Spesifikasi Teknikal LED Biru SMD 19-217 - Pakej 2.0x1.25x0.8mm - Voltan 2.6-2.9V - Kuasa 40mW - Dokumentasi Teknikal MS

1. Gambaran Keseluruhan Produk

19-217 ialah LED biru permukaan-pasang yang padat, direka untuk aplikasi elektronik moden yang memerlukan penyelesaian penunjuk dan lampu latar yang boleh dipercayai. Komponen ini menggunakan cip semikonduktor InGaN (Indium Gallium Nitride) untuk menghasilkan cahaya dalam spektrum biru, dengan panjang gelombang puncak tipikal 468 nanometer. Kelebihan utamanya terletak pada saiznya yang mini, yang menjimatkan ruang ketara pada papan litar bercetak (PCB) dan memudahkan ketumpatan peletakan yang lebih tinggi berbanding komponen berwaya tradisional. Peranti ini mematuhi sepenuhnya piawaian alam sekitar dan pembuatan kontemporari, termasuk RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya), peraturan EU REACH, dan diklasifikasikan sebagai bebas halogen.

1.1 Kelebihan Teras dan Sasaran Pasaran

Reka bentuk LED SMD 19-217 menawarkan beberapa faedah utama untuk jurutera dan pereka. Saiz kecil dan sifat ringannya menjadikannya sesuai untuk aplikasi di mana ruang dan berat adalah kekangan kritikal. Pakej ini dibekalkan pada pita 8mm yang dililit pada reel berdiameter 7 inci, menjadikannya serasi sepenuhnya dengan peralatan pemasangan automatik pick-and-place berkelajuan tinggi, seterusnya mempermudahkan proses pembuatan. LED ini juga serasi dengan proses pematerian reflow fasa wap dan inframerah standard. Pasaran sasaran utamanya termasuk elektronik automotif (untuk lampu latar papan pemuka dan suis), peralatan telekomunikasi (untuk penunjuk dalam telefon dan mesin faks), elektronik pengguna untuk lampu latar LCD, dan aplikasi penunjuk tujuan umum.

2. Analisis Mendalam Parameter Teknikal

Bahagian ini memberikan analisis objektif terperinci tentang parameter elektrik, optik dan haba utama yang dinyatakan dalam lembaran data, yang penting untuk reka bentuk litar yang betul dan penilaian kebolehpercayaan.

2.1 Had Maksimum Mutlak

Had Maksimum Mutlak mentakrifkan had tekanan yang jika dilampaui boleh menyebabkan kerosakan kekal pada peranti. Ini bukan keadaan untuk operasi biasa.

• Voltan Songsang (VR):5V. Melebihi voltan ini dalam bias songsang boleh menyebabkan kerosakan simpang.
• Arus Ke Hadapan Berterusan (IF):10mA. Arus DC maksimum yang boleh digunakan secara berterusan.
• Arus Ke Hadapan Puncak (IFP):40mA. Ini adalah arus berdenyut maksimum yang dibenarkan, ditentukan pada kitar tugas 1/10 dan frekuensi 1kHz. Ia sesuai untuk denyutan intensiti tinggi yang singkat tetapi bukan untuk operasi berterusan.
• Pelesapan Kuasa (Pd):40mW. Kuasa maksimum yang boleh dilesapkan oleh pakej sebagai haba, dikira sebagai Voltan Ke Hadapan (VF) * Arus Ke Hadapan (IF). Operasi berhampiran had ini memerlukan pengurusan haba yang teliti.
• Nyahcas Elektrostatik (ESD) Model Badan Manusia (HBM):150V. Ini adalah toleransi ESD yang agak rendah, menunjukkan peranti ini sensitif kepada elektrik statik. Prosedur pengendalian ESD yang betul adalah wajib semasa pemasangan dan pengendalian.
• Suhu Operasi (Topr):-40°C hingga +85°C. Julat suhu ambien di mana peranti dijamin memenuhi spesifikasi yang diterbitkan.
• Suhu Penyimpanan (Tstg):-40°C hingga +90°C.
• Suhu Pematerian:Peranti ini boleh menahan pematerian reflow dengan suhu puncak 260°C sehingga 10 saat, atau pematerian tangan pada 350°C sehingga 3 saat setiap terminal.

