SMD LED 23-21B Brilliant Orange Datasheet - Package 2.0x1.25x0.8mm - Voltage 1.75-2.35V - Power 60mW - English Technical Document

1. Muhtasari wa Bidhaa

23-21B ni kifaa cha kusakinishwa kwenye uso (SMD) cha LED kilichoundwa kwa matumizi yanayohitaji kiashiria cha machungwa yenye mng'ao au chanzo cha taa ya nyuma. Inatumia nyenzo ya chip ya AlGaInP (Aluminum Gallium Indium Phosphide) kutoa rangi yake ya kipekee ya machungwa kwa kufungwa kwa hariri ya wazi kama maji. Sehemu hii ni ndogo sana ikilinganishwa na aina za zamani za LED zenye fremu ya kuongoza, na inaruhusu msongamano mkubwa wa kufunga kwenye bodi za mzunguko wa kuchapishwa (PCBs), kupunguza ukubwa wa vifaa, na kupunguza uzito wa jumla wa bidhaa, na kufanya iwe bora kwa matumizi yenye nafasi ndogo na ya miniaturi.

Key advantages of this LED include its compatibility with standard automated pick-and-place assembly equipment and mainstream soldering processes such as infrared and vapor phase reflow. It is a Pb-free (lead-free) product, compliant with the RoHS (Restriction of Hazardous Substances) directive, EU REACH regulations, and halogen-free requirements (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). The device is supplied on 8mm tape wound on 7-inch diameter reels for efficient manufacturing handling.

2. Uainishaji wa Kiufundi na Ufasiri Lengwa

2.1 Viwango Vya Juu Kabisa

Viwango hivi vinaeleza mipaka ambayo kuzidi kwao kunaweza kusababisha uharibifu wa kudumu kwa kifaa. Uendeshaji chini ya hali hizi hauhakikishiwi.

• Reverse Voltage (VR): 5V. Kuzidi voltage hii katika reverse bias kunaweza kusababisha junction breakdown.
• Mwendo wa Mbele unaoendelea (IF): 25 mA. Mwendo wa juu zaidi wa DC wa uendeshaji wa muda mrefu unaoaminika.
• Mwendo wa Juu zaidi wa Mbele (IFP): 50 mA. Ukadirishaji huu wa mkondo wa mfululizo (mzunguko wa kazi 1/10 kwa 1 kHz) unahusu uendeshaji wa muda mfupi, usio endelevu.
• Mtawanyiko wa Nguvu (Pd): 60 mW. Nguvu ya juu kabisa ambayo kifurushi kinaweza kutawanya kwenye joto la mazingira (Ta) la 25°C. Thamani hii hupungua kadiri joto la mazingira linavyoongezeka.
• Utoaji wa Umeme wa Tuli (ESD) Mfano wa Mwili wa Binadamu (HBM): 2000V. Hii inaonyesha kiwango cha wastani cha uthabiti wa ESD. Tahadhari za kawaida za usindikaji wa ESD (k.m.v., vituo vya kazi vilivyowekwa ardhini, mikanda ya mkono) bado zinapendekezwa wakati wa usanikishaji.
• Operating Temperature (Topr): -40°C to +85°C. Safu ya joto ya mazingira ambayo kifaa kimebainishwa kufanya kazi ndani yake.
• Joto la Uhifadhi (Tstg): -40°C hadi +90°C.
• Joto la Kuuza (Tsol): Reflow soldering: 260°C peak for a maximum of 10 seconds. Hand soldering: 350°C iron tip temperature for a maximum of 3 seconds per terminal.

2.2 Electro-Optical Characteristics

These parameters are measured at a standard test condition of Ta=25°C and IF=20mA, unless otherwise specified. They define the typical performance of the device.

