SMD LED 22-21/GHC-YR1S2/2C 數據表 - 亮綠色 - 2.2x2.1mm - 3.3V - 20mA - 英文技術文件

1. 產品概述

22-21/GHC-YR1S2/2C 係一款為現代緊湊型電子應用而設計嘅表面貼裝器件 (SMD) LED。呢款亮綠色 LED 採用 InGaN 芯片技術製造，並封裝喺水清樹脂中。其主要優勢在於其微型佔位面積，能夠顯著減小印刷電路板 (PCB) 尺寸，提高元件組裝密度，並有助於終端用戶設備整體小型化。其封裝輕巧嘅特性，令佢更適合用於便攜式同空間受限嘅應用。

The product is fully compliant with contemporary environmental and manufacturing standards. It is lead-free (Pb-free), adheres to the RoHS directive, complies with EU REACH regulations, and meets halogen-free requirements (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). It is supplied in industry-standard 8mm tape on 7-inch diameter reels, making it fully compatible with automated pick-and-place assembly equipment and suitable for both infrared and vapor phase reflow soldering processes.

2. 技術規格

2.1 絕對最大額定值

以下额定值定义了可能导致设备永久损坏的极限。在这些条件下或低于这些条件下的操作不获保证，为确保可靠性能应予以避免。

• Reverse Voltage (V_R): 5 V
• 連續正向電流 (I_F): 25 mA
• 峰值正向電流 (I_FP): 100 mA (工作週期 1/10 @ 1 kHz)
• 功耗 (P_d): 95 mW
• Electrostatic Discharge (ESD) Human Body Model (HBM): 150 V
• 工作温度範圍 (T_opr): -40 °C 至 +85 °C
• 儲存溫度範圍 (T_stg): -40 °C 至 +90 °C
• 焊接溫度 (T_sol): 回流焊：最高260°C，持續10秒；手動焊接：最高350°C，持續3秒。

2.2 Electro-Optical Characteristics

呢啲參數係喺環境溫度（T_a）為25°C同標準正向電流（I_F）為20 mA嘅情況下量度，除非另有指明。佢哋定義咗LED嘅典型性能。

• 發光強度（I_v): 最低112 mcd，典型值冇指明，最高285 mcd。公差：±11%。
• 視角 (2θ_1/2): 130度 (典型值)。
• 峰值波長 (λ_p): 518 nm (典型值)。
• 主波長 (λ_d): 最小 520 nm，最大 535 nm。公差：±1 nm。
• 頻譜帶寬 (Δλ)： 35 nm (典型值)。
• 正向電壓 (V_F): 於 I =20mA 時，最小值 2.7 V，典型值 3.3 V，最大值 3.7 V。_F=20mA。
• 反向電流 (I_R): 於V_R=5V時，最大電流為50 μA。

3. 分級系統

為確保生產時顏色與亮度一致，LED會根據發光強度及主波長進行分級。

3.1 發光強度分檔

LED在I_F = 20 mA條件下量度，分為四個強度等級（R1, R2, S1, S2）。

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

3.2 主波長分檔

LED 根據在 I 下量度嘅波長分為三個等級 (X, Y, Z)_F = 20 mA條件下量度，分為四個強度等級（R1, R2, S1, S2）。

• X: 520 nm 至 525 nm
• Y: 525 nm 至 530 nm
• Z: 530 nm 至 535 nm

4. Performance Curve Analysis

該數據表提供了幾條對電路設計和熱管理至關重要的特性曲線。這些圖表說明了在不同條件下關鍵參數之間的關係。

• 相對發光強度 vs. 環境溫度： 呢條曲線顯示咗隨住結溫上升，光輸出點樣降低。設計師喺高溫環境下必須考慮呢種降額情況。
• 相對發光強度對正向電流： 呢幅圖展示咗驅動電流同光輸出之間嘅非線性關係。喺建議電流以上操作會導致效率降低同加速老化。
• 正向電壓對正向電流： IV曲線對於選擇合適嘅限流電阻至關重要。典型嘅V_F 喺20mA時為3.3V，係一個關鍵嘅設計參數。
• 正向電流與環境溫度： 呢條降額曲線顯示咗喺環境溫度變化下，為咗保持喺功耗限制之內，最大允許正向電流嘅變化關係。

