SMD LED 16-213/BHC-ZL1M2QY/3T 數據手冊 - 1.6x0.8mm - 3.2V - 110mW - 藍色

1. 產品概述

16-213/BHC-ZL1M2QY/3T 係一款採用藍色 InGaN 半導體晶片嘅表面貼裝器件 (SMD) 發光二極管 (LED)。此元件專為空間同重量係關鍵限制嘅現代高密度電子組裝而設計。其主要價值在於能夠實現終端產品嘅微型化，同時保持可靠嘅光學性能。

The LED is packaged on 8mm tape wound onto a 7-inch diameter reel, making it fully compatible with automated pick-and-place assembly equipment. This compatibility streamlines high-volume manufacturing processes. The device is constructed with lead-free (Pb-free) materials and complies with the European Union's Restriction of Hazardous Substances (RoHS) directive, Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals (REACH) regulation, and halogen-free standards (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). It is qualified for use with both infrared and vapor phase reflow soldering processes.

2. 技術參數深入剖析

2.1 Absolute Maximum Ratings

這些額定值定義了器件的應力極限，超出此極限可能會對器件造成永久性損壞。不保證器件在此極限或接近此極限的條件下能正常運作，在電路設計中應避免此類情況。

反向電壓 (V_R): 5 V。在反向偏壓方向超過此電壓可能導致結擊穿。
連續正向電流 (I_F): 25 mA。此為建議用於可靠長期運作嘅最大直流電流。
峰值正向電流 (I_FP): 100 mA。此脈衝電流額定值（於1/10佔空比、1 kHz條件下）僅適用於短暫瞬態情況，並非用於連續運作。
功耗 (P_d): 110 mW。此為器件在25°C環境溫度下允許的最大功率損耗 (V_F * I_F) 。在更高溫度時必須進行降額。
Electrostatic Discharge (ESD) Withstand: 150 V（人體模型）。在組裝和處理過程中，必須遵循正確的靜電放電處理程序。
操作溫度 (T_opr): -40°C 至 +85°C。該裝置在此寬廣的工業溫度範圍內均可正常運作。
儲存溫度 (T_stg): -40°C 至 +90°C。
焊接溫度 (T_sol): 此封裝可承受峰值溫度為260°C、持續時間最長10秒的回流焊接，或每個端子於350°C下、持續時間最長3秒的手動焊接。

2.2 Electro-Optical Characteristics

除非另有說明，這些參數通常在環境溫度（T_a）為25°C及正向電流（I_F）為5 mA的條件下量測。它們定義了核心的光輸出與電氣性能。

發光強度（I_v): 範圍由最低11.5 mcd至最高28.5 mcd。典型值在此範圍內。適用公差為±11%。
視角 (2θ_1/2): 約120度。此為發光強度降至0度（軸上）測得峰值強度一半時嘅全角。
峰值波長 (λ_p): 通常為468 nm。此為光譜功率分佈達到最大值時的波長。
主波長 (λ_d): 範圍為465 nm至475 nm。此為人眼感知的單一波長，用以定義顏色。適用公差為±1 nm。
光譜帶寬 (Δλ): 通常為25 nm。此為發射光譜的半高全寬 (FWHM)，表示顏色純度。
正向電壓 (V_F): 於 I_F = 5mA 時，範圍為 2.7 V 至 3.2 V。容差為 ±0.05V。此為 LED 導通電流時的電壓降。
反向電流 (I_R): 當施加5V反向偏壓時，最大為50 μA。

