Dokumen Teknikal SMD LED Biru 19-21 - Dimensi 2.0x1.25x0.8mm - Voltan 2.7-3.7V - Kuasa 75mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

SMD LED 19-21 ialah peranti permukaan-mount padat yang direka untuk aplikasi elektronik moden yang memerlukan penyelesaian penunjuk atau lampu latar yang boleh dipercayai. Kelebihan utamanya terletak pada tapak yang jauh lebih kecil berbanding LED bingkai plumbum tradisional, membolehkan ketumpatan peletakan komponen yang lebih tinggi pada papan litar bercetak (PCB). Pengecilan ini secara langsung menyumbang kepada reka bentuk produk akhir yang lebih kecil, keperluan penyimpanan komponen yang berkurangan, dan penjimatan berat keseluruhan, menjadikannya sesuai untuk peranti mudah alih dan terhad ruang.

Peranti ini dibina menggunakan cip semikonduktor InGaN (Indium Gallium Nitride) yang memancarkan cahaya biru. Enkapsulasi adalah resin jernih air, membolehkan output cahaya maksimum. Ia adalah jenis satu warna, dibekalkan pada pita 8mm yang dipasang pada reel diameter 7 inci untuk keserasian dengan peralatan pemasangan pick-and-place automatik berkelajuan tinggi. Produk ini mematuhi sepenuhnya proses pematerian bebas plumbum, termasuk reflow inframerah dan fasa wap. Tambahan pula, ia mematuhi piawaian alam sekitar dan keselamatan utama: ia adalah versi yang mematuhi RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya), mematuhi peraturan REACH EU, dan Bebas Halogen (dengan Bromin <900 ppm, Klorin <900 ppm, dan jumlahnya <1500 ppm).

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 atau pada keadaan ini tidak dijamin.

• Voltan Songsang (V_R):5V. Melebihi voltan ini dalam bias songsang boleh menyebabkan kerosakan simpang.
• Arus Ke Hadapan (I_F):20mA (berterusan). Ini adalah arus maksimum yang disyorkan untuk operasi jangka panjang yang boleh dipercayai.
• Arus Ke Hadapan Puncak (I_FP):40mA, dibenarkan hanya di bawah keadaan berdenyut (kitar tugas 1/10 pada 1kHz).
• Pelesapan Kuasa (P_d):75mW. Ini adalah kuasa maksimum yang boleh dipelesapkan oleh pakej tanpa melebihi had termanya.
• Nyahcas Elektrostatik (ESD):Penarafan Model Badan Manusia (HBM) 150V. Langkah berjaga-jaga pengendalian ESD yang betul adalah penting semasa pemasangan.
• Suhu Operasi (T_opr):-40°C hingga +85°C. Peranti berfungsi dalam julat suhu ambien ini.
• Suhu Penyimpanan (T_stg):-40°C hingga +90°C.
• Suhu Pematerian (T_sol):Profil reflow puncak pada 260°C untuk maksimum 10 saat. Suhu hujung besi pemateri tangan tidak boleh melebihi 350°C selama 3 saat.

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik

Parameter ini diukur pada keadaan ujian standard suhu ambien (T_a) 25°C dan arus ke hadapan (I_F) 20mA, melainkan dinyatakan sebaliknya. Ia mentakrifkan output cahaya teras dan prestasi elektrik.

• Keamatan Pencahayaan (I_v):Julat dari minimum 72.0 mcd hingga maksimum 180.0 mcd. Nilai tipikal berada dalam julat binning ini (lihat Seksyen 3).
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):Kira-kira 100 darjah. Ini adalah sudut penuh di mana keamatan pencahayaan adalah separuh daripada nilai puncaknya.
• Panjang Gelombang Puncak (λ_p):Biasanya 468 nanometer (nm). Ini adalah panjang gelombang di mana pancaran spektrum paling kuat.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):Julat dari 465.0 nm hingga 475.0 nm. Ini adalah panjang gelombang tunggal yang dilihat oleh mata manusia, mentakrifkan warna.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ):Biasanya 25 nm. Ini mengukur lebar spektrum yang dipancarkan pada separuh keamatan maksimumnya.
• Voltan Ke Hadapan (V_F):Julat dari 2.70V hingga 3.70V pada 20mA. Ini adalah susutan voltan merentasi LED semasa beroperasi.
• Arus Songsang (I_R):Maksimum 50 μA apabila voltan songsang 5V dikenakan. Peranti ini tidak direka untuk beroperasi dalam bias songsang.

