrier Tape: Ukanda wenye upana wa milimita 8.
• Reel: Reel yenye kipenyo cha inchi 7 (milimita 178).
• Kiasi: Vipande 2000 kwa reel kamili.
• Kiasi cha Maagizo ya Chini (MOQ): Vipande 500 kwa idadi iliyobaki.
• Viwango: Ufungaji unalingana na vipimo vya ANSI/EIA-481. Mifuko tupu imefungwa kwa mkanda wa kufunika, na kiwango cha juu cha vipengele viwili vilivyokosekana mfululizo vinakubalika.

8. Mapendekezo ya Utumizi na Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu

8.1 Mazingira ya Kawaida ya Utumizi

Kwa kuzingatia udhibitisho wake wa AEC-Q102, nguvu kubwa, na ukubwa mdogo, LED hii inafaa kabisa kwa kazi mbalimbali za taa za magari nje ya taa kuu. Mifano ni pamoja na:

• Taa za Kukimbia Mchana (DRL)
• Center High-Mount Stop Lights (CHMSL)
• Interior ambient lighting and dashboard backlighting
• Taa za nje za mwanga wa maji, taa za kushika milango, au mwanga wa beji
• Taa za ishara kwenye vioo vya kando

8.2 Mambo Muhimu ya Kuzingatia katika Ubunifu

1. Thermal Management: This is paramount. With a power dissipation up to 1.26W, the PCB must provide an adequate thermal path. Use the thermal resistance values (R_th,J-S) ili kuhesabu joto la mwambatanisho linalotarajiwa (T_j) kwa muundo wako: T_j = T_a + (R_th × P_D). Ensure T_j remains below 150°C, and preferably lower to maximize light output and lifespan. Utilize thermal vias, copper pours, and possibly a metal-core PCB if necessary.
2. Drive Circuitry: Daima tumia kichocheo cha mkondo thabiti, sio chanzo cha voltage thabiti chenye kipingamizi rahisi. Hii inahakikisha mwanga utoke kwa utulivu bila kujali mabadiliko ya voltage ya mbele (kutokana na kugawanywa kwa makundi au joto). Kichocheo lazima kiwe na ukadiriaji wa anuwai kamili ya joto la uendeshaji (-40°C hadi 125°C).
3. Ubunifu wa Kioo: Pembe ya kuona ya digrii 120 hutoa boriti pana. Kwa matumizi yanayolenga, optics za sekondari (lensi, vikunjakunjia) zitahitajika. Zingatia kikundi cha rangi cha awali (C4) na uwezekano wa mabadiliko yake na joto unapobainisha mahitaji ya rangi.
4. PCB Layout: Follow the recommended solder pad layout precisely. Ensure sufficient clearance between pads to prevent solder bridging. The pad design influences both solder joint reliability and thermal performance.

9. Ulinganishi wa Kiufundi na Tofauti

Ingawa kulinganisha la moja kwa moja la washindani halipo kwenye karatasi ya data, tofauti muhimu za bidhaa hii zinaweza kudhaniwa:

• Umbo la Kifomu dhidi ya Nguvu: Inatoa mkondo mkubwa wa mwanga (hadi 63 lm) kutoka kwenye kifurushi kidogo cha 2720 (2.7x2.0mm), ikitoa msongamano mkubwa wa nguvu.
• Sifa ya Magari: Kufuata AEC-Q102 na utayarishaji wa awali kwa MSL2 ni viashiria muhimu vya tofauti kati ya taa za LED za magari na za kibiashara.
• Chanzo cha Rangi ya Cyan: Kutumia kipande cha InGaN chenye lenzi ya kijani ili kutoa rangi ya cyan ni suluhisho maalum kwa matumizi yanayohitaji urefu wa wimbi hilo maalum, tofauti na kutumia taa ya LED nyeupe iliyobadilishwa na fosforasi.
• Uainishaji Kamili: Uainishaji wa pande tatu (V_F, Flux, Rangi) huruhusu mechi ya kina ya utendaji kiwango cha mfumo, ambayo ni muhimu katika matumizi ya magari kwa uthabiti kwenye gari.

10. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (Kulingana na Vigezo vya Kiufundi)

1. Q: Je, naweza kuendesha LED hii kwa usambazaji wa 3.3V na kipingamizi?
   A: Inawezekana lakini haipendekezwi kwa muundo wa kitaalamu. Voltage ya mbele inatofautiana kutoka 2.8V hadi 3.6V. Kwa 3.3V, LED kutoka kwenye D10 bin (3.4V-3.6V) huenda isiwashike, wakati ile kutoka kwenye D7 bin (2.8V-3.0V) ingekuwa na mkondo unaotofautiana sana kulingana na halisi ya V_F, na kusababisha mwangaza usiokubaliana na uwezekano wa mkondo kupita kiasi. Dereva ya mkondo thabiti ni muhimu.
2. Q: Kwa nini pato la mwangaza hupungua wakati LED inapopata moto?
   A: Hii ni kwa sababu ya "kuzima kwa joto" au "efficiency droop," sifa ya msingi ya LED za semiconductor. Joto lililoongezeka linaongeza michakato ya mchanganyiko isiyo na mnururisho ndani ya semiconductor, na hivyo kupunguza ufanisi wa quantum wa ndani (uwiano wa fotoni zinazozalishwa kwa elektroni zilizohamishwa).
3. Q: What is the difference between R_{th,J-S real} and R_{th,J-S el}?
   A: R_{th,J-S real} is measured directly using a thermal test method. R_{th,J-S el} Inahesabiwa kwa kutumia mbinu ya kigezo cha nyeti cha joto (TSP), ambayo hutegemea mabadiliko ya voltage ya mbele na joto. Mbinu ya umeme mara nyingi hutumika kwa udhibiti wa joto wa in-situ katika matumizi halisi.
4. Q: Kipimo cha ESD ni 8kV. Je, bado nahitaji ulinzi wa ESD kwenye bodi yangu?
   A: Kipimo cha 8kV HBM kinaonyesha uthabiti mzuri wa kushughulikia wakati wa usanikishaji. Hata hivyo, kwa matumizi ya magari, mahitaji ya ESD ya kiwango cha mfumo (k.m., ISO 10605) yanaweza kuwa magumu zaidi. Mara nyingi ni busara kujumuisha diodes za kukandamiza voltage za muda mfupi (TVS) au ulinzi mwingine kwenye mistari ya kiendeshi cha LED, hasa ikiwa imepangwa kwenye viunganishi vinavyokabiliwa na mazingira ya umeme ya gari.

11. Practical Design and Usage Case

Hali: Uundaji wa Moduli ya Taa ya Kukimbia Mchana (DRL)
Mbunaji anabuni moduli ya DRL iliyobana kwa gari. Nafasi ni ndogo, lakini mwangaza wa juu unahitajika kwa kuonekana mchana. Wanachagua LTPA-2720ZCETU kwa flux yake ya juu katika kifurushi kidogo.

1. Uundaji wa Umeme: Wanabuni kiongozi cha mkondo wa mara kwa mara cha aina ya buck kinachoweza kutoa 350mA (chini ya kiwango cha juu cha 400mA) kutoka kwa betri ya gari ya 12V, ukifanya kazi katika halijoto ya mazingira kutoka -40°C hadi +105°C.
2. Ubunifu wa Mafuta: Kifuniko cha moduli ni alumini. Bodi ya mzunguko (PCB) ni bodi yenye tabaka mbili na pedi kubwa ya shaba iliyofichuliwa kwenye tabaka ya chini inayounganishwa na pedi ya mafuta ya LED kupitia vifungu vingi vya mafuta. Uigaji wa mafuta unafanywa kwa kutumia R_{th,J-S real} = 13°C/W na joto la mazingira linalotarajiwa ili kuhakikisha T_j < 120°C for long life.
3. Ubunifu wa Kioo: Lensi ya pili ya TIR (Total Internal Reflection) huwekwa juu ya kila LED ili kuunganisha mwale mpana wa digrii 120 kuwa muundo uliodhibitiwa wa shabiki wa usawa unaofaa kwa DRL.
4. Uzalishaji: BOM inabainisha msimbo wa bin 7J/D8/C4 kuhakikisha mwangaza wa juu (7J: 56-63 lm), voltage ya kati (D8: 3.0-3.2V) kwa ufanisi wa kiendeshi, na rangi ya cyan thabiti (C4). Mkusanyaji hutumia ufungaji uliotolewa wa mkanda-na-reel katika mashine za kuchukua-na-kuweka otomatiki, kufuatia muundo wa reflow J-STD-020.

