SMD LED 0201 Green Datasheet - Dimensions 0.6x0.3x0.25mm - Voltage 3.0-3.5V - Power 70mW - English Technical Document

1. Product Overview

Hati hii inaelezea vipimo vya Taa ya Kutoa Mwanga ya Kifaa cha Kuingiza Uso (SMD) ya midomo katika ukubwa wa kifurushi cha 0201. Taa hizi za Kutoa Mwanga zimeundwa kwa ajili ya usanikishaji wa bodi ya mzunguko wa kuchapishwa (PCB) na ni bora kwa matumizi yenye nafasi ndogo. Kifaa hiki hutoa mwanga wa kijani kwa kutumia teknolojia ya InGaN (Indiamu Galiamu Nitraidi) lenye lenzi ya uwazi kama maji.

1.1 Vipengele

• Inatii maagizo ya RoHS (Kizuizi cha Vitu hatari).
• Imeandaliwa kwenye mkanda wa milimita 12 ulioviringishwa kwenye reeli yenye kipenyo cha inchi 7 kwa ajili ya kuchukua-na-kuweka kiotomatiki.
• Ukubwa wa kiwango cha kifurushi cha EIA (Electronic Industries Alliance).
• Ingizo/pato inayolingana na mzunguko wa umeme uliojumuishwa (I.C. compatible).
• Iliyoundwa kwa ulinganifu na vifaa vya kuweka kiotomatiki.
• Inafaa kwa michakato ya kuuza kwa kuyeyusha tena kwa mionzi ya infrared (IR).
• Imetayarishwa kwa kiwango cha unyevu cha JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council) cha 3.

1.2 Matumizi

LED hii inafaa kwa aina mbalimbali za vifaa vya elektroniki ambapo ukubwa mdogo na kiashiria cha kuaminika vinahitajika. Maeneo ya kawaida ya matumizi ni pamoja na:

• Vifaa vya mawasiliano (k.m., simu zisizo na waya, simu za mkononi).
• Vifaa vya otomatiki ya ofisi (k.m., kompyuta za mkononi, mifumo ya mtandao).
• Vifaa vya nyumbani na vifaa vya kielektroniki vya watumiaji.
• Vifaa vya udhibiti wa viwanda na vya kupima.
• Viashiria vya hadhi na nguvu.
• Taa za nyuma za paneli za mbele, alama, au maonyesho madogo.
• Taa za ishara.

Vigezo vya Kiufundi: Ufafanuzi wa kina na usio na upendeleo

2.1 Viwango vya Juu Kabisa Vinavyoruhusiwa

Viwango vifuatavyo vinaeleza mipaka ambayo kifaa kinaweza kuharibika kudumu. Uendeshaji chini ya hali hizi hauhakikishwi.

• Power Dissipation (Pd): 70 mW. Hii ndiyo nguvu ya juu kabisa ambayo kifurushi cha LED kinaweza kutolea kama joto bila kuharibika.
• Peak Forward Current (I_FP): 100 mA. This is the maximum allowable instantaneous forward current, typically specified under pulsed conditions (1/10 duty cycle, 0.1ms pulse width) to prevent overheating.
• DC Forward Current (I_F): 20 mA. This is the recommended maximum continuous forward current for reliable long-term operation.
• Operating Temperature Range (T_opr): -40°C to +85°C. The ambient temperature range within which the LED will function according to its specifications.
• Storage Temperature Range (T_stg): -40°C to +100°C. The temperature range for storing the device when not powered.

2.2 Electrical and Optical Characteristics

These parameters are measured at an ambient temperature (T_a) of 25°C and define the typical performance of the device.

