Dokumen Teknikal SMD LED 17-21 Kuning Cemerlang - Pakej 1.6x0.8x0.6mm - Voltan 1.75-2.35V - Kuasa 60mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

SMD LED 17-21 ialah peranti permukaan-pasang yang direka untuk aplikasi PCB berketumpatan tinggi. Ia menggunakan teknologi semikonduktor AlGaInP untuk menghasilkan output cahaya kuning yang cemerlang. Kelebihan utama komponen ini ialah saiznya yang amat kecil, berukuran 1.6mm x 0.8mm x 0.6mm, yang membolehkan penjimatan ruang yang ketara pada papan litar berbanding LED berwayar tradisional. Pengurangan saiz ini secara langsung menyumbang kepada reka bentuk produk akhir yang lebih kecil, keperluan penyimpanan komponen yang berkurangan, dan ketumpatan pek yang lebih tinggi pada PCB. Peranti ini juga ringan, menjadikannya sesuai untuk aplikasi elektronik mudah alih dan miniatur di mana berat adalah faktor kritikal.

LED ini dikelaskan sebagai jenis satu-warna dan dibina menggunakan bahan bebas plumbum (Pb-free). Ia mematuhi peraturan alam sekitar dan keselamatan utama, termasuk arahan EU RoHS, peraturan EU REACH, dan dikelaskan sebagai bebas halogen, dengan kandungan bromin (Br) dan klorin (Cl) masing-masing di bawah 900 ppm dan jumlahnya di bawah 1500 ppm. Produk ini dibekalkan pada pita 8mm, dililit pada reel berdiameter 7 inci, menjadikannya serasi sepenuhnya dengan peralatan pemasangan pick-and-place automatik standard. Ia juga direka untuk menahan proses pateri biasa, termasuk reflow inframerah dan fasa wap.

2. Spesifikasi Teknikal dan Tafsiran Objektif Mendalam

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan maksimum mutlak menentukan had tekanan di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Nilai-nilai ini tidak bertujuan untuk operasi biasa.

• Voltan Songsang (VR):5V. Melebihi voltan ini dalam bias songsang boleh menyebabkan kerosakan simpang.
• Arus Ke Hadapan (IF):25mA DC. Ini adalah arus berterusan maksimum yang disyorkan untuk operasi yang boleh dipercayai.
• Arus Ke Hadapan Puncak (IFP):60mA. Penarafan ini terpakai di bawah keadaan berdenyut dengan kitar tugas 1/10 pada 1kHz. Ia membenarkan tempoh singkat kecerahan yang lebih tinggi tetapi tidak boleh digunakan untuk pacuan berterusan.
• Pelesapan Kuasa (Pd):60mW. Ini adalah kuasa maksimum yang boleh dilesapkan oleh pakej sebagai haba pada suhu ambien (Ta) 25°C. Pengurangan penarafan mungkin diperlukan pada suhu yang lebih tinggi.
• Nyahcas Elektrostatik (ESD):2000V (Model Badan Manusia). Ini menunjukkan tahap kepekaan ESD yang sederhana. Prosedur pengendalian ESD yang betul adalah penting semasa pemasangan dan pengendalian.
• Suhu Operasi (Topr):-40°C hingga +85°C. Peranti ini dinilai untuk aplikasi julat suhu perindustrian.
• Suhu Penyimpanan (Tstg):-40°C hingga +90°C.
• Suhu Pateri:Peranti ini boleh menahan pateri reflow dengan suhu puncak 260°C sehingga 10 saat. Untuk pateri tangan, suhu hujung besi pateri tidak boleh melebihi 350°C, dan masa sentuhan harus dihadkan kepada 3 saat per terminal.

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik

Parameter ini diukur pada keadaan ujian standard Ta=25°C dan IF=20mA, melainkan dinyatakan sebaliknya. Ia menentukan prestasi optik dan elektrik LED.

