Dokumen Teknikal SMD LED 17-21/T1D-KQ1R2B5Y/3T - Pakej 1.6x0.8x0.6mm - Voltan 2.7-3.1V - Kuasa 40mW - Putih Tulen

1. Gambaran Keseluruhan Produk

17-21/T1D-KQ1R2B5Y/3T ialah peranti pemasangan permukaan (SMD) LED yang padat, direka untuk aplikasi elektronik moden yang memerlukan pengecilan dan kebolehpercayaan tinggi. LED satu warna ini memancarkan cahaya putih tulen, dicapai melalui cip InGaN yang disalut dalam resin kuning yang disebarkan. Kelebihan utamanya terletak pada tapak yang jauh berkurangan berbanding LED bingkai plumbum tradisional, membolehkan ketumpatan pek komponen yang lebih tinggi pada papan litar bercetak (PCB), mengurangkan ruang penyimpanan peralatan, dan akhirnya menyumbang kepada pembangunan peranti pengguna akhir yang lebih kecil dan ringan. Komponen ini mematuhi sepenuhnya RoHS, mematuhi peraturan EU REACH, dan dihasilkan sebagai produk bebas halogen, dengan kandungan bromin dan klorin dikawal ketat di bawah piawaian industri.

1.1 Kelebihan Teras dan Sasaran Pasaran

Falsafah reka bentuk di sebalik SMD LED 17-21 berpusat pada membolehkan pengecilan. Dimensi fizikalnya yang kecil secara langsung diterjemahkan kepada ruang papan yang diperlukan lebih kecil, membolehkan pereka mencipta produk yang lebih padat. Sifat pakej yang ringan menjadikannya amat sesuai untuk aplikasi mudah alih dan miniatur di mana setiap gram penting. Peranti ini dibekalkan pada pita 8mm yang dipasang pada gegelung diameter 7 inci, memastikan keserasian dengan peralatan pemasangan pick-and-place automatik berkelajuan tinggi, yang kritikal untuk pengeluaran besar-besaran. Keserasiannya dengan kedua-dua proses pematerian refluks inframerah dan fasa wap memberikan fleksibiliti dalam pembuatan. Pasaran sasaran utama termasuk elektronik pengguna, bahagian dalaman automotif (khususnya lampu latar papan pemuka dan suis), peralatan telekomunikasi untuk penunjuk status, dan lampu latar umum untuk LCD dan panel kawalan.

2. Penyelaman Mendalam Parameter Teknikal

Bahagian ini memberikan analisis objektif terperinci tentang parameter elektrik, optik, dan terma utama yang ditakrifkan dalam lembaran data, menerangkan kepentingannya untuk reka bentuk litar dan kebolehpercayaan.

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan Maksimum Mutlak mentakrifkan had tekanan yang jika dilampaui boleh menyebabkan kerosakan kekal pada LED. Ini bukan keadaan untuk operasi biasa tetapi ambang yang tidak boleh dilampaui.

• Voltan Songsang (VR): 5V- Menggunakan voltan pincang songsang lebih besar daripada 5V boleh menyebabkan kerosakan simpang serta-merta. Lembaran data secara eksplisit menyatakan bahawa peranti ini tidak direka untuk operasi songsang; penarafan ini terutamanya untuk keadaan ujian IR (arus songsang). Dalam aplikasi, perlindungan litar luaran (seperti diod selari) selalunya diperlukan jika voltan songsang mungkin berlaku.
• Arus Ke Hadapan (IF): 10mA- Ini adalah arus DC berterusan maksimum yang disyorkan untuk operasi jangka panjang yang boleh dipercayai. Melebihi arus ini meningkatkan suhu simpang, mempercepatkan susut nilai lumen, dan memendekkan jangka hayat peranti dengan ketara.
• Arus Ke Hadapan Puncak (IFP): 100mA- LED boleh menahan denyut arus pendek (dengan kitar tugas 1/10 pada 1kHz) sehingga 100mA. Ini relevan untuk operasi berdenyut atau lonjakan seketika tetapi tidak boleh digunakan untuk pengiraan penyebaran kuasa keadaan mantap.
• Penyebaran Kuasa (Pd): 40mW- Ini adalah kuasa maksimum yang boleh disebarkan oleh pakej sebagai haba pada suhu ambien (Ta) 25°C. Kuasa sebenar yang disebarkan dikira sebagai Voltan Ke Hadapan (VF) * Arus Ke Hadapan (IF). Beroperasi berhampiran atau melebihi had ini memerlukan pengurusan terma yang teliti.
• Suhu Operasi & Penyimpanan:Peranti ini dinilai untuk operasi dari -40°C hingga +85°C dan boleh disimpan dari -40°C hingga +90°C. Julat luas ini menjadikannya sesuai untuk persekitaran automotif dan perindustrian.
• Suhu Pematerian:Dua profil ditentukan: 260°C selama 10 saat untuk pematerian refluks (biasa untuk proses bebas Pb), dan 350°C selama 3 saat untuk pematerian tangan. Pematuhan kepada had ini adalah kritikal untuk mengelakkan kerosakan pada ikatan die dalaman atau pakej plastik.