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik

Parameter ini diukur pada keadaan ujian standard Ta=25°C dan IF=2mA, melainkan dinyatakan sebaliknya. Ia mentakrifkan prestasi optik LED.

• Keamatan Pencahayaan (Iv):Julat dari minimum 7.2 mcd hingga maksimum 18.0 mcd. Nilai tipikal tidak dinyatakan, menunjukkan prestasi diurus melalui sistem pengelasan (lihat Seksyen 3).
• Sudut Pandangan (2θ1/2):120 darjah. Ini adalah sudut penuh di mana keamatan pencahayaan turun kepada separuh daripada nilai puncaknya. Sudut 120° memberikan corak pancaran yang luas dan meresap sesuai untuk pencahayaan kawasan dan lampu latar.
• Panjang Gelombang Puncak (λp):468 nm (tipikal). Ini adalah panjang gelombang di mana taburan kuasa spektrum berada pada maksimum.
• Panjang Gelombang Dominan (λd):465.0 nm hingga 470.0 nm. Ini adalah persepsi panjang gelombang tunggal warna LED oleh mata manusia dan merupakan parameter yang digunakan untuk pengelasan warna.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ):25 nm (tipikal). Ini adalah lebar spektrum yang dipancarkan, diukur pada separuh keamatan maksimum (Lebar Penuh pada Separuh Maksimum - FWHM).
• Voltan Ke Hadapan (VF):2.60V hingga 2.90V pada IF=2mA. Julat ini adalah kritikal untuk mereka bentuk litar pembatas arus.
• Arus Songsang (IR):Maksimum 50 μA pada VR=5V. Lembaran data dengan jelas menyatakan bahawa peranti ini tidak direka untuk operasi songsang; parameter ini adalah untuk tujuan ujian sahaja.

3. Penjelasan Sistem Pengelasan (Binning)

Untuk memastikan prestasi konsisten dalam pengeluaran besar-besaran, LED dikelaskan ke dalam gred berdasarkan parameter utama. 19-217 menggunakan sistem pengelasan tiga dimensi.

3.1 Pengelasan Keamatan Pencahayaan

LED dikategorikan kepada empat gred (K1, K2, L1, L2) berdasarkan keamatan pencahayaan yang diukur pada 2mA.

• Gred K1:7.2 - 9.0 mcd
• Gred K2:9.0 - 11.5 mcd
• Gred L1:11.5 - 14.5 mcd
• Gred L2:14.5 - 18.0 mcd

Toleransi ±11% digunakan pada had gred.

3.2 Pengelasan Panjang Gelombang Dominan

Warna dikawal dalam satu gred tunggal untuk produk ini.

• Gred X:465.0 - 470.0 nm. Toleransi ketat ±1nm ditentukan.

3.3 Pengelasan Voltan Ke Hadapan

Voltan ke hadapan dikelaskan kepada tiga gred untuk membantu mereka bentuk pemacu arus yang konsisten.

• Gred 28:2.60 - 2.70V
• Gred 29:2.70 - 2.80V
• Gred 30:2.80 - 2.90V

Toleransi ±0.05V digunakan.

4. Analisis Keluk Prestasi

Lembaran data menyediakan beberapa graf ciri yang penting untuk memahami tingkah laku LED di bawah keadaan operasi yang berbeza.

4.1 Keamatan Pencahayaan Relatif vs. Arus Ke Hadapan

Keluk ini menunjukkan bahawa output pencahayaan tidak linear dengan arus. Ia meningkat dengan arus tetapi akhirnya akan tepu. Beroperasi melebihi arus berterusan yang disyorkan (10mA) boleh menyebabkan kecekapan berkurangan dan penuaan dipercepatkan.

4.2 Keamatan Pencahayaan Relatif vs. Suhu Persekitaran

Graf ini menunjukkan pekali suhu negatif output cahaya LED. Apabila suhu simpang meningkat, keamatan pencahayaan berkurangan. Untuk 19-217, output boleh turun dengan ketara apabila suhu ambien menghampiri had operasi maksimum 85°C. Ini mesti diambil kira dalam reka bentuk yang memerlukan kecerahan konsisten dalam julat suhu yang luas.

