SMD LED 25-21/BHC-AR1S2E/2A 藍色LED規格書 - 2.5x2.1mm封裝 - 電壓2.75-3.65V - 功率75mW - 粵語技術文檔

1. 產品概覽

25-21/BHC-AR1S2E/2A係一款表面貼裝器件（SMD）發光二極管（LED），採用InGaN（氮化銦鎵）半導體晶片產生藍光。呢個元件屬於專為高密度電路板組裝而設計嘅LED類別，喺微型化同自動化生產過程方面提供顯著優勢。

呢隻LED嘅核心優勢係佢嘅細小佔位面積。尺寸約為2.5mm x 2.1mm，令到印刷電路板（PCB）設計可以更細，元件裝配密度更高，最終有助於開發更細嘅終端用戶設備。佢嘅輕量化結構進一步令佢成為空間同重量係關鍵限制因素嘅應用嘅理想選擇。

呢款係單色（藍色）類型LED。器件採用無鉛材料製造，並符合主要環保法規，包括歐盟RoHS（有害物質限制）指令同REACH（化學品註冊、評估、授權同限制）。佢亦被歸類為無鹵素，溴（Br）同氯（Cl）含量保持喺指定限值以下（Br<900 ppm，Cl<900 ppm，Br+Cl<1500 ppm）。產品以兼容現代製造嘅格式供應，包裝喺8mm載帶上並捲喺7英寸直徑嘅捲盤上，適合用於自動貼片設備。

2. 技術參數深入分析

呢部分對規格書中定義嘅關鍵電氣、光學同熱參數提供詳細、客觀嘅分析。理解呢啲限制同典型值對於可靠嘅電路設計至關重要。

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義咗可能導致器件永久損壞嘅應力極限。呢啲唔係正常操作條件。

• 反向電壓（VR）：5V施加超過5V嘅反向偏壓會導致結擊穿。
• 連續正向電流（IF）：20mA呢個係為確保長期可靠性同維持指定光學性能而建議用於連續操作嘅最大直流電流。
• 峰值正向電流（IFP）：100mA呢個額定值允許脈衝操作（佔空比1/10，頻率1kHz）。對於需要短暫更高亮度爆發嘅應用好有用，但即使係瞬間都唔可以超過。
• 功耗（Pd）：75mW呢個係封裝喺環境溫度（Ta）25°C下可以作為熱量散發嘅最大功率（計算為正向電壓 x 正向電流）。超過呢個限制有過熱風險。
• 操作及儲存溫度：器件可以喺-40°C至+85°C嘅環境溫度下工作，並可以喺-40°C至+90°C嘅溫度下儲存。
• 靜電放電（ESD）：人體模型（HBM）額定值為150V。呢個表示對ESD有中等敏感度，需要喺處理期間採取標準ESD預防措施。
• 焊接溫度：封裝可以承受峰值溫度260°C最長10秒嘅回流焊接，或者每個端子350°C最長3秒嘅手動焊接。

2.2 電光特性

呢啲參數喺標準測試條件下（Ta=25°C，IF=20mA）測量，定義咗器件嘅性能。

• 發光強度（Iv）：範圍從最小112毫坎德拉（mcd）到最大285 mcd。呢個寬範圍通過分級系統管理（稍後詳細說明）。典型值無指定，會喺呢個分級範圍內某處。
• 視角（2θ1/2）：發光強度下降到峰值一半嘅全角通常為60度。呢個定義咗LED嘅光束擴散。
• 峰值波長（λp）：光功率輸出最大嘅波長通常為468納米（nm），將佢置於可見光譜嘅藍色區域。
• 主波長（λd）：呢個係人眼感知嘅單一波長，範圍從464.5 nm到476.5 nm。佢亦受分級影響。
• 頻譜帶寬（Δλ）：通常為25 nm，呢個表示圍繞峰值波長發射嘅波長範圍。
• 正向電壓（VF）：當以20mA驅動時，範圍從2.75V到3.65V。呢個變化由電壓分級系統管理。必須使用一個限流電阻同LED串聯，以根據特定單元嘅實際VF同電源電壓來控制電流。
• 反向電流（IR）：當施加5V反向偏壓時，最大為50微安培（μA）。