3. Binning System Explanation

為確保量產一致性，LED會根據關鍵參數分選至不同性能等級。這讓設計師能選取符合特定應用要求的元件。

3.1 發光強度等級

在 I_F = 5 mA 條件下分級。代碼 L1、L2、M1、M2 代表遞增的光輸出水平。

L1: 11.5 – 14.5 mcd
L2: 14.5 – 18.0 mcd
M1: 18.0 – 22.5 mcd
M2: 22.5 – 28.5 mcd

3.2 主波長分級

在 I_F = 5 mA。定義藍色的精確色調。

X: 465 – 470 nm
Y: 470 – 475 nm

3.3 正向電壓分檔

在 I_F = 5 mA。對設計限流電路及管理功耗非常重要。

29: 2.7 – 2.8 V
30: 2.8 – 2.9 V
31: 2.9 – 3.0 V
32: 3.0 – 3.1 V
33: 3.1 – 3.2 V

4. Performance Curve Analysis

該數據表提供了在 T_a=25°C 下測量的多條特性曲線，有助於了解不同條件下的性能表現。

4.1 正向電流與正向電壓關係（I-V 曲線）

呢條曲線顯示咗電流同電壓之間嘅指數關係。從呢幅圖可以確定特定電流（例如5mA、20mA）嘅工作點，對於選擇合適嘅限流電阻或驅動電路至關重要。

4.2 Luminous Intensity vs. Forward Current

光輸出會隨正向電流增加而增加，但兩者並非完全線性關係，尤其喺較高電流時。呢幅圖有助設計師了解喺唔同電流水平驅動LED時嘅效率取捨。

3.3 發光強度與環境溫度關係圖

LED光輸出會隨接面溫度上升而下降。這條降額曲線對於在高環境溫度下運作的應用至關重要，圖中顯示相對發光強度隨溫度由-40°C升至+100°C而遞減。

4.4 正向電流降額曲線

此曲線與功耗限制直接相關，它規定了最大允許連續正向電流隨環境溫度變化的函數關係。為防止過熱並確保使用壽命，在超過25°C的環境下工作時，必須降低驅動電流。

4.5 Spectrum Distribution

此圖表顯示了在波長頻譜上發射的相對光功率，以約468 nm的峰值波長為中心並具有特徵帶寬。它確認了藍色光的發射。

4.6 輻射模式

一幅展示光強空間分佈嘅極座標圖。透過呢個圖案可以直觀確認120度視角，顯示光線以類似朗伯分佈嘅寬廣方式發射。

5. Mechanical and Package Information

5.1 Package Dimensions

該LED符合標準1608（1.6mm x 0.8mm）晶片LED的封裝尺寸。關鍵尺寸包括整體長度、寬度和高度，以及電極焊盤間距和大小。除非另有說明，所有公差通常為±0.1mm。本文提供一個建議的PCB設計焊盤圖形（封裝）以供參考，但建議設計師根據其特定的組裝工藝和可靠性要求進行調整。

5.2 極性識別

陰極通常喺封裝本身上以綠色色調或其他視覺標記標示。確切標記方式應查閱數據手冊。正確極性對電路運作至關重要。

6. 焊接與組裝指引

6.1 回流焊接溫度曲線

指定使用無鉛回流焊接溫度曲線：

預熱階段： 150–200°C，持續60–120秒。
液態線以上時間 (TAL): 於217°C以上維持60至150秒。
峰值溫度: 最高260°C，保持最多10秒。
加熱速率： 最高每秒6°C，直至255°C。
冷卻速率： 最高每秒3°C。
回流限制： 組件不應進行超過兩次回流焊接。

6.2 手工焊接

若必須進行手工焊接，烙鐵頭溫度須保持在350°C以下，每個接腳的接觸時間不應超過3秒。建議使用低功率烙鐵（≤25W）。為防止熱衝擊，焊接每個接腳後應至少冷卻2秒。

6.3 儲存與濕度敏感度

LED 以防潮袋包裝，內附乾燥劑。

開啟前： 存放於 ≤30°C 及 ≤90% 相對濕度 (RH) 環境中。
開啟後： 在溫度≤30°C及相對濕度≤60%的條件下，「使用期限」為1年。未使用的器件應重新密封於防潮包裝內。
烘烤： 如乾燥劑指示劑已變色或存放時間已超標，需在回流焊前進行60±5°C、24小時的烘烤處理，以防「爆米花」現象（因水汽壓力導致封裝開裂）。

6.4 關鍵注意事項

電流限制： 必須使用外部限流電阻或恆流驅動器。LED的指數型I-V特性意味著微小的電壓變化會導致電流大幅變化，這可能引致即時損壞。
機械應力： 焊接或最終組裝時，避免對LED本體施加應力。焊接後請勿彎曲PCB。
維修： 不建議在焊接後進行維修。如無法避免，應使用專用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，以防止焊點承受機械應力。必須事先評估對LED特性的影響。

