Dokumen Teknikal SMD LED 15-21/GHC-YR2U1/3T - 2.0x1.25x0.8mm - 3.3V - 95mW - Hijau Cemerlang

1. Gambaran Keseluruhan Produk

15-21/GHC-YR2U1/3T ialah diod pemancar cahaya (LED) peranti permukaan terpasang (SMD) yang direka untuk aplikasi elektronik moden dan padat. Komponen ini mewakili kemajuan ketara berbanding LED jenis rangka plumbum tradisional, menawarkan faedah besar dari segi penggunaan ruang papan dan peminikroan sistem keseluruhan.

Kelebihan utama LED ini terletak pada saiznya yang mini. Saiznya yang jauh lebih kecil berbanding komponen lubang melalui membolehkan pereka mencapai ketumpatan pek yang lebih tinggi pada papan litar bercetak (PCB). Ini secara langsung membawa kepada pengurangan saiz papan, keperluan penyimpanan komponen yang minimum, dan akhirnya, penciptaan peralatan pengguna akhir yang lebih kecil dan ringan. Sifat ringan semula jadi pakej SMD menjadikannya pilihan ideal untuk aplikasi di mana berat dan ruang adalah kekangan kritikal.

LED ini ialah jenis satu warna, memancarkan cahaya hijau cemerlang, dan dibina menggunakan bahan mesra alam, bebas Pb dan mematuhi piawaian RoHS, EU REACH, dan bebas halogen (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). Ia dibekalkan dalam pita 8mm piawai industri pada gegelung diameter 7 inci, memastikan keserasian dengan peralatan pemasangan pick-and-place automatik berkelajuan tinggi. Peranti ini juga direka untuk menahan proses pateri reflow inframerah dan fasa wap piawai.

2. Penerangan Mendalam Parameter Teknikal

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Memahami penarafan maksimum mutlak adalah penting untuk memastikan kebolehpercayaan jangka panjang dan mencegah kegagalan bencana. Penarafan ini menentukan had di mana kerosakan kekal mungkin berlaku pada peranti.

• Arus Ke Hadapan (IF):25 mA. Ini ialah arus DC berterusan maksimum yang boleh dikenakan pada LED di bawah keadaan operasi biasa.
• Arus Ke Hadapan Puncak (IFP):50 mA. Penarafan ini terpakai di bawah keadaan berdenyut dengan kitar tugas 1/10 pada 1 kHz. Melebihi penarafan arus berterusan hanya dibenarkan di bawah keadaan berdenyut khusus ini.
• Pelesapan Kuasa (Pd):95 mW. Ini ialah jumlah kuasa maksimum yang boleh dipancarkan oleh peranti sebagai haba pada suhu ambien (Ta) 25°C. Penarafan ini dikurangkan pada suhu ambien yang lebih tinggi.
• Nyahcas Elektrostatik (ESD):150 V (Model Badan Manusia). Prosedur pengendalian ESD yang betul mesti diikuti semasa pemasangan dan pengendalian untuk mencegah kerosakan daripada elektrik statik.
• Suhu Operasi (Topr):-40°C hingga +85°C. Peranti ini dijamin berfungsi dalam julat suhu ambien ini.
• Suhu Penyimpanan (Tstg):-40°C hingga +90°C. Peranti ini boleh disimpan dalam julat suhu ini apabila tidak dibekalkan kuasa.
• Suhu Paterian (Tsol):Peranti ini boleh menahan pateri reflow dengan suhu puncak 260°C sehingga 10 saat. Untuk paterian tangan, suhu hujung besi pateri tidak boleh melebihi 350°C, dan masa sentuhan harus dihadkan kepada 3 saat setiap terminal.

2.2 Ciri-ciri Elektro-Optik

Ciri-ciri elektro-optik menentukan output cahaya dan tingkah laku elektrik LED di bawah keadaan ujian yang ditetapkan (Ta=25°C, IF=20mA melainkan dinyatakan). Ini adalah parameter utama untuk reka bentuk dan pengesahan prestasi.

