Dokumen Teknikal SMD LED Biru 25-21/BHC-AR1S2E/2A - Pakej 2.5x2.1mm - Voltan 2.75-3.65V - Kuasa 75mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

25-21/BHC-AR1S2E/2A ialah diod pemancar cahaya (LED) peranti permukaan-pasang (SMD) yang menggunakan cip semikonduktor InGaN (Indium Gallium Nitride) untuk menghasilkan cahaya biru. Komponen ini tergolong dalam kelas LED yang direka untuk pemasangan papan berketumpatan tinggi, menawarkan kelebihan ketara dalam proses peminikroan dan pengeluaran automatik.

Kelebihan utama LED ini ialah saiznya yang padat. Dengan dimensi kira-kira 2.5mm x 2.1mm, ia membolehkan reka bentuk papan litar bercetak (PCB) yang lebih kecil, ketumpatan pek komponen yang lebih tinggi, dan akhirnya menyumbang kepada pembangunan peralatan pengguna akhir yang lebih kecil. Pembinaannya yang ringan menjadikannya sesuai untuk aplikasi di mana ruang dan berat adalah kekangan kritikal.

Ini ialah LED jenis satu warna (biru). Peranti ini dibina dengan bahan bebas plumbum (Pb-free) dan mematuhi peraturan alam sekitar utama termasuk arahan EU RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya) dan REACH (Pendaftaran, Penilaian, Kebenaran dan Sekatan Bahan Kimia). Ia juga dikelaskan sebagai bebas halogen, dengan kandungan bromin (Br) dan klorin (Cl) dikekalkan di bawah had yang ditetapkan (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm). Produk ini dibekalkan dalam format yang serasi dengan pembuatan moden, dibungkus pada pita 8mm yang dililit pada gegelung berdiameter 7 inci, sesuai untuk digunakan dengan peralatan "pick-and-place" automatik.

2. Penerangan Mendalam Parameter Teknikal

Bahagian ini memberikan analisis objektif terperinci tentang parameter elektrik, optik dan haba utama yang ditakrifkan dalam dokumen data. Memahami had dan nilai tipikal ini adalah penting untuk reka bentuk litar yang boleh dipercayai.

2.1 Had Maksimum Mutlak

Had Maksimum Mutlak mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Ini bukan keadaan untuk operasi biasa.

• Voltan Songsang (VR): 5VMenggunakan voltan pincang songsang melebihi 5V boleh menyebabkan kerosakan simpang.
• Arus Ke Hadapan Berterusan (IF): 20mAIni ialah arus DC maksimum yang disyorkan untuk operasi berterusan bagi memastikan kebolehpercayaan jangka panjang dan mengekalkan prestasi optik yang ditetapkan.
• Arus Ke Hadapan Puncak (IFP): 100mAPenarafan ini membolehkan operasi berdenyut (kitar tugas 1/10 pada 1kHz). Ia berguna untuk aplikasi yang memerlukan letupan kecerahan yang lebih tinggi secara ringkas tetapi tidak boleh dilebihi walaupun seketika.
• Pelesapan Kuasa (Pd): 75mWIni ialah jumlah maksimum kuasa yang boleh dilesapkan oleh pakej sebagai haba (dikira sebagai Voltan Ke Hadapan x Arus Ke Hadapan) pada suhu ambien (Ta) 25°C. Melebihi had ini berisiko menyebabkan kepanasan berlebihan.
• Suhu Operasi & Penyimpanan:Peranti boleh berfungsi dalam suhu ambien dari -40°C hingga +85°C dan boleh disimpan dalam suhu dari -40°C hingga +90°C.
• Nyahcas Elektrostatik (ESD):Penarafan Model Badan Manusia (HBM) ialah 150V. Ini menunjukkan kepekaan sederhana terhadap ESD, memerlukan langkah berjaga-jaga ESD standard semasa pengendalian.
• Suhu Pematerian:Pakej ini boleh menahan pematerian alir semula 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 di bawah keadaan ujian piawai (Ta=25°C, IF=20mA) dan mentakrifkan prestasi peranti.

