SMD LED 19-21/G PC-FL1M2B/3T Datasheet - Pure Green - 2.0x1.25x0.8mm - 2.35V Max - 60mW - English Technical Document

1. Product Overview

The 19-21/G PC-FL1M2B/3T ialah peranti permukaan-pasang (SMD) diod pemancar cahaya (LED) yang direka untuk aplikasi elektronik moden yang memerlukan penyelesaian penunjuk atau lampu latar yang padat, cekap dan boleh dipercayai. Komponen ini mewakili kemajuan yang ketara berbanding LED jenis bingkai-pimpin tradisional, membolehkan pengurangan ruang papan yang ketara, peningkatan ketumpatan pembungkusan, dan akhirnya menyumbang kepada pengecilan peralatan pengguna akhir. Pembinaan ringannya seterusnya meningkatkan kesesuaiannya untuk aplikasi di mana saiz dan berat adalah kekangan kritikal.

1.1 Ciri Teras dan Kelebihan

Kelebihan utama LED SMD ini berasal daripada reka bentuk pakej dan pematuhan bahan:

• Pembungkusan Padat: Dibekalkan pada pita 8mm yang dililit pada gegelung berdiameter 7 inci, menjadikannya serasi sepenuhnya dengan peralatan pemasangan pick-and-place automatik berkelajuan tinggi, seterusnya melancarkan proses pembuatan.
• Keserasian Proses yang Kukuh: Direka untuk menahan proses pateri reflow inframerah (IR) dan fasa wap standard, memastikan lekatan yang boleh dipercayai pada papan litar bercetak (PCB).
• Pematuhan Alam Sekitar dan Peraturan: The device is manufactured as a Pb-free (lead-free) component. It complies with the EU's RoHS (Restriction of Hazardous Substances) directive, REACH regulations, and meets halogen-free standards (Bromine <900 ppm, Chlorine <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).
• Jenis Satu Warna: Memancarkan warna hijau tulen tunggal, memberikan kromatisiti yang konsisten untuk tujuan penunjuk.

1.2 Aplikasi Sasaran

LED ini direka untuk pelbagai aplikasi, termasuk:

• Interior Automotif: Lampu latar untuk kelompok instrumen, penunjuk papan pemuka, dan panel suis.
• Telekomunikasi: Penunjuk status dan pencahayaan belakang kekunci dalam telefon, mesin faks dan peranti komunikasi lain.
• Elektronik Pengguna: Pencahayaan belakang rata untuk paparan hablur cecair (LCD), pencahayaan suis, dan penunjuk simbolik.
• Penunjukan Tujuan Umum: Sebarang aplikasi yang memerlukan sumber cahaya hijau yang kecil, terang dan boleh dipercayai.

2. Spesifikasi Teknikal: Analisis Mendalam

Prestasi dan kebolehpercayaan LED ditakrifkan oleh penarafan maksimum mutlak dan ciri elektro-optiknya. Mengendalikan peranti melebihi had yang ditetapkan ini boleh menyebabkan kerosakan kekal atau menurunkan prestasinya.

2.1 Absolute Maximum Ratings

Penarafan ini menentukan had tekanan yang tidak boleh dilampaui, walaupun seketika, di bawah sebarang keadaan operasi. Semua nilai dinyatakan pada suhu ambien (Ta) 25°C.

• Reverse Voltage (VR): 5 V. Menggunakan voltan songsang yang lebih tinggi daripada ini boleh menyebabkan kerosakan simpang serta-merta.
• Continuous Forward Current (IF): 25 mA. Arus DC maksimum yang boleh dilalui secara berterusan melalui LED.
• Peak Forward Current (IFP): 60 mA. Ini adalah arus hadapan berdenyut maksimum, hanya dibenarkan di bawah kitar tugas 1/10 pada 1 kHz. Ia bukan untuk operasi berterusan.
• Penyerakan Kuasa (Pd): 60 mW. Jumlah kuasa maksimum yang boleh diserakkan oleh pakej sebagai haba, dikira sebagai Voltan Hadapan (VF) × Arus Hadapan (IF).
• Nyahcas Elektrostatik (ESD) Model Badan Manusia (HBM): 2000 V. Penarafan ini menunjukkan kepekaan LED terhadap elektrik statik. Prosedur pengendalian ESD yang betul adalah wajib semasa pemasangan dan pengendalian.
• Suhu Operasi (Topr): -40°C hingga +85°C. Julat suhu ambien di mana LED dijamin berfungsi.
• Suhu Penyimpanan (Tstg): -40°C hingga +90°C. Julat suhu untuk menyimpan peranti apabila tidak dihidupkan.
• Suhu Paterian (Tsol):
  • Paterian Alir Balik: Suhu puncak 260°C untuk maksimum 10 saat.
  • Paterian Tangan: Suhu hujung besi pemateri tidak melebihi 350°C untuk maksimum 3 saat setiap terminal.