• Luminous Intensity (I_V): 300.0 - 600.0 mcd (millicandela) at I_F = 20mA. This measures the perceived brightness of the LED as seen by the human eye. The wide range indicates a binning system is used (see Section 3).
• Viewing Angle (2θ_1/2): Digrii 110 (kawaida). Hii ndio pembe kamili ambayo ukali wa mwanga ni nusu ya ukali uliopimwa kwenye mhimili (moja kwa moja mbele ya LED). Pembe ya 110° hutoa muundo wa mwanga mpana na uliosambaa.
• Peak Emission Wavelength (λ_p): 525 nm (kawaida). Urefu wa wimbi ambao nguvu ya pato la macho ni ya juu zaidi. Uvumilivu ni +/- 1nm.
• Dominant Wavelength (λ_d): 525 - 535 nm at I_F = 20mA. Hii ndiyo urefu wa wimbi mmoja unaowakilisha vyema rangi inayoonekana na jicho la mwanadamu, inayotokana na mchoro wa rangi wa CIE.
• Upana wa Nusu ya Mstari wa Wigo (Δλ): 15 nm (kawaida). Hii ni upana wa wigo unaopimwa kwa nusu ya ukubwa wa juu zaidi (Upana Kamu kwa Nusu ya Upeo - FWHM). Thamani ya 15nm inaonyesha rangi ya kijani safi kiasi.
• Forward Voltage (V_F): 3.0 - 3.5 V at I_F = 20mA. The voltage drop across the LED when operating at the specified current. Tolerance is +/- 0.1V.
• ESD Withstand Voltage: 2 kV (Human Body Model - HBM). This indicates the LED's sensitivity to Electrostatic Discharge. A 2kV HBM rating is considered standard for basic ESD protection; handling with appropriate ESD precautions (wrist straps, grounded equipment) is strongly recommended.

3. Mfumo wa Maelezo ya Cheo cha Bin

Ili kuhakikisha uthabiti katika uzalishaji, LED zinasagwa (kutupwa kwenye mabini) kulingana na vigezo muhimu. Hii inawawezesha wabunifu kuchagua sehemu zinazokidhi mahitaji maalum ya mwangaza na voltage kwa matumizi yao.

3.1 Forward Voltage (V_F) Cheo

LED zimegawanywa katika makundi kulingana na voltage yao ya mbele kwenye 20mA. Kila kikundi kina uvumilivu wa +/- 0.10V.

• V1: 3.0V - 3.1V
• V2: 3.1V - 3.2V
• V3: 3.2V - 3.3V
• V4: 3.3V - 3.4V
• V5: 3.4V - 3.5V

3.2 Luminous Intensity (I_V) Cheo

LEDs are categorized into bins based on their luminous intensity at 20mA. Each bin has a tolerance of +/- 11%.

• P2: 300 mcd - 400 mcd
• P3: 400 mcd - 500 mcd
• P4: 500 mcd - 600 mcd

4. Uchambuzi wa Mkunjo wa Utendaji

Risiti ya data inarejelea mikunjo ya kawaida ya utendaji ambayo ni muhimu kwa kuelewa tabia ya kifaa chini ya hali tofauti. Ingawa michoro maalum haijarudiwa katika maandishi, athari zake zinachambuliwa hapa chini.

4.1 Current vs. Voltage (I-V) Characteristic

Mkunjo wa I-V kwa LED sio wa mstari, sawa na diode ya kawaida. Voltage ya mbele (V_F) ina mgawo chanya wa joto, ikimaanisha inapungua kidogo joto la makutano linapoinuka. V maalum_F anuwai (3.0-3.5V) ni halali kwa 25°C na 20mA. Kuendesha LED kwa mikondo ya chini itasababisha V ya chini_F, na kinyume chake.

4.2 Luminous Intensity vs. Forward Current

The light output (luminous intensity) is approximately proportional to the forward current (I_F) within the operating range. However, efficiency may drop at very high currents due to increased junction temperature and other effects. Operating consistently at the absolute maximum current (20mA DC) is not recommended for maximizing lifetime; derating to 15-18mA is a common practice for improved reliability.

4.3 Spectral Distribution

Mkunjo wa pato la wigo unazingatia urefu wa wigo wa kilele cha 525nm na upana wa nusu wa kawaida wa 15nm. Urefu wa wigo unaotawala (525-535nm) hufafanua rangi ya kijani inayoonekana. Mabadiliko madogo katika urefu wa wigo wa kilele au unaotawala yanaweza kutokea kwa mabadiliko katika mkondo wa kuendesha na halijoto ya makutano.