• Keamatan Pencahayaan (Iv):Julat dari minimum 112 milikandela (mcd) hingga maksimum 285 mcd. Julat yang luas ini diuruskan melalui sistem pengelasan (diterangkan kemudian). Nilai tipikal tidak dinyatakan, berada di suatu tempat dalam julat pengelasan ini.
• Sudut Pandangan (2θ1/2):Sudut penuh di mana keamatan pencahayaan turun kepada separuh daripada nilai puncaknya ialah tipikalnya 60 darjah. Ini mentakrifkan penyebaran pancaran LED.
• Panjang Gelombang Puncak (λp):Panjang gelombang di mana keluaran kuasa optik adalah maksimum ialah tipikalnya 468 nanometer (nm), meletakkannya dalam kawasan biru spektrum cahaya nampak.
• Panjang Gelombang Dominan (λd):Ini ialah panjang gelombang tunggal yang dilihat oleh mata manusia, julat dari 464.5 nm hingga 476.5 nm. Ia juga tertakluk kepada pengelasan.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ):Biasanya 25 nm, ini menunjukkan penyebaran panjang gelombang yang dipancarkan di sekitar panjang gelombang puncak.
• Voltan Ke Hadapan (VF):Julat dari 2.75V hingga 3.65V apabila dikendalikan pada 20mA. Variasi ini diuruskan oleh sistem pengelasan voltan. Perintang had semasa mesti digunakan secara bersiri dengan LED untuk mengawal arus berdasarkan VF sebenar unit tertentu dan voltan bekalan.
• Arus Songsang (IR):Maksimum 50 mikroampere (μA) apabila pincang songsang 5V digunakan.

3. Penjelasan Sistem Pengelasan (Binning)

Untuk memastikan konsistensi dalam pengeluaran besar-besaran, LED disusun (dikelaskan) berdasarkan parameter prestasi utama. Ini membolehkan pereka memilih bahagian yang memenuhi keperluan khusus untuk kecerahan, warna dan voltan.

3.1 Pengelasan Keamatan Pencahayaan

LED dikategorikan kepada empat pengelasan (R1, R2, S1, S2) berdasarkan keamatan pencahayaan yang diukur pada 20mA.

• Pengelasan R1:112 mcd hingga 140 mcd
• Pengelasan R2:140 mcd hingga 180 mcd
• Pengelasan S1:180 mcd hingga 225 mcd
• Pengelasan S2:225 mcd hingga 285 mcd

Toleransi ±11% digunakan untuk keamatan pencahayaan dalam setiap kod pengelasan.

3.2 Pengelasan Panjang Gelombang Dominan

LED disusun kepada empat pengelasan (A9, A10, A11, A12) untuk mengawal warna biru.

• Pengelasan A9:464.5 nm hingga 467.5 nm
• Pengelasan A10:467.5 nm hingga 470.5 nm
• Pengelasan A11:470.5 nm hingga 473.5 nm
• Pengelasan A12:473.5 nm hingga 476.5 nm

Toleransi ±1nm digunakan untuk panjang gelombang dominan dalam setiap kod pengelasan.

3.3 Pengelasan Voltan Ke Hadapan

LED dikumpulkan kepada tiga pengelasan voltan (5, 6, 7) untuk membantu dalam reka bentuk litar pengawalan arus.