3. 分級系統解釋

為確保大規模生產嘅一致性，LED根據關鍵性能參數進行分類（分級）。呢個允許設計師選擇符合特定亮度、顏色同電壓要求嘅部件。

3.1 發光強度分級

LED根據佢哋喺20mA下測量嘅發光強度分為四個級別（R1， R2， S1， S2）。

• 級別 R1：112 mcd 至 140 mcd
• 級別 R2：140 mcd 至 180 mcd
• 級別 S1：180 mcd 至 225 mcd
• 級別 S2：225 mcd 至 285 mcd

每個分級代碼內嘅發光強度適用±11%嘅容差。

3.2 主波長分級

LED分為四個級別（A9， A10， A11， A12）以控制藍色嘅色調。

• 級別 A9：464.5 nm 至 467.5 nm
• 級別 A10：467.5 nm 至 470.5 nm
• 級別 A11：470.5 nm 至 473.5 nm
• 級別 A12：473.5 nm 至 476.5 nm

每個分級代碼內嘅主波長適用±1nm嘅容差。

3.3 正向電壓分級

LED分為三個電壓級別（5， 6， 7）以幫助電流調節電路設計。

• 級別 5：2.75V 至 3.05V
• 級別 6：3.05V 至 3.35V
• 級別 7：3.35V 至 3.65V

每個分級代碼內嘅正向電壓適用±0.1V嘅容差。

4. 性能曲線分析

雖然規格書參考咗典型電光特性曲線，但提供嘅文本唔包含具體圖表。基於標準LED行為，呢啲曲線通常會說明以下對設計至關重要嘅關係：

• I-V（電流-電壓）曲線：顯示正向電壓同電流之間嘅指數關係。曲線嘅膝點電壓同VF規格相關。呢個圖對於選擇適當嘅限流電阻值至關重要。
• 發光強度 vs. 正向電流：展示光輸出如何隨驅動電流增加，通常喺某一點之前接近線性關係，之後效率下降。
• 發光強度 vs. 環境溫度：顯示光輸出隨結溫升高而減少。對於喺高溫環境下操作嘅應用至關重要。
• 頻譜分佈：相對強度對波長嘅圖，顯示~468nm處嘅峰值同25nm帶寬，確認藍色純度。

5. 機械及封裝資料

LED封裝喺一個塑膠表面貼裝封裝內。規格書包含詳細嘅尺寸圖。關鍵機械特徵包括：

• 封裝外形：主體尺寸約為長度2.5mm，寬度2.1mm。圖紙指定咗所有關鍵尺寸，包括引腳（端子）尺寸、間距同封裝高度，標準容差為±0.1mm，除非另有說明。
• 極性識別：陰極端子通常有標記，通常係封裝本身上嘅凹口、圓點或綠色標記，如圖所示。正確嘅極性對於操作至關重要。
• 焊盤設計（佔位）：推薦嘅PCB焊盤圖案（焊盤尺寸同形狀）源自封裝尺寸，以確保可靠焊接同機械穩定性。

6. 焊接及組裝指引

遵守呢啲指引對於防止組裝過程期間損壞至關重要。

6.1 儲存及處理

• LED包裝喺帶有乾燥劑嘅防潮袋中。
• 唔好打開防潮袋，直到準備使用元件為止。
• 打開後，未使用嘅LED必須儲存喺≤30°C同≤60%相對濕度下。
• 打開袋後嘅車間壽命為168小時（7日）。如果喺呢段時間內未使用，必須重新烘烤同重新包裝。
• 烘烤條件：如有需要，喺60 ±5°C下烘烤24小時。
• 處理期間始終遵守ESD（靜電放電）預防措施。

6.2 回流焊接過程

提供咗無鉛回流焊接嘅詳細溫度曲線：

• 預熱：喺60-120秒內從150°C升溫到200°C。
• 保溫/回流：高於217°C（液相線溫度）嘅時間應為60-150秒。峰值溫度不得超過260°C，並且喺或高於255°C嘅時間必須限制喺最多30秒。
• 冷卻速率：最大冷卻速率為每秒6°C。
• 重要：回流焊接唔應該進行多過兩次。加熱期間避免對LED施加機械應力，焊接後唔好彎曲PCB。