• Keamatan Bercahaya (Iv):Julat dari minimum 28.50 mcd hingga maksimum 72.00 mcd. Nilai tipikal berada dalam julat ini. Toleransi ±11% terpakai pada keamatan bercahaya.
• Sudut Pandangan (2θ1/2):Biasanya 140 darjah. Sudut pandangan yang luas ini menjadikan LED sesuai untuk aplikasi yang memerlukan pencahayaan luas atau keterlihatan dari pelbagai sudut.
• Panjang Gelombang Puncak (λp):Biasanya 591 nm. Ini adalah panjang gelombang di mana taburan kuasa spektrum adalah maksimum.
• Panjang Gelombang Dominan (λd):Julat dari 585.50 nm hingga 591.50 nm. Ini adalah panjang gelombang tunggal yang dilihat oleh mata manusia yang sepadan dengan warna cahaya LED. Toleransi ketat ±1nm dinyatakan.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ):Biasanya 15 nm. Ini menentukan lebar spektrum yang dipancarkan pada separuh keamatan maksimum (FWHM).
• Voltan Ke Hadapan (VF):Julat dari 1.75V hingga 2.35V pada IF=20mA. Toleransi ±0.1V dicatatkan. Parameter ini adalah penting untuk mereka bentuk litar had arus.
• Arus Songsang (IR):Maksimum 10 μA pada VR=5V. Dokumen data menyatakan dengan jelas peranti ini tidak direka untuk operasi songsang; ujian ini adalah untuk pencirian sahaja.

3. Penjelasan Sistem Pembin

Untuk memastikan konsistensi dalam pengeluaran, LED disusun ke dalam bin berdasarkan parameter utama. Ini membolehkan pereka memilih bahagian yang memenuhi kriteria prestasi tertentu untuk aplikasi mereka.

3.1 Pembin Keamatan Bercahaya

LED dikategorikan kepada empat bin (N1, N2, P1, P2) berdasarkan keamatan bercahaya yang diukur pada 20mA.

• N1:28.50 - 36.00 mcd
• N2:36.00 - 45.00 mcd
• P1:45.00 - 57.00 mcd
• P2:57.00 - 72.00 mcd

3.2 Pembin Panjang Gelombang Dominan

Warna (hue) dikawal dengan membin panjang gelombang dominan kepada dua kumpulan.

• D3:585.50 - 588.50 nm
• D4:588.50 - 591.50 nm

3.3 Pembin Voltan Ke Hadapan

Voltan ke hadapan dibin untuk membantu dalam reka bentuk bekalan kuasa dan mengumpulkan LED dengan ciri-ciri elektrik yang serupa.

• Bin 0:1.75 - 1.95 V
• Bin 1:1.95 - 2.15 V
• Bin 2:2.15 - 2.35 V

Gabungan kod bin ini (cth., CAT untuk keamatan, HUE untuk panjang gelombang, REF untuk voltan) biasanya ditunjukkan pada label pembungkusan produk, membolehkan pemilihan komponen yang tepat.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Dokumen data merujuk kepada lengkung ciri elektro-optik tipikal. Walaupun graf khusus tidak disediakan dalam teks, lengkung standard untuk LED sedemikian biasanya termasuk:

• Keamatan Bercahaya Relatif vs. Arus Ke Hadapan:Lengkung ini menunjukkan bagaimana output cahaya meningkat dengan arus, biasanya dalam cara sub-linear pada arus yang lebih tinggi disebabkan oleh kesan pemanasan.
• Voltan Ke Hadapan vs. Arus Ke Hadapan:Ini adalah ciri I-V diod, menunjukkan hubungan eksponen.
• Keamatan Bercahaya Relatif vs. Suhu Ambien:Lengkung ini menunjukkan kesan pemadaman haba, di mana output cahaya berkurangan apabila suhu simpang meningkat.
• Taburan Kuasa Spektrum:Plot yang menunjukkan keamatan cahaya yang dipancarkan merentasi panjang gelombang, berpusat di sekitar panjang gelombang puncak 591 nm dengan lebar jalur tipikal 15 nm.