2.2 Ciri-Ciri Elektro-Optik

Parameter ini mentakrifkan keluaran cahaya dan tingkah laku elektrik LED di bawah keadaan operasi biasa (Ta=25°C, IF=20mA melainkan dinyatakan sebaliknya). Lajur "Typ." mewakili nilai tipikal atau purata, manakala "Min." dan "Max." mentakrifkan had yang dijamin.

• Keamatan Bercahaya (Iv): 11.5 mcd (Min) hingga 28.5 mcd (Maks). Ini ialah kecerahan yang dirasakan bagi LED seperti yang diukur dalam millicandelas. Nilai sebenar bagi unit tertentu bergantung pada kod binnya (lihat Seksyen 3).
• Sudut Pandangan (2θ1/2): 100 darjah (Tipikal). Ini ialah sudut penuh di mana keamatan bercahaya adalah separuh daripada keamatan pada 0 darjah (paksi). Sudut 100 darjah memberikan kon pandangan yang luas.
• Panjang Gelombang Puncak (λp): 561 nm (Tipikal). Panjang gelombang di mana taburan kuasa spektrum cahaya yang dipancarkan berada pada tahap maksimum.
• Panjang Gelombang Dominan (λd): 557.5 nm (Min) hingga 565.5 nm (Maks). Ini ialah panjang gelombang tunggal yang dirasakan oleh mata manusia yang paling sesuai dengan warna cahaya LED. Ia adalah parameter utama untuk spesifikasi warna.
• Lebar Jalur Sinaran Spektrum (Δλ): 20 nm (Tipikal). Lebar spektrum yang dipancarkan pada separuh daripada keamatan puncak (Lebar Penuh pada Separuh Maksimum - FWHM). Lebar jalur yang lebih sempit menunjukkan warna yang lebih tulen secara spektrum.
• Forward Voltage (VF): 1.75 V (Min) hingga 2.35 V (Maks) pada IF=20mA. Susut voltan merentasi LED apabila ia mengalirkan arus. Parameter ini adalah penting untuk mereka bentuk litar had arus.
• Reverse Current (IR): 10 μA (Maks) pada VR=5V. Arus bocor kecil yang mengalir apabila LED beroperasi dalam keadaan pincang songsang. Lembaran data menyatakan dengan jelas bahawa peranti ini tidak direka untuk operasi songsang; keadaan ujian ini adalah untuk pencirian sahaja.

Important Notes on Tolerances: Lembaran data menentukan toleransi pembuatan untuk parameter utama: Keamatan Pencahayaan (±11%), Panjang Gelombang Dominan (±1nm), dan Forward Voltage (±0.1V). Toleransi ini terpakai kepada nilai dalam setiap bin (lihat bahagian seterusnya).

3. Penjelasan Sistem Binning

Untuk memastikan konsistensi dalam pengeluaran besar-besaran, LED disusun ke dalam "bin" berdasarkan prestasi yang diukur. Ini membolehkan pereka memilih komponen dengan ciri-ciri yang dikawal ketat untuk keperluan aplikasi khusus mereka.

3.1 Binning Keamatan Cahaya

LED dikategorikan kepada empat bin keamatan (L1, L2, M1, M2) berdasarkan Iv yang diukur pada 20mA. Ini membolehkan pemilihan untuk aplikasi yang memerlukan tahap kecerahan tertentu.