4.4 Tabia za Joto

Uteuzi wa LED unategemea joto. Ukubwa wa mwanga kwa kawaida hupungua kadiri joto la kiungo linavyoongezeka. Voltage ya mbele pia hupungua kwa kuongezeka kwa joto. Safu ya joto ya uendeshaji ya -40°C hadi +85°C inafafanua mipaka ya utendakazi uliohakikishiwa. Kwa matumizi karibu na kikomo cha juu, usimamizi wa joto kwenye PCB (k.m., pedi za kupunguza joto, mzunguko mdogo wa kazi) unaweza kuwa muhimu ili kudumisha mwangaza na uimara.

5. Habari ya Mitambo na Kifurushi

5.1 Vipimo vya Kifaa

LED inafuata kipimo cha kifurushi cha kawaida cha 0201. Vipimo muhimu (kwa milimita) ni pamoja na urefu wa kawaida wa mwili wa 0.6mm, upana wa 0.3mm, na urefu wa 0.25mm. Mapungufu ya kawaida ni ±0.2mm isipokuwa ikitajwa vinginevyo. Kifurushi kina lensi ya uwazi kabisa.

5.2 Recommended PCB Attachment Pad Layout

A land pattern (footprint) is provided for infrared or vapor phase reflow soldering. This pattern is crucial for achieving a reliable solder joint, ensuring proper alignment, and managing heat dissipation during soldering. Following the recommended pad geometry helps prevent tombstoning (one end lifting) and ensures good solder fillets.

5.3 Polarity Identification

Polarity is typically indicated by a marking on the device or by an asymmetric feature in the package. The cathode is usually identified. Correct polarity must be observed during assembly, as reverse biasing the LED beyond its very low reverse breakdown voltage will not produce light and may damage the device.

6. Miongozo ya Kuuza na Usakinishaji

6.1 Profaili ya Kuuza kwa IR Reflow

Mpangilio unaopendekezwa wa upitishaji joto unaolingana na J-STD-020B kwa michakato isiyo na risasi umetolewa. Vigezo muhimu vinajumuisha:

• Kabla ya kupasha joto: 150-200°C kwa upeo wa sekunde 120 ili kupasha joto bodi hatua kwa hatua na kuamilisha flux ya wino ya kuuza.
• Kilele cha Joto: Upeo wa 260°C. Muda juu ya kiowevu (kawaida ~217°C kwa solder isiyo na risasi) unapaswa kudhibitiwa ili kupunguza mkazo wa joto kwenye LED.
• Muda wa Jumla wa Kuuza: Kilele cha sekunde 10 kwenye joto la kilele, na mzunguko wa reflow mbili tu unaruhusiwa.

Ni muhimu kukumbuka kuwa wasifu bora unategemea muundo maalum wa PCB, mchanga wa solder, na tanuru. Wasifu uliotolewa unatumika kama lengo la jumla kulingana na viwango vya JEDEC.

6.2 Hand Soldering

Ikiwa ununuzi wa mkono ni muhimu, tahadhari kubwa lazima ichukuliwe kwa sababu ya ukubwa mdogo. Mapendekezo ni pamoja na:

• Joto la Chuma: Kiasi cha juu 300°C.
• Muda wa Kuuza Kipeo cha sekunde 3 kwa kiungo.
• Kikomo: Mzunguko mmoja tu wa kuuza. Joto la kupita kiasi linaweza kuharibu muundo wa ndani wa LED na lenzi ya epoxy.

6.3 Kusafisha

Kusafisha kufanyike kwa uangalifu. Viyeyusho vya aina ya pombe maalum tu kama vile ethyl alcohol au isopropyl alcohol vinapaswa kutumiwa. LED inapaswa kuzamishwa kwa joto la kawaida kwa chini ya dakika moja. Visafishaji vya kemikali visivyobainishwa vinaweza kuharibu nyenzo za kifurushi au lenzi.

6.4 Uhifadhi na Uwezekano wa Unyevu

Kifaa hiki kimepimwa katika Kiwango cha Uwezekano wa Unyevu (MSL) 3.