Lengkung ini adalah penting untuk memahami tingkah laku peranti di bawah keadaan bukan standard (arus atau suhu yang berbeza) dan untuk mengoptimumkan litar pacuan untuk kecekapan dan jangka hayat.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej

SMD LED 17-21 mempunyai pakej segi empat tepat yang padat. Dimensi utama (dalam mm) termasuk panjang badan 1.6, lebar 0.8, dan ketinggian 0.6. Pad terminal direka untuk pateri yang boleh dipercayai. Tanda pengenalan katod terdapat pada pakej, yang penting untuk orientasi yang betul semasa pemasangan. Semua toleransi yang tidak dinyatakan adalah ±0.1mm.

5.2 Pengenalpastian Polarity

Polariti yang betul adalah penting untuk operasi LED. Pakej ini mempunyai tanda yang berbeza untuk mengenal pasti terminal katod (-). Pereka mesti memastikan tapak kaki PCB termasuk penanda yang sepadan dan proses pemasangan menyelaraskan komponen dengan betul.

6. Garis Panduan Pateri dan Pemasangan

Pengendalian yang betul adalah penting untuk mengekalkan kebolehpercayaan dan prestasi peranti.

6.1 Had Arus

Perintang had arus luaran adalah wajib. Ciri I-V eksponen LED bermaksud peningkatan kecil dalam voltan boleh menyebabkan peningkatan arus yang besar, berpotensi merosakkan. Nilai perintang harus dikira berdasarkan voltan bekalan, voltan ke hadapan LED (menggunakan nilai maksimum dari bin atau dokumen data untuk keselamatan), dan arus ke hadapan yang dikehendaki (tidak melebihi 25mA berterusan).

6.2 Penyimpanan dan Kepekaan Kelembapan

Produk ini dibungkus dalam beg tahan lembap dengan desiccant. Untuk mengelakkan kerosakan akibat lembapan semasa reflow ("popcorning"), langkah berjaga-jaga berikut mesti diambil:

• Jangan buka beg kalis lembap sehingga sedia untuk digunakan.
• Selepas dibuka, gunakan komponen dalam masa 168 jam (7 hari) jika disimpan pada keadaan ≤30°C dan ≤60% RH.
• Jika masa pendedahan dilebihi atau desiccant menunjukkan tepu, pembakaran pada 60±5°C selama 24 jam diperlukan sebelum reflow.

6.3 Profil Pateri Reflow

Profil reflow bebas plumbum (Pb-free) dinyatakan:

• Pemanasan Awal:150-200°C selama 60-120 saat.
• Masa Melebihi Likuidus (217°C):60-150 saat.
• Suhu Puncak:Maksimum 260°C, dipegang untuk maksimum 10 saat.
• Kadar Pemanasan:Maksimum 6°C/saat sehingga 255°C.
• Kadar Penyejukan:Maksimum 3°C/saat.

Reflow tidak boleh dilakukan lebih daripada dua kali. Elakkan tekanan mekanikal pada pakej semasa pemanasan dan jangan meledingkan PCB selepas pateri.

6.4 Pateri Tangan dan Kerja Semula

Jika pateri tangan diperlukan, gunakan besi pateri dengan suhu hujung ≤350°C dan kuasa ≤25W. Masa sentuhan per terminal mestilah ≤3 saat. Benarkan selang penyejukan sekurang-kurangnya 2 saat antara pateri setiap terminal. Kerja semula sangat tidak digalakkan. Jika tidak dapat dielakkan, besi pateri berkepala dua khusus mesti digunakan untuk memanaskan kedua-dua terminal secara serentak, mencegah tekanan haba pada die silikon. Kesan kerja semula pada ciri-ciri LED mesti disahkan terlebih dahulu.