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

3.2 Binning Panjang Gelombang Dominan

Warna (hue) cahaya hijau dikawal dengan menyusunnya ke dalam empat bin panjang gelombang (C10 hingga C13). Ini adalah kritikal untuk aplikasi di mana konsistensi warna merentasi pelbagai penunjuk adalah penting.

• Bin C10: 557.5 – 559.5 nm
• Bin C11: 559.5 – 561.5 nm
• Bin C12: 561.5 – 563.5 nm
• Bin C13: 563.5 – 565.5 nm

3.3 Pengelompokan Voltan Hadapan

LED juga dikelaskan berdasarkan penurunan voltan kehadapan pada 20mA. Ini membantu dalam mereka bentuk bekalan kuasa dan litar had arus, terutamanya apabila memandu berbilang LED secara bersiri.

• Kelas 0: 1.75 – 1.95 V
• Kelas 1: 1.95 – 2.15 V
• Kelas 2: 2.15 – 2.35 V

Gabungan tiga kod bin ini (contohnya, M2, C11, 1) secara unik menentukan ciri-ciri prestasi bagi satu kelompok LED tertentu.

4. Analisis Keluk Prestasi

Lembaran data menyediakan beberapa lengkung ciri yang menggambarkan kelakuan LED dalam pelbagai keadaan. Memahami lengkung-lengkung ini adalah penting untuk reka bentuk litar yang teguh.

4.1 Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Keluk I-V)

Lengkung ini menunjukkan hubungan eksponen antara arus yang mengalir melalui LED dan voltan merentasinya. Voltan kehadapan (VF) meningkat dengan arus. Lengkung ini adalah penting untuk memilih perintang pembatas arus yang sesuai atau mereka bentuk pemacu arus malar. VF tipikal pada 20mA adalah sekitar 2.0V, tetapi ia boleh berbeza antara 1.75V dan 2.35V mengikut pembin.

4.2 Keamatan Pencahayaan Relatif vs. Arus Hadapan

Graf ini menunjukkan bagaimana output cahaya meningkat dengan arus pemacu. Ia biasanya merupakan hubungan sub-linear; menggandakan arus tidak menggandakan output cahaya. Beroperasi pada atau di bawah 20mA yang disyorkan memastikan kecekapan dan jangka hayat yang optimum.

4.3 Keamatan Pencahayaan Relatif vs. Suhu Persekitaran

Output cahaya LED bergantung pada suhu. Lengkung ini menunjukkan bahawa keamatan pencahayaan berkurangan apabila suhu persekitaran (Ta) meningkat. Sebagai contoh, pada suhu operasi maksimum +85°C, output cahaya mungkin jauh lebih rendah berbanding pada 25°C. Ini mesti diambil kira dalam reka bentuk yang beroperasi dalam persekitaran bersuhu tinggi.

4.4 Lengkung Penurunan Kadar Arus Kehadapan

Ini adalah salah satu lengkung paling kritikal untuk kebolehpercayaan. Ia menunjukkan arus ke hadapan berterusan maksimum yang dibenarkan sebagai fungsi suhu persekitaran. Apabila suhu meningkat, arus selamat maksimum berkurangan untuk mengelakkan pemanasan melampau dan degradasi dipercepatkan. Pada 85°C, arus maksimum yang dibenarkan adalah kurang daripada 25mA yang dinilai pada 25°C.

4.5 Taburan Spektrum

Graf spektrum memplotkan keamatan relatif cahaya yang dipancarkan merentasi panjang gelombang yang berbeza. Untuk LED AlGaInP Hijau Tulen ini, ia menunjukkan satu puncak dominan tunggal berpusat sekitar 561 nm dengan FWHM tipikal 20 nm, mengesahkan output hijaunya yang monokromatik.