• Mfuko Uliofungwa: Hifadhi kwa ≤30°C na ≤70% RH. Maisha ya rafu ndani ya mfuko uliofungwa wa kuzuia unyevu na chombo cha kukaushia ni mwaka mmoja.
• Baada ya Kufungua: Hifadhi kwa ≤30°C na ≤60% RH. Vipengele vinapaswa kupitishwa kwenye IR reflow ndani ya masaa 168 (siku 7) baada ya kufichuliwa kwa hewa ya kawaida.
• Extended Storage (Opened): For storage beyond 168 hours, store in a sealed container with desiccant or in a nitrogen ambient.
• Rebaking: Ikiwa vipengele vimewekwa wazi kwa zaidi ya masaa 168, lazima vipikwe kwa takriban 60°C kwa angalau masaa 48 kabla ya kuuzalisha ili kuondoa unyevunyevu uliokithiri na kuzuia "popcorning" (ufa wa kifurushi kutokana na shinikizo la mvuke wakati wa reflow).

7. Habari ya Ufungaji na Kuagiza

7.1 Vipimo vya Tape na Reel

LED zinatolewa kwenye mkanda uliobonyezwa kwa usindikaji wa kiotomatiki.

• Upana wa Mkanda: 12mm.
• Reel Diameter: 7 inches (178mm).
• Quantity per Reel: 4000 vipande.
• Kiasi cha Chini cha Agizo (MOQ): Vipande 500 kwa kiasi kilichobaki.
• Cover Tape: Empty component pockets are sealed with a top cover tape.
• Missing Components: A maximum of two consecutive missing lamps is allowed per the specification.
• Standard: Packaging conforms to ANSI/EIA-481 specifications.

8. Application Suggestions and Design Considerations

8.1 Drive Method

LEDs are current-driven devices. To ensure stable light output and long life, they should be driven by a constant current source, not a constant voltage source. A simple series current-limiting resistor is the most common method when powered from a voltage rail. The resistor value (R) is calculated using Ohm's Law: R = (V_supply - V_F) / I_F. Tumia V ya juu zaidi_F kutoka kwenye bin au datasheet ili kuhakikisha mkondo hauzidi kikomo hata kwa tofauti kati ya sehemu.

8.2 Usimamizi wa Joto

Ingawa ni ndogo, LED hutoa joto kwenye makutano ya semikondukta. Kwa uendeshaji endelevu kwenye mikondo mikubwa au katika halijoto ya mazingira ya juu, fikiria mpangilio wa PCB. Kuunganisha pedi ya joto (ikiwa inatumika) au pedi za kathodi/anoi kwenye eneo kubwa la shaba kunaweza kusaidia kupunguza joto. Epuka kuweka LED karibu na vifaa vingine vinavyotoa joto.

8.3 Ulinzi wa ESD

Kwa voltage ya kustahimili ESD ya 2kV (HBM), LED hii ina ulinzi wa msingi lakini bado inaweza kuharibika kutokana na utokaji umeme tuli. Tekeleza taratibu salama za ESD katika uzalishaji wote: tumia vituo vya kazi vilivyogunduliwa, mikanda ya mkono, na mikeka ya sakafu inayoweza kuongoza umeme. Katika muundo wa mzunguko, kwa matumizi nyeti, fikiria kuongeza diodes za kukandamiza voltage ya muda mfupi (TVS) au vipengele vingine vya ulinzi kwenye mistari ya ishara inayounganishwa na LED.

8.4 Optical Design

Pembe ya kuona ya upana wa digrii 110 hufanya LED hii ifae kwa matumizi yanayohitaji kuonekana kwa upana. Kwa mwanga uliolengwa au muundo maalum wa boriti, optics za sekondari (lensi, viongozi vya mwanga) zitahitajika. Lensi ya maji wazi ni bora zaidi kwa utoaji wa rangi halisi; lensi zilizosambazwa hutumiwa wakati muonekano laini na sare zaidi unahitajika.

9. Ulinganishi wa Kiufundi na Tofauti

Tofauti kuu ya sehemu hii ni ukubwa wake mdogo sana wa kifurushi cha 0201 (0.6x0.3mm), kuwezesha muundo wa PCB wenye msongamano mkubwa. Ikilinganishwa na vifurushi vikubwa kama 0402 au 0603:

• Faida: Matumizi kidogo ya nafasi ya bodi, uzito mdogo, na gharama inayoweza kuwa ndogo kwa wingi mkubwa kutokana na kuokoa nyenzo.
• Mambo ya Kuzingatia: Ni gumu zaidi kwa usanikishaji wa mkono au urekebishaji. Upinzani wa joto ni wa juu kidogo kwa sababu ya ukubwa mdogo, ambao unaweza kuhitaji muundo wa joto wa makini zaidi kwa utendaji wa mkondo mkubwa. Mwanga wa optiki kwa ujumla ni wa chini kuliko vifurushi vikubwa zaidi na teknolojia ya chip sawa kwa sababu ya eneo dogo la utoaji wa mwanga.
• Teknolojia: Matumizi ya nyenzo za semiconductor za InGaN ni ya kawaida kwa taa za LED za kisasa za kijani, bluu na nyeupe, ikitoa ufanisi wa juu na uaminifu ikilinganishwa na teknolojia za zamani.

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

10.1 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 LED hutoa nguvu kubwa zaidi ya mwanga. Urefu wa Wimbi Kuu (λ_d) ni thamani iliyohesabiwa inayowakilisha rangi inayoonekana na jicho la binadamu kulingana na vitendakazi vya kulinganisha rangi vya CIE. Kwa chanzo cha monokromati kama vile LED ya kijani, mara nyingi ziko karibu, lakini λ_d ni kigezo muhimu zaidi cha kubainisha rangi katika maonyesho na viashiria.

10.2 Je, naweza kuendesha LED hii kwa 30mA ili kupata mwangaza zaidi?

Hapana. Kikomo cha Juu Kabisa cha Umeme wa Moja kwa moja wa Mbele ni 20mA. Kuzidi kikomo hiki, hata kwa muda mfupi, kunaweza kusababisha uharibifu wa kasi wa pato la mwanga (upungufu wa lumen), mabadiliko ya rangi, au kushindwa kwa mshtuko kutokana na joto la kupita kiasi la kiunganishi cha semiconductor. Daima endesha ndani ya mipaka maalum.

10.3 Kwa nini kuna mfumo wa binning kwa V_F na I_V?

Tofauti za uzalishaji katika epitaksi ya semikondukta na usindikaji wa chip husababisha kuenea kiasili kwa vigezo vya umeme na vya mwanga. Binning hupanga LED zilizozalishwa katika vikundi vilivyo na sifa zilizodhibitiwa kwa uangalifu. Hii inawawezesha wabunifu kuchagua bin inayohakikisha mwangaza thabiti na kushuka kwa voltage kwenye vitengo vyote katika bidhaa yao, ambayo ni muhimu kwa matumizi kama vile safu nyingi za LED au taa za nyuma ambapo usawa ni muhimu.

10.4 Je, ni muhimu kiasi gani maisha ya sakafu ya saa 168 baada ya kufungua mfuko?

Ni muhimu sana kwa vipengele vya MSL 3. Unyevunyevu uliokithiri unaweza kugeuka kuwa mvuke wakati wa mchakato wa kuuza wa reflow wa joto la juu, na kusababisha uharibifu wa ndani au kupasuka kwa kifurushi cha LED ("popcorning"). Kuzingatia muda wa saa 168 au kufuata utaratibu uliowekwa wa kupikia tena ni muhimu kwa uzalishaji wa mkusanyiko na uaminifu wa muda mrefu.

11. Utafiti wa Kesi ya Utumiaji wa Vitendo

Hali: Kubuni Kiashiria cha Hali kwa Kifaa cha Kuvaliwa

Mbuni anabuni kifaa kidogo cha kufuatilia mazoezi. LED moja ndogo inahitajika kuonyesha hali ya kuchaji (nyekundu/kijani kibichi ingehitaji LED yenye rangi mbili au mbili tofauti) na arifa za taarifa.