• Mwangaza wa Mwanga (Iv): 45.0 hadi 112.0 mcd (millicandela). Pato halisi linaingia katika makundi maalum (P1, P2, Q1, Q2). Uvumilivu wa ±11% unatumika.
• Pembe ya Kuona (2θ1/2): Digrii 130 (kawaida). Hii ndio pembe kamili ambayo ukali wa mwanga ni nusu ya ukali wa kilele (kwenye mhimili). Inaonyesha muundo mpana wa kutazama unaofaa kwa matumizi ya kiashiria.
• Urefu wa Wimbi la Kilele (λp): 611 nm (kawaida). Urefu wa wimbi ambao usambazaji wa nguvu ya wigo uko kiwango cha juu zaidi.
• Urefu wa Wimbi Kuu (λd): 600.5 hadi 612.5 nm. Hii ndiyo urefu wa wimbi moja unaotambuliwa na jicho la binadamu kama rangi ya mwanga. Imegawanywa katika safu D8 hadi D11 na uvumilivu wa ±1nm.
• Spectral Bandwidth (Δλ): 17 nm (kawaida). Upana wa wigo unaotolewa kwa nusu ya kiwango cha juu cha nguvu (FWHM). Upana mdogo unaonyesha rangi iliyojaa zaidi na safi.
• Forward Voltage (VF): 1.75 to 2.35 V at IF=20mA. This is binned into three ranges (0, 1, 2) with a tolerance of ±0.1V. Lower VF generally leads to higher efficiency and less heat generation.
• Reverse Current (IR): 10 μA (max) at VR=5V. Hii ni kipimo cha sasa ya uvujaji; kifaa hakikusudiwa kufanya kazi katika upendeleo wa nyuma.

3. Maelezo ya Mfumo wa Kugawa Katika Makundi

Ili kuhakikisha uthabiti wa rangi na mwangaza katika uzalishaji, LED zinasagwa katika makundi kulingana na vigezo muhimu. 23-21B hutumia mfumo wa kugawa katika makundi wa pande tatu.

3.1 Luminous Intensity Binning (CAT)

Defines the minimum and maximum luminous intensity for each bin code at IF=20mA.

• P1: 45.0 - 57.0 mcd
• P2: 57.0 - 72.0 mcd
• Q1: 72.0 - 90.0 mcd
• Q2: 90.0 - 112.0 mcd

3.2 Dominant Wavelength Binning (HUE)

Defines the color (wavelength) range for each bin code.

• D8: 600.5 - 603.5 nm
• D9: 603.5 - 606.5 nm
• D10: 606.5 - 609.5 nm
• D11: 609.5 - 612.5 nm

3.3 Forward Voltage Binning (REF)

Inagrupa LED kulingana na kiwango cha voltage ya mbele kwenye IF=20mA, ambacho ni muhimu kwa hesabu ya kizuizi cha sasa na muundo wa usambazaji wa nguvu.

• 0: 1.75 - 1.95 V
• 1: 1.95 - 2.15 V
• 2: 2.15 - 2.35 V

4. Uchambuzi wa Mkunjo wa Utendaji

Karatasi ya data inatoa mikunjo kadhaa ya sifa inayoonyesha tabia ya kifaa chini ya hali mbalimbali.

4.1 Relative Luminous Intensity vs. Forward Current

Curve hii inaonyesha kuwa ukubwa wa mwanga huongezeka kadri mkondo wa mbele unavyoongezeka, lakini uhusiano huo sio wa mstari kamili, haswa katika mikondo ya juu. Inasisitiza umuhimu wa kuendesha LED kwenye mkondo maalum wa majaribio (20mA) ili kufikia ukubwa wa mwanga uliokadiriwa.

4.2 Relative Luminous Intensity vs. Ambient Temperature

Grafu hii inaonyesha athari ya kuzima joto inayojulikana kwa LEDs: joto la makutano linapoinuka (kutokana na joto la mazingira kuongezeka au kujichoma mwenyewe), pato la mwanga hupungua. Pato linasawazishwa hadi 100% kwenye 25°C. Wabunifu lazima wazingatie upungufu huu katika matumizi yenye joto la juu la mazingira.

