Spesifikasi Teknikal SMD LED 0201 Putih/Kuning - Pakej 0.6x0.3x0.3mm - Voltan 2.6-3.2V - Kuasa 96mW

1. Gambaran Keseluruhan Produk

Dokumen ini memperincikan spesifikasi untuk Peranti Permukaan-Pasang (SMD) Diod Pemancar Cahaya (LED) bersaiz mini dalam pakej 0201. LED ini direka untuk proses pemasangan papan litar bercetak (PCB) automatik dan amat sesuai untuk aplikasi yang mempunyai ruang terhad di mana ketumpatan komponen adalah kritikal. Warna pancaran utama untuk nombor bahagian spesifik ini ialah putih dengan kanta kuning, menawarkan titik kromatisiti tertentu.

Kelebihan utama komponen ini termasuk saiznya yang amat kecil, keserasian dengan peralatan pick-and-place volum tinggi, dan kesesuaian untuk proses pematerian reflow inframerah (IR) bebas plumbum. Ia dibina untuk memenuhi piawaian pematuhan RoHS (Sekatan Bahan Berbahaya).

Pasaran sasaran dan aplikasi adalah luas, merangkumi peralatan telekomunikasi, peranti automasi pejabat, perkakas rumah, sistem kawalan industri, dan pelbagai elektronik pengguna. Kegunaan biasa termasuk penunjuk status, lampu latar untuk panel hadapan, dan pencahayaan isyarat atau simbol tahap rendah.

2. Penerangan Mendalam Parameter Teknikal

2.1 Penarafan Maksimum Mutlak

Penarafan ini mentakrifkan had di mana kerosakan kekal pada peranti mungkin berlaku. Operasi di bawah keadaan ini tidak dijamin.

• Pelesapan Kuasa (Pd):96 mW. Ini adalah jumlah kuasa maksimum yang boleh dipancarkan oleh pakej LED sebagai haba tanpa melebihi had termanya.
• Arus Hadapan Puncak (I_F(puncak)):100 mA. Ini adalah arus hadapan segera maksimum yang dibenarkan, biasanya ditentukan di bawah keadaan berdenyut (kitar tugas 1/10, lebar denyut 0.1ms) untuk mengelakkan pemanasan berlebihan.
• Arus Hadapan DC (I_F):30 mA. Ini adalah arus hadapan berterusan maksimum yang disyorkan untuk operasi jangka panjang yang boleh dipercayai.
• Julat Suhu Operasi (T_opr):-40°C hingga +85°C. Julat suhu ambien di mana LED direka untuk berfungsi dengan betul.
• Julat Suhu Penyimpanan (T_stg):-40°C hingga +100°C. Julat suhu untuk menyimpan peranti apabila tidak berkuasa.

2.2 Ciri Elektro-Optik

Parameter ini diukur pada suhu ambien piawai (T_a) 25°C dan arus hadapan (I_F) 20 mA, melainkan dinyatakan sebaliknya.

• Keamatan Bercahaya (I_V):1500 - 2900 mcd (millicandela). Ini mentakrifkan jumlah cahaya nampak yang dipancarkan dalam arah pandangan utama. Julat yang luas menunjukkan sistem binning digunakan (lihat Seksyen 3). Pengukuran menggunakan sensor yang ditapis untuk sepadan dengan tindak balas fotopik (mata manusia) piawai CIE.
• Sudut Pandangan (2θ_1/2):110 darjah (tipikal). Ini adalah sudut penuh di mana keamatan bercahaya turun kepada separuh daripada nilai puncak paksi. Sudut 110° menunjukkan corak pancaran yang luas dan meresap sesuai untuk pencahayaan kawasan dan bukannya pancaran fokus.
• Koordinat Kromatisiti (x, y):(0.3100, 0.3100) tipikal. Koordinat ini pada rajah kromatisiti CIE 1931 mentakrifkan titik warna tepat cahaya putih yang dipancarkan. Titik ini sepadan dengan putih dengan suhu warna berkaitan (CCT) tertentu.
• Voltan Hadapan (V_F):2.6 V (Min) - 3.2 V (Maks) pada 20mA. Susut voltan merentasi LED apabila mengalirkan arus yang ditentukan. Julat ini adalah kritikal untuk reka bentuk litar pemacu.
• Arus Songsang (I_R):10 μA (Maks) pada V_R= 5V. Arus bocor kecil apabila voltan songsang dikenakan.Penting:Peranti ini tidak direka untuk operasi pincang songsang; parameter ini adalah untuk tujuan ujian sahaja.

