Dokumen Teknikal SMD LED 19-218/BHC-ZL1M2QY/3T - Biru - 5mA - Sudut Pandangan 120°

1. Gambaran Keseluruhan Produk

19-218/BHC-ZL1M2QY/3T ialah diod pemancar cahaya (LED) peranti permukaan-pasang (SMD) yang direka untuk aplikasi elektronik moden dan padat. Komponen ini mewakili kemajuan ketara berbanding LED jenis rangka plumbum tradisional, membolehkan pengecilan produk akhir yang besar. Nilai terasnya terletak pada membolehkan reka bentuk papan litar bercetak (PCB) yang lebih kecil, ketumpatan pek komponen yang lebih tinggi, dan pengurangan saiz dan berat peralatan keseluruhan. Ini menjadikannya pilihan ideal untuk aplikasi di mana ruang dan berat adalah kekangan kritikal.

LED ini ialah jenis satu warna, memancarkan cahaya biru, dan dibina menggunakan bahan mesra alam. Ia mematuhi sepenuhnya peraturan antarabangsa utama, termasuk arahan Sekatan Bahan Berbahaya (RoHS) Kesatuan Eropah, peraturan Pendaftaran, Penilaian, Pemberian Kuasa dan Sekatan Bahan Kimia (REACH), dan keperluan bebas halogen (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Produk ini dibekalkan dalam format pita-dan-gulung yang serasi dengan peralatan pemasangan pilih-dan-letak automatik standard, yang memudahkan proses pembuatan volum tinggi.

1.1 Kelebihan Teras dan Pasaran Sasaran

Kelebihan utama SMD LED ini berasal daripada saiznya yang kecil dan pembinaan ringan. Dengan menghapuskan plumbum yang besar, ia membolehkan penggunaan ruang PCB yang lebih cekap. Ini secara langsung diterjemahkan kepada selungkup produk akhir yang lebih kecil, kos bahan yang dikurangkan, dan peranti pengguna akhir yang lebih ringan. Ketumpatan pek tinggi yang boleh dicapai dengan komponen SMD adalah penting untuk elektronik moden yang kaya dengan ciri.

Aplikasi sasaran untuk LED ini adalah pelbagai, memberi tumpuan kepada fungsi penunjuk dan lampu latar. Pasaran utama termasuk bahagian dalaman automotif (cth., lampu latar papan pemuka dan suis), peralatan telekomunikasi (cth., penunjuk status dan lampu latar kekunci dalam telefon dan mesin faks), dan elektronik pengguna (cth., lampu latar rata untuk paparan hablur cecair (LCD), suis, dan simbol). Sifatnya yang serba guna juga menjadikannya sesuai untuk pelbagai aplikasi penunjuk lain merentasi sektor perindustrian dan pengguna.

2. Penarafan Maksimum Mutlak dan Parameter Teknikal

Memahami penarafan maksimum mutlak adalah penting untuk memastikan operasi yang boleh dipercayai dan mencegah kegagalan peranti pramatang. Penarafan ini mentakrifkan had tekanan di mana kerosakan kekal mungkin berlaku.

• Voltan Songsang (V_R):5 V. Melebihi voltan ini dalam arah songsang boleh menyebabkan kerosakan simpang.
• Arus Hadapan Berterusan (I_F):25 mA. Ini ialah arus DC maksimum yang boleh digunakan secara berterusan.
• Arus Hadapan Puncak (I_FP):100 mA. Penarafan arus berdenyut ini (pada kitar tugas 1/10 dan frekuensi 1 kHz) membolehkan tempoh kecerahan yang lebih tinggi secara ringkas tetapi tidak boleh digunakan untuk operasi berterusan.
• Pelesapan Kuasa (P_d):95 mW. Ini ialah jumlah kuasa maksimum yang boleh dilesapkan oleh peranti sebagai haba, dikira sebagai hasil darab voltan hadapan dan arus hadapan.
• Nyahcas Elektrostatik (ESD) Model Badan Manusia (HBM):150 V. Prosedur pengendalian ESD yang betul mesti diikuti semasa pemasangan dan pengendalian untuk mengelakkan kerosakan daripada elektrik statik.
• Suhu Operasi (T_opr):-40°C hingga +85°C. Peranti ini dijamin berfungsi dalam julat suhu persekitaran ini.
• Suhu Penyimpanan (T_stg):-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.