4.3 Keluk Penurunan Kadar Arus Ke Hadapan

Ini adalah salah satu graf yang paling kritikal untuk kebolehpercayaan. Ia menunjukkan arus ke hadapan berterusan maksimum yang dibenarkan sebagai fungsi suhu ambien. Apabila suhu meningkat, arus selamat maksimum berkurangan. Pada 85°C, arus yang dibenarkan jauh lebih rendah daripada penarafan 10mA pada 25°C. Kegagalan untuk menurunkan kadar arus boleh menyebabkan pelarian haba dan kegagalan peranti.

4.4 Voltan Ke Hadapan vs. Arus Ke Hadapan

Keluk IV (Arus-Voltan) ini menunjukkan hubungan eksponen tipikal diod. Voltan meningkat secara logaritma dengan arus. Keluk ini penting untuk memilih perintang pembatas arus yang sesuai atau mereka bentuk pemacu arus malar.

4.5 Taburan Spektrum dan Corak Pancaran

Graf spektrum mengesahkan pancaran biru berpusat sekitar 468nm dengan FWHM kira-kira 25nm. Gambar rajah corak pancaran menggambarkan taburan ruang cahaya, mengesahkan corak pancaran seperti Lambertian dengan sudut pandangan 120° yang ditentukan.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej

19-217 mempunyai pakej SMD standard. Dimensi utama (dalam milimeter) termasuk saiz badan kira-kira 2.0mm panjang, 1.25mm lebar, dan 0.8mm tinggi. Lembaran data menyediakan lukisan terperinci dengan toleransi ±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Anod dan katod ditanda dengan jelas, yang penting untuk orientasi yang betul semasa pemasangan.

5.2 Pengenalpastian Kutub

Kutub yang betul adalah penting untuk operasi LED. Pakej termasuk penanda visual (biasanya takuk atau tanda hijau) untuk mengenal pasti katod. Pereka mesti memastikan tapak kaki PCB sepadan dengan orientasi ini.

6. Garis Panduan Pematerian dan Pemasangan

Pengendalian dan pematerian yang betul adalah kritikal untuk hasil dan kebolehpercayaan jangka panjang.

6.1 Penyimpanan dan Kepekaan Kelembapan

LED dibungkus dalam beg tahan lembapan dengan penyerap lembapan. Beg tidak boleh dibuka sehingga komponen sedia untuk digunakan. Selepas dibuka, bahagian yang tidak digunakan hendaklah disimpan pada ≤30°C dan ≤60% Kelembapan Relatif (RH) dan digunakan dalam masa 168 jam (7 hari). Jika tempoh ini dilampaui, rawatan pembakaran pada 60±5°C selama 24 jam diperlukan sebelum pematerian untuk mengelakkan "popcorning" (retak pakej akibat tekanan wap semasa reflow).

6.2 Profil Pematerian Reflow

Profil reflow bebas plumbum ditentukan:

• Pemanasan Awal:150-200°C selama 60-120 saat.
• Masa Melebihi Likuidus (TAL):Melebihi 217°C selama 60-150 saat.
• Suhu Puncak:Maksimum 260°C, dipegang selama maksimum 10 saat.
• Kadar Kenaikan:Maksimum 6°C/saat pemanasan, 3°C/saat penyejukan.

Pematerian reflow tidak boleh dilakukan lebih daripada dua kali. Tekanan pada badan LED semasa pemanasan dan lengkungan PCB selepas pematerian mesti dielakkan.

6.3 Pematerian Tangan dan Kerja Semula

Jika pematerian tangan diperlukan, suhu hujung besi pemateri mestilah di bawah 350°C, digunakan tidak lebih daripada 3 saat setiap terminal, menggunakan besi pemateri dengan penarafan kuasa di bawah 25W. Selang penyejukan sekurang-kurangnya 2 saat harus dibenarkan antara terminal. Kerja semula sangat tidak digalakkan. Jika tidak dapat dielakkan, besi pemateri berkepala dua khusus mesti digunakan untuk memanaskan kedua-dua terminal secara serentak dan mengelakkan tekanan mekanikal pada sambungan pateri.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Spesifikasi Reel dan Pita

Komponen dibekalkan dalam pita pembawa timbul dengan dimensi yang disediakan dalam lembaran data. Pita itu lebar 8mm dan dililit pada reel diameter standard 7 inci (178mm). Setiap reel mengandungi 3000 keping.

