SMD LED 27-21 Samawati - Vipimo 2.7x2.1x1.2mm - Voltage 3.3V - Nguvu 0.095W - Waraka wa Kiufundi wa Kiswahili

1. Muhtasari wa Bidhaa

SMD LED ya 27-21 ni kifaa kidogo, cha kufungwa kwenye uso, kilichoundwa kwa matumizi ya kisasa ya elektroniki yanayohitaji utendakazi wa kuonyesha au taa ya nyuma ya uhakika. Faida yake kuu iko katika ukubwa wake uliopunguzwa sana ikilinganishwa na LED za zamani za muundo wa risasi, na hivyo kuwezesha msongamano mkubwa wa vipengele kwenye bodi za mzunguko (PCB), kupunguza mahitaji ya uhifadhi, na hatimaye kuchangia katika kupunguza ukubwa wa vifaa vya mwisho. Ujenzi mwepesi zaidi unaboresha ufaao wake kwa matumizi yenye nafasi ndogo na ya kubebebebeka.

LED hii ya rangi moja ya samawati imejengwa kwa kutumia chipu ya semikondukta ya InGaN (Indiamu Galiamu Nitraidi), iliyofunikwa kwenye hariri ya epoksi isiyo na rangi. Ni bidhaa isiyo na risasi inayotii maagizo ya RoHS (Vizuizi vya Vitu hatari), kanuni za EU REACH, na viwango vya kutokuwa na halojeni, na hivyo kuhakikisha usalama wa mazingira na kukubalika kwa soko pana.

2. Uchunguzi wa kina wa Vigezo vya Kiufundi

2.1 Viwango vya Juu Kabisa

Viwango hivi vinabainisha mipaka ambayo kuzidi kunaweza kusababisha uharibifu wa kudumu kwa kifaa. Uendeshaji chini ya hali hizi hauhakikishwi.

• Voltage ya Nyuma (V_R):5V. Kuzidi voltage hii kwa mwelekeo wa nyuma kunaweza kusababisha kuvunjika kwa kiungo (junction breakdown).
• Umeme wa Mbele unaoendelea (I_F):25 mA. Umeme wa juu kabisa wa DC kwa uendeshaji salama.
• Umeme wa Mbele wa Kilele (I_FP):100 mA. Hii inaruhusiwa tu chini ya hali ya mipigo (duty cycle 1/10 kwa 1 kHz) ili kushughulikia mafuriko ya muda mfupi.
• Kupoteza Nguvu (P_d):95 mW. Nguvu ya juu kabisa ambayo kifurushi kinaweza kupoteza kwa joto la mazingira (T_a) la 25°C. Kupunguza nguvu (derating) ni muhimu kwa joto la juu zaidi.
• Utoaji wa Umeme wa Tuli (ESD):150V (Mfano wa Mwili wa Mwanadamu). Utaratibu sahihi wa kushughulikia ESD ni lazima wakati wa kukusanyika na usindikaji.
• Joto la Uendeshaji (T_opr):-40°C hadi +85°C. Safu ya joto la mazingira kwa uendeshaji wa kawaida wa kifaa.
• Joto la Uhifadhi (T_stg):-40°C hadi +90°C.
• Joto la Kufunga:Kifaa kinaweza kustahimili kufunga kwa reflow kwa joto la kilele la 260°C kwa hadi sekunde 10, au kufunga kwa mkono kwa 350°C kwa hadi sekunde 3 kwa kila terminal.

2.2 Sifa za Umeme na Mwanga

Vigezo hivi hupimwa kwa T_a=25°C na I_F=20mA, vinawakilisha hali za kawaida za uendeshaji.

• Kiasi cha Mwanga (I_v):Kuanzia 28.5 mcd (chini) hadi 72.0 mcd (juu), na uvumilivu wa kawaida wa ±11%. Hii inabainisha mwangaza unaoonekana wa LED.
• Pembe ya Kuona (2θ_1/2):Digrii 130 (kawaida). Pembe hii pana inahakikisha kuonekana vizuri kutoka kwa nafasi zisizo kwenye mhimili.
• Urefu wa Wimbi la Kilele (λ_p):468 nm (kawaida). Urefu wa wimbi ambao utoaji wa wigo ni mkubwa zaidi.
• Urefu wa Wimbi Kuu (λ_d):Kuanzia 464.50 nm hadi 476.50 nm. Hii inabainisha rangi inayoonekana ya mwanga, na uvumilivu madhubuti wa ±1 nm.
• Upana wa Wigo (Δλ):25 nm (kawaida). Upana wa wigo unaotolewa kwa nusu ya kiwango cha juu cha nguvu (FWHM).
• Voltage ya Mbele (V_F):Kuanzia 2.70V (chini) hadi 3.70V (juu), na thamani ya kawaida ya 3.30V kwa 20mA. Hii ni muhimu sana kwa kubuni mzunguko wa kuzuia umeme.
• Umeme wa Nyuma (I_R):Upeo wa 50 µA kwa V_R=5V. Kigezo hiki ni kwa madhumuni ya majaribio tu; kifaa hakipaswi kuendeshwa kwa mwelekeo wa nyuma.