3. Penjelasan Sistem Binning

Untuk memastikan konsistensi dalam pengeluaran besar-besaran, LED disusun ke dalam bin prestasi. Ini membolehkan pereka memilih bahagian yang memenuhi keperluan voltan, kecerahan, dan warna tertentu.

3.1 Binning Voltan Hadapan (V_F)

LED dikategorikan berdasarkan susut voltan hadapan mereka pada 20mA.

• Bin D8: V_F= 2.6V hingga 2.9V
• Bin D9: V_F= 2.9V hingga 3.2V
• Toleransi dalam setiap bin ialah ±0.10V.

3.2 Binning Keamatan Bercahaya (I_V)

LED disusun mengikut kuasa output optik mereka.

• Bin X1: I_V= 1500.0 mcd hingga 2100.0 mcd
• Bin X2: I_V= 2100.0 mcd hingga 2900.0 mcd
• Toleransi dalam setiap bin ialah ±11%.

3.3 Binning Warna (Kromatisiti)

Ini adalah binning paling kritikal untuk konsistensi warna. LED disusun ke dalam segi empat tepat tertentu pada rajah kromatisiti CIE yang ditakrifkan oleh empat titik koordinat (x, y).

• Bin Ditakrifkan:Y2, W1, X1, W2. Setiap kod bin mewakili rantau tertentu pada carta warna.
• Titik kromatisiti tipikal (0.3100, 0.3100) berada dalam rantau yang ditakrifkan ini.
• Toleransi pada setiap bin hue (koordinat x, y) ialah ±0.01.

Binning pelbagai dimensi ini (V_F, I_V, Warna) memastikan LED dari kelompok pengeluaran yang sama mempunyai sifat elektrik dan optik yang sepadan rapat, yang penting untuk aplikasi yang memerlukan rupa seragam, seperti tatasusunan lampu latar atau kelompok penunjuk status.

4. Analisis Lengkung Prestasi

Walaupun lengkung grafik spesifik dirujuk dalam lembaran data, implikasinya adalah piawai.

• Arus Hadapan vs. Voltan Hadapan (Lengkung I-V):Lengkung ini adalah eksponen. V_Fyang ditentukan pada 20mA ialah titik operasi. Peningkatan kecil dalam voltan membawa kepada peningkatan besar dalam arus, memerlukan litar pembatas arus (contohnya, perintang siri atau pemacu arus malar) untuk mengelakkan pelarian terma.
• Keamatan Bercahaya vs. Arus Hadapan:Output cahaya secara amnya berkadar dengan arus hadapan dalam julat operasi. Walau bagaimanapun, kecekapan mungkin menurun pada arus yang sangat tinggi disebabkan peningkatan haba.
• Keamatan Bercahaya vs. Suhu Ambien:Output cahaya LED biasanya berkurangan apabila suhu simpang meningkat. Beroperasi pada had atas julat suhu (85°C) akan menghasilkan keamatan bercahaya yang lebih rendah berbanding pada 25°C. Penurunan nilai ini mesti dipertimbangkan dalam reka bentuk terma.

5. Maklumat Mekanikal dan Pakej

5.1 Dimensi Pakej

Peranti ini mematuhi garis besar pakej piawai EIA 0201. Dimensi utama (dalam milimeter) ialah:

• Panjang Pakej: 0.6 mm (toleransi ±0.2 mm)
• Lebar Pakej: 0.3 mm (toleransi ±0.2 mm)
• Ketinggian Pakej: 0.3 mm (toleransi ±0.2 mm)

Warna kanta ialah kuning, yang menapis cahaya putih yang dipancarkan untuk mencapai kromatisiti akhir. Katod biasanya dikenal pasti oleh tanda atau geometri pad tertentu pada pita dan gegelung.