4.6 Gambarajah Sinaran (Taburan Spatial)

Plot kutub ini menggambarkan bagaimana cahaya dipancarkan secara spasial dari LED. Sudut pandangan 100 darjah disahkan di sini, menunjukkan sudut di mana keamatan jatuh kepada 50% daripada nilai pada paksi. Coraknya kelihatan kasar Lambertian (taburan kosinus), yang biasa bagi LED SMD dengan kanta resap.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi dan Garis Luar Pakej

LED SMD 19-21 mempunyai tapak yang sangat padat. Dimensi utama (dalam mm, toleransi ±0.1mm melainkan dinyatakan) termasuk saiz badan kira-kira 2.0mm panjang dan 1.25mm lebar, dengan ketinggian tipikal 0.8mm. Lukisan terperinci menentukan jarak pad (1.4mm tipikal), cadangan corak landasan, dan kontur pakej keseluruhan untuk membimbing reka bentuk susun atur PCB.

5.2 Pengenalpastian Kutub

Orientasi yang betul adalah penting. Katod (terminal negatif) ditanda dengan jelas. Di bahagian atas pakej, terdapat tanda katod yang tersendiri (biasanya titik hijau, takuk, atau sudut serong). Metallisasi di bahagian bawah juga mungkin berbeza antara pad anod dan katod. Sentiasa rujuk gambar rajah datasheet semasa reka bentuk dan pemasangan PCB.

6. Garis Panduan Paterian dan Pemasangan

Pematuhan kepada garis panduan ini adalah kritikal untuk memastikan kebolehpercayaan sambungan pateri dan mencegah kerosakan pada LED.

6.1 Profil Pateri Reflow (Bebas Pb)

Profil suhu yang disyorkan untuk pateri refluks bebas plumbum adalah seperti berikut:

• Pemanasan Awal: Naikkan suhu dari suhu ambien ke 150-200°C dalam masa 60-120 saat untuk memanaskan papan secara sekata dan mengaktifkan fluks.
• Rendam/Alir Semula: Masa di atas suhu cecair (217°C) hendaklah 60-150 saat. Suhu puncak tidak boleh melebihi 260°C, dan masa di atas 255°C mesti dihadkan kepada maksimum 30 saat.
• Penyejukan: Kadar penyejukan maksimum hendaklah 6°C/saat.

Maksimum dua kitaran alir semula dibenarkan.

6.2 Langkah Berjaga-jaga Pateri Tangan

Jika paterian tangan diperlukan, penjagaan yang amat tinggi diperlukan:

• Gunakan besi pemateri dengan suhu hujung ≤ 350°C.
• Hadkan masa sentuhan kepada ≤ 3 saat setiap terminal.
• Gunakan besi pemateri dengan penarafan kuasa ≤ 25W.
• Benarkan selang penyejukan sekurang-kurangnya 2 saat antara pematerian setiap terminal.
• Elakkan mengenakan tekanan mekanikal pada badan LED semasa atau selepas pematerian.

6.3 Kerja Semula dan Pembaikan

Pembaikan selepas pematerian sangat tidak digalakkan. Jika benar-benar tidak dapat dielakkan, besi pemateri berkepala dua khusus mesti digunakan untuk memanaskan kedua-dua terminal secara serentak bagi membolehkan penyingkiran yang selamat. Potensi kerosakan haba semasa kerja semula adalah tinggi, dan ciri-ciri LED perlu disahkan selepas pembaikan.

7. Penyimpanan dan Kepekaan Kelembapan

LED ini dibungkus dalam beg penghalang tahan lembapan dengan penyerap lembapan untuk mengelakkan penyerapan kelembapan atmosfera, yang boleh menyebabkan "popcorning" (retak pakej) semasa proses reflow.

• Sebelum Digunakan: Jangan buka beg kalis lembapan sehingga sedia untuk pemasangan.
• Selepas Dibuka: Gunakan LED dalam tempoh 168 jam (7 hari) selepas dibuka. Simpan pakej yang telah dibuka pada suhu ≤ 30°C dan Kelembapan Relatif ≤ 60%.
• Pembakaran Semula: Jika tempoh penyimpanan dilampaui atau penunjuk desikan menunjukkan tepu, pembakaran pada 60 ±5°C selama 24 jam diperlukan sebelum reflow.