3. Maelezo ya Mfumo wa Kugawa Daraja (Binning)

Ili kuhakikisha uthabiti wa rangi na mwangaza katika uzalishaji, LED hupangwa katika makundi kulingana na vigezo muhimu.

3.1 Kugawa Daraja Kulingana na Kiasi cha Mwanga

LED hupangwa katika makundi manne (N1, N2, P1, P2) kulingana na kiasi cha mwanga kilichopimwa kwa I_F=20mA. Hii inawaruhusu wabunifu kuchagua daraja sahihi la mwangaza kwa matumizi yao, na kuhakikisha muonekano sawa katika safu za LED nyingi.

• Kundi N1:28.5 – 36.0 mcd
• Kundi N2:36.0 – 45.0 mcd
• Kundi P1:45.0 – 57.0 mcd
• Kundi P2:57.0 – 72.0 mcd

3.2 Kugawa Daraja Kulingana na Urefu wa Wimbi Kuu

LED pia hugawanywa kwa urefu wa wimbi kuu katika misimbo minne (A9, A10, A11, A12). Udhibiti huu madhubuti (≈3 nm kwa kila kundi) ni muhimu sana kwa matumizi yanayohitaji mechi sahihi ya rangi.

• Kundi A9:464.5 – 467.5 nm
• Kundi A10:467.5 – 470.5 nm
• Kundi A11:470.5 – 473.5 nm
• Kundi A12:473.5 – 476.5 nm

4. Uchambuzi wa Mviringo wa Utendaji

Ingawa michoro maalum inarejelewa kwenye waraka wa maelezo, maana yake ni muhimu kwa ubunifu.

4.1 Umeme wa Mbele dhidi ya Voltage ya Mbele (Mviringo wa I-V)

Tabia ya I-V ni ya kielelezo (exponential). Ongezeko dogo la voltage ya mbele kupita 3.3V ya kawaida linaweza kusababisha ongezeko kubwa, linaloweza kuharibu, la umeme wa mbele. Hii inasisitiza umuhimu kabisa wa kutumia kizuizi cha umeme (resistor) au kiredeshaji cha umeme thabiti mfululiano na LED.

4.2 Kiasi cha Mwanga dhidi ya Umeme wa Mbele

Kiasi cha mwanga ni takriban sawia na umeme wa mbele ndani ya mipaka iliyopimwa. Kuendesha chini ya 20mA kutapunguza pato, wakati kuzidi 25mA kuna hatari ya kuharibika kwa kasi na kupunguza maisha ya huduma, hata kwa muda mfupi ndani ya kiwango cha umeme wa kilele.

4.3 Utegemezi wa Joto

Utendaji wa LED unategemea joto. Kadiri joto la kiungo (junction) linavyoongezeka, voltage ya mbele kwa kawaida hupungua kidogo, wakati kiasi cha mwanga kinaweza kupungua kwa kiasi kikubwa. Usimamizi wa kutosha wa joto kwenye PCB ni muhimu kudumisha mwangaza thabiti, hasa katika matumizi yenye msongamano mkubwa au yaliyofungwa.

5. Taarifa za Mitambo na Ufungaji

5.1 Vipimo vya Kifurushi

Kifurushi cha 27-21 kina vipimo vya kawaida vya 2.7mm (urefu) x 2.1mm (upana) x 1.2mm (urefu), na uvumilivu wa kawaida wa ±0.1mm isipokuwa imebainishwa vinginevyo. Mchoro wa kina wa vipimo hutoa vipimo muhimu kwa ubunifu wa muundo wa PCB, ikijumuisha ukubwa wa pad, nafasi, na mwelekeo wa kipengele.

5.2 Kutambua Mwelekeo wa Umeme (Polarity)

Kathodi kwa kawaida huonyeshwa na alama ya kuona kwenye kifurushi cha LED, kama vile mwanya, nukta ya kijani, au kona iliyokatwa. Mwelekeo sahihi wa umeme lazima uzingatiwe wakati wa kuweka ili kuhakikisha uendeshaji sahihi.

5.3 Ufungaji wa Mkanda na Reel

Kifaa kinasambazwa kwenye mkanda wa kubeba wa 8mm kwenye reeli zenye kipenyo cha inchi 7, zinazolingana na vifaa vya kawaida vya kuchukua-na-kuweka otomatiki. Kila reel ina vipande 3000. Ufungaji hujumuisha nyenzo zinazopinga unyevu: mfuko wa alumini wa kuzuia unyevu na dawa ya kukausha na kadi ya kiashiria cha unyevu ili kulinda LED kutoka kwa unyevu wa mazingira wakati wa uhifadhi na usafirishaji.