• Keamatan Bercahaya (Iv):Julat dari minimum 140.0 mcd hingga maksimum 565.0 mcd, dengan nilai tipikal bergantung pada bin tertentu. Toleransi untuk keamatan bercahaya ialah ±11%.
• Sudut Pandangan (2θ1/2):130 darjah (tipikal). Sudut pandangan lebar ini menunjukkan corak pancaran Lambertian atau hampir-Lambertian, sesuai untuk aplikasi yang memerlukan pencahayaan kawasan luas.
• Panjang Gelombang Puncak (λp):518 nm (tipikal). Ini ialah panjang gelombang di mana taburan kuasa spektrum mencapai maksimum.
• Panjang Gelombang Dominan (λd):Julat dari 520 nm hingga 535 nm. Ini ialah panjang gelombang tunggal yang dilihat oleh mata manusia yang sepadan dengan warna cahaya yang dipancarkan. Toleransi ialah ±1 nm.
• Lebar Jalur Spektrum (Δλ):35 nm (tipikal). Ini ialah lebar spektrum yang dipancarkan, diukur pada separuh keamatan maksimum (Lebar Penuh pada Separuh Maksimum - FWHM).
• Voltan Ke Hadapan (VF):Julat dari 2.7V (min) hingga 3.7V (maks), dengan nilai tipikal 3.3V pada 20mA. Parameter ini adalah penting untuk mereka bentuk litar pembatas arus.
• Arus Songsang (IR):Maksimum 50 μA apabila voltan songsang (VR) 5V dikenakan. Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa peranti ini tidak direka untuk beroperasi dalam bias songsang; keadaan ujian ini adalah untuk pencirian sahaja.

3. Penjelasan Sistem Binning

Untuk memastikan konsistensi warna dan kecerahan dalam pengeluaran, LED disusun ke dalam bin berdasarkan parameter utama. 15-21/GHC-YR2U1/3T menggunakan sistem binning dua dimensi.

3.1 Binning Keamatan Bercahaya

Keamatan bercahaya disusun ke dalam enam bin berbeza (R2, S1, S2, T1, T2, U1), setiap satu menentukan julat minimum dan maksimum keamatan tertentu yang diukur dalam millicandelas (mcd) pada IF=20mA. Sebagai contoh, bin U1 mewakili julat keamatan tertinggi dari 450.0 hingga 565.0 mcd, manakala bin R2 mewakili julat terendah dari 140.0 hingga 180.0 mcd. Kod produk "YR2U1" menunjukkan bin khusus untuk panjang gelombang dominan (Y) dan keamatan bercahaya (U1).

3.2 Binning Panjang Gelombang Dominan

Panjang gelombang dominan, yang menentukan warna yang dilihat, disusun ke dalam tiga bin (X, Y, Z). Bin X meliputi 520.0-525.0 nm, bin Y meliputi 525.0-530.0 nm, dan bin Z meliputi 530.0-535.0 nm. Ini memastikan LED dari bin panjang gelombang yang sama akan kelihatan konsisten secara visual dari segi warna.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Dokumen data teknikal menyediakan beberapa lengkung ciri yang menggambarkan tingkah laku peranti di bawah pelbagai keadaan. Ini adalah penting untuk reka bentuk terma dan optik lanjutan.

• Arus Ke Hadapan vs. Voltan Ke Hadapan (Lengkung I-V):Lengkung ini menunjukkan hubungan eksponen antara arus dan voltan. Ia digunakan untuk menentukan titik operasi dan mereka bentuk perintang pembatas arus atau pemacu yang sesuai.
• Keamatan Bercahaya Relatif vs. Arus Ke Hadapan:Graf ini menunjukkan bagaimana output cahaya meningkat dengan arus pemacu. Ia biasanya menunjukkan hubungan sub-linear, di mana kecekapan mungkin berkurangan pada arus yang sangat tinggi.
• Keamatan Bercahaya Relatif vs. Suhu Ambien:Lengkung kritikal ini menunjukkan pengurangan output cahaya apabila suhu simpang meningkat. Keamatan bercahaya biasanya berkurangan apabila suhu meningkat, yang mesti diambil kira dalam reka bentuk yang beroperasi pada suhu ambien tinggi.
• Lengkung Pengurangan Arus Ke Hadapan:Graf ini menentukan arus ke hadapan berterusan maksimum yang dibenarkan sebagai fungsi suhu ambien. Apabila suhu meningkat, arus maksimum mesti dikurangkan untuk kekal dalam had pelesapan kuasa peranti.
• Taburan Spektrum:Plot ini menunjukkan kuasa optik relatif sebagai fungsi panjang gelombang, berpusat di sekitar panjang gelombang puncak 518 nm dengan lebar jalur tipikal 35 nm.
• Diagram Sinaran:Plot kutub ini menggambarkan taburan ruang keamatan cahaya, mengesahkan sudut pandangan 130 darjah.

5. Maklumat Mekanikal dan Pembungkusan

5.1 Dimensi Pakej

LED ini mempunyai tapak SMD padat. Dimensi utama termasuk saiz badan kira-kira 2.0mm panjang dan 1.25mm lebar, dengan ketinggian 0.8mm. Dokumen data teknikal menyediakan lukisan dimensi terperinci termasuk susun atur pad, saiz keseluruhan, dan lokasi tanda katod. Toleransi biasanya ±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya. Katod ditanda dengan jelas untuk orientasi PCB yang betul.