7. 封裝與訂購資訊

7.1 帶裝與捲盤規格

元件以8毫米寬嘅凸紋載帶供應。載帶捲喺標準7吋（178毫米）直徑嘅捲盤上。每捲包含3000件（POS）。載帶嘅詳細尺寸，包括袋位間距同捲盤軸心尺寸，均已提供。

7.2 標籤說明

捲盤標籤包含幾個關鍵代碼：

CPN: 客戶部件編號（可選）。
P/N: 製造商完整部件編號（例如：16-213/BHC-ZL1M2QY/3T）。
數量： 捲盤包裝數量。
CAT: 發光強度等級（例如：L1、M2）。
色調： 色度/主波長等級（例如：X、Y）。
REF： 正向電壓等級 (例如：30, 32)。
LOT No: 可追溯的生產批次編號。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

Backlighting: 適用於汽車儀表板、消費電子產品及工業控制面板上嘅指示燈、開關、標誌同小型LCD面板背光照明。
狀態指示器： 非常適合用於電訊設備（電話、傳真機）、網絡硬件及電腦周邊設備中嘅電源、連接或功能狀態指示器。
通用照明： 適用於任何需要緊湊、可靠、低功耗藍色指示燈的應用。

8.2 Design Considerations

電路設計： 必須使用串聯電阻或恆流驅動器。使用公式 R = (V_supply - V_F) / I_F, 其中 V_F 應從最大箱值（例如 3.2V）中選取，以進行保守設計。
熱管理： 若需於高環境溫度或接近最大電流下持續運作，應考慮PCB佈局以助散熱。請使用降額曲線選擇安全工作電流。
光學設計： 120度視角提供寬廣可見範圍。如需聚焦光線，或需外加透鏡。水清樹脂封裝適用於可接受晶片顏色的應用。

9. 技術比較與區別

與較大的引腳式LED相比，此1608封裝LED的主要優勢在於其極致微型化，能夠在PCB上實現更高的組裝密度，並最終使終端產品更小巧。與其他SMD封裝相比，1608在尺寸與組裝過程中的易於處理性之間取得了良好平衡。其符合現代環保法規（RoHS、無鹵素）的特性，使其適合對材料有嚴格限制的全球市場。指定的分檔結構為設計師提供了可預測的性能，這對於需要多個單元間顏色與亮度一致的應用至關重要。

10. 常見問題（基於技術參數）

10.1 使用5V電源時，我應該選用甚麼阻值的電阻？

使用最大V_F 為3.2V及目標I_F 為5mA：R = (5V - 3.2V) / 0.005A = 360 Ω。選用最接近的標準較高阻值（例如390 Ω），可提供約4.6mA的略為安全的電流。

10.2 我可唔可以持續用20mA驅動呢粒LED？

可以，連續正向電流嘅絕對最大額定值係25 mA。不過，如果環境溫度超過25°C，你必須參考降額曲線。喺85°C時，最大允許電流會明顯降低。另外，用20mA驅動會產生更高光輸出，但會降低效率同增加結溫。

10.3 「water clear」樹脂顏色係咩意思？

意指封裝半導體晶片的環氧樹脂是透明，而非擴散或帶色。這讓藍色InGaN晶片的真實色彩得以直接呈現，從而產生更飽和的色座標，但亦可能令微細的晶片本身顯露可見。

10.4 為何儲存及烘烤資訊如此重要？

SMD塑膠封裝會吸收空氣中的濕氣。在高溫回流焊接過程中，這些積聚的濕氣會迅速轉化為蒸汽，導致內部層狀分離或破裂（「爆米花效應」），從而損壞元件。規定的烘烤程序可去除此濕氣。

11. 實用設計與使用案例

情境：為便攜式醫療設備設計多指標面板。 該設備需要數個藍色狀態LED（「電源開啟」\

LED Specification Terminology

LED 技術術語完整解說

光電性能

術語	單位/表示方式	簡易解釋	為何重要
Luminous Efficacy	lm/W (流明每瓦)	每瓦電力嘅光輸出，數值越高代表越慳電。	直接決定能源效益級別同電費開支。
光通量	lm (lumens)	光源發出嘅總光量，通常稱為「亮度」。	判斷光線係咪夠光。
Viewing Angle	° (度)，例如：120°	光強度降至一半時的角度，決定光束寬度。	影響照明範圍同均勻度。
CCT (色溫)	K (Kelvin)，例如 2700K/6500K	光線嘅冷暖度，數值越低越偏黃/暖，越高越偏白/冷。	決定照明氛圍同適用場景。
CRI / Ra	無單位，0–100	準確呈現物件顏色的能力，Ra≥80為良好。	影響顏色真實性，用於商場、博物館等高要求場所。
SDCM	MacAdam橢圓步階，例如「5步階」	色彩一致性指標，步階數值越小代表色彩越一致。	確保同一批次LED的顏色均勻一致。
主波長	nm（納米），例如：620nm（紅色）	對應彩色LED顏色的波長。	決定紅色、黃色、綠色單色LED的色調。
Spectral Distribution	波長對強度曲線	顯示強度隨波長的分佈。	影響色彩呈現同質素。