6. Miongozo ya Kufunga na Kuweka

6.1 Profaili ya Kufunga kwa Reflow

Profaili ya reflow isiyo na risasi (Pb-free) imebainishwa. Vigezo muhimu ni pamoja na: hatua ya kuwasha kabla kati ya 150-200°C kwa sekunde 60-120; wakati juu ya kioevu (217°C) wa sekunde 60-150; joto la kilele lisilozidi 260°C kwa upeo wa sekunde 10; na viwango vilivyodhibitiwa vya kupanda na kupoa ili kupunguza mshtuko wa joto. Kufunga kwa reflow haipaswi kufanywa zaidi ya mara mbili.

6.2 Kufunga kwa Mkono

Ikiwa kufunga kwa mkono ni lazima, tahadhari kubwa inahitajika. Tumia chuma cha kufungia chenye ncha ya joto chini ya 350°C, tumia joto kwa kila terminal kwa si zaidi ya sekunde 3, na uache muda wa kupoa wa angalau sekunde 2 kati ya terminal. Nguvu ya chuma inapaswa kuwa 25W au chini ili kuzuia kupashwa joto kwa eneo.

6.3 Uvumilivu wa Unyevu na Uhifadhi

LED hizi zinahisi unyevu. Mfuko uliofungwa wa kuzuia unyevu haupaswi kufunguliwa hadi mara moja kabla ya matumizi. Baada ya kufungua, LED zisizotumiwa lazima zihifadhiwe katika mazingira ya 30°C au chini na unyevu wa jamaa wa 60% au chini. "Maisha ya sakafu" baada ya kufungua mfuko ni saa 168 (siku 7). Ikiwa wakati huu umepitwa au dawa ya kukausha inaonyesha kujaa, matibabu ya kukausha kwa 60°C ±5°C kwa masaa 24 yanahitajika kabla ya matumizi.

7. Mapendekezo ya Matumizi

7.1 Mazingira ya Kawaida ya Matumizi

• Taa ya Nyuma ya Onyesho:Bora kwa viashiria vya dashibodi, mwanga wa swichi, na taa ya nyuma ya alama kwa sababu ya ukubwa wake mdogo na pato thabiti la samawati.
• Vifaa vya Mawasiliano:Hutumika kama viashiria vya hali au taa za nyuma za kibodi katika vifaa kama vile simu na mashine za faksi.
• Taa ya Nyuma ya LCD Gorofa:Inaweza kutumika katika safu kwa maonyesho madogo ya LCD yenye nguvu ndogo.
• Matumizi ya Kawaida ya Kiashiria:Inafaa kwa hali ya nguvu, kiashiria cha hali, na kazi zingine za kuashiria katika elektroniki za watumiaji na viwanda.

7.2 Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu

• Kuzuia Umeme:Daima tumia kizuizi cha umeme (resistor) kilichohesabiwa kulingana na voltage ya usambazaji (V_CC), voltage ya mbele ya LED (V_F), na umeme wa mbele unayotaka (I_F). Fomula: R = (V_CC- V_F) / I_F. Tumia V_Fya juu kutoka kwa waraka wa maelezo kwa ubunifu wa kihafidhina.
• Usimamizi wa Joto:Hakikisha PCB ina eneo la kutosha la shaba linalounganishwa na pad za LED ili kutumika kama kizuizi cha joto, hasa wakati wa uendeshaji kwa au karibu na kiwango cha juu cha umeme.
• Ulinzi wa ESD:Tekeleza hatua za ulinzi wa ESD kwenye mistari nyeti ya ingizo ikiwa LED inaweza kufikiwa na mtumiaji.

8. Ulinganisho wa Kiufundi na Tofauti

SMD LED ya 27-21 inatoa faida kadhaa muhimu katika darasa lake. Ukubwa wake wa 2.7x2.1mm ni mdogo kuliko LED nyingi za zamani za 3mm au 5mm za kupitia-tundu, na hivyo kuokoa nafasi kubwa ya bodi. Pembe pana ya kuona ya 130° hutoa kuonekana bora kutoka kwa nafasi zisizo kwenye mhimili ikilinganishwa na LED zenye pembe nyembamba. Matumizi ya teknolojia ya InGaN hutoa rangi ya samawati nyangavu, iliyojaa yenye ufanisi mkubwa. Zaidi ya hayo, kufuata viwango vya RoHS, REACH, na kutokuwa na halojeni hufanya iwe chaguo la kudumu kwa masoko ya kimataifa yenye kanuni kali za mazingira. Mfumo wa kina wa kugawa daraja (binning) huwapa wabunifu utabiri unaohitajika kwa uzalishaji mkubwa unaohitaji uthabiti wa kuona.

9. Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara (Kulingana na Vigezo vya Kiufundi)

9.1 Kwa nini kizuizi cha umeme (resistor) ni lazima kabisa?

Tabia ya I-V ya LED sio ya mstari. Bila kizuizi cha umeme, ongezeko dogo la voltage ya usambazaji husababisha mafuriko makubwa, yasiyodhibitiwa ya umeme, na kuzidi kwa haraka kiwango cha juu kabisa cha 25mA na kusababisha kushindwa mara moja. Kizuizi cha umeme huweka sehemu thabiti ya uendeshaji.

9.2 Je, naweza kutumia usambazaji wa umeme wa 5V kwa LED hii?

Ndio, lakini lazima utumie kizuizi cha umeme mfululiano. Kwa mfano, kwa usambazaji wa 5V (V_CC=5V), V_Fya kawaida ya 3.3V, na I_Flinalolengwa la 20mA, thamani ya kizuizi cha umeme itakuwa R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85 Ohms. Kizuizi cha umeme cha kawaida cha 82 au 100 Ohm kitakuwa kifaa, na kiwango cha nguvu P = I²R = (0.02)²* 85 = 0.034W, kwa hivyo kizuizi cha umeme cha 1/8W au 1/10W kinatosha.

9.3 Kuna tofauti gani kati ya Urefu wa Wimbi la Kilele na Urefu wa Wimbi Kuu?

Urefu wa Wimbi la Kilele (λ_p) ni urefu wa wimbi halisi ambapo pato la wigo ni la juu zaidi. Urefu wa Wimbi Kuu (λ_d) ni thamani iliyohesabiwa inayolingana na rangi inayoonekana na jicho la mwanadamu, ikizingatia wigo wote wa utoaji na usikivu wa jicho. Kwa LED za rangi moja kama hii ya samawati, mara nyingi ziko karibu, lakini λ_dinahusika zaidi kwa ubainishaji wa rangi.

9.4 Kwa nini kuna "maisha ya sakafu" madhubuti baada ya kufungua mfuko?

SMD LED zinaweza kunyonya unyevu kutoka angahewa kupitia ufungaji wao wa plastiki. Wakati wa mchakato wa joto la juu wa kufunga kwa reflow, unyevu huu uliokwama unaweza kupanuka kwa kasi, na kusababisha kujitenga ndani au "popcorning," ambayo huvunja kifurushi na kuharibu kifaa. Maisha ya sakafu na taratibu za kukausha husimamia maudhui haya ya unyevu.

10. Kanuni za Uendeshaji

LED hii ni kifaa cha fotoni cha semikondukta. Wakati voltage ya mbele inayozidi uwezo wake wa kiungo (takriban 3.3V) inapotumiwa, elektroni na mashimo huingizwa kwenye eneo lenye shughuli la chipu ya InGaN. Vibeba maliki hivi hujumuika tena, na kutolea nishati kwa namna ya fotoni (mwanga). Muundo maalum wa aloi ya InGaN huamua nishati ya pengo la bendi, ambayo huamua moja kwa moja urefu wa wimbi (rangi) ya mwanga unaotolewa—kwa upande huu, samawati kwa takriban 468 nm. Ufungaji wa hariri ya epoksi isiyo na rangi hulinda chipu na hutumika kama lenzi, na kuunda mwanga unaotolewa kuwa pembe maalum ya kuona ya digrii 130.

11. Mienendo ya Sekta na Mazingira

Kifurushi cha 27-21 kinawakilisha muundo wa kukomaa na unaokubalika sana katika soko la SMD LED, ukilinganisha ukubwa, utendaji, na uwezekano wa uzalishaji. Sekta inaendelea kuelekea kifurushi kidogo zaidi (k.m., 2016, 1608) kwa udogo uliokithiri, na kifurushi cha nguvu zaidi kwa taa. Mienendo mikuu inayoathiri vipengele kama hii ni pamoja na: mahitaji yaliyoongezeka ya usahihi wa rangi na kugawa daraja thabiti kwa matumizi ya maonyesho; ujumuishaji wa chipu za IC kwenye bodi kwa LED zenye akili; na mwelekeo usioacha wa kuboresha ufanisi wa mwanga (lumeni kwa watt) na uaminifu. Zaidi ya hayo, kufuata kanuni za mazingira (RoHS, kutokuwa na halojeni) kumebadilika kutoka kwa kitu cha kutofautisha kuwa mahitaji ya msingi kwa vipengele vingi vya elektroniki katika minyororo ya usambazaji ya kimataifa.