• Pengelasan 5:2.75V hingga 3.05V
• Pengelasan 6:3.05V hingga 3.35V
• Pengelasan 7:3.35V hingga 3.65V

Toleransi ±0.1V digunakan untuk voltan ke hadapan dalam setiap kod pengelasan.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Walaupun dokumen data merujuk kepada lengkung ciri elektro-optik tipikal, teks yang diberikan tidak termasuk graf khusus. Berdasarkan tingkah laku LED standard, lengkung ini biasanya akan menggambarkan hubungan berikut, yang kritikal untuk reka bentuk:

• Lengkung I-V (Arus-Voltan):Menunjukkan hubungan eksponen antara voltan ke hadapan dan arus. Voltan lutut lengkung berkorelasi dengan spesifikasi VF. Graf ini penting untuk memilih nilai perintang had semasa yang sesuai.
• Keamatan Pencahayaan vs. Arus Ke Hadapan:Menunjukkan bagaimana output cahaya meningkat dengan arus kendalian, biasanya dalam hubungan hampir linear sehingga satu titik, selepas itu kecekapan menurun.
• Keamatan Pencahayaan vs. Suhu Ambien:Menunjukkan penurunan output cahaya apabila suhu simpang meningkat. Ini adalah kritikal untuk aplikasi yang beroperasi dalam persekitaran suhu tinggi.
• Taburan Spektrum:Plot keamatan relatif berbanding panjang gelombang, menunjukkan puncak pada ~468nm dan lebar jalur 25nm, mengesahkan ketulenan warna biru.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

LED ini ditempatkan dalam pakej plastik permukaan-pasang. Dokumen data termasuk lukisan berdimensi terperinci. Ciri mekanikal utama termasuk:

• Garis Luar Pakej:Dimensi badan utama adalah kira-kira 2.5mm panjang dan 2.1mm lebar. Lukisan tersebut menentukan semua dimensi kritikal termasuk saiz, jarak dan ketinggian pakej terminal dengan toleransi piawai ±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya.
• Pengenalpastian Kutub:Terminal katod biasanya ditanda, selalunya oleh takuk, titik atau tanda hijau pada pakej itu sendiri, seperti yang ditunjukkan dalam lukisan. Kutub yang betul adalah penting untuk operasi.
• Reka Bentuk Pad (Tapak Kaki):Corak tanah PCB yang disyorkan (saiz dan bentuk pad) diperoleh daripada dimensi pakej untuk memastikan pematerian yang boleh dipercayai dan kestabilan mekanikal.

6. Garis Panduan Pematerian dan Pemasangan

Pematuhan kepada garis panduan ini adalah kritikal untuk mengelakkan kerosakan semasa proses pemasangan.

6.1 Penyimpanan dan Pengendalian

• LED dibungkus dalam beg tahan lembapan dengan penyerap lembapan.
• Jangan bukabeg tahan lembapan sehingga komponen sedia untuk digunakan.
• Selepas dibuka, LED yang tidak digunakan mesti disimpan pada ≤30°C dan ≤60% kelembapan relatif.
• Jangka hayat lantaiselepas membuka beg ialah 168 jam (7 hari). Jika tidak digunakan dalam tempoh ini, ia mesti dibakar semula dan dibungkus semula.Keadaan Pembakaran:
• Jika diperlukan, bakar pada 60 ±5°C selama 24 jam.Sentiasa amati langkah berjaga-jaga ESD (Nyahcas Elektrostatik) semasa pengendalian.
• 6.2 Proses Pematerian Alir Semula (Reflow)

Profil suhu terperinci untuk pematerian alir semula bebas plumbum (Pb-free) disediakan:

Pemanasan Awal:

• Cerun dari 150°C hingga 200°C dalam 60-120 saat.Rendam/Alir Semula:
• Masa di atas 217°C (suhu likuidus) hendaklah 60-150 saat. Suhu puncak tidak boleh melebihi 260°C, dan masa pada atau melebihi 255°C mesti dihadkan kepada maksimum 30 saat.Kadar Penyejukan:
• Kadar penyejukan maksimum ialah 6°C per saat.Penting:
• Pematerian alir semula tidak boleh dilakukan lebih daripadadua kali. Elakkan tekanan mekanikal pada LED semasa pemanasan dan jangan meledingkan PCB selepas pematerian.6.3 Pematerian Tangan dan Kerja Semula

Jika pematerian tangan diperlukan, gunakan besi pemateri dengan suhu hujung ≤350°C untuk ≤3 saat setiap terminal.