2.2 Ciri-Ciri Elektro-Optik

Parameter ini diukur di bawah keadaan ujian piawai (Ta=25°C, IF=5mA) dan mentakrifkan prestasi LED.

• Keamatan Bercahaya (Iv): 72.0 - 180.0 mcd (Tipikal)- Ini adalah jumlah cahaya nampak yang dipancarkan dalam arah tertentu. Julat yang sangat luas (72 hingga 180 mcd) menunjukkan bahawa LED disusun ke dalam "bin" yang berbeza berdasarkan output yang diukur, yang diterangkan dengan terperinci dalam bahagian kemudian. Arus ujian 5mA adalah di bawah penarafan maksimum, memberikan margin keselamatan untuk pengukuran.
• Sudut Pandangan (2θ1/2): 150° (Tipikal)- Ini adalah sudut di mana keamatan bercahaya adalah separuh daripada keamatan pada 0° (paksi). Sudut pandangan 150° adalah sangat luas, menghasilkan corak pancaran yang menyebar, seperti lambertian sesuai untuk pencahayaan kawasan dan lampu latar di mana pengedaran cahaya sekata dikehendaki, bukannya pancaran fokus.
• Voltan Ke Hadapan (VF): 2.7V - 3.1V (Maks)- Ini adalah susutan voltan merentasi LED apabila didorong pada arus ujian 5mA. Variasi adalah disebabkan oleh toleransi proses semikonduktor dan juga diuruskan melalui pembin. Perintang pembatas arus mesti sentiasa digunakan secara bersiri dengan LED untuk menetapkan arus operasi, kerana VF bukan nilai tetap.
• Arus Songsang (IR): 50 μA (Maks)- Ini adalah arus bocor apabila pincang songsang 5V digunakan. Ia biasanya sangat kecil dalam peranti yang sihat.

3. Penjelasan Sistem Pembin

Untuk memastikan konsistensi dalam pengeluaran besar-besaran, LED diuji dan disusun ke dalam kumpulan prestasi atau "bin". 17-21/T1D-KQ1R2B5Y/3T menggunakan sistem pembin pelbagai parameter, seperti yang ditunjukkan oleh kod "KQ1R2B5Y".

3.1 Pembin Keamatan Bercahaya

Keamatan bercahaya disusun ke dalam empat bin berbeza (Q1, Q2, R1, R2). Apabila menentukan atau memesan, "R2" dalam nombor bahagian menunjukkan bin yang dipilih.

• Bin Q1:72.0 - 90.0 mcd
• Bin Q2:90.0 - 112.0 mcd
• Bin R1:112.0 - 140.0 mcd
• Bin R2:140.0 - 180.0 mcd

Ini membolehkan pereka memilih tahap kecerahan yang sesuai untuk aplikasi mereka, dengan bin yang lebih tinggi biasanya digunakan di mana output cahaya maksimum adalah kritikal.

3.2 Pembin Voltan Ke Hadapan

Voltan ke hadapan dibin dalam langkah 0.1V dari 2.7V hingga 3.1V. "B5" dalam nombor bahagian sepadan dengan salah satu bin ini. Memadankan bin VF dalam reka bentuk boleh membantu memastikan perkongsian arus seragam apabila berbilang LED disambung secara selari.