3. Ciri-ciri Elektro-Optik

Ciri-ciri elektro-optik diukur pada keadaan ujian piawai suhu persekitaran (T_a) 25°C dan arus hadapan (I_F) 5 mA, melainkan dinyatakan sebaliknya. Parameter ini mentakrifkan keluaran cahaya dan tingkah laku elektrik LED.

• Keamatan Pencahayaan (I_v):Julat dari minimum 11.5 milikandela (mcd) hingga maksimum 28.5 mcd. Nilai tipikal tidak dinyatakan dalam jadual ringkasan, tetapi sistem pembin menyediakan julat tertentu.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):120 darjah. Ini ialah sudut penuh di mana keamatan pencahayaan adalah separuh daripada keamatan pada 0 darjah (paksi). Sudut pandangan lebar seperti ini sesuai untuk aplikasi yang memerlukan pencahayaan luas atau kebolehlihatan dari pelbagai sudut.
• Panjang Gelombang Puncak (λ_p):468 nm. Ini ialah panjang gelombang di mana taburan kuasa spektrum mencapai maksimumnya.
• Panjang Gelombang Dominan (λ_d):Julat dari 465 nm hingga 475 nm. Ini ialah panjang gelombang tunggal yang dilihat oleh mata manusia yang sepadan dengan warna cahaya LED. Ia adalah parameter utama untuk definisi warna.
• Lebar Jalur Sinaran Spektrum (Δλ):25 nm (tipikal). Ini mentakrifkan lebar spektrum yang dipancarkan pada separuh keamatan puncak.
• Voltan Hadapan (V_F):Julat dari 2.7 V hingga 3.2 V pada I_F= 5mA. Ini ialah susut voltan merentasi LED apabila ia mengalirkan arus.
• Arus Songsang (I_R):Maksimum 50 μA apabila voltan songsang (V_R) 5V dikenakan.

Nota mengenai Toleransi:Keamatan pencahayaan mempunyai toleransi ±11%, panjang gelombang dominan mempunyai toleransi ±1 nm, dan voltan hadapan mempunyai toleransi ±0.05 V. Toleransi ini diambil kira dalam sistem pembin.

4. Penjelasan Sistem Pembin

Untuk memastikan konsistensi warna dan kecerahan dalam pengeluaran, LED disusun ke dalam bin berdasarkan parameter utama. Ini membolehkan pereka memilih komponen yang memenuhi keperluan aplikasi khusus untuk keseragaman.

4.1 Pembin Keamatan Pencahayaan

LED dikategorikan kepada empat bin (L1, L2, M1, M2) berdasarkan keamatan pencahayaan yang diukur pada I_F= 5mA.

• Bin L1:11.5 mcd hingga 14.5 mcd
• Bin L2:14.5 mcd hingga 18.0 mcd
• Bin M1:18.0 mcd hingga 22.5 mcd
• Bin M2:22.5 mcd hingga 28.5 mcd

4.2 Pembin Panjang Gelombang Dominan

LED dikumpulkan mengikut panjang gelombang dominan mereka untuk mengawal warna biru.

• Kumpulan Z:Kumpulan ini mengandungi bin untuk LED biru.
• Bin X:465 nm hingga 470 nm (biru yang sedikit lebih pendek, mungkin lebih kehijauan)
• Bin Y:470 nm hingga 475 nm (biru yang sedikit lebih panjang, mungkin lebih tulen atau lebih dalam)

4.3 Pembin Voltan Hadapan

LED juga dibin mengikut voltan hadapan (V_F) untuk membantu dalam reka bentuk litar, terutamanya untuk pengiraan perintang had arus dan reka bentuk bekalan kuasa.