7.2 Penjelasan Label

Label reel mengandungi maklumat kritikal untuk kebolehjejakan dan aplikasi yang betul:

• P/N:Nombor Produk (cth., 19-217/BHC-XK1L2B11X/3T).
• QTY:Kuantiti Pembungkusan (3000 pcs).
• CAT:Pangkat Keamatan Pencahayaan (cth., K1, L2).
• HUE:Pangkat Kromatisiti/Panjang Gelombang Dominan (X).
• REF:Pangkat Voltan Ke Hadapan (cth., 28, 29, 30).
• No LOT:Nombor Lot Pembuatan untuk kebolehjejakan.

8. Cadangan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

8.1 Senario Aplikasi Biasa

• Pencahayaan Dalaman Automotif:Lampu latar untuk kelompok instrumen, butang dan suis. Sudut pandangan yang luas dan warna biru sesuai untuk mencipta kesan estetik moden.
• Elektronik Pengguna:Penunjuk status dan lampu latar untuk kekunci pada alat kawalan jauh, perkakas dan peralatan audio.
• Peralatan Telekom dan Rangkaian:Penunjuk aktiviti pautan, kuasa dan status pada penghala, suis dan modem.
• Penunjuk Panel Umum:Mana-mana aplikasi yang memerlukan lampu penunjuk biru yang kecil, boleh dipercayai dan terang.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk Kritikal

1. Pembatas Arus Adalah Wajib:Perintang pembatas arus luaran atau pemacu arus malar MESTI digunakan secara bersiri dengan LED. Voltan ke hadapan mempunyai pekali suhu negatif, bermakna ia berkurangan apabila suhu meningkat. Tanpa pembatas arus, peningkatan kecil dalam voltan atau suhu boleh menyebabkan peningkatan besar, berpotensi merosakkan, dalam arus.
2. Pengurusan Haba:Pertimbangkan persekitaran operasi. Gunakan keluk penurunan kadar untuk memilih arus operasi yang sesuai, terutamanya jika suhu ambien tinggi atau PCB mempunyai penyingkiran haba yang lemah.
3. Perlindungan ESD:Laksanakan perlindungan ESD pada talian input jika LED boleh diakses oleh pengguna, dan kuatkuasakan prosedur pengendalian selamat-ESD semasa pemasangan.
4. Reka Bentuk Optik:Sudut pandangan 120° memberikan liputan yang luas. Untuk cahaya fokus, kanta luaran atau pandu cahaya mungkin diperlukan.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Walaupun banyak LED biru SMD wujud, gabungan parameter 19-217 meletakkannya untuk kes penggunaan tertentu. Berbanding pakej yang lebih kecil (cth., 0402), ia menawarkan output cahaya yang lebih tinggi dan penyingkiran haba yang lebih baik berpotensi kerana saiznya yang lebih besar. Berbanding LED berkuasa tinggi, ia beroperasi pada arus yang jauh lebih rendah dan memerlukan litar pemacu yang lebih mudah, menjadikannya kos efektif untuk aplikasi penunjuk. Pematuhan eksplisitnya dengan piawaian bebas halogen dan REACH adalah pembeza utama untuk pasaran dengan peraturan alam sekitar yang ketat, seperti Kesatuan Eropah.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

10.1 Mengapakah perintang pembatas arus amat diperlukan?

LED adalah peranti berasaskan arus, bukan berasaskan voltan. Ciri V-I adalah eksponen. Pada voltan ke hadapan tipikal ~2.8V, perubahan yang sangat kecil dalam voltan bekalan atau penurunan Vf LED disebabkan pemanasan boleh menyebabkan arus meningkat secara mendadak, melebihi penarafan maksimum dan memusnahkan peranti. Perintang menetapkan arus tetap berdasarkan Hukum Ohm (I = (Vsupply - Vf) / R).

10.2 Bolehkah saya memacu LED ini terus dari output logik 3.3V atau 5V?

Tidak, tidak terus.Pin GPIO mikropengawal biasanya tidak dapat membekalkan arus yang mencukupi (sering terhad kepada 20-25mA) dengan selamat dan konsisten untuk LED, dan ia kekurangan pengawalan arus. Anda mesti menggunakan perintang bersiri. Untuk bekalan 3.3V dan arus sasaran 5mA dengan Vf 2.8V, nilai perintang ialah R = (3.3V - 2.8V) / 0.005A = 100 Ohm. Sentiasa semak keupayaan pembekalan arus pin mikropengawal.