Nota Penting:Toleransi dinyatakan sebagai ±11% untuk Keamatan Pencahayaan, ±1nm untuk Panjang Gelombang Dominan, dan ±0.1V untuk Voltan Ke Hadapan. Keadaan voltan songsang 5V adalah untuk menguji I_R only.

3. Penjelasan Sistem Binning

Untuk memastikan warna dan kecerahan yang konsisten dalam aplikasi pengeluaran, LED disusun ke dalam bin berdasarkan parameter utama. Ini membolehkan pereka memilih bahagian yang memenuhi keperluan aplikasi tertentu.

3.1 Binning Keamatan Pencahayaan

Dibin pada I_F= 20mA. Kod menunjukkan tahap kecerahan menaik.

• Q1:72.0 – 90.0 mcd
• Q2:90.0 – 112.0 mcd
• R1:112.0 – 140.0 mcd
• R2:140.0 – 180.0 mcd

3.2 Binning Panjang Gelombang Dominan

Dibin pada I_F= 20mA. Mentakrifkan warna biru yang tepat.

• X:465.0 – 470.0 nm
• Y:470.0 – 475.0 nm

3.3 Binning Voltan Ke Hadapan

Dibin pada I_F= 20mA. Penting untuk mereka bentuk litar had arus dan memastikan kecerahan seragam dalam rentetan selari.

• 10:2.70 – 2.90 V
• 11:2.90 – 3.10 V
• 12:3.10 – 3.30 V
• 13:3.30 – 3.50 V
• 14:3.50 – 3.70 V

4. Analisis Lengkung Prestasi

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

4.1 Keamatan Pencahayaan Relatif vs. Arus Ke Hadapan

Lengkung ini menunjukkan output cahaya meningkat dengan arus ke hadapan tetapi tidak secara linear. Ia cenderung tepu pada arus yang lebih tinggi. Mengendalikan jauh melebihi 20mA yang disyorkan mungkin menghasilkan pulangan kecerahan yang berkurangan sambil meningkatkan haba dan mempercepatkan degradasi.

4.2 Keamatan Pencahayaan Relatif vs. Suhu Persekitaran

Kecekapan LED berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Lengkung ini biasanya menunjukkan penurunan beransur-ansur dalam output cahaya apabila suhu ambien meningkat dari -40°C hingga +85°C. Pengurusan terma yang betul dalam aplikasi adalah perlu untuk mengekalkan kecerahan yang konsisten.

4.3 Lengkung Penurunan Arus Ke Hadapan

Graf ini mentakrifkan arus ke hadapan berterusan maksimum yang dibenarkan sebagai fungsi suhu ambien. Apabila suhu meningkat, arus maksimum yang dibenarkan mesti dikurangkan untuk kekal dalam had pelesapan kuasa peranti dan mengelakkan terlalu panas.

4.4 Voltan Ke Hadapan vs. Arus Ke Hadapan

Ciri IV (Arus-Voltan) ini adalah eksponen secara semula jadi. Perubahan kecil dalam voltan ke hadapan mengakibatkan perubahan besar dalam arus, menekankan keperluan kritikal untuk pemacu arus malar atau perintang siri yang dikira dengan baik.

4.5 Taburan Spektrum

Plot spektrum menunjukkan satu puncak berpusat sekitar 468 nm, mengesahkan output biru monokromatik. Lebar jalur tipikal 25nm menunjukkan ketulenan spektrum cahaya yang dipancarkan.

4.6 Gambarajah Radiasi

Plot kutub ini mewakili sudut pandangan secara visual, menunjukkan keamatan pencahayaan relatif pada sudut yang berbeza dari paksi pusat LED, mengesahkan sudut pandangan kira-kira 100 darjah.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej

SMD LED 19-21 mempunyai tapak segi empat tepat padat. Dimensi utama (dalam milimeter) adalah kira-kira 2.0mm panjang, 1.25mm lebar, dan 0.8mm tinggi. Toleransi biasanya ±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Pakej ini mempunyai tanda pengenalan katod, yang penting untuk orientasi yang betul semasa pemasangan PCB.