5. 機械及封裝資料

5.1 封裝外形尺寸

22-21 SMD LED 採用緊湊矩形封裝。標稱尺寸為長度2.2毫米、寬度2.1毫米，高度通常約為1.0-1.2毫米（準確高度應從尺寸圖確認）。封裝底部設有兩個陽極/陰極端子。所有未註明公差均為±0.1毫米。本文提供建議的焊盤佈局供PCB設計參考，但建議工程師根據其特定組裝工藝和散熱要求進行修改。

5.2 極性辨識

陰極通常有標記，常見方式包括綠色圓點、封裝上的凹口或切角。組裝時必須注意正確極性，以防止反向偏壓損壞。

6. 焊接與組裝指引

6.1 回流焊接溫度曲線

建議採用無鉛（Pb-free）回流焊溫度曲線：

• 預熱階段： 150–200°C 持續 60–120 秒。
• Time Above Liquidus (217°C)： 60–150 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。
• 高於255°C的時間： 最多30秒。
• 冷卻速率： 最高每秒3°C。

6.2 手工焊接

若必須進行手工焊接，務必極度小心。烙鐵頭溫度應低於350°C，且與每個引腳的接觸時間不得超過3秒。請使用低功率烙鐵（≤25W），並在焊接每個引腳之間預留至少2秒的冷卻間隔。加熱期間，避免對LED本體施加機械應力。

6.3 儲存與處理

LED 以內置乾燥劑的防潮屏障袋包裝。

• 開啟前須知： 儲存於攝氏30度或以下及相對濕度90%或以下的環境。
• 開封後（使用期限）： 在≤30°C及≤60%相對濕度下可保存1年。未使用部分應重新密封於防潮袋中。
• 烘烤： 如果乾燥劑指示劑變色或儲存時間超過，請在使用前以60 ±5 °C烘烤24小時。

7. 包裝及訂購資料

7.1 帶裝及捲盤規格

產品以8毫米寬嘅壓紋載帶供應，捲繞於標準7吋（178毫米）直徑嘅捲盤上。每捲包含2000件。提供詳細嘅捲盤同載帶尺寸，以確保兼容自動送料器。

7.2 標籤資訊

捲盤標籤包含用於追溯同正確應用嘅關鍵資訊：

• CPN: 客戶產品編號
• P/N: 製造商產品編號 (例如：22-21/GHC-YR1S2/2C)
• 數量： 包裝數量
• CAT： 發光強度等級（例如：S2）
• HUE: 色度/主波長等級（例如：Y）
• 參考文獻： 正向電壓等級
• 批號： 生產批次編號

8. 應用說明與設計考量

8.1 典型應用

呢款LED適合多種低功耗指示同背光功能：

• Telecommunications： 電話同傳真機嘅狀態指示器同鍵盤背光。
• Consumer Electronics： 適用於小型LCD面板嘅平面背光，控制面板上開關同符號嘅背光。
• 通用指示： 各種電子設備中嘅電源狀態、模式指示同其他視覺回饋。

8.2 關鍵設計考量

電流限制是強制性的： 必須始終使用一個外部限流電阻與LED串聯。正向電壓具有負溫度係數和嚴格的公差範圍。如果未適當限制，供電電壓的輕微增加可能導致正向電流大幅且具潛在破壞性的增加。電阻值可使用歐姆定律計算：R = (V_供應 - V_F) / I_F. Always use the maximum V_F 根據數據手冊進行保守設計。

熱管理： 雖然功耗較低，但確保LED焊盤周圍有足夠的PCB銅箔面積有助於散熱，從而維持光輸出和壽命，特別是在高環境溫度條件下。

ESD保護： 雖然額定為150V HBM，但在組裝和處理過程中仍應遵循標準的ESD處理預防措施。

8.3 應用限制

此元件設計用於商業及一般工業應用。它並非專門為高可靠性或安全關鍵系統（例如軍事/航空航太設備、汽車安全系統（如安全氣囊、制動系統）或生命維持醫療設備）而進行認證或保證。對於此類應用，應採購具有相應認證和可靠性數據的元件。