• Bin 29:2.7 - 2.8V
• Bin 30:2.8 - 2.9V
• Bin 31:2.9 - 3.0V
• Bin 32:3.0 - 3.1V

3.3 Pembin Koordinat Kromatisiti

Warna cahaya putih ditakrifkan oleh koordinat kromatisitinya (x, y) pada rajah CIE 1931. Lembaran data mentakrifkan empat bin segi empat (3, 4, 5, 6) pada carta ini. "Y" dalam nombor bahagian kemungkinan merujuk kepada resin kuning yang disebarkan dan bin warna yang berkaitan (contohnya, bin 5). Toleransi yang ditentukan ialah ±0.01 dalam kedua-dua koordinat x dan y, yang merupakan toleransi piawai untuk LED putih dan memastikan warna yang dirasakan konsisten dalam satu kelompok.

4. Maklumat Mekanikal dan Pakej

4.1 Dimensi Pakej

SMD LED 17-21 mempunyai pakej segi empat tepat yang padat. Dimensi utama (dalam mm) termasuk saiz badan tipikal kira-kira 1.6mm panjang dan 0.8mm lebar, dengan ketinggian sekitar 0.6mm. Dimensi tepat, termasuk penempatan pad dan toleransi (±0.1mm melainkan dinyatakan sebaliknya), disediakan dalam lukisan pakej terperinci. Katod ditanda dengan jelas, yang penting untuk orientasi yang betul semasa pemasangan. Saiz kecil memerlukan reka bentuk pad PCB yang tepat untuk memastikan pematerian yang betul dan kestabilan mekanikal.

4.2 Pembungkusan dan Pengendalian

Komponen dihantar dalam pembungkusan peranti sensitif kelembapan (MSD). Ia dibekalkan pada pita pembawa timbul (jarak 8mm) yang dililit pada gegelung 7 inci, dengan 3000 keping setiap gegelung. Pembungkusan termasuk penyerap lembapan dan dimeterai dalam beg kalis lembapan aluminium. Label gegelung mengandungi maklumat kritikal: Nombor Bahagian Pelanggan (CPN), Nombor Bahagian Pengilang (P/N), kuantiti (QTY), dan kod bin khusus untuk Keamatan Bercahaya (CAT), Kromatisiti (HUE), dan Voltan Ke Hadapan (REF).

5. Panduan Pematerian dan Pemasangan

Pengendalian dan pematerian yang betul adalah penting untuk kebolehpercayaan komponen SMD.

5.1 Penyimpanan dan Kepekaan Kelembapan

LED adalah sensitif kelembapan (klasifikasi MSL tersirat). Beg tidak boleh dibuka sehingga komponen sedia untuk digunakan. Selepas dibuka, LED yang tidak digunakan mesti disimpan pada ≤30°C dan ≤60% RH dan digunakan dalam masa 168 jam (7 hari). Jika tempoh ini dilampaui atau penyerap lembapan menunjukkan tepu, pembakaran pada 60±5°C selama 24 jam diperlukan sebelum digunakan untuk membuang kelembapan yang diserap dan mengelakkan "popcorning" semasa pematerian refluks.

5.2 Proses Pematerian

Pematerian Refluks:Profil refluks bebas Pb dengan suhu puncak 260°C sehingga 10 saat ditentukan. Komponen tidak boleh menjalani lebih daripada dua kitaran refluks. Tekanan pada badan LED semasa pemanasan mesti dielakkan.

Pematerian Tangan:Jika perlu, pematerian tangan boleh dilakukan dengan suhu hujung besi ≤350°C untuk ≤3 saat setiap terminal, menggunakan besi berkuasa rendah (≤25W). Selang penyejukan >2 saat antara terminal adalah disyorkan. Lembaran data memberi amaran kuat bahawa pematerian tangan selalunya membawa kepada kerosakan.

Pembaikan:Pembaikan selepas pematerian tidak digalakkan. Jika tidak dapat dielakkan, besi pematerian berkepala dua khusus mesti digunakan untuk memanaskan kedua-dua terminal secara serentak, mengelakkan tekanan terma pada die. Kesan pada ciri-ciri LED mesti dinilai terlebih dahulu.

6. Cadangan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

6.1 Senario Aplikasi Biasa

• Lampu Latar:Ideal untuk kelompok instrumen papan pemuka, suis membran, papan kekunci, dan simbol kerana sudut pandangan luas dan pengedaran cahaya sekata.
• Penunjuk Status:Sempurna untuk lampu status kuasa, sambungan, atau fungsi dalam peralatan telekomunikasi (telefon, faks), elektronik pengguna, dan kawalan perindustrian.
• Lampu Latar LCD:Boleh digunakan untuk lampu latar tepi atau langsung dalam paparan LCD monokrom atau warna kecil.
• Penunjuk Tujuan Umum:Mana-mana aplikasi yang memerlukan lampu penunjuk putih terang, padat, dan boleh dipercayai.