• Kumpulan Q:Kumpulan ini mengandungi bin voltan hadapan.
• Bin 29:2.7 V hingga 2.8 V
• Bin 30:2.8 V hingga 2.9 V
• Bin 31:2.9 V hingga 3.0 V
• Bin 32:3.0 V hingga 3.1 V
• Bin 33:3.1 V hingga 3.2 V

Nombor bahagian produk penuh (cth., BHC-ZL1M2QY/3T) menggabungkan kod yang menentukan bin mana peranti itu tergolong untuk keamatan pencahayaan, panjang gelombang dominan, dan voltan hadapan.

5. Analisis Keluk Prestasi

Dokumen data menyediakan beberapa keluk ciri yang menggambarkan bagaimana prestasi LED berubah di bawah keadaan operasi yang berbeza. Ini adalah kritikal untuk reka bentuk yang teguh.

5.1 Keamatan Pencahayaan vs. Arus Hadapan

Keluk ini menunjukkan bahawa keamatan pencahayaan meningkat dengan arus hadapan, tetapi hubungannya tidak linear sempurna, terutamanya pada arus yang lebih tinggi. Beroperasi di atas arus berterusan yang disyorkan akan meningkatkan keluaran cahaya tetapi juga menghasilkan lebih banyak haba, berpotensi mengurangkan jangka hayat dan mengubah warna.

5.2 Keamatan Pencahayaan vs. Suhu Persekitaran

Apabila suhu persekitaran meningkat, keamatan pencahayaan LED berkurangan. Ini adalah ciri asas sumber cahaya semikonduktor. Keluk menunjukkan keamatan pencahayaan relatif menurun apabila suhu meningkat dari -40°C hingga +100°C. Reka bentuk untuk persekitaran suhu tinggi mesti mengambil kira penurunan ini.

5.3 Keluk Penurunan Arus Hadapan

Untuk mengelakkan terlalu panas, arus hadapan berterusan maksimum yang dibenarkan mesti dikurangkan apabila suhu persekitaran meningkat. Keluk ini memberikan maklumat penurunan, menentukan had I_Fyang lebih rendah pada T_ayang lebih tinggi untuk kekal dalam penarafan pelesapan kuasa.

5.4 Voltan Hadapan vs. Arus Hadapan

Ini ialah ciri arus-voltan (I-V) diod LED. Ia menunjukkan hubungan eksponen, di mana peningkatan kecil dalam voltan melebihi ambang hidup menyebabkan peningkatan besar dalam arus. Ini menekankan keperluan kritikal untuk peranti had arus (seperti perintang atau pemacu arus malar) bersiri dengan LED.

5.5 Taburan Spektrum

Graf menggambarkan kuasa sinaran relatif yang dipancarkan merentasi spektrum cahaya nampak, berpusat di sekitar panjang gelombang puncak 468 nm dengan lebar jalur tipikal 25 nm. Ini mentakrifkan ketulenan dan warna biru tertentu.

5.6 Gambarajah Sinaran

Plot kutub ini mewakili secara visual taburan ruang cahaya, mengesahkan sudut pandangan 120 darjah. Ia menunjukkan bagaimana keamatan berkurangan pada sudut di luar paksi pusat.

6. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

Dimensi fizikal pakej SMD LED disediakan dalam lukisan terperinci. Dimensi utama termasuk panjang, lebar, dan ketinggian keseluruhan, serta penempatan dan saiz terminal yang boleh dipateri. Susun atur pad pateri yang disyorkan juga dicadangkan untuk memastikan sambungan pateri yang boleh dipercayai dan penjajaran yang betul semasa reflow. Reka bentuk pad adalah untuk rujukan, dan pereka boleh mengubah suainya berdasarkan keupayaan pembuatan PCB khusus dan keperluan pengurusan terma mereka. Toleransi untuk dimensi pakej biasanya ±0.1 mm melainkan dinyatakan sebaliknya.