7. Maklumat Pembungkusan dan Pesanan

7.1 Spesifikasi Reel dan Pita

LED dibekalkan dalam pita pembawa timbul dengan poket yang sesuai untuk pakej 17-21. Lebar pita ialah 8mm, dililit pada reel diameter standard 7 inci (178mm). Setiap reel mengandungi 3000 keping. Dimensi reel dan pita pembawa terperinci disediakan dalam dokumen data untuk keserasian dengan feeder automatik.

7.2 Maklumat Label

Label pembungkusan mengandungi beberapa kod utama:

• P/N:Nombor Produk (cth., 17-21/Y2C-CN1P2B/3T).
• QTY:Kuantiti Pembungkusan (3000 keping/reel).
• CAT:Pangkat Keamatan Bercahaya (cth., N1, P2).
• HUE:Pangkat Kromatisiti/Panjang Gelombang Dominan (cth., D3, D4).
• REF:Pangkat Voltan Ke Hadapan (cth., 0, 1, 2).
• No LOT:Nombor lot kebolehkesanan.

8. Cadangan Aplikasi

8.1 Senario Aplikasi Biasa

• Pencahayaan Belakang:Sesuai untuk pencahayaan belakang penunjuk, simbol, dan suis dalam papan pemuka automotif, elektronik pengguna, dan panel kawalan perindustrian.
• Penunjuk Status:Sempurna untuk penunjuk kuasa, sambungan, dan status dalam peralatan telekomunikasi (telefon, faks), perkakasan rangkaian, dan peralatan rumah.
• Pencahayaan Belakang LCD Rata:Boleh digunakan dalam tatasusunan untuk menyediakan pencahayaan belakang seragam untuk paparan LCD monokrom atau berpetak kecil.
• Penunjuk Tujuan Umum:Sesuai untuk sebarang aplikasi yang memerlukan penunjuk visual yang terang, boleh dipercayai, dan padat.

8.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Litar Pacuan:Sentiasa gunakan pemacu arus malar atau sumber voltan dengan perintang siri. Pertimbangkan pembin voltan ke hadapan apabila mengira nilai perintang untuk memastikan kecerahan konsisten merentasi kumpulan pengeluaran yang berbeza.
• Pengurusan Haba:Walaupun kuasa rendah, pastikan kawasan kuprum PCB atau via haba yang mencukupi jika beroperasi pada suhu ambien tinggi atau berhampiran arus maksimum untuk mengurus suhu simpang dan mengekalkan output cahaya dan jangka hayat.
• Perlindungan ESD:Gabungkan diod perlindungan ESD pada talian sensitif jika LED berada di lokasi terdedah (cth., penunjuk panel).
• Reka Bentuk Optik:Sudut pandangan luas 140 darjah mungkin memerlukan pandu cahaya atau penyebar jika pancaran yang lebih fokus diperlukan. Untuk keterlihatan optimum, pertimbangkan nisbah kontras terhadap latar belakang.

9. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

LED 17-21 menawarkan kelebihan khusus dalam kategorinya:

• vs. SMD LED Lebih Besar (cth., 3528, 5050):17-21 menyediakan tapak kaki yang jauh lebih kecil, membolehkan reka bentuk ultra-miniatur. Pertukaran biasanya output cahaya maksimum dan pengendalian kuasa yang lebih rendah.
• vs. LED Berwayar:Ia menghapuskan keperluan untuk pemasangan lubang tembus, membolehkan pemasangan automatik sepenuhnya, mengurangkan saiz papan, dan meningkatkan keteguhan mekanikal dengan menghapuskan wayar bengkok.
• vs. LED Kuning Lain:Penggunaan teknologi AlGaInP biasanya menawarkan kecekapan bercahaya yang lebih tinggi dan ketepuan warna yang lebih baik untuk warna kuning dan ambar berbanding teknologi lama seperti GaAsP pada GaP.
• Pembeza Utama:Gabungan tapak kaki yang sangat kecil 1.6x0.8mm, sudut pandangan luas 140 darjah, pematuhan dengan standard bebas halogen dan alam sekitar lain, dan pembin terperinci untuk konsistensi warna dan keamatan.

10. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S1: Apakah nilai perintang yang perlu saya gunakan dengan bekalan 5V?

J: Menggunakan VF maksimum 2.35V (dari Bin 2) dan sasaran IF 20mA untuk keselamatan: R = (Vsupply - VF) / IF = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 Ohm. Gunakan nilai standard terdekat (cth., 130 atau 150 Ohm). Sentiasa sahkan arus sebenar dalam litar.

S2: Bolehkah saya memacu LED ini pada 30mA untuk kecerahan yang lebih tinggi?

J: Tidak. Penarafan Maksimum Mutlak untuk arus ke hadapan berterusan (IF) ialah 25mA. Beroperasi pada 30mA melebihi penarafan ini, yang akan mengurangkan kebolehpercayaan dan jangka hayat, dan mungkin menyebabkan kegagalan segera akibat terlalu panas.

S3: Sudut pandangan ialah 140 darjah. Bagaimana saya mendapatkan pancaran yang lebih fokus?

J: Anda perlu menggunakan komponen optik luaran, seperti kanta yang diletakkan di atas LED. Pakej asli memancarkan corak lambertian yang luas.

S4: Sistem pemeriksaan optik automatik (AOI) saya menghadapi masalah dengan tanda katod. Adakah cara yang disyorkan untuk mengenal pasti polarity pada PCB?

J: Ya. Tapak kaki PCB harus termasuk ciri silkscreen atau kuprum yang sepadan dengan tanda katod pakej. Pastikan sistem penglihatan mesin pick-and-place diprogramkan untuk mengenali asimetri ini. Rujuk lukisan dimensi pakej untuk lokasi tepat tanda.

S5: Adakah saya perlu membakar komponen jika beg telah dibuka selama 10 hari?

J: Ya. Spesifikasi menyatakan "jangka hayat lantai" 168 jam (7 hari) selepas membuka beg halangan lembap. Memandangkan 10 hari (240 jam) melebihi ini, anda mesti melakukan rawatan pembakaran (60±5°C selama 24 jam) sebelum mendedahkan LED kepada pateri reflow untuk mengelakkan kerosakan berkaitan lembapan.

11. Kajian Kes Aplikasi Praktikal

Senario: Mereka bentuk panel penunjuk status pelbagai padat untuk peranti perubatan mudah alih.

Keperluan:Peranti memerlukan 6 penunjuk status bebas (Kuasa, Bateri Rendah, Bluetooth, Ralat, Mod A, Mod B) dalam ruang yang sangat terhad pada panel hadapan. Penunjuk mesti jelas kelihatan dalam pelbagai keadaan pencahayaan, menggunakan kuasa minimum, dan menahan pembersihan dengan disinfektan.

Pelaksanaan Reka Bentuk:

1. Pemilihan Komponen:LED kuning cemerlang 17-21 dipilih untuk semua penunjuk kerana saiznya yang kecil (membolehkan 6 LED muat dalam satu baris dengan jarak), kecerahan yang baik, dan sudut pandangan luas memastikan keterlihatan dari sudut yang berbeza.
2. Reka Bentuk Litar:Rel 3.3V biasa digunakan. Menggunakan VF tipikal 2.0V dan IF=15mA (untuk keseimbangan kecerahan dan penjimatan kuasa), perintang had arus dikira: R = (3.3V - 2.0V) / 0.015A ≈ 87 Ohm. Perintang 91 Ohm, toleransi 1% dipilih untuk setiap LED untuk memastikan kecerahan seragam.
3. Susun Atur PCB:LED diletakkan pada pusat 3mm. Tapak kaki PCB direka mengikut susun atur pad yang disyorkan oleh dokumen data, dengan titik silkscreen yang jelas di sebelah pad katod. Tuangan tanah kecil di sekitar LED ditinggalkan untuk memudahkan pateri dan pembersihan.
4. Reka Bentuk Panel:Panel hadapan mempunyai apertur diameter 1.2mm yang sejajar dengan setiap LED. Filem penyebar putih susu nipis diletakkan di belakang panel untuk melembutkan hotspot LED dan mencipta titik bercahaya seragam.
5. Kawalan Perisian:Mikropengawal memacu setiap LED melalui pin GPIO yang dikonfigurasikan sebagai output litar terbuka dengan tarik-atas dalaman dilumpuhkan, menyalurkan arus melalui pasangan LED/perintang ke tanah.
6. Keputusan:Panel penunjuk yang bersih dan kelihatan profesional yang memenuhi semua keperluan saiz, keterlihatan, dan kebolehpercayaan. Pembin konsisten (menentukan CAT=P1 atau lebih tinggi, HUE=D4) dalam senarai bahan memastikan semua unit mempunyai warna dan kecerahan seragam.