8. Maklumat Pembungkusan dan Pemesanan

8.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung

LED dibekalkan dalam pita pembawa timbul dengan lebar 8mm. Setiap gegelung berdiameter 7 inci dan mengandungi 3000 keping. Lukisan terperinci untuk dimensi poket pita pembawa dan dimensi hab/flens gegelung disediakan untuk memastikan keserasian dengan peralatan pemasangan automatik.

8.2 Maklumat Label

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

• P/N: Nombor Produk (cth., 19-21/G PC-FL1M2B/3T).
• Kuantiti: Kuantiti Pembungkusan (3000 keping/gulung).
• CAT (atau Iv Rank): Kod Bin Keamatan Bercahaya (cth., M1).
• HUE: Kod Bin Panjang Gelombang Dominan/Kromatisiti (cth., C11).
• REF (atau Pangkat VF): Kod Bin Voltan Ke Hadapan (cth., 1).
• No. LOT: Nombor Lot Pembuatan untuk kebolehkesanan.

9. Pertimbangan Reka Bentuk Aplikasi

9.1 Had Arus Adalah Wajib

Lembaran data memberi amaran dengan jelas: "Pelanggan mesti menggunakan perintang untuk perlindungan." LED adalah peranti berkuasa arus. Peningkatan kecil dalam voltan ke hadapan boleh menyebabkan peningkatan arus yang besar dan berpotensi merosakkan. Perintang pembatas arus luaran atau litar pemacu arus malar adalah sangat penting. Nilai perintang boleh dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (Vsupply - VF) / IF, di mana VF adalah nilai tipikal atau maksimum dari bin yang sesuai.

9.2 Pengurusan Terma

Walaupun pakejnya kecil, pembuangan kuasa (sehingga 60mW) menghasilkan haba. Untuk operasi jangka panjang yang boleh dipercayai, terutamanya pada suhu ambien tinggi atau arus pemacu:

• Ikuti lengkung penurunan nilai arus.
• Pastikan kawasan kuprum yang mencukupi pada PCB yang disambungkan ke pad LED bertindak sebagai penyerap haba.
• Elakkan meletakkan LED berhampiran komponen lain yang menghasilkan haba.

9.3 Pertimbangan Optik

Sudut pandangan lebar 100 darjah menjadikan LED ini sesuai untuk aplikasi di mana penunjuk perlu dilihat dari pelbagai sudut. Untuk cahaya yang lebih terarah, kanta luaran atau pandu cahaya mungkin diperlukan. Resin jernih air memberikan penampilan yang terang dan tidak tepu.

10. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

LED 19-21/G, berdasarkan teknologi AlGaInP (Aluminum Gallium Indium Phosphide), menawarkan kelebihan khusus untuk pancaran hijau tulen:

• vs. LED Hijau Tradisional: Teknologi AlGaInP biasanya menawarkan kecekapan lebih tinggi dan ketulenan warna yang lebih baik (spektrum lebih sempit) untuk warna hijau dan kuning berbanding teknologi lama.
• vs. Pakej SMD Lebih Besar: Tapak kaki 19-21 adalah antara pakej LED SMD standard yang lebih kecil, membolehkan susun atur ketumpatan lebih tinggi berbanding LED bersaiz 0603 atau 0805.
• vs. Komponen Tidak Mematuhi Piawaian: Pematuhan penuhnya dengan piawaian RoHS, REACH dan bebas halogen merupakan pembeza utama dalam pasaran yang mempunyai peraturan alam sekitar yang ketat, memastikan integrasi yang lebih mudah ke dalam produk untuk jualan global.

11. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

11.1 Apakah perintang yang saya perlukan untuk bekalan 5V?

Menggunakan VF maksimum 2.35V (Bin 2) dan sasaran IF 20mA untuk keselamatan: R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 Ohm. Nilai piawai terdekat ialah 130 Ohm atau 150 Ohm. Menggunakan 150 Ohm memberikan IF ≈ 17.7mA, yang selamat dan akan memberikan jangka hayat yang sedikit lebih panjang. Sentiasa kira berdasarkan voltan bekalan dan arus pilihan khusus anda.