3.3 Forward Current Derating Curve

Hii ni zana muhimu ya kubuni. Inaonyesha upeo wa mkondo wa mbele unaoruhusiwa unaoendelea kama utendakazi wa joto la mazingira. Joto la mazingira linapoinuka, mkondo wa juu salama lazima upunguzwe ili kuzuia kuzidi joto la juu la kifaa na kiwango cha utupaji wa nguvu. Kwa mfano, kwenye 85°C, mkondo wa juu unaoendelea ni chini sana kuliko kiwango cha 25mA kwenye 25°C.

4.4 Forward Voltage vs. Forward Current

Mkunjo huu wa IV (Current-Voltage) unaonyesha uhusiano wa kielelezo unaotokana na diode. Voltage ya mbele huongezeka kwa mkondo. Mteremko wa mkunjo katika eneo la uendeshaji husaidia kubainisha upinzani wa nguvu wa LED.

4.5 Radiation Pattern

Mchoro wa polar unaoonyesha usambazaji wa nguvu ya mwanga katika nafasi. 23-21B inaonyesha muundo wa kawaida wa lambertian au karibu na lambertian, na nguvu inapungua kadiri pembe ya kutazama inavyotoka kwenye mhimili wa kati (0°).

4.6 Spectral Distribution

Grafu ya ukubwa wa jamaa dhidi ya urefu wa wimbi, iliyozingatia urefu wa wimbi wa kilele cha ~611 nm. Inathibitisha hali ya monokromatiki ya chip ya AlGaInP na upana wa wigo uliofafanuliwa.

5. Taarifa ya Mitambo na Ufungaji

5.1 Package Dimensions

LED ina ukubwa mdogo wa SMD. Vipimo muhimu (kwa mm, uvumilivu ±0.1mm isipokuwa imeelezwa) ni pamoja na:
- Urefu wa Jumla: 2.0 mm
- Upana wa Jumla: 1.25 mm
- Jumla ya Urefu: 0.8 mm
- Kitambulishi cha Cathode: Mchamfer au alama kwenye kifurushi inaashiria terminal ya cathode (hasi). Mwelekeo sahihi wa polarity wakati wa uwekaji ni muhimu.

5.2 Recommended PCB Land Pattern

Mpangilio wa pad uliopendekezwa unatolewa ili kuhakikisha kuuzwa kwa kuaminika na usawa sahihi wa mitambo. Ubunifu wa pad unakidhi vituo vya sehemu na kuruhusu uundaji unaofaa wa fillet ya solder. Kufuata pendekezo hili husaidia kuzuia tombstoning na kuhakikisha muunganisho mzuri wa joto na umeme.

6. Miongozo ya Kuuza na Kukusanya

6.1 Profaili ya Kuuza kwa Reflow (Bila Risasi)

Profaili maalum ya joto inapendekezwa kwa solder isiyo na risasi:
- Joto awali: 150-200°C kwa sekunde 60-120.
- Muda Juu ya Kiowevu (217°C): Sekunde 60-150.
- Joto la Kilele: Kiasi cha juu 260°C, kushikiliwa kwa si zaidi ya sekunde 10.
- Kiwango cha Kupokanzwa: Kiasi cha juu 6°C/kwa sekunde hadi 255°C, kisha kiasi cha juu 3°C/kwa sekunde hadi kilele.
- Kasi ya Kupoza: Inadhibitiwa ili kupunguza mkazo wa joto.
Muhimu: Uuzaji wa Reflow haupaswi kufanywa zaidi ya mara mbili kwenye kifaa kilekile.

6.2 Uuzaji wa Mkono

Ikiwa ukarabati wa mikono unahitajika, tahadhari kubwa lazima ichukuliwe:
- Soldering iron tip temperature: < 350°C.
- Contact time per terminal: < 3 seconds.
- Soldering iron power: < 25W.
- Kipindi cha angalau sekunde 2 kiachwe kati ya kuchomelea kila terminal.
- Chuma cha kuchomelea chenye vichwa viwili chapendekezwa kwa ajili ya kuondoa ili kutumia joto sawasawa kwa terminal zote mbili kwa wakati mmoja na kuepeka mkazo wa mitambo.