5.2 Corak Land PCB yang Disyorkan

Susun atur pad pateri yang dicadangkan disediakan untuk pematerian reflow inframerah atau fasa wap. Corak ini direka untuk memastikan pembentukan sendi pateri yang boleh dipercayai, penjajaran sendiri yang betul semasa reflow, dan kekuatan mekanikal yang mencukupi. Mengikuti corak land yang disyorkan adalah penting untuk mengelakkan tombstoning (komponen berdiri tegak) atau sendi pateri yang lemah, terutamanya dengan komponen miniatur sedemikian.

6. Panduan Pematerian dan Pemasangan

6.1 Profil Pematerian Reflow IR

Komponen ini serasi dengan proses reflow IR bebas plumbum (Pb-free) mengikut J-STD-020B. Profil generik dicadangkan:

• Pra-Panas:150-200°C untuk maksimum 120 saat untuk meningkatkan suhu secara perlahan dan mengaktifkan fluks.
• Suhu Puncak:Maksimum 260°C. Masa di atas likuidus (biasanya ~217°C untuk pateri bebas plumbum) harus dikawal.
• Jumlah Masa Pematerian:Maksimum 10 saat pada suhu puncak, dengan maksimum dua kitaran reflow dibenarkan.

Nota:Profil optimum bergantung pada pemasangan PCB spesifik (ketebalan papan, bilangan lapisan, komponen lain, pes pateri). Profil yang disediakan adalah sasaran; pencirian proses diperlukan.

6.2 Pematerian Tangan (Jika Perlu)

Jika kerja semula manual diperlukan, penjagaan yang melampau diperlukan:

• Suhu Besi Pemateri:Maksimum 300°C.
• Masa Sentuhan:Maksimum 3 saat setiap sendi.
• Had:Satu kitaran pematerian sahaja. Jisim terma adalah sangat rendah, menjadikannya terdedah kepada pemanasan berlebihan.

6.3 Pembersihan

Jika pembersihan selepas pateri diperlukan, hanya pelarut yang ditentukan harus digunakan untuk mengelakkan kerosakan pada pakej plastik atau kanta.

• Disyorkan:Etil alkohol atau isopropil alkohol.
• Proses:Rendam pada suhu normal selama kurang daripada satu minit. Jangan gunakan pembersihan ultrasonik melainkan disahkan selamat untuk pakej.
• Elakkan:Pembersih kimia yang tidak ditentukan atau agresif.

7. Pembungkusan dan Pengendalian

7.1 Spesifikasi Pita dan Gegelung

Komponen dibekalkan dalam pita pembawa timbul piawai industri untuk pengendalian automatik.

• Saiz Gegelung:Diameter 7-inci (178 mm).
• Lebar Pita:12 mm.
• Kuantiti per Gegelung:4000 keping (gegelung penuh).
• Kuantiti Pesanan Minimum (MOQ):500 keping untuk gegelung separa.
• Pembungkusan mematuhi spesifikasi ANSI/EIA-481. Pita mempunyai penutup untuk melindungi komponen.

7.2 Kepekaan Kelembapan dan Penyimpanan

Pakej plastik adalah sensitif kelembapan (MSL).

• Beg Tertutup (dengan desikan):Simpan pada ≤30°C dan ≤70% RH. Jangka hayat rak adalah satu tahun dari tarikh meterai beg.
• Selepas Beg Dibuka:"Jangka hayat lantai" bermula. Simpan pada ≤30°C dan ≤60% RH.
• Had Masa Kritikal:Komponen mesti dikenakan pematerian reflow IR dalam masa168 jam (7 hari)pendedahan kepada keadaan kilang ambien selepas beg dibuka.
• Penyimpanan Lanjutan (Dibuka):Simpan dalam bekas tertutup dengan desikan atau dalam desikator nitrogen.
• Jangka Hayat Lantai Terlampau:Jika komponen terdedah selama lebih daripada 168 jam, ia mesti dibakar pada kira-kira 60°C selama sekurang-kurangnya 48 jam sebelum pematerian untuk mengeluarkan kelembapan yang diserap dan mengelakkan "popcorning" (retak pakej semasa reflow).