9. 技術比較與定位

22-21 封裝在微型化與易於處理之間取得平衡。與較大的引腳式 LED（例如 3mm 或 5mm）相比，其佔用面積顯著縮小，且適合自動化組裝。與更小的晶片級封裝 (CSP) 相比，它為標準 SMT 製程提供了更佳的處理特性，並且因其模壓透鏡而通常具有更明確的視角。透過 InGaN 技術實現的亮綠色，與 GaP 等舊有技術相比，具有更高的發光效率和更好的色彩飽和度，使其成為鮮明指示燈應用的理想選擇。

10. 常見問題 (FAQ)

Q: 峰值波長與主波長有何區別？
A: 峰值波長 (λ_p) 係光譜功率分佈達到最大值時嘅波長。主導波長 (λ_d) 係指與LED視覺顏色相匹配嘅單色光波長。λ_d 對於顏色規格而言更為相關。

Q: 如果我嘅電源供應器剛好係3.3V，可以唔使用電阻驅動呢個LED嗎？
A: 唔係。咁樣做極之危險。每粒LED嘅正向電壓都唔同（2.7V至3.7V），而且會隨溫度上升而下降。一個3.3V嘅電源好容易會驅動過度一粒Vf偏低嘅LED_F，導致迅速損壞。切記要串聯一個電阻。

Q: 訂購時，我應該點樣解讀bin代碼（例如S2/Y）？
A> The bin code specifies the performance grade. \"S2/Y\" means the LED is from the highest luminous intensity bin (225-285 mcd) and the middle dominant wavelength bin (525-530 nm). Specifying bins allows for tighter consistency in your product's appearance.

Q: 焊接後是否需要清潔？
A: 透明樹脂一般能抵抗常見的清潔溶劑，但應驗證其相容性。避免使用超聲波清潔，以免損壞內部接線。

11. Design and Usage Case Study

場景：為便攜式裝置設計狀態指示燈
設計師正在設計一款緊湊型藍牙喇叭，需要一個明亮可靠的電源開啟指示燈。選用22-21亮綠色LED，因其體積細小且可見度高。
設計步驟：
該裝置使用5V USB電源軌。
目標正向電流（I_F）設定為15 mA，以平衡亮度與功耗。
採用最大V_F 3.7V進行保守設計：R = (5V - 3.7V) / 0.015A = 86.7 Ω。選用最接近的標準值91 Ω。
4. 電阻器嘅功率：P = I²R = (0.015)² * 91 = 0.0205 W。標準嘅1/10W或1/8W電阻器已經足夠。
5. PCB佈局包含連接到小型接地層嘅適度散熱焊盤，用於散熱。
6. BOM指定LED嘅bin code為「S1/Y」，以確保所有生產單位嘅鮮綠色保持一致。
此方法確保指示器堅固耐用，符合產品的美觀與功能要求。

12. 操作原理

此LED為半導體光子器件，基於氮化銦鎵（InGaN）晶片。當施加超過二極管接面電位的正向電壓時，電子與電洞分別從n型與p型半導體層注入活性區域。這些電荷載子復合時，會以光子（光）形式釋放能量。InGaN合金的特定成分決定了能隙能量，直接定義了發射光的波長（顏色）——本例中為約518-535納米的鮮綠色。透明環氧樹脂封裝體保護晶片，並作為透鏡將光輸出塑造成130度視角，其中可能含有螢光粉或擴散劑（但對此單色類型，很可能為透明）。

13. 科技趨勢

22-21封裝是光電行業長期趨勢的一部分，旨在實現微型化、提升效率及改善可製造性。採用InGaN材料製造綠色LED，相比舊有技術是一項重大進步，能提供更高效率及更佳的色彩穩定性。此類器件未來的發展，或會聚焦於進一步提升發光效能（每瓦流明）、改善顯色性以適用於更廣闊的光譜應用，以及在更高溫度和濕度條件下增強可靠性。對無鹵及環保材料的追求，將繼續受到法規及市場的強烈影響。與智能驅動器整合以實現調光及色彩控制，亦是日益增長的領域，儘管這通常是在系統層面而非於獨立LED封裝本身實現。