6.3 Uhifadhi na Unyeti wa Unyevu

LED zimefungwa kwenye mfuko wa kinga dhidi ya unyevu ulio na dawa ya kukaushia ili kuzuia kunywa unyevu wa anga, ambayo inaweza kusababisha "popcorning" (kupasuka kwa kifurushi) wakati wa reflow.
- Usifungue mfuko mpaka uwe tayari kutumia.
- Baada ya kufungua, sehemu zisizotumiwa zinapaswa kuhifadhiwa kwenye ≤30°C na ≤60% Unyevu wa Jamaa (RH).
- "Uhai wa sakafu" baada ya kufungua mfuko ni saa 168 (siku 7).
- Ikiwa uhai wa sakafu umepitishwa au kiashiria cha kukausha kinaonyesha kujaa, unahitaji kukausha kwenye 60 ±5°C kwa saa 24 kabla ya kureflow.

7. Habari ya Ufungaji na Kuagiza

7.1 Reel and Tape Specifications

The device is supplied in embossed carrier tape:
- Tape Width: 8 mm.
- Kipenyo cha Reel: Inchi 7 (178 mm).
- Idadi kwa Reel: Vipande 2000.
- Vipimo vya Reel (kituo cha moyo, ukingo) vinatolewa kwa ulinganifu na vifaa vya kulishia otomatiki.

7.2 Maelezo ya Lebo

Lebo ya reel ina maelezo muhimu kwa ufuatiliaji na utumiaji sahihi:
- CPN: Nambari ya Bidhaa ya Mteja (hiari).
- P/N: Nambari ya Sehemu ya Mtengenezaji (23-21B/S2C-AP1Q2B/2A).
- QTY: Idadi ya Ufungashaji.
- CAT: Msimbo wa Kikundi cha Ukubwa wa Mwanga (mfano, Q2).
- HUE: Msimbo wa Wavelength Bin Anayetawala (mfano, D10).
- REF: Msimbo wa Bin ya Voltage ya Mbele (mfano, 1).
- LOT No.: Nambari ya Kundi la Uzalishaji kwa ajili ya kufuatilia.

8. Mapendekezo ya Matumizi na Mambo ya Kuzingatia katika Ubunifu

8.1 Matumizi ya Kawaida

• Uangaziaji wa Nyuma: Viashiria vya Dashibodi, mwanga wa swichi, vibonyezo.
• Mawasiliano ya simu: Viashiria vya hali na taa za nyuma katika simu, mashine za faksi, na vifaa vya mtandao.
• Elektroniki za Matumizi ya Kaya: Ishara na uonyeshaji wa hali katika vifaa mbalimbali vinavyobebeka na visivyobebeka.
• Uonyeshaji wa Madhumuni ya Jumla: Matumizi yoyote yanayohitaji kiashiria cha rangi ya machungwa chenye mwangaza na kuaminika.

8.2 Critical Design Considerations

1. Current Limiting: An external current-limiting resistor is absolutely mandatoryTabia ya V-I ya kielelezo ya LED inamaanisha ongezeko dogo la voltage linaweza kusababisha ongezeko kubwa na la uharibifu la mkondo. Thamani ya kipingamizi (R) inahesabiwa kwa kutumia Sheria ya Ohm: R = (Vsupply - VF) / IF, ambapo VF inapaswa kuwa thamani ya juu kutoka kwenye bin (mfano, 2.35V) ili kuhakikisha uendeshaji salama chini ya hali zote.
2. Usimamizi wa Joto: Zingatia mikunjo ya kupunguza uwezo. Katika mazingira yenye joto la hewa la juu au ikiwa inaendeshwa karibu na mkondo wa juu zaidi, hakikisha eneo la kutosha la shaba la PCB au njia nyingine za kupunguza joto na kuweka halijoto ya makutano ndani ya mipaka salama.
3. Ulinzi dhidi ya Umeme wa Tuli: Ingawa imepimwa kwa 2000V HBM, ni desturi nzuri kujumuisha diodes za kukandamiza voltage ya muda mfupi (TVS) au vipingamizi kwenye mistari nyeti katika mazingira yanayoweza kukumbana na ESD (k.m.v., viashiria vinavyoweza kufikiwa na mtumiaji).
4. Usanifu wa Kioo: Pembea ya upana ya digrii 130 hutoa uonekano mzuri wa mbali kwenye mhimili. Kwa matumizi yanayohitaji boriti iliyolengwa zaidi, optics za sekondari (lensi) zitahitajika.