6.2 Pertimbangan Reka Bentuk Kritikal

1. Pembatas Arus Adalah Wajib:LED adalah peranti yang didorong arus. Perintang bersiri mesti sentiasa digunakan untuk menetapkan arus ke hadapan. Lembaran data memberi amaran bahawa tanpanya, perubahan kecil dalam voltan bekalan boleh menyebabkan perubahan besar dan merosakkan dalam arus. Nilai perintang dikira menggunakan Hukum Ohm: R = (V_bekalan - VF_LED) / I_dikehendaki. Sentiasa gunakan VF maksimum dari bin atau lembaran data untuk reka bentuk konservatif.
2. Pengurusan Terma:Walaupun pakej kecil, penyebaran kuasa (sehingga 40mW) menjana haba. Untuk operasi berterusan pada arus tinggi (berhampiran 10mA), pastikan PCB mempunyai pelepasan terma yang mencukupi, terutamanya jika berbilang LED dikelompokkan. Suhu simpang tinggi mengurangkan output cahaya dan jangka hayat.
3. Perlindungan ESD:Peranti mempunyai penarafan ESD HBM 150V, yang agak rendah. Langkah berjaga-jaga ESD piawai harus diikuti semasa pengendalian dan pemasangan.
4. Reka Bentuk Optik:Sudut pandangan 150° dan resin kuning yang disebarkan mencipta pancaran lembut dan luas. Untuk pencahayaan fokus, kanta luaran atau pandu cahaya akan diperlukan. Resin yang disebarkan membantu mencapai penampilan seragam apabila digunakan di belakang panel penyebar.

7. Perbandingan dan Pembezaan Teknikal

Pakej 17-21 berada dalam kategori SMD LED yang sangat kecil. Pembeza utamanya adalah gabungan keamatan bercahaya yang agak tinggi (sehingga 180 mcd) dalam tapak yang sangat kecil (1.6x0.8mm). Berbanding SMD LED yang lebih besar (contohnya, 3528, 5050), ia menawarkan penjimatan ruang yang lebih baik tetapi mungkin mempunyai output cahaya keseluruhan atau pengendalian kuasa yang lebih rendah. Berbanding LED cip yang lebih kecil, ia menawarkan pengendalian yang lebih mudah kerana bentuk pakej dan kanta bersepadu. Pembin eksplisit untuk keamatan, voltan, dan kromatisiti memberikan tahap konsistensi prestasi yang kritikal untuk aplikasi yang memerlukan penampilan seragam, seperti tatasusunan lampu latar.

8. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

Q: Mengapakah arus ke hadapan dihadkan kepada 10mA jika ia boleh mengendalikan denyut 100mA?

A: Penarafan 10mA adalah untuk operasi berterusan, memastikan kebolehpercayaan jangka panjang dan mengekalkan prestasi optik yang ditentukan. Penarafan denyut 100mA adalah untuk tempoh pendek (contohnya, 0.1ms setiap 1ms). Operasi berterusan pada arus tinggi meningkatkan suhu simpang, menyebabkan degradasi fosfor dan semikonduktor yang dipercepatkan, membawa kepada pengaburan atau kegagalan pramatang.

Q: Bagaimanakah saya memilih perintang pembatas arus yang betul?

A: Gunakan formula R = (V_bekalan - VF) / IF. Untuk bekalan 5V dan arus sasaran 5mA, menggunakan VF maksimum 3.1V untuk keselamatan: R = (5 - 3.1) / 0.005 = 380 Ohm. Nilai piawai terdekat (390 Ohm) akan menjadi pilihan yang baik. Sentiasa sahkan penarafan kuasa perintang: P = I^2 * R.

Q: Bolehkah saya mendorong LED ini terus dari pin GPIO mikropengawal?

A: Mungkin, tetapi dengan berhati-hati. Pin GPIO tipikal boleh sumber/sinki 20-25mA. Anda mesti memasukkan perintang bersiri. Juga, pastikan voltan output mikropengawal cukup tinggi untuk mengatasi VF LED (2.7-3.1V). Mikropengawal 3.3V mungkin berfungsi pada hujung bawah julat VF, tetapi bekalan 5V lebih boleh dipercayai. Jangan sekali-kali menyambungkan LED terus antara pin dan bumi tanpa perintang.