5.2 Pengenalpastian Polarity

Polariti yang betul adalah wajib untuk operasi. Pakej termasuk tanda katod yang berbeza. Sentiasa rujuk lukisan pakej untuk mengenal pasti tanda ini pada komponen fizikal dan sejajarkannya dengan tanda yang sepadan pada tapak kaki PCB.

6. Panduan Pematerian dan Pemasangan

6.1 Keperluan Had Arus

Kritikal:Perintang had arus luaran atau litar pemacu arus malar MESTI digunakan secara bersiri dengan LED. Ciri IV eksponen bermakna peningkatan kecil dalam voltan bekalan boleh menyebabkan lonjakan besar dalam arus ke hadapan yang berpotensi merosakkan.

6.2 Profil Pematerian Reflow

Peranti ini sesuai untuk pematerian reflow bebas plumbum. Profil suhu yang disyorkan adalah seperti berikut:

• Pemanasan Awal:150–200°C selama 60–120 saat.
• Masa Melebihi Likuidus (217°C):60–150 saat.
• Suhu Puncak:Maksimum 260°C.
• Masa Dalam 5°C Puncak:Maksimum 10 saat.
• Kadar Pemanasan:Maksimum 3°C/saat sehingga 217°C, kemudian maksimum 6°C/saat ke puncak.
• Kadar Penyejukan:Penyejukan terkawal adalah disyorkan.

Nota:Pematerian reflow tidak boleh dilakukan lebih daripada dua kali pada peranti yang sama.

6.3 Pematerian Tangan

Jika pematerian tangan diperlukan, penjagaan yang melampau diperlukan:

• Gunakan besi pemateri dengan suhu hujung tidak melebihi 350°C.
• Hadkan masa sentuhan kepada maksimum 3 saat setiap terminal.
• Gunakan besi dengan penarafan kuasa 25W atau kurang.
• Benarkan minimum 2 saat antara pematerian setiap terminal untuk mengelakkan tekanan terma.

6.4 Penyimpanan dan Kepekaan Kelembapan

Komponen dibungkus dalam beg penghalang tahan lembapan dengan desiccant.

• Jangan bukabeg sehingga sedia untuk digunakan.
• Selepas dibuka, LED yang tidak digunakan hendaklah disimpan pada ≤30°C dan ≤60% Kelembapan Relatif.
• "Jangka Hayat Lantai" selepas beg dibuka adalah 168 jam (7 hari).
• Jika komponen melebihi masa ini atau penunjuk desiccant berubah warna, pembakaran diperlukan: 60°C ±5°C selama 24 jam sebelum reflow.

6.5 Kerja Semula dan Pembaikan

Kerja semula selepas pematerian sangat tidak digalakkan. Jika benar-benar tidak dapat dielakkan, gunakan besi pemateri berkepala dua untuk memanaskan kedua-dua terminal secara serentak dan angkat komponen secara sekata untuk mengelakkan tekanan mekanikal pada sendi pateri atau pakej LED. Sentiasa sahkan fungsi peranti selepas sebarang kerja semula.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Pembungkusan Standard

LED dibekalkan dalam pita pembawa timbul pada reel diameter 7 inci. Setiap reel mengandungi 3000 keping. Lebar pita adalah 8mm.

7.2 Dimensi Reel dan Pita

Lukisan mekanikal terperinci untuk hab reel, flens, dan poket pita pembawa disediakan dalam dokumen data, dengan toleransi standard ±0.1mm.