Komponen ini mempunyai kanta resin jernih (tidak berwarna), membolehkan cahaya biru dari cip semikonduktor InGaN (Indium Gallium Nitride) dipancarkan tanpa penapisan warna. Kekutuban ditunjukkan oleh tanda pada pakej, yang mesti diperhatikan semasa penempatan untuk memastikan sambungan elektrik yang betul.

7. Garis Panduan Pematerian, Pemasangan dan Penyimpanan

Pematuhan kepada garis panduan ini adalah penting untuk hasil pemasangan dan kebolehpercayaan jangka panjang.

7.1 Keperluan Had Arus

Perintang had arus luaran adalah wajib. Ciri I-V eksponen LED bermaksud bahawa perubahan kecil dalam voltan bekalan boleh menyebabkan perubahan besar, berpotensi merosakkan, dalam arus hadapan. Perintang menetapkan arus operasi dengan boleh dipercayai.

7.2 Penyimpanan dan Kepekaan Kelembapan

LED dibungkus dalam beg tahan lembapan dengan desikan untuk mengelakkan penyerapan kelembapan atmosfera. Beg tidak boleh dibuka sehingga komponen sedia untuk digunakan dalam pengeluaran. Sebelum dibuka, keadaan penyimpanan hendaklah ≤30°C dan ≤90% RH. Selepas dibuka, komponen mempunyai "jangka hayat lantai" satu tahun jika disimpan pada ≤30°C dan ≤60% RH. Bahagian yang tidak digunakan hendaklah dimeterai semula dalam pakej kalis lembapan. Jika penunjuk desikan berubah warna atau masa penyimpanan dilebihi, rawatan pembakaran pada 60 ±5°C selama 24 jam diperlukan untuk mengeluarkan kelembapan sebelum pematerian reflow.

7.3 Keadaan Pematerian

Peranti ini serasi dengan proses pematerian reflow inframerah (IR) dan fasa wap. Profil suhu reflow bebas plumbum disediakan, menentukan pemanasan awal, masa di atas likuidus (217°C), suhu puncak (maks 260°C selama 10 saat maks), dan kadar penyejukan. Pematerian reflow tidak boleh dilakukan lebih daripada dua kali pada LED yang sama. Semasa pematerian, tiada tekanan mekanikal harus dikenakan pada komponen, dan PCB tidak boleh meleding selepas proses.

7.4 Pematerian Tangan dan Kerja Semula

Jika pematerian tangan diperlukan, suhu hujung besi pemateri mestilah di bawah 350°C, dan masa sentuhan setiap terminal tidak boleh melebihi 3 saat. Besi pemateri berkuasa rendah (<25W) disyorkan, dengan selang sekurang-kurangnya 2 saat antara pematerian setiap terminal. Kerja semula selepas LED dipateri sangat tidak digalakkan. Jika benar-benar tidak dapat dielakkan, besi pemateri berkepala dua khusus mesti digunakan untuk memanaskan kedua-dua terminal secara serentak, dan kesan pada ciri LED mesti disahkan terlebih dahulu.

8. Pembungkusan dan Maklumat Pesanan

Produk ini dibekalkan dalam pita 8mm standard pada gulung diameter 7 inci. Setiap gulung mengandungi 3000 keping. Dimensi pita pembawa dan gulung ditentukan untuk memastikan keserasian dengan peralatan pemasangan automatik. Pembungkusan termasuk beg kalis lembapan aluminium, desikan, dan label. Label pada gulung memberikan maklumat kritikal termasuk nombor produk (P/N), nombor bahagian pelanggan (CPN), kuantiti pembungkusan (QTY), dan kod bin khusus untuk keamatan pencahayaan (CAT), panjang gelombang dominan/kromatisiti (HUE), dan voltan hadapan (REF), bersama-sama dengan nombor lot pembuatan (LOT No).