12. Principle Introduction

LTPA-2720ZCETU ni chanzo cha mwanga cha semiconductor. Kiini chake ni chip iliyotengenezwa kwa nyenzo za InGaN (Indium Gallium Nitride). Wakati voltage ya mbele inatumika, elektroni na mashimo huingizwa kwenye eneo lenye shughuli la semiconductor. Wakati elektroni inachanganyika tena na shimo, nishati hutolewa kwa njia ya fotoni (chembe ya mwanga). Muundo maalum wa aloi ya InGaN huamua urefu wa wimbi (rangi) ya mwanga unaotolewa; katika kesi hii, hutoa mwanga katika wigo wa cyan/blue-green. Mwanga huu wa msingi hupitia lenzi ya ndani yenye rangi ya kijani (lenzi ya kifurushi), ambayo inaweza kufyonza urefu fulani wa wimbi na kupitisha wengine, na kusababisha rangi ya mwisho ya cyan inayoonwa. Ufanisi wa mchakato huu wa umeme-umeme unaathiriwa na mkondo wa kuendesha na joto, kama inavyoonyeshwa kwenye mikunjo ya utendaji.

13. Mienendo ya Maendeleo

The evolution of LEDs like the LTPA-2720ZCETU follows several clear industry trends:

• Increased Power Density: Uboreshaji endelevu katika epitaksi ya semiconductor na muundo wa joto wa kifurushi unaruhusu mwangaza mkubwa kutoka kwa vifurushi vidogo zaidi, kuwezesha mifumo ya taa ya magari iliyoboreshwa na yenye mwangaza zaidi.
• Viwango Vilivyoboreshwa vya Kuegemea: Mahitaji ya magari yanachochea viwango vikali zaidi vya kufuzu zaidi ya AEC-Q102, ikijumuisha majaribio ya maisha marefu zaidi, anuwai kubwa za mzunguko wa joto, na uthabiti imara zaidi dhidi ya sulfuri na vitu vingine vyenye kutu.
• Uchambuzi Mkali zaidi na Uthabiti wa Rangi: Kwa kuwa LED zinatumika katika makundi kwa ajili ya mitindo (k.m., baa za mwanga), mahitaji ya kupunguza kikomo cha rangi na mtiririko kwa kiwango cha juu ("super-binning") yanaongezeka ili kuepuka tofauti zinazoonekana kati ya LED zilizo karibu.
• Ujumuishaji na Madereva na Udhibiti: Kuna mwelekeo wa kuelekea suluhisho zaidi zilizojumuishwa, kama vile LED zenye virekebishaji vya sasa vilivyojengwa ndani au madereva ya LED mahiri ambayo yanaweza kuwasiliana kupitia mabasi ya magari (LIN, CAN), ingawa kifaa kilichoelezwa hapa kibaki kama kipengele tofauti.
• Lengalenga kwa Tabia za Wigo: Zaidi ya viwianishi vya rangi, kuna hamu inayoongezeka kwa usambazaji kamili wa nguvu ya wigo (SPD), hasa kwa matumizi ambapo mwangaza huingiliana na kamera (Mifumo ya Usaidizi wa Dereva wa Hali ya Juu - ADAS) au nyenzo maalum.