• Kuasa besi hendaklah ≤25W. Benarkan selang penyejukan sekurang-kurangnya 2 saat antara pematerian setiap terminal.
• Pembaikan/Kerja Semula sangat tidak digalakkan
• selepas LED dipateri. Jika tidak dapat dielakkan, besi pemateri berkepala dua khusus mesti digunakan untuk memanaskan kedua-dua terminal secara serentak dan mengangkat komponen tanpa menekan sendi pateri. Kesan pada ciri-ciri LED mesti disahkan terlebih dahulu.7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

Produk ini dibekalkan untuk pemasangan automatik.

Pita Pembawa:

• Komponen dimuatkan ke dalam pita pembawa timbul dengan lebar 8mm.Gegelung:
• Pita dililit pada gegelung diameter standard 7 inci (178mm).Kuantiti:
• Setiap gegelung mengandungi 2000 keping LED.Beg Halangan Lembapan:
• Gegelung dimeterai di dalam beg tahan lembapan aluminium dengan penyerap lembapan dan kad penunjuk kelembapan.Maklumat Label:
• Label gegelung mengandungi kod untuk nombor produk (P/N), kuantiti (QTY), dan kod pengelasan khusus untuk Keamatan Pencahayaan (CAT), Panjang Gelombang Dominan (HUE), dan Voltan Ke Hadapan (REF), bersama dengan nombor lot (LOT No).8. Nota Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

8.1 Aplikasi Biasa

Berdasarkan spesifikasinya, SMD LED biru ini sesuai untuk pelbagai fungsi penunjuk dan lampu latar berkuasa rendah, termasuk:

Peralatan Telekomunikasi:

• Penunjuk status, lampu latar untuk kekunci atau paparan dalam telefon dan mesin faks.Elektronik Pengguna:
• Pencahayaan suis dan simbol, lampu latar rata untuk paparan kristal cecair (LCD) kecil.Penunjuk Tujuan Umum:
• Mana-mana aplikasi yang memerlukan lampu status biru yang padat dan boleh dipercayai.8.2 Pertimbangan Reka Bentuk Kritikal

Had Semasa Adalah Wajib:

• LED ialah peranti berkendalian arus.Anda mesti menggunakan perintang bersiri(atau pemacu arus malar) untuk menghadkan arus ke hadapan kepada 20mA atau kurang. Nilai perintang dikira sebagai R = (V_bekalan - VF_LED) / I_yang_dikehendaki. Menggunakan VF maksimum (3.65V) untuk pengiraan ini memastikan arus tidak pernah melebihi had walaupun dengan unit voltan bekalan rendah.Pengurusan Haba:
• Walaupun kuasa rendah (75mW maks), memastikan kawasan kuprum PCB yang mencukupi atau via haba di sekitar pad LED boleh membantu melesapkan haba, terutamanya dalam keadaan suhu ambien tinggi, mengekalkan output cahaya dan jangka hayat.Reka Bentuk Optik:
• Sudut pandangan 60 darjah memberikan pancaran yang agak luas. Untuk cahaya yang lebih fokus, kanta luaran atau pemantul mungkin diperlukan.8.3 Sekatan Aplikasi

Dokumen data menyatakan dengan jelas bahawa produk ini tidak direka atau diperakui untuk aplikasi kebolehpercayaan tinggi di mana kegagalan boleh membawa kepada akibat yang serius. Ini termasuk:

Sistem ketenteraan dan aeroangkasa

• Sistem keselamatan dan keselamatan automotif (cth., beg udara, brek)
• Peralatan sokongan hayat perubatan atau diagnostik kritikal
• Untuk aplikasi sedemikian, komponen dengan spesifikasi, kelayakan dan jaminan kebolehpercayaan yang berbeza diperlukan.