12. Pengenalan Prinsip Teknikal

LED 17-21 adalah berdasarkan bahan semikonduktor Aluminium Gallium Indium Phosphide (AlGaInP) yang ditumbuhkan pada substrat. Apabila voltan ke hadapan melebihi voltan hidup diod (kira-kira 1.8V) dikenakan, elektron dan lubang disuntik ke dalam kawasan aktif dari lapisan jenis-n dan jenis-p, masing-masing. Pembawa cas ini bergabung semula secara radiatif, membebaskan tenaga dalam bentuk foton. Komposisi khusus aloi AlGaInP menentukan tenaga jurang jalur, yang secara langsung menentukan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan. Untuk kuning cemerlang, panjang gelombang puncak direkayasa menjadi sekitar 591 nm. Enkapsulan resin epoksi jernih air melindungi cip semikonduktor, bertindak sebagai kanta untuk membentuk output cahaya (menyumbang kepada sudut pandangan 140 darjah), dan mungkin mengandungi fosfor atau pewarna, walaupun untuk jenis satu-warna ini, ia mungkin tidak diubahsuai untuk mengekalkan ketulenan warna.

13. Trend dan Perkembangan Industri

Pasaran untuk SMD LED miniatur seperti 17-21 terus berkembang. Trend utama yang mempengaruhi segmen produk ini termasuk:

• Peningkatan Kecekapan:Peningkatan berterusan dalam sains bahan dan reka bentuk cip bertujuan untuk memberikan keberkesanan bercahaya yang lebih tinggi (lebih banyak output cahaya per unit kuasa elektrik) dari saiz pakej yang sama atau lebih kecil.
• Kebolehpercayaan Dipertingkatkan:Permintaan dari aplikasi automotif dan perindustrian mendorong peningkatan dalam prestasi suhu tinggi, ketahanan lembapan, dan jangka hayat.
• Pembin Warna Lebih Ketat:Aplikasi yang memerlukan padanan warna tepat, seperti penunjuk multi-LED atau tatasusunan pencahayaan belakang, mendorong pengeluar ke arah toleransi pembin yang lebih sempit untuk panjang gelombang dominan dan keamatan bercahaya.
• Integrasi:Trend ke arah mengintegrasikan berbilang cip LED, perintang had arus, atau bahkan IC kawalan ke dalam modul pakej tunggal untuk memudahkan reka bentuk litar pengguna akhir dan menjimatkan ruang papan.
• Pematuhan Alam Sekitar:Peraturan seperti RoHS dan REACH menjadi lebih ketat dan lebih global, menjadikan pengisytiharan bahan penuh dan pematuhan bebas halogen sebagai jangkaan standard, bukan pembeza.

Peranti seperti 17-21 mewakili penyelesaian matang dan dioptimumkan untuk keperluan penunjuk asas, dengan iterasi masa depan mungkin memberi tumpuan kepada trend di atas dan bukannya perubahan radikal dalam faktor bentuk untuk kelas ultra-miniatur ini.