• Uchaguzi wa Sehemu: LED hii ya kijani ya 0201 imechaguliwa kwa sababu ya ukubwa wake mdogo sana (0.6x0.3mm), ikihifadhi nafasi muhimu kwenye bodi ya mzunguko laini iliyojazwa kwa karibu.
• Saketi ya Kuendesha: Kifaa kinatumia kiwango cha 3.3V. Kwa kutumia V ya juu zaidi_F ya 3.5V kwa usalama, upinzani wa mfululizo unahesabiwa: R = (3.3V - 3.5V) / 0.02A = -10 Ohms. Hii haiwezekani, ikionyesha usambazaji wa 3.3V hautoshi kuendesha LED kwa 20mA. Suluhisho ni: 1) Tumia mkondo wa chini (mfano, 10mA), ukihesabu tena na V inayolingana_F kutoka kwa mkunjo wa I-V (~2.9V), ikitoa R = (3.3-2.9)/0.01 = 40 Ohms, au 2) Tumia pampu ya malipo au kigeuzi cha kuongeza ili kutoa voltage ya juu zaidi (mfano, 4.0V) kwa mzunguko wa LED.
• Mpangilio: LED imewekwa kwenye ukingo wa PCB. Muundo wa pedi ya kuuza umefuatwa kwa usahihi katika muundo wa CAD. Eneo dogo la kuzuia chini ya LED limewekwa ili kuzuia kuingia kwa solder.
• Assembly: Nyumba ya usanikishaji wa PCB inatumia wasifu wa reflow unaolingana na JEDEC uliotolewa. LED zimehifadhiwa kwenye kabati kavu baada ya mfuko kufunguliwa na kusanikishwa ndani ya masaa 48.
• Result: Mwangaza wa hali thabiti, unaoangazia, unaokidhi vikwazo vya ukubwa na nguvu vya kifaa cha kuvaliwa.

12. Utangulizi wa Kanuni ya Uendeshaji

LED ni diode ya mwanga ya semiconductor p-n. Unapotumia voltage ya mbele, elektroni kutoka eneo la aina-n na mashimo kutoka eneo la aina-p huingizwa kwenye eneo la makutano. Wakati vibeba malamba haya (elektroni na mashimo) vinapounganishwa tena, nishati hutolewa. Katika diode ya kawaida ya silikoni, nishati hii hutolewa hasa kama joto. Katika nyenzo ya semiconductor kama Indium Gallium Nitride (InGaN) inayotumika katika LED hii, pengo la bendi ya nishati ni kiasi kwamba sehemu kubwa ya nishati hii ya kuunganishwa tena hutolewa kama fotoni (mwanga). Urefu maalum wa wimbi (rangi) wa mwanga unaotolewa umedhamiriwa na nishati ya pengo la bendi ya nyenzo ya semiconductor. Misombo ya InGaN inaweza kubuniwa kutoa mwanga katika sehemu za bluu, kijani, na ultraviolet za wigo. Lensi ya epoksi ya uwazi kabisa ya maji hufunga chip ya semiconductor, hutoa ulinzi wa mitambo, na huunda boriti ya mwanga inayotolewa.

13. Mienendo na Maendeleo ya Teknolojia

Mwelekeo katika SMD LEDs kwa matumizi ya viashiria unaendelea kuelekea upungufu wa ukubwa, ufanisi ulioongezeka, na uaminifu wa juu zaidi. Kifurushi cha 0201 kinawakilisha ukubwa uliozoeleka lakini bado unatumika sana kwa miundo iliyofungwa na nafasi. Maendeleo yanayoendelea ni pamoja na:

• Ufanisi Ulioongezeka: Uboreshaji katika ukuaji wa epitaxial na muundo wa chip unaendelea kutoa ufanisi mkubwa wa mwanga (utoaji zaidi wa mwanga kwa kila wati ya umeme inayotumiwa), na kufanya iwezekane kwa mikondo ya chini ya kuendesha na kupunguza matumizi ya nishati.
• Uboreshaji wa Utendaji wa Moto: Nyenzo za kifurushi za hali ya juu na miundo inalenga kupunguza upinzani wa joto, kuwezesha mikondo ya kuendesha ya juu zaidi au uboreshaji wa muda mrefu katika mazingira ya joto kali.
• Uthabiti wa Rangi: Tighter binning tolerances and improved manufacturing processes lead to better color uniformity across production batches, which is critical for applications requiring matched colors.
• Integration: There is a trend toward integrating multiple LED chips (e.g., RGB for full color) into a single package or combining the LED with a driver IC, though this is more common in larger packages for lighting rather than miniature indicator types.
• Reliability Focus: Viwango vya juu vya majaribio na sifa, pamoja na vifaa vilivyoboreshwa, vinazidi kuongeza muda wa maisha uliokadiriwa (L70, L50), hata katika matumizi magumu ya magari na viwanda.