9. Ulinganishi wa Kiufundi na Tofautisho

23-21B, inayotokana na teknolojia ya AlGaInP, inatoa faida tofauti kwa matumizi ya rangi ya machungwa/nyekundu ikilinganishwa na teknolojia nyingine kama vile LED nyeupe zilizobadilishwa na fosforasi au vifaa vya zamani vya GaAsP.

• dhidi ya LED zilizobadilishwa kwa fosforasi: AlGaInP hutoa ufanisi mkubwa wa mwanga na usafi wa rangi uliojawa zaidi katika wigo wa rangi ya machungwa-nyekundu bila upotezaji wa ufanisi unaohusishwa na ubadilishaji wa fosforasi.
• dhidi ya LED za zamani za GaAsP: Teknolojia ya AlGaInP inatoa mwangaza mkubwa zaidi na uthabiti bora wa joto.
• Ikilinganishwa na LED zilizo na Pini Kubwa: Kifurushi cha SMD kinawezesha usanikishaji wa kiotomatiki, kupunguza nafasi kwenye bodi, na kuboresha uaminifu kwa kuondoa pini zilizopindika na makosa ya kuingiza kwa mkono.
• Kipengele Muhimu cha Kutofautisha: Mchanganyiko wa rangi maalum ya machungwa yenye kung'aa kutoka kwa semikondukta inayotoa moja kwa moja, kifurushi kidogo cha SMD, na kufuata kanuni za kisasa za mazingira (RoHS, Bila Halojeni) hufanya iwe inafaa kwa miundo ya kisasa ya elektroniki.

10. Maswali Yanayoulizwa Mara Kwa Mara (Kulingana na Vigezo vya Kiufundi)

Q1: Je, ni thamani gani ya kipingamizi ninapaswa kutumia na usambazaji wa 5V?
A1: Kwa kutumia VF ya juu kabisa ya hali mbaya ya 2.35V na IF inayotakikana ya 20mA: R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 Ohms. Thamani ya kawaida iliyo karibu na thamani ya juu zaidi (k.m., 150 Ohms) itakuwa chaguo salama, ikitoa IF ≈ 17.7mA.

Q2: Je, naweza kuendesha LED hii kwa 30mA kwa mwangaza zaidi?
A2: Kima cha Juu Kabisa cha Kiwango cha mwendelezo wa mkondo wa mbele ni 25mA. Kuendesha kwa 30mA kunazidi kiwango hiki, ambacho kinaweza kupunguza uaminifu na maisha ya kifaa, kusababisha joto kupita kiasi, na kwa uwezekano kusababisha kushindwa mara moja. Daima endesha ndani ya mipaka maalum.

Q3: Kikomo cha mwanga ni Q2 (90-112 mcd). Ni pato gani ninaweza kutarajia katika muundo wangu?
A3: Unaweza kubuni kwa uhakika kwa kutumia thamani ya chini ya 90 mcd. Kifaa halisi utakachopokea kitakuwa kati ya 90 na 112 mcd. Toleransi ya ±11% inatumika kwa mipaka ya kikomo, kwa hivyo kifaa maalum kilicho na lebo Q2 kinaweza kinadharia kuwa cha chini hadi ~80 mcd au cha juu hadi ~124 mcd, ingawa kitakuwa ndani ya safu ya Q2.

Q4: Ninawezaje kufasiri grafu ya wasifu wa kuuza?
A4: Grafu inaonyesha joto (mhimili-Y) dhidi ya wakati (mhimili-X). Tanuri yako ya reflow lazima ipangwe ili joto lililopimwa kwenye waya za LED lifuate mwendo huu: joto la awali la polepole, kupanda kwa udhibiti, muda maalum juu ya kiashiria cha kuyeyusha chuma cha kuuza (217°C), kilele cha joto chenye udhibiti (≤260°C), na kupoa kwa udhibiti. Kupotoka sana, hasa kuzidi mipaka ya muda-kwenye-joto, kunaweza kuharibu LED.