8. Panduan Aplikasi dan Pertimbangan Reka Bentuk

8.1 Reka Bentuk Litar Pemacu

Disebabkan ciri I-V eksponen, perintang siri ringkas adalah kaedah pemanduan paling biasa untuk aplikasi penunjuk. Nilai perintang (R_siri) dikira sebagai: R_siri= (V_bekalan- V_F) / I_F. Gunakan V_Fmaksimum dari lembaran data (3.2V) untuk memastikan arus tidak melebihi 20mA walaupun dengan bahagian V_Frendah. Untuk aplikasi yang memerlukan kecerahan malar atau memandu berbilang LED secara bersiri, pemacu arus malar adalah disyorkan.

8.2 Pengurusan Terma

Walaupun pelesapan kuasa adalah rendah (96mW maks), pakej kecil mempunyai keupayaan terhad untuk menyingkirkan haba. Pastikan kawasan kuprum yang mencukupi pada PCB disambungkan ke pad terma (jika ada) atau sendi pateri untuk bertindak sebagai penyerap haba. Elakkan beroperasi pada arus maksimum mutlak (30mA DC) dalam suhu ambien tinggi tanpa analisis terma.

8.3 Integrasi Optik

Sudut pandangan luas 110° menjadikan LED ini sesuai untuk menerangi kawasan kecil atau paip cahaya. Untuk gandingan cahaya optimum ke dalam pandu cahaya, pertimbangkan corak pancaran LED dan sudut penerimaan pandu. Kanta kuning bertindak sebagai penyebar/penapis warna terbina dalam.

9. Soalan Lazim (Berdasarkan Parameter Teknikal)

S: Bolehkah saya memandu LED ini terus dari output logik 5V atau 3.3V?

J: Tidak. Anda mesti menggunakan perintang pembatas arus siri. Menyambung 5V secara langsung akan menyebabkan arus berlebihan yang membawa bencana. Untuk bekalan 5V dan sasaran 20mA, menggunakan V_Fmaks 3.2V, R = (5V - 3.2V) / 0.02A = 90Ω (gunakan perintang piawai 91Ω atau 100Ω).

S: Mengapakah binning warna begitu penting?

J: Mata manusia sangat sensitif kepada perbezaan kecil dalam titik putih, terutamanya apabila berbilang LED dilihat bersebelahan. Menggunakan LED dari bin warna yang berbeza boleh mengakibatkan rupa yang kelihatan tidak sekata atau tidak seragam dalam tatasusunan.

S: Apa yang berlaku jika saya melebihi jangka hayat lantai 168 jam sebelum pematerian?

J: Kelembapan yang diserap boleh bertukar menjadi wap semasa pemanasan pantas reflow, berpotensi menyebabkan delaminasi dalaman atau retak pakej plastik ("popcorning"), membawa kepada kegagalan serta-merta atau pendam. Pembakaran adalah wajib untuk mengeluarkan kelembapan ini.

S: Adakah LED ini sesuai untuk aplikasi luar atau automotif?

J: Julat suhu operasi (-40°C hingga +85°C) meliputi banyak persekitaran. Walau bagaimanapun, lembaran data menyatakan ia adalah untuk "peralatan elektronik biasa." Untuk aplikasi dengan keperluan kebolehpercayaan tinggi, tekanan persekitaran melampau (UV, kelembapan, kitaran terma), atau fungsi kritikal keselamatan (automotif, perubatan, penerbangan), perundingan dengan pengilang dan ujian kelayakan tambahan adalah penting. LED gred komersial piawai ini mungkin tidak mempunyai pensijilan kebolehpercayaan yang diperlukan untuk kegunaan sedemikian.