11.2 Bolehkah saya mengendalikannya dengan 3.3V?

Ya, bekalan 3.3V adalah sesuai. Pengiraan untuk perintang adalah: R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 Ohm. Perintang 68 Ohm adalah pilihan yang baik. Pastikan bekalan dapat memberikan arus yang diperlukan.

11.3 Mengapakah output cahaya lebih rendah pada suhu tinggi?

Ini adalah ciri asas LED semikonduktor. Apabila suhu meningkat, kecekapan kuantum dalaman simpang pemancar cahaya menurun, dan rekombinasi bukan sinaran meningkat, mengakibatkan kurang output cahaya untuk arus pemacu yang sama. Lengkung penyahkadaran mengimbangi ini dengan mengurangkan arus yang dibenarkan untuk mengawal suhu simpang.

11.4 Apakah maksud "Pb-free" dan "Halogen-Free" untuk reka bentuk saya?

Pb-free bermaksud saduran pateri pada kaki komponen dan pateri dalaman yang digunakan dalam pembuatan tidak mengandungi plumbum, selaras dengan peraturan alam sekitar global. Halogen-free bermaksud sebatian pencetakan plastik tidak mengandungi perencat api berasaskan bromin atau klorin melebihi had yang ditetapkan, mengurangkan pelepasan asap toksik jika peranti terdedah kepada haba melampau atau api.

12. Kajian Kes Reka Bentuk: Pencahayaan Belakang Suis Papan Pemuka

Senario: Mereka bentuk pencahayaan belakang untuk suis papan pemuka automotif yang mesti kelihatan dalam cahaya siang dan kegelapan, merentasi julat suhu operasi -30°C hingga +85°C. Pilihan Reka Bentuk:

1. Pemilihan LED: Pilih bin dengan keamatan bercahaya yang lebih tinggi (contohnya, M2) untuk memastikan kecerahan yang mencukupi. Pilih bin panjang gelombang yang ketat (contohnya, C11) untuk keseragaman warna merentasi semua suis.
2. Litar Pemacu: Gunakan pemacu arus malar IC yang direka untuk persekitaran automotif dan bukannya perintang ringkas. Ini memastikan kecerahan yang konsisten tanpa mengira turun naik voltan bateri (contohnya, dari 9V hingga 16V). Tetapkan arus kepada 15-18mA untuk meningkatkan jangka hayat dan mengambil kira suhu ambien yang tinggi.
3. Susun Atur PCB: Sediakan tuangan kuprum yang luas yang disambungkan ke pad terma LED (anod dan katod) untuk menyerakkan haba ke dalam PCB. Gunakan via terma jika papan berbilang lapisan.
4. Reka Bentuk Optik: Sudut pandangan 100 darjah adalah mencukupi untuk kebanyakan rekaan suis. Paip cahaya atau penyebar boleh digunakan untuk menyebarkan cahaya secara sekata di bawah ikon suis.
5. Storage & Assembly: Ikuti garis panduan kepekaan kelembapan dengan ketat, kerana pemasangan PCB automotif sering melalui pelbagai kitaran refluks.

Pendekatan ini memastikan penunjuk yang boleh dipercayai, terang dan konsisten yang memenuhi keperluan gred automotif.

13. Prinsip Operasi

LED ini beroperasi berdasarkan prinsip elektroluminesens dalam simpang p-n semikonduktor. Bahan cip adalah AlGaInP (Aluminium Gallium Indium Fosfida). Apabila voltan hadapan melebihi keupayaan terbina dalam simpang dikenakan, elektron dari rantau jenis-n dan lubang dari rantau jenis-p disuntik ke dalam rantau aktif. Di sana, ia bergabung semula secara radiatif, membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Komposisi khusus aloi AlGaInP menentukan tenaga jurang jalur, yang secara langsung mentakrifkan panjang gelombang (warna) cahaya yang dipancarkan—dalam kes ini, hijau tulen sekitar 561 nm. Enkapsulan resin epoksi jernih air melindungi cip, bertindak sebagai kanta untuk membentuk output cahaya, dan mungkin termasuk fosfor atau penyebar (walaupun untuk jenis satu warna, ia biasanya jernih).

LED Specification Terminology

Penjelasan lengkap istilah teknikal LED