6.3 手動焊接及返工

• 如果需要手動焊接，使用烙鐵頭溫度≤350°C嘅烙鐵，每個端子≤3秒。
• 烙鐵功率應≤25W。每個端子焊接之間允許至少2秒嘅冷卻間隔。
• 強烈不建議喺LED焊接後進行維修/返工。如果無可避免，必須使用專用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子並提起元件，而唔對焊點施加應力。必須事先驗證對LED特性嘅影響。

7. 包裝及訂購資料

產品供應用於自動組裝。

• 載帶：元件裝載喺寬度為8mm嘅凸起載帶中。
• 捲盤：載帶捲喺標準7英寸（178mm）直徑嘅捲盤上。
• 數量：每個捲盤包含2000粒LED。
• 防潮袋：捲盤密封喺帶有乾燥劑同濕度指示卡嘅鋁質防潮袋內。
• 標籤資料：捲盤標籤包含產品編號（P/N）、數量（QTY）、以及發光強度（CAT）、主波長（HUE）同正向電壓（REF）嘅特定分級代碼，以及批號（LOT No）。

8. 應用備註及設計考慮

8.1 典型應用

基於其規格，呢款藍色SMD LED適用於各種低功率指示同背光功能，包括：

• 通訊設備：狀態指示器，電話同傳真機中按鍵或顯示器嘅背光。
• 消費電子產品：開關同符號照明，小型液晶顯示器（LCD）嘅平面背光。
• 通用指示：任何需要細小、可靠藍色狀態燈嘅應用。

8.2 關鍵設計考慮

• 限流係必須嘅：LED係電流驅動器件。你必須使用串聯電阻（或恆流驅動器）將正向電流限制喺20mA或以下。電阻值計算為 R = (V_電源 - VF_LED) / I_所需。使用最大VF（3.65V）進行呢個計算確保即使係低電源電壓單元，電流都唔會超過限制。
• 熱管理：雖然功率低（最大75mW），確保LED焊盤周圍有足夠嘅PCB銅面積或散熱孔可以幫助散熱，特別係喺高環境溫度條件下，維持光輸出同壽命。
• 光學設計：60度視角提供相當寬嘅光束。對於更聚焦嘅光，可能需要外部透鏡或反射器。

8.3 應用限制

規格書明確指出，呢款產品唔係為或符合用於故障可能導致嚴重後果嘅高可靠性應用而設計。呢啲包括：

• 軍事同航空航天系統
• 汽車安全同保安系統（例如，安全氣囊，制動）
• 醫療生命支持或關鍵診斷設備

對於呢類應用，需要具有唔同規格、資格同可靠性保證嘅元件。

9. 技術比較及定位

25-21封裝介乎於更細嘅晶片（如0402/0603）同更大嘅功率LED之間。佢嘅關鍵區別係：

• 對比更細封裝（例如0402）：提供更高光輸出，並且如果需要通常更容易手動處理同焊接，同時仍然非常緊湊。
• 對比引腳式LED：實現完全自動化組裝，減少電路板空間，並消除引腳彎曲同通孔鑽孔嘅需要。
• 對比高功率LED：專為指示級電流（20mA）同功率（75mW）設計，唔係用於照明。相比高功率LED所需嘅複雜恆流驅動器，佢需要簡單驅動電路（一個電阻）。

10. 常見問題 (FAQ)

10.1 點樣揀啱限流電阻？

使用公式：R = (V_電源 - VF) / I_所需。對於5V電源同所需電流20mA，並假設最壞情況（最高）VF為3.65V：R = (5V - 3.65V) / 0.020A = 67.5 歐姆。使用下一個更高標準值（例如，68歐姆或75歐姆）。呢個確保所有單元嘅電流保持喺20mA以下。始終計算電阻中嘅功耗：P_電阻 = I^2 * R。

10.2 可唔可以用恆壓源唔使電阻嚟驅動呢隻LED？

No.LED嘅正向電壓具有負溫度係數，並且每個單元都唔同。將佢直接連接到即使略高於其VF嘅電壓源，都會導致電流不受控制地上升，可能超過絕對最大額定值並幾乎立即摧毀LED。