9. Pertimbangan Reka Bentuk Aplikasi

9.1 Reka Bentuk Litar

Langkah reka bentuk asas ialah memilih perintang had arus yang sesuai. Nilai dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (V_bekalan- V_F) / I_F. Gunakan V_Fmaksimum dari dokumen data (atau bin khusus) untuk memastikan arus tidak melebihi I_Fyang dikehendaki di bawah keadaan terburuk. Penarafan kuasa perintang juga mesti mencukupi: P_R= (I_F)² * R. Untuk reka bentuk yang memerlukan kecerahan konsisten merentasi julat suhu atau pelbagai LED, pertimbangkan untuk menggunakan pemacu arus malar dan bukannya perintang ringkas.

9.2 Pengurusan Terma

Walaupun SMD LED cekap, ia masih menghasilkan haba. Beroperasi pada atau berhampiran penarafan arus maksimum akan meningkatkan suhu simpang. Suhu tinggi mengurangkan keluaran cahaya (susut nilai lumen) dan boleh mempercepatkan degradasi jangka panjang. Pastikan susun atur PCB menyediakan pelepasan terma yang mencukupi, terutamanya jika LED didorong pada arus tinggi atau digunakan dalam persekitaran suhu persekitaran tinggi. Ikuti keluk penurunan arus hadapan yang disediakan dalam dokumen data.

9.3 Integrasi Optik

Sudut pandangan 120 darjah memberikan pancaran luas. Untuk aplikasi yang memerlukan pancaran yang lebih fokus, optik sekunder seperti kanta atau pandu cahaya mungkin diperlukan. Pakej resin jernih sesuai untuk digunakan dengan elemen optik luaran. Apabila mereka bentuk pandu cahaya atau penyebar, ambil kira corak sinaran ruang dan keluaran spektrum LED.

10. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Berbanding dengan LED lubang melalui tradisional dengan wayar plumbum, SMD LED ini menawarkan kelebihan muktamad untuk pembuatan moden: ruang papan yang dikurangkan secara drastik, kesesuaian untuk pemasangan automatik sepenuhnya, dan profil rendah yang membolehkan produk lebih nipis. Dalam kategori SMD LED, pembeza utama untuk bahagian khusus ini termasuk gabungan julat pembin keamatan pencahayaan yang agak tinggi (sehingga 28.5 mcd pada 5mA), sudut pandangan yang sangat lebar 120 darjah, dan pematuhan dengan piawaian bebas halogen dan RoHS yang ketat. Sistem pembin terperinci untuk keamatan, panjang gelombang, dan voltan memberikan pereka butiran yang diperlukan untuk aplikasi yang menuntut konsistensi tinggi, seperti tatasusunan lampu latar pelbagai LED atau kelompok penunjuk status di mana padanan warna dan kecerahan adalah penting secara visual.

11. Soalan Lazim (FAQ)

S: Mengapa perintang had arus benar-benar diperlukan?

J: LED ialah diod dengan hubungan arus-voltan bukan linear dan eksponen. Tanpa perintang untuk menghadkan arus, walaupun lebihan voltan kecil akan menyebabkan arus meningkat tanpa kawalan, hampir serta-merta memusnahkan LED kerana terlalu panas.

S: Bolehkah saya mendorong LED ini dengan bekalan 3.3V tanpa perintang?

J: Tidak boleh. Voltan hadapan julat dari 2.7V hingga 3.2V. Bekalan 3.3V melebihi V_Fminimum, dan tanpa perintang untuk menurunkan tambahan 0.1V hingga 0.6V, arus akan tidak terkawal dan berkemungkinan melebihi penarafan maksimum, merosakkan LED.

S: Apakah maksud penamaan "bebas Pb" untuk pematerian?

J: Ia bermaksud terminal peranti bebas daripada plumbum. Ini memerlukan penggunaan aloi pateri bebas plumbum (Pb-free) semasa pemasangan, yang biasanya mempunyai takat lebur lebih tinggi daripada pateri timah-plumbum tradisional. Profil reflow yang disediakan direka khusus untuk proses Pb-free suhu tinggi ini.