5.2 Spesifikasi Pembungkusan

Peranti ini dibekalkan dalam pembungkusan tahan lembapan untuk mencegah kerosakan daripada kelembapan ambien semasa penyimpanan. Komponen dimuatkan ke dalam pita pembawa dengan poket bersaiz untuk pakej 15-21. Pita pembawa ini dililit pada gegelung diameter 7 inci piawai. Setiap gegelung mengandungi 3000 keping. Pembungkusan termasuk penyerap lembapan dan dimeterai dalam beg kalis lembapan aluminium. Label beg mengandungi maklumat kritikal seperti nombor produk (P/N), kuantiti (QTY), pangkat keamatan bercahaya (CAT), pangkat kromatisiti/panjang gelombang (HUE), pangkat voltan ke hadapan (REF), dan nombor lot (LOT No).

6. Panduan Paterian dan Pemasangan

Pengendalian dan paterian yang betul adalah penting untuk kebolehpercayaan. Langkah berjaga-jaga utama termasuk:

• Pembatas Arus:Perintang pembatas arus luaran adalah wajib. Ciri I-V eksponen LED bermaksud perubahan voltan kecil boleh menyebabkan lonjakan arus besar, membawa kepada kegagalan serta-merta.
• Kepekaan Lembapan:Peranti ini dibungkus dalam beg penghalang lembapan. Setelah dibuka, LED mesti digunakan dalam masa 168 jam (7 hari) jika disimpan pada keadaan ≤30°C dan ≤60% RH. Bahagian yang tidak digunakan harus dibungkus semula dengan penyerap lembapan. Jika masa pendedahan terlampau atau penunjuk penyerap lembapan telah berubah warna, pembakaran pada 60±5°C selama 24 jam diperlukan sebelum pateri reflow.
• Profil Pateri Reflow:Profil reflow bebas plumbum (Pb-free) ditentukan. Parameter utama termasuk peringkat pemanasan awal antara 150-200°C selama 60-120 saat, masa di atas likuidus (217°C) 60-150 saat, dan suhu puncak tidak melebihi 260°C untuk maksimum 10 saat. Kadar pemanasan maksimum ialah 6°C/saat, dan kadar penyejukan maksimum ialah 3°C/saat. Reflow tidak boleh dilakukan lebih daripada dua kali.
• Paterian Tangan:Jika pembaikan manual diperlukan, gunakan besi pateri dengan suhu hujung di bawah 350°C. Masa sentuhan setiap terminal mestilah kurang daripada 3 saat, dan besi pateri berkepala dua disyorkan untuk penyingkiran untuk mengelakkan tekanan mekanikal. Kuasa besi mestilah 25W atau kurang.

7. Cadangan Aplikasi

7.1 Senario Aplikasi Tipikal

Warna hijau cemerlang dan saiz padat menjadikan LED ini sesuai untuk pelbagai aplikasi:

• Pencahayaan Belakang:Ideal untuk pencahayaan belakang simbol, suis, dan penunjuk dalam papan pemuka automotif, elektronik pengguna, dan panel kawalan industri.
• Peralatan Telekomunikasi:Digunakan sebagai penunjuk status dan pencahayaan belakang papan kekunci dalam telefon, mesin faks, dan perkakasan rangkaian.
• Pencahayaan Belakang LCD Rata:Boleh digunakan dalam tatasusunan untuk menyediakan pencahayaan tepi atau pencahayaan belakang langsung untuk paparan LCD monokrom atau warna kecil.
• Penunjukan Umum:Mana-mana aplikasi yang memerlukan penunjuk status yang terang, boleh dipercayai, dan padat.

7.2 Pertimbangan Reka Bentuk

• Pengurusan Terma:Walaupun pelesapan kuasa rendah, mengekalkan suhu simpang yang rendah adalah kunci untuk memaksimumkan output bercahaya dan jangka hayat. Pastikan kawasan kuprum PCB atau laluan terma yang mencukupi jika beroperasi pada suhu ambien tinggi atau arus pemacu tinggi.
• Litar Pemacu Arus:Sentiasa gunakan sumber arus malar atau sumber voltan dengan perintang pembatas arus bersiri. Kira nilai perintang berdasarkan voltan bekalan (Vs), voltan ke hadapan LED (VF, gunakan nilai maks untuk keselamatan), dan arus ke hadapan yang dikehendaki (IF): R = (Vs - VF) / IF.
• Reka Bentuk Optik:Sudut pandangan lebar 130 darjah menyediakan pencahayaan luas. Untuk cahaya fokus, kanta luaran atau pandu cahaya mungkin diperlukan.

8. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Pembezaan utama SMD LED 15-21 terletak pada gabungan faktor bentuk yang sangat kecil (2.0x1.25mm) dengan keamatan bercahaya yang agak tinggi (sehingga 565 mcd untuk bin U1). Berbanding SMD LED yang lebih besar (contohnya, 3528, 5050), ia menjimatkan ruang papan yang ketara. Berbanding pakej skala cip yang lebih kecil, ia menawarkan pengendalian dan paterian yang lebih mudah kerana pakejnya yang ditakrifkan dengan terminal boleh dipateri. Penggunaan teknologi InGaN untuk hijau cemerlang menyediakan kecekapan yang lebih tinggi dan ketepuan warna yang lebih baik berbanding teknologi lama. Pematuhannya dengan piawaian alam sekitar yang ketat (RoHS, REACH, Bebas Halogen) menjadikannya sesuai untuk pasaran global dengan keperluan kawal selia yang ketat.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Apakah nilai perintang yang patut saya gunakan dengan bekalan 5V?

J: Menggunakan VF maksimum 3.7V dan sasaran IF 20mA: R = (5V - 3.7V) / 0.020A = 65 Ohm. Gunakan nilai piawai seterusnya yang lebih tinggi, seperti 68 Ohm, untuk memastikan arus tidak melebihi 20mA.

S: Bolehkah saya memacu LED ini dengan 30mA untuk kecerahan yang lebih tinggi?

J: Tidak. Penarafan Maksimum Mutlak untuk arus ke hadapan berterusan (IF) ialah 25 mA. Melebihi penarafan ini berisiko merosakkan peranti serta-merta atau jangka panjang. Untuk kecerahan yang lebih tinggi, pilih LED dari bin keamatan bercahaya yang lebih tinggi (contohnya, T2 atau U1).

S: Beg telah dibuka selama 10 hari. Bolehkah saya masih menggunakan LED?

J: Tidak secara langsung untuk pateri reflow. Anda mesti terlebih dahulu melakukan pembakaran pada 60±5°C selama 24 jam untuk membuang lembapan yang diserap dan mencegah kerosakan "popcorning" semasa reflow.

S: Bagaimanakah saya mengenal pasti katod?

J: Pakej mempunyai tanda katod yang berbeza, seperti yang ditunjukkan dalam lukisan dimensi. Pada tapak kaki PCB, pad katod biasanya ditunjukkan dalam skrin sutera.

10. Kes Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Kes: Mereka Bentuk Panel Status Multi-Penunjuk

Seorang pereka mencipta panel kawalan padat dengan 12 penunjuk status. Ruang sangat terhad. Dengan memilih LED 15-21, mereka boleh meletakkan penunjuk pada grid 0.1 inci (2.54mm). Mereka memilih bin kecerahan U1 untuk kebolehlihatan tinggi. Mereka mereka bentuk PCB dengan rel 5V biasa. Untuk setiap LED, mereka meletakkan perintang 68-ohm 0603 secara bersiri. Mereka mencipta sambungan pelega terma pada pad katod untuk membantu paterian tetapi memastikan sambungan satah bumi yang kukuh untuk pelesapan haba. Semasa pemasangan, mereka mengikuti prosedur pengendalian lembapan dan menggunakan profil reflow yang ditentukan. Hasilnya ialah panel penunjuk yang terang, boleh dipercayai, dan padat yang memenuhi semua keperluan saiz dan prestasi.

11. Pengenalan Prinsip Teknikal

LED ini berdasarkan teknologi semikonduktor InGaN (Indium Gallium Nitride). Apabila voltan ke hadapan dikenakan merentasi simpang p-n, elektron dan lubang disuntik ke dalam kawasan aktif. Penggabungan semula mereka membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Komposisi khusus aloi InGaN dalam lapisan aktif menentukan tenaga jurang jalur, yang secara langsung menentukan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan—dalam kes ini, hijau cemerlang pada ~518 nm. Resin jernih air yang melindungi die semikonduktor bertindak sebagai kanta utama, membantu membentuk corak pancaran 130 darjah. Pakej SMD memberikan perlindungan mekanikal, sambungan elektrik, dan laluan terma dari die ke PCB.

12. Trend dan Perkembangan Teknologi

Trend dalam SMD LED seperti 15-21 terus ke arah kecekapan yang lebih tinggi (lebih lumen per watt), konsistensi warna yang lebih baik melalui binning yang lebih ketat, dan kebolehpercayaan yang meningkat. Terdapat juga dorongan ke arah saiz pakej yang lebih kecil (contohnya, pakej skala cip) sambil mengekalkan atau meningkatkan prestasi optik. Penerimaan meluas teknologi InGaN telah membolehkan LED hijau dan biru berkeamatan tinggi, yang secara sejarahnya lebih sukar untuk dihasilkan daripada LED merah. Perkembangan masa depan mungkin termasuk pemacu bersepadu atau litar kawalan dalam pakej, serta kemajuan dalam bahan untuk meningkatkan lagi kecekapan pada suhu tinggi dan melanjutkan jangka hayat operasi. Penekanan pada pematuhan alam sekitar dan proses pembuatan mampan juga merupakan trend yang berterusan dan berkembang di seluruh industri.