10.3 點解打開防潮袋之後有7日限期？

SMD塑膠封裝可以從空氣中吸收水分。喺高溫回流焊接過程中，呢啲被困嘅水分會迅速膨脹，導致內部分層或"爆米花"效應，使封裝破裂或損壞晶片。7日車間壽命同烘烤程序旨在喺焊接前去除呢啲吸收嘅水分。

10.4 分級代碼（例如S2/A11/6）對我嘅設計有咩意思？

佢哋指定咗你特定LED嘅性能組別。如果你嘅設計需要最低亮度，你應該指定像S1或S2嘅級別。如果多個LED之間嘅顏色一致性係關鍵，你應該指定一個緊嘅波長級別（例如，僅A10）。指定電壓級別（例如，5）可以幫助喺使用簡單電阻驅動時，使電流（從而亮度）喺唔同單元之間更加一致。

11. 實用設計例子

場景：為一個運行喺3.3V電源軌上嘅設備設計一個簡單嘅藍色電源指示器。我哋想要大約15mA電流以獲得足夠亮度，同時保持保守。

1. 確定最壞情況VF：從規格書，最大VF（級別7）係3.65V。
2. 計算最小電阻值：R_最小 = (V_電源 - VF_最大) / I_所需 = (3.3V - 3.65V) / 0.015A = -23.3 歐姆。呢個係負數，意味住對於3.3V電源同VF=3.65V嘅單元，無電流會流動。呢個係可以接受嘅；對於呢個低電源電壓，嗰個特定高VF單元嘅LED根本唔會著。
3. 為典型/低VF計算：我哋用一個典型VF 3.2V。R = (3.3V - 3.2V) / 0.015A ≈ 6.7 歐姆。使用10歐姆標準電阻：I_實際 = (3.3V - 3.2V) / 10 = 10mA（安全）。對於低VF單元2.8V：I = (3.3V - 2.8V) / 10 = 50mA。呢個超過咗20mA連續額定值！
4. 結論：3.3V電源太接近LED嘅正向電壓範圍，無法僅用串聯電阻實現可靠、安全嘅操作。電流會根據個別LED嘅VF而劇烈變化（從0mA到超過50mA）。更好嘅解決方案係使用更高電源電壓（例如，5V）或專為低壓操作設計嘅專用低壓差恆流驅動器IC。

12. 工作原理

呢款LED基於半導體p-n結中嘅電致發光原理工作。有源區使用InGaN（氮化銦鎵）化合物半導體。當施加超過結內建電勢嘅正向偏壓時，來自n型區域嘅電子同來自p型區域嘅空穴被注入到有源區。喺嗰度，佢哋復合，以光子（光）嘅形式釋放能量。InGaN合金嘅特定成分決定咗帶隙能量，佢直接對應於發射光嘅波長（顏色）——喺呢個情況下，藍色（~468 nm）。環氧樹脂封裝保護半導體晶片，作為透鏡塑造光輸出，並被配製為水清以最大化光傳輸。

13. 技術趨勢

像25-21呢類封裝中嘅SMD LED代表咗一種成熟且廣泛採用嘅技術。呢個領域嘅當前趨勢集中喺幾個關鍵領域：

• 效率提升：持續嘅材料科學同外延生長改進旨在每單位電輸入功率（mA）產生更多光（更高發光效率），允許更低功耗或相同電流下更高亮度。
• 顏色一致性改善：製造控制同分級算法嘅進步導致主波長同發光強度嘅分佈更緊密，減少廣泛分級嘅需要，並喺多LED應用中提供更均勻嘅外觀。
• 可靠性增強：對更堅固封裝材料、更好晶片貼裝方法同改進熒光粉（用於白光LED）嘅研究繼續延長操作壽命同喺各種環境應力下嘅穩定性。
• 微型化持續：雖然25-21已經好細，但對更細外形尺寸（例如，晶片級封裝）嘅追求喺超緊湊設備中持續，儘管通常喺易於處理同熱性能方面有權衡。
• 集成化：一個更廣泛嘅趨勢涉及將控制電子（如恆流驅動器或脈寬調製電路）直接同LED晶片集成到單一封裝中，簡化終端用戶電路設計。