Electrical Parameters

術語	Symbol	簡易解釋	設計考量
正向電壓	Vf	啟動LED所需嘅最低電壓，類似「起始閾值」。	驅動器電壓必須≥Vf，串聯LED嘅電壓會累加。
正向電流	If	正常LED運作嘅電流值。	Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan.
Max Pulse Current	Ifp	可短時間耐受的峰值電流，用於調光或閃爍。	Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage.
Reverse Voltage	Vr	LED可承受嘅最大反向電壓，超出可能導致擊穿。	電路必須防止反接或電壓尖峰。
熱阻	Rth (°C/W)	由晶片傳熱至焊料的阻力，數值越低越好。	高熱阻需要更強的散熱能力。
ESD Immunity	V (HBM)，例如1000V	抵禦靜電放電嘅能力，數值越高代表越唔易受損。	生產時需要採取防靜電措施，尤其係對於敏感嘅LED。

Thermal Management & Reliability

術語	Key Metric	簡易解釋	影響
Junction Temperature	Tj (°C)	LED晶片內部實際工作溫度。	每降低10°C可能令壽命倍增；過高會導致光衰、色偏。
光通量衰減	L70 / L80 (小時)	亮度降至初始值70%或80%所需時間。	直接定义LED「使用寿命」。
Lumen Maintenance	%（例如：70%）	經過一段時間後保留的亮度百分比。	表示長期使用下的亮度保持能力。
色差	Δu′v′ 或 MacAdam ellipse	使用期間嘅顏色變化程度。	影響照明場景嘅顏色一致性。
Thermal Aging	物料降解	因長期高溫而導致嘅劣化。	可能導致亮度下降、顏色變化或開路故障。

Packaging & Materials

術語	Common Types	簡易解釋	Features & Applications
Package Type	EMC, PPA, Ceramic	外殼材料保護晶片，提供光學/熱介面。	EMC：良好耐熱性，低成本；Ceramic：更好散熱，更長壽命。
晶片結構	正面，倒裝晶片	晶片電極排列。	倒裝晶片：散熱更佳，效能更高，適用於高功率。
Phosphor Coating	YAG, Silicate, Nitride	覆蓋藍色晶片，將部分轉化為黃/紅色光，混合成白光。	不同熒光粉會影響光效、相關色溫同顯色指數。
Lens/Optics	Flat, Microlens, TIR	控制光線分佈嘅表面光學結構。	決定視角同光線分佈曲線。

Quality Control & Binning

術語	分類內容	簡易解釋	目的
光通量分級	代碼，例如 2G, 2H	按亮度分組，每組設有最低/最高流明值。	確保同一批次亮度均勻。
Voltage Bin	代碼，例如 6W, 6X	按正向電壓範圍分組。	促進司機配對，提升系統效率。
Color Bin	5-step MacAdam ellipse	按色坐标分组，确保范围紧密。	保证颜色一致性，避免灯具内部颜色不均匀。
CCT Bin	2700K, 3000K 等	按相關色溫分組，每組均有對應嘅座標範圍。	滿足不同場景的CCT要求。

Testing & Certification

術語	標準/測試	簡易解釋	顯著性
LM-80	光通量維持測試	恆溫長期點亮，記錄亮度衰減。	用於估算LED壽命（配合TM-21標準）。
TM-21	壽命估算標準	根據LM-80數據估算實際條件下的壽命。	提供科學的壽命預測。
IESNA	照明工程學會	涵蓋光學、電學、熱學測試方法。	行業認可的測試基準。
RoHS / REACH	環境認證	確保不含任何有害物質（鉛、汞）。	國際市場准入要求。
ENERGY STAR / DLC	能源效益認證	照明設備嘅能源效益同性能認證。	適用於政府採購、補貼計劃，提升競爭力。