9. Perbandingan dan Kedudukan Teknikal

Pakej 25-21 terletak di antara cip yang lebih kecil seperti 0402/0603 dan LED kuasa yang lebih besar. Pembeza utama adalah:

berbanding Pakej Lebih Kecil (cth., 0402):

• Menawarkan output cahaya yang lebih tinggi dan secara amnya lebih mudah dikendalikan dan dipateri secara manual jika perlu, sambil masih sangat padat.berbanding LED Berpimpin:
• Membolehkan pemasangan automatik sepenuhnya, mengurangkan ruang papan, dan menghapuskan keperluan untuk membengkokkan plumbum dan menggerudi lubang tembus.berbanding LED Kuasa Tinggi:
• Direka untuk arus peringkat penunjuk (20mA) dan kuasa (75mW), bukan untuk pencahayaan. Ia memerlukan litar pemacu mudah (perintang) berbanding dengan pemacu arus malar kompleks yang diperlukan untuk LED kuasa tinggi.10. Soalan Lazim (FAQ)

10.1 Bagaimana saya memilih perintang had semasa yang betul?

Gunakan formula: R = (V_bekalan - VF) / I_yang_dikehendaki. Untuk bekalan 5V dan arus yang dikehendaki 20mA, dan mengandaikan VF kes terburuk (tertinggi) 3.65V: R = (5V - 3.65V) / 0.020A = 67.5 Ohm. Gunakan nilai piawai seterusnya yang lebih tinggi (cth., 68 Ohm atau 75 Ohm). Ini memastikan arus kekal di bawah 20mA untuk semua unit. Sentiasa kira pelesapan kuasa dalam perintang: P_perintang = I^2 * R.

10.2 Bolehkah saya mengendalikan LED ini tanpa perintang menggunakan sumber voltan malar?

Voltan ke hadapan LED mempunyai pekali suhu negatif dan berbeza dari unit ke unit. Menyambungkannya terus ke sumber voltan walaupun sedikit melebihi VFnya akan menyebabkan arus meningkat tanpa kawalan, berpotensi melebihi Had Maksimum Mutlak dan memusnahkan LED hampir serta-merta.

No.10.3 Mengapa terdapat had 7 hari selepas membuka beg tahan lembapan?

Pakej plastik SMD boleh menyerap lembapan dari udara. Semasa proses pematerian alir semula suhu tinggi, lembapan yang terperangkap ini boleh mengembang dengan cepat, menyebabkan pengelupasan dalaman atau "popcorning" yang merekah pakej atau merosakkan die. Jangka hayat lantai 7 hari dan prosedur pembakaran direka untuk mengeluarkan lembapan yang diserap ini sebelum pematerian.

10.4 Apakah maksud kod pengelasan (cth., S2/A11/6) untuk reka bentuk saya?

Ia menentukan kumpulan prestasi LED khusus anda. Jika reka bentuk anda memerlukan kecerahan minimum, anda harus menentukan pengelasan seperti S1 atau S2. Jika konsistensi warna merentasi pelbagai LED adalah kritikal, anda harus menentukan pengelasan panjang gelombang ketat (cth., A10 sahaja). Menentukan pengelasan voltan (cth., 5) boleh membantu menjadikan arus (dan seterusnya kecerahan) lebih konsisten merentasi unit apabila menggunakan pemacu perintang mudah.

11. Contoh Reka Bentuk Praktikal

Senario:

Reka bentuk penunjuk kuasa biru mudah untuk peranti yang berjalan pada talian 3.3V. Kami mahukan kira-kira 15mA arus untuk kecerahan yang mencukupi sambil bersikap konservatif.Tentukan VF Kes Terburuk:

1. Daripada dokumen data, VF maksimum (Pengelasan 7) ialah 3.65V.Kira Nilai Perintang Minimum:
2. R_min = (V_bekalan - VF_max) / I_yang_dikehendaki = (3.3V - 3.65V) / 0.015A = -23.3 Ohm. Ini adalah negatif, bermakna dengan bekalan 3.3V dan unit dengan VF=3.65V, tiada arus akan mengalir. Ini boleh diterima; LED itu tidak akan menyala untuk unit VF tinggi tertentu itu pada voltan bekalan rendah ini.Kira untuk VF Tipikal/Rendah:
3. Mari gunakan VF tipikal 3.2V. R = (3.3V - 3.2V) / 0.015A ≈ 6.7 Ohm. Menggunakan perintang piawai 10 Ohm: I_sebenar = (3.3V - 3.2V) / 10 = 10mA (selamat). Untuk unit VF rendah 2.8V: I = (3.3V - 2.8V) / 10 = 50mA. Ini melebihi penarafan berterusan 20mA!Kesimpulan:
4. Bekalan 3.3V terlalu hampir dengan julat voltan ke hadapan LED untuk operasi yang selamat dan boleh dipercayai dengan hanya perintang bersiri. Arus akan berbeza-beza dengan liar (dari 0mA hingga lebih 50mA) bergantung pada VF individu LED. Penyelesaian yang lebih baik ialah menggunakan voltan bekalan yang lebih tinggi (cth., 5V) atau pemacu arus malar susut rendah khusus yang direka untuk operasi voltan rendah.12. Prinsip Pengendalian

LED ini beroperasi berdasarkan prinsip elektroluminesens dalam simpang p-n semikonduktor. Kawasan aktif menggunakan semikonduktor sebatian InGaN (Indium Gallium Nitride). Apabila voltan pincang ke hadapan melebihi potensi terbina dalam simpang digunakan, elektron dari kawasan jenis-n dan lubang dari kawasan jenis-p disuntik ke dalam kawasan aktif. Di sana, mereka bergabung semula, 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). Enkapsulan resin epoksi melindungi cip semikonduktor, bertindak sebagai kanta untuk membentuk output cahaya, dan diformulasikan untuk menjadi jernih air untuk memaksimumkan penghantaran cahaya.

13. Trend Teknologi

SMD LED dalam pakej seperti 25-21 mewakili teknologi matang dan diterima pakai secara meluas. Trend semasa dalam segmen ini memberi tumpuan kepada beberapa bidang utama:

Peningkatan Kecekapan:

• Peningkatan berterusan dalam sains bahan dan pertumbuhan epitaksial bertujuan untuk menghasilkan lebih banyak cahaya (keberkesanan pencahayaan yang lebih tinggi) per unit kuasa input elektrik (mA), membolehkan penggunaan kuasa yang lebih rendah atau kecerahan yang lebih tinggi pada arus yang sama.Konsistensi Warna yang Lebih Baik:
• Kemajuan dalam kawalan pembuatan dan algoritma pengelasan membawa kepada taburan yang lebih ketat dalam panjang gelombang dominan dan keamatan pencahayaan, mengurangkan keperluan untuk pengelasan yang meluas dan memberikan penampilan yang lebih seragam dalam aplikasi pelbagai LED.Kebolehpercayaan yang Dipertingkatkan:
• Penyelidikan ke dalam bahan pakej yang lebih teguh, kaedah lampiran die yang lebih baik, dan fosfor yang diperbaiki (untuk LED putih) terus melanjutkan jangka hayat operasi dan kestabilan di bawah pelbagai tekanan persekitaran.Kesinambungan Peminikroan:
• Walaupun 25-21 kecil, dorongan untuk faktor bentuk yang lebih kecil (cth., pakej skala cip) berterusan untuk peranti ultra-padat, walaupun sering dengan pertukaran dalam kemudahan pengendalian dan prestasi haba.Integrasi:
• Trend yang lebih luas melibatkan pengintegrasian elektronik kawalan (seperti pemacu arus malar atau litar modulasi lebar denyut) terus dengan die LED ke dalam satu pakej tunggal, memudahkan reka bentuk litar pengguna akhir.A broader trend involves integrating control electronics (like constant current drivers or pulse-width modulation circuits) directly with the LED die into a single package, simplifying end-user circuit design.