7.3 Maklumat Label

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

• CPN:Nombor Bahagian Pelanggan (jika diberikan).
• P/N:Nombor Produk Pengilang (cth., 19-21/BHC-ZQ1R2N/3T).
• QTY:Kuantiti pembungkusan setiap reel.
• CAT:Kod bin Keamatan Pencahayaan (cth., R1).
• HUE:Kod bin Panjang Gelombang Dominan/Kromatisiti (cth., X).
• REF:Kod bin Voltan Ke Hadapan (cth., 12).
• No LOT:Nombor lot pembuatan untuk kebolehjejakan.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Senario Aplikasi Biasa

• Lampu Latar:Sesuai untuk penunjuk papan pemuka, suis membran, papan kekunci, dan pencahayaan simbol kerana saiznya yang kecil dan sudut pandangan yang sekata.
• Peralatan Telekomunikasi:Penunjuk status dan lampu latar untuk telefon, mesin faks, dan perkakasan rangkaian.
• Lampu Latar Rata LCD:Boleh digunakan dalam tatasusunan untuk menyediakan pencahayaan tepi untuk paparan LCD kecil.
• Penggunaan Penunjuk Umum:Status kuasa, pemilihan mod, dan penunjuk amaran dalam pelbagai elektronik pengguna dan perindustrian.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Reka Bentuk Litar:Sentiasa laksanakan pengawalan arus yang betul. Untuk reka bentuk terhad perintang mudah, kira nilai perintang menggunakan voltan ke hadapan maksimum (V_F) dari bin untuk memastikan arus tidak melebihi 20mA di bawah keadaan paling teruk.
• Susun Atur PCB:Pastikan corak pad pateri sepadan dengan tapak kaki yang disyorkan. Sediakan pelepasan terma yang mencukupi jika LED akan dikendalikan pada atau berhampiran penarafan maksimumnya.
• Reka Bentuk Optik:Kanta jernih air memberikan sudut pandangan yang luas. Untuk cahaya fokus atau tersebar, kanta luaran atau pandu cahaya mungkin diperlukan.
• Perlindungan ESD:Gabungkan diod perlindungan ESD pada talian sensitif jika LED berada di lokasi yang boleh diakses pengguna, kerana penarafan HBM 150V agak rendah.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding LED lubang melalui yang lebih besar, pakej SMD 19-21 menawarkan kelebihan muktamad untuk elektronik moden:

• Saiz & Berat:Jauh lebih kecil dan ringan, membolehkan pengecilan.
• Kos Pemasangan:Membolehkan pemasangan PCB automatik sepenuhnya dan berkelajuan tinggi, mengurangkan kos buruh.
• Kebolehpercayaan:Pembinaan permukaan-mount secara amnya menawarkan rintangan yang lebih baik terhadap getaran dan kejutan mekanikal berbanding peranti dengan plumbum.
• Laluan Terma:Pakej SMD boleh mempunyai laluan terma yang lebih langsung ke PCB, membantu dalam pelesapan haba apabila direka dengan betul.
• Dalam segmen LED biru SMD, pembeza utama untuk bahagian ini adalah gabungan khusus kecerahan (sehingga 180mcd), binning panjang gelombang tepat, dan pematuhan dengan piawaian bebas halogen dan REACH yang ketat, yang mungkin kritikal untuk pasaran tertentu dan reka bentuk yang peka alam sekitar.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

10.1 Apakah nilai perintang yang perlu saya gunakan dengan bekalan 5V?

Menggunakan Hukum Ohm (R = (V_bekalan- V_F) / I_F) dan mengandaikan V_Fkes terburuk (terendah) 2.7V untuk memastikan arus tidak melebihi 20mA: R = (5V - 2.7V) / 0.020A = 115 ohm. Nilai standard yang lebih tinggi terdekat (cth., 120 ohm) harus digunakan. Sentiasa sahkan arus dengan V_Fsebenar bin khusus anda.

10.2 Bolehkah saya mengendalikan LED ini pada 30mA untuk kecerahan lebih?

Tidak disyorkan. Penarafan Maksimum Mutlak untuk arus ke hadapan berterusan adalah 20mA. Melebihi penarafan ini mengurangkan kebolehpercayaan jangka panjang, meningkatkan suhu simpang, dan mempercepatkan susut nilai lumen, berpotensi menyebabkan kegagalan pramatang.

10.3 Mengapa proses penyimpanan dan pembakaran begitu penting?

Pakej plastik SMD boleh menyerap kelembapan dari atmosfera. Semasa proses pematerian reflow suhu tinggi, kelembapan yang terperangkap ini boleh mengembang dengan cepat, menyebabkan delaminasi dalaman atau "popcorning" yang merekah pakej atau merosakkan die. Pelabelan sensitif kelembapan dan prosedur pembakaran mencegah mod kegagalan ini.