11. Uundaji wa Vitendo na Kesi ya Matumizi

Hali: Kuunda jopo la kiashiria cha hali lenye LED nyingi za machungwa.

1. Binning Selection: For uniform appearance, specify tight bins for both Dominant Wavelength (HUE, e.g., D10 only) and Luminous Intensity (CAT, e.g., Q1 only). This ensures all indicators have nearly identical color and brightness.
2. Circuit Design: Kwa kutumia usambazaji wa microcontroller wa 3.3V. Kwa kudhania VF bin "1" (kiwango cha juu 2.15V) na kulenga 15mA kwa matumizi ya nguvu ya chini: R = (3.3V - 2.15V) / 0.015A = 76.7 Ohms. Tumia resistor ya 75 Ohm. Nguvu kwenye resistor: (1.15V^2)/75Ω ≈ 18mW. Tumia resistor ya 1/10W au kubwa zaidi.
3. Mpangilio wa PCB: Weka LED kulingana na muundo wa ardhi ulipendekezwa. Jumuisha kioevu kidogo cha shaba kilichounganishwa na pedi ya cathode ili kusaidia katika utoaji wa joto, haswa ikiwa LED nyingi zimewekwa karibu pamoja.
4. Assembly: Weka reels kwenye mifuko iliyofungwa hadi ipakiwe kwenye mashine ya pick-and-place. Fuata wasifu wa reflow kwa usahihi. Baada ya usanikishaji, epuka kupinda PCB karibu na LED.

12. Utangulizi wa Kanuni ya Uendeshaji

The 23-21B LED operates on the principle of electroluminescence in a semiconductor p-n junction. The active region is composed of AlGaInP (Aluminum Gallium Indium Phosphide) layers grown epitaxially on a substrate. When a forward voltage exceeding the junction's built-in potential is applied, electrons from the n-type region and holes from the p-type region are injected into the active region. Here, they recombine radiatively, releasing energy in the form of photons (light). The specific composition of the AlGaInP alloy determines the bandgap energy, which directly dictates the wavelength (color) of the emitted light—in this case, brilliant orange (~611 nm). The water-clear epoxy resin encapsulates the chip, provides mechanical protection, and acts as a primary lens shaping the light output pattern.

13. Technology Trends and Context

SMD LEDs like the 23-21B represent the mainstream packaging technology for indicator and low-power lighting applications, having largely replaced through-hole LEDs. The trend in this sector continues towards:
- Ufinyaji: Hata vifurushi vidogo zaidi (mfano, 0402, 0201 metric) kwa bodi zenye msongamano wa hali ya juu sana.
- Ufanisi Ulioongezeka: Uboreshaji unaoendelea katika ukuaji wa epitaxial na muundo wa chip hutoa ufanisi mkubwa wa mwanga (pato zaidi la mwanga kwa kila wati ya umeme).
- Uaminifu Ulioimarishwa: Vifaa na michakato bora ya ufungaji husababisha maisha marefu ya uendeshaji na utendaji bora chini ya hali ngumu za mazingira (joto, unyevu).
- Ujumuishaji: Ukuaji wa vifurushi vya chipi nyingi (RGB, rangi nyingi) na LED zilizo na vifaa vya udhibiti vilivyojumuishwa (IC) kwa matumizi ya taa zenye akili.
- Wigo Ulioongezeka: Uundaji wa nyenzo za semikondukta ili kuzalisha kwa ufanisi rangi katika wigo mzima unaoonekana na kuingia kwenye mionzi ya ultraviolet (UV) na infrared (IR). Wakati AlGaInP inatawala safu ya nyekundu-machungwa-manjano-manjano, nyenzo zingine kama InGaN hutumiwa kwa LED za bluu, kijani, na nyeupe.

The 23-21B fits into this landscape as a reliable, standardized component offering a balance of performance, size, and cost for its target color and application range.