S: Bagaimana saya mentafsir kod bin nombor bahagian (cth., ZL1M2QY)?

J: Kod sepadan dengan kumpulan pembin. Contohnya, 'L1' atau 'M2' menunjukkan bin keamatan pencahayaan, 'Y' menunjukkan bin panjang gelombang dominan (470-475nm), dan 'QY' mungkin merujuk kepada kumpulan bin voltan hadapan. Pemetaan tepat harus disahkan dengan dokumentasi kod bin terperinci pengilang.

12. Contoh Reka Bentuk dan Kes Penggunaan

Kes 1: Lampu Latar Suis Papan Pemuka Automotif:Sekumpulan 5-10 LED ini digunakan untuk melatari pelbagai butang dan tombol. Pereka memilih LED dari bin keamatan pencahayaan yang sama (cth., M1) dan bin panjang gelombang dominan yang sama (cth., Y) untuk memastikan warna dan kecerahan seragam merentasi semua suis. Sudut pandangan lebar 120° memastikan lampu latar kelihatan dari perspektif pemandu. LED didorong pada 10mA yang konservatif melalui pengatur arus malar yang disepadukan ke dalam modul kawalan papan pemuka untuk mengekalkan kecerahan stabil walaupun terdapat turun naik dalam sistem elektrik 12V kenderaan.

Kes 2: Panel Penunjuk Status Perindustrian:Satu LED digunakan sebagai penunjuk "kuasa hidup" pada sekeping peralatan kilang. Litar ringkas direka dengan rel 5V, perintang had arus dikira untuk operasi 15mA (menggunakan V_Fmaksimum 3.2V: R = (5-3.2)/0.015 = 120Ω), dan LED. Cahaya biru jernih sangat kelihatan dalam persekitaran perindustrian yang terang. Pakej SMD membolehkannya diletakkan terus pada PCB kawalan utama, menjimatkan ruang dan kos pemasangan berbanding LED lubang melalui yang dipasang pada panel.

13. Prinsip Operasi

LED ini ialah peranti fotonik semikonduktor. Terasnya ialah cip yang diperbuat daripada bahan InGaN (Indium Gallium Nitride). Apabila voltan hadapan melebihi ambang hidup diod dikenakan, elektron dan lubang disuntik ke dalam kawasan aktif semikonduktor. Pembawa cas ini bergabung semula, dan tenaga yang dibebaskan dari penggabungan semula ini dipancarkan dalam bentuk foton (cahaya). Komposisi khusus aloi InGaN menentukan tenaga jurang jalur semikonduktor, yang secara langsung menentukan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan—dalam kes ini, biru. Enkapsulan resin epoksi jernih melindungi cip semikonduktor halus, bertindak sebagai kanta untuk membentuk keluaran cahaya, dan memberikan kestabilan mekanikal.

14. Trend Teknologi

Pembangunan SMD LED seperti siri 19-218 adalah sebahagian daripada trend yang lebih luas dalam elektronik ke arah pengecilan, peningkatan fungsi per unit kawasan, dan pembuatan automatik volum tinggi. Kemajuan dalam bahan semikonduktor, terutamanya dalam kecekapan dan julat warna LED biru dan putih berasaskan InGaN, telah menjadi pemacu utama. Trend masa depan dalam kelas komponen ini mungkin termasuk peningkatan lanjut dalam keberkesanan pencahayaan (lebih banyak keluaran cahaya per watt elektrik), peningkatan konsistensi warna dan rendering, integrasi litar kawalan papan (menjadi LED "pintar"), dan pakej yang direka untuk ketumpatan kuasa yang lebih tinggi dan pengurusan terma yang lebih baik. Dorongan untuk kelestarian terus mendorong penghapusan bahan berbahaya dan penambahbaikan dalam kecekapan tenaga merentasi kitaran hayat.