Q: Apakah maksud "Bebas Pb" dan "Bebas Halogen" untuk aplikasi saya?

A: "Bebas Pb" bermaksud kemasan boleh dipateri tidak mengandungi plumbum, mematuhi peraturan alam sekitar seperti RoHS. "Bebas Halogen" (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm) bermaksud bahan pembungkusan plastik mengandungi halogen minimum, yang mengurangkan pelepasan asap toksik jika peranti terdedah kepada haba melampau atau api, meningkatkan profil alam sekitar dan keselamatan.

9. Kes Reka Bentuk dan Penggunaan Praktikal

Senario: Mereka bentuk papan kekunci berlampu latar untuk peranti perubatan.

Reka bentuk memerlukan 12 lampu penunjuk putih di belakang kekunci getah silikon. Ruang amat terhad pada PCB dua sisi. LED 17-21 dipilih untuk tapaknya yang minimum. Pereka memilih bin keamatan bercahaya R2 untuk memastikan keterlihatan yang baik dalam persekitaran yang terang benderang. Semua LED ditentukan dari bin VF yang sama (contohnya, 30) untuk menggalakkan kecerahan sekata apabila disambung dalam konfigurasi selari didorong oleh satu perintang pembatas arus setiap cabang selari (bukan satu perintang untuk semua 12). Susun atur PCB meletakkan pad pelepasan terma mengikut lukisan lembaran data. Kilang pemasangan diarahkan untuk mengikut profil refluks yang ditentukan dan menyimpan komponen dalam beg tertutup mereka sehingga saat sebelum penempatan. Selepas pemasangan, sudut pandangan luas 150° memastikan setiap kekunci diterangi secara sekata tanpa titik panas.

10. Prinsip Operasi dan Trend Teknologi

10.1 Prinsip Operasi Asas

Ini adalah LED putih yang ditukar fosfor. Terasnya ialah cip semikonduktor yang diperbuat daripada Indium Gallium Nitride (InGaN) yang memancarkan cahaya dalam spektrum biru atau hampir ultraungu apabila dipincang ke hadapan (elektroluminesens). Cahaya primer ini kemudiannya diserap oleh lapisan fosfor—fosfor pemancar kuning dalam kes ini, digantung dalam resin penyebar enkapsulan. Fosfor memancarkan semula cahaya pada panjang gelombang yang lebih panjang (kuning). Gabungan cahaya biru yang tidak ditukar dari cip dan cahaya kuning yang ditukar dari fosfor menghasilkan persepsi cahaya "putih". Warna tepat (putih sejuk, putih tulen, putih suam) ditentukan oleh komposisi dan jumlah fosfor yang digunakan, yang dikawal semasa pembuatan untuk mencapai bin kromatisiti yang ditentukan.

10.2 Trend Teknologi Objektif

Trend umum dalam teknologi SMD LED terus menuju ke beberapa objektif utama:Peningkatan Kecekapan (lm/W):Meningkatkan output cahaya per unit input kuasa elektrik, mengurangkan penggunaan tenaga dan beban terma.Kebolehpercayaan dan Jangka Hayat Lebih Tinggi:Meningkatkan bahan dan pembungkusan untuk menahan suhu yang lebih tinggi dan lebih jam operasi dengan susut nilai lumen minimum.Konsistensi dan Penghasilan Warna yang Lebih Baik:Toleransi pembin yang lebih ketat dan pembangunan fosfor yang menawarkan nilai Indeks Penghasilan Warna (CRI) yang lebih tinggi untuk cahaya putih yang kelihatan lebih semula jadi.Pengecilan Lanjut:Pembangunan tapak pakej yang lebih kecil sambil mengekalkan atau meningkatkan output cahaya.Penyelesaian Bersepadu:Pertumbuhan LED dengan pengatur arus terbina dalam, pengawal, atau berbilang cip dalam satu pakej untuk memudahkan reka bentuk litar. LED 17-21 mewakili titik yang matang dan kos efektif dalam evolusi berterusan ini, dioptimumkan untuk prestasi boleh dipercayai dalam aplikasi terhad ruang dan volum tinggi.