10. Contoh Reka Bentuk dan Kes Penggunaan

Senario: Penunjuk Status pada Modul Bluetooth Mudah Alih

Seorang pereka mencipta modul audio Bluetooth padat. Ruang papan amat terhad. Mereka memerlukan LED kecil, kuasa rendah untuk menunjukkan status "kuasa hidup" dan "pemadanan".

• Pilihan Komponen:LED 0201 ini dipilih untuk saiz tapaknya yang minima (0.6x0.3mm).
• Reka Bentuk Litar:Modul berjalan pada bateri Li-ion 3.7V. Pin GPIO pada pengawal mikro, mampu membekalkan 20mA, akan memandu LED. Perintang siri dikira: R = (3.7V - 2.9V_tip) / 0.02A = 40Ω. Perintang 39Ω dipilih, menghasilkan arus ~20.5mA, yang berada dalam spesifikasi.
• Susun Atur PCB:Corak land yang disyorkan digunakan. Sambungan pelega terma kecil digunakan pada pad untuk membantu pematerian tetapi mengekalkan beberapa sambungan terma ke satah bumi untuk penyingkiran haba.
• Pemasangan:Pemasangan PCB penuh menggunakan pes pateri bebas plumbum dan mengikuti profil reflow JEDEC. LED disimpan dalam beg tertutup mereka sehingga barisan pengeluaran sedia, memastikan jangka hayat lantai tidak terlampau.
• Keputusan:Penunjuk status yang boleh dipercayai dan terang yang menggunakan kawasan papan dan kuasa minima, memenuhi semua keperluan reka bentuk.

11. Pengenalan Prinsip Teknikal

LED ialah diod semikonduktor. Apabila voltan hadapan dikenakan merentasi terminalnya (anod positif relatif kepada katod), elektron dari bahan semikonduktor jenis-n bergabung semula dengan lubang dari bahan jenis-p dalam rantau aktif. Penggabungan semula ini membebaskan tenaga dalam bentuk foton (cahaya). Panjang gelombang spesifik (warna) cahaya ditentukan oleh jurang jalur tenaga bahan semikonduktor yang digunakan.

LED "putih", seperti dalam komponen ini, biasanya dicipta menggunakan cip LED biru atau ultraungu yang disalut dengan lapisan fosfor. Cahaya utama dari cip merangsang fosfor, yang kemudian memancarkan semula cahaya merentasi spektrum yang lebih luas, bergabung untuk menghasilkan cahaya putih. Kanta kuning seterusnya mengubah suai output ini untuk mencapai koordinat kromatisiti yang ditentukan pada spektrum cahaya putih.

12. Trend dan Konteks Industri

Pakej 0201 mewakili trend berterusan dalam elektronik ke arah miniaturisasi dan peningkatan ketumpatan fungsi pada PCB. Apabila peranti pengguna seperti telefon pintar, boleh pakai, dan penderia IoT menjadi lebih kecil, permintaan untuk komponen pasif dan aktif ultra-kecil meningkat.

Trend utama yang mempengaruhi komponen sedemikian termasuk:

• Pembungkusan Lanjutan:Meningkatkan prestasi terma dan kebolehpercayaan dalam saiz tapak yang semakin kecil.
• Kecekapan Lebih Tinggi:Memberikan output bercahaya (lumen) lebih banyak per unit kuasa input elektrik (watt), mengurangkan penggunaan tenaga dan penjanaan haba.
• Binning Lebih Ketat:Apabila aplikasi paparan dan pencahayaan memerlukan keseragaman warna yang lebih tinggi, toleransi pada bin kromatisiti dan keamatan terus diketatkan.
• Keserasian Automasi:Komponen mesti direka untuk mesin pick-and-place berkelajuan tinggi, ketepatan tinggi, dengan pembungkusan pita-dan-gegelung yang boleh dipercayai menjadi bahagian kritikal rantaian bekalan.

Komponen ini berada dalam ekosistem ini, membolehkan reka bentuk padat sambil menyediakan parameter prestasi yang diperlukan untuk pelbagai aplikasi penunjuk dan pencahayaan tahap rendah.