10.4 Bagaimana saya mentafsir kod bin (cth., Q1, X, 12) pada reel saya?

Kod ini menentukan kumpulan prestasi LED anda. Contohnya, "Q1" bermaksud keamatan pencahayaan antara 72-90 mcd, "X" bermaksud panjang gelombang dominan antara 465-470 nm, dan "12" bermaksud voltan ke hadapan antara 3.10-3.30V. Menggunakan bahagian dari bin yang sama memastikan konsistensi dalam kecerahan dan warna merentasi produk anda.

11. Kes Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Senario: Mereka bentuk panel status LED berbilang.Seorang pereka mencipta panel kawalan dengan sepuluh penunjuk LED biru. Untuk memastikan kecerahan seragam, mereka menentukan LED dari bin keamatan pencahayaan yang sama (cth., R1). Mereka membekalkan kuasa LED dari rel 3.3V. Menggunakan V_Fmaksimum dari bin 14 (3.7V) dalam pengiraan perintang akan menghasilkan rintangan negatif, jadi mereka mesti menggunakan bin yang lebih rendah atau voltan bekalan yang lebih tinggi. Mereka memilih bin 12 (maks V_F3.3V). Pengiraan dengan V_Ftipikal 3.2V memberikan R = (3.3V - 3.2V) / 0.020A = 5 ohm. Perintang kecil diperlukan, dan arus sebenar akan sangat sensitif kepada variasi V_F. Dalam kes ini, pemacu IC arus malar untuk LED berbilang akan menjadi penyelesaian yang lebih teguh daripada perintang individu, memberikan kecerahan stabil tanpa mengira perbezaan V_Fkecil antara unit.

12. Prinsip Operasi

LED 19-21 beroperasi berdasarkan prinsip elektroluminesens dalam simpang p-n semikonduktor. Kawasan aktif terdiri daripada InGaN. Apabila voltan ke hadapan melebihi ambang hidup diod dikenakan, elektron dari kawasan jenis-n dan lubang dari kawasan jenis-p disuntik ke 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 cahaya yang dipancarkan—dalam kes ini, cahaya biru sekitar 468 nm. Enkapsulan resin epoksi jernih air melindungi cip semikonduktor, memberikan kestabilan mekanikal, dan bertindak sebagai kanta untuk membentuk corak output cahaya.

13. Trend Teknologi

Pembangunan SMD LED seperti pakej 19-21 didorong oleh trend berterusan ke arah pengecilan, peningkatan kecekapan, dan kebolehpercayaan yang lebih tinggi dalam pembuatan elektronik. Trend utama dalam sektor ini termasuk:

• Peningkatan Kecekapan:Penyelidikan sains bahan yang berterusan bertujuan untuk meningkatkan kecekapan kuantum dalaman cip InGaN, menghasilkan keamatan pencahayaan (mcd) yang lebih tinggi untuk arus input (mA) yang sama, atau output yang sama dengan penggunaan kuasa yang lebih rendah.
• Pengurusan Terma yang Lebih Baik:Kemajuan dalam bahan pakej dan teknologi lampiran die membolehkan pelesapan haba yang lebih baik dari cip, membolehkan arus pacuan yang lebih tinggi atau peningkatan jangka hayat pada arus standard.
• Konsistensi Warna yang Dipertingkatkan:Toleransi binning yang lebih ketat dan proses pembuatan peringkat wafer yang lebih maju membawa kepada pengurangan variasi dalam panjang gelombang dominan dan keamatan pencahayaan, yang kritikal untuk aplikasi yang memerlukan penampilan seragam.
• Pematuhan Alam Sekitar yang Lebih Luas:Pergerakan ke arah bebas halogen dan pematuhan RoHS/REACH yang lebih ketat, seperti yang dilihat dalam komponen ini, menjadi standard, mencerminkan fokus industri terhadap kelestarian alam sekitar dan keselamatan bahan.
• Integrasi:Trend yang lebih luas melibatkan integrasi elektronik kawalan (seperti pemacu arus malar atau pengawal PWM) secara langsung dengan die LED ke dalam jenis pakej yang lebih maju, memudahkan reka bentuk litar untuk pengguna akhir.