10.3 Apakah maksud sudut pandangan 120° untuk reka bentuk saya?

Ia bermakna cahaya dipancarkan dalam kon yang luas. Jika anda memerlukan LED kelihatan dari banyak sudut (cth., penunjuk panel), ini adalah ideal. Jika anda memerlukan pancaran cahaya fokus (cth., untuk menerangi tempat tertentu), LED ini sahaja tidak sesuai dan memerlukan optik sekunder.

10.4 Seberapa kritikalkah had masa 7 hari selepas beg penghalang lembapan dibuka?

Sangat kritikal untuk pematerian reflow. Kelembapan yang diserap ke dalam pakej plastik boleh bertukar menjadi wap semasa kitaran reflow suhu tinggi, menyebabkan pengelupasan dalaman atau retak ("popcorning"), yang membawa kepada kegagalan serta-merta atau pendam. Jika beg telah dibuka lebih lama daripada 168 jam, prosedur pembakaran mesti diikuti.

11. Kes Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Senario: Mereka bentuk penunjuk status untuk penghala pengguna.LED perlu menunjukkan "kuasa hidup" dan "aktiviti WAN" (berkelip). Sistem menggunakan talian 3.3V. Untuk memastikan jangka hayat panjang dan mengelakkan tekanan berlebihan pada mikropengawal, transistor luaran (cth., NPN kecil atau NFET) digunakan untuk menukar LED. Perintang bersiri diletakkan antara talian 3.3V dan anod LED, dan transistor menukar katod ke bumi. Memilih arus konservatif 5mA untuk penunjuk "kuasa" berterusan dan menggunakan Vf maksimum 2.9V untuk pengiraan memastikan kecerahan di bawah semua keadaan: R = (3.3V - 2.9V) / 0.005A = 80 Ohm (gunakan perintang standard 82 Ohm). Pelesapan kuasa dalam LED ialah Pd = Vf * If = 2.9V * 0.005A = 14.5mW, jauh di bawah maksimum 40mW, memastikan kebolehpercayaan yang sangat baik walaupun dalam penutup yang berpotensi hangat.

12. Pengenalan Prinsip Operasi

LED 19-217 beroperasi berdasarkan prinsip elektroluminesens dalam simpang p-n semikonduktor. Kawasan aktif terdiri daripada InGaN. Apabila voltan ke hadapan melebihi potensi terbina dalam simpang dikenakan, elektron dari rantau jenis-n dan lubang dari rantau jenis-p disuntik ke dalam kawasan aktif. Apabila pembawa cas ini bergabung semula, mereka membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Komposisi khusus aloi InGaN menentukan tenaga jurang jalur, yang secara langsung sepadan dengan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan—dalam kes ini, biru (~468 nm). Pakej resin epoksi berfungsi untuk melindungi die semikonduktor, memberikan kestabilan mekanikal, dan bertindak sebagai kanta utama untuk membentuk output cahaya.

13. Trend dan Konteks Teknologi

Peranti ini mewakili segmen teknologi LED yang matang dan dioptimumkan kos. Penggunaan InGaN untuk pancaran biru telah mantap. Trend semasa dalam LED SMD jenis penunjuk memberi tumpuan kepada beberapa bidang: 1)Peminiaturan:Pakej yang lebih kecil daripada 19-217 tersedia (cth., 0402, 0201) untuk papan ketumpatan ultra-tinggi. 2)Kecekapan Lebih Tinggi:Reka bentuk dan bahan cip yang lebih baru terus meningkatkan lumen per watt, membolehkan arus operasi yang lebih rendah dan penggunaan kuasa yang dikurangkan. 3)Kebolehpercayaan dan Konsistensi yang Lebih Baik:Teknik pembuatan dan pengelasan termaju menghasilkan taburan parameter yang lebih ketat. 4)Pematuhan Alam Sekitar yang Luas:Seperti yang dilihat dengan bahagian ini, pematuhan dengan piawaian RoHS, REACH dan bebas halogen kini adalah jangkaan asas untuk akses pasaran global. 19-217 sesuai untuk aplikasi di mana komponen yang terbukti, boleh dipercayai dan piawai lebih disukai berbanding prestasi terkini.