SMD LED 27-21/GHC-YR1S2M/3C 數據表 - 2.0x1.25x0.8mm - 最高3.95V - 95mW - 亮綠色 - 英文技術文件

1. 產品概述

27-21 SMD LED 係一款緊湊嘅表面貼裝器件，專為高密度電子組裝而設計。相比傳統引線框架型LED，其主要優勢在於顯著縮細佔位面積，從而實現更細小嘅印刷電路板（PCB）設計、更高嘅元件裝配密度，最終令終端用戶設備更為精巧。此器件重量輕，尤其適合微型同空間受限嘅應用。

The core technology utilizes an InGaN (Indium Gallium Nitride) semiconductor chip encapsulated in a water-clear resin, which emits a brilliant green light. It is a mono-color type LED, supplied in a format compatible with standard automated pick-and-place assembly equipment. The product is compliant with major environmental and safety directives, being Pb-free, RoHS compliant, EU REACH compliant, and halogen-free (with Bromine <900 ppm, Chlorine <900 ppm, and Br+Cl < 1500 ppm).

1.1 主要特性與優勢

• 微型化： 實現更細小的電路板設計及更高的組裝密度。
• 適合自動化： 包裝於7吋直徑卷盤上的8毫米載帶，兼容自動貼裝系統。
• 穩固製程兼容性： 適用於紅外線及氣相回焊製程。
• 環境合規： 符合無鉛、RoHS、REACH及無鹵素標準。

2. 技術參數深入探討

2.1 絕對最大額定值

此等額定值定義了可能導致器件永久損壞的極限。不保證在該極限或超出該極限下操作。

• Reverse Voltage (V_R): 5 V - 反向可施加嘅最大電壓。
• 順向電流 (I_F): 25 mA - 最大連續直流順向電流。
• 峰值順向電流 (I_FP): 100 mA - 在佔空比為1/10、頻率為1 kHz條件下，所允許的最大脈衝正向電流。
• Power Dissipation (P_d): 95 mW - 在環境溫度(T_a) 為25°C。
• 靜電放電 (ESD) 人體模型 (HBM)： 150 V - 表示對ESD具有中等敏感度；需要採取適當的處理程序。
• 工作溫度 (T_opr): -40°C 至 +85°C - 確保可靠運作的環境溫度範圍。
• Storage Temperature (T_stg): -40°C 至 +90°C。
• 焊接温度 (T_sol): 回流焊：最高峰值溫度260°C，持續時間不超過10秒。手動焊接：每個端子最高350°C，每次不超過3秒。

2.2 電光特性

這些參數在標準測試條件 T_a=25°C 及 I_F=20 mA，除非另有指定。它們定義了LED嘅光學同電氣性能。

• 發光強度 (I_v): 112 至 285 mcd（毫坎德拉）。典型值並未指定，表示性能係通過後文描述嘅分檔系統進行管理。
• 視角 (2θ_1/2): 130度（典型值）。此寬闊視角使其適用於指示燈及背光應用，因該等應用需從多角度清晰可見。
• Peak Wavelength (λ_p): 518 nm（典型值）。此為光譜輻射最強之波長。
• Dominant Wavelength (λ_d): 520至535納米。此為人眼對LED顏色的單一波長感知。
• 光譜帶寬 (Δλ)： 35納米（典型值）。此為發射光譜在半高全寬（FWHM）處的寬度。
• 正向電壓 (V_F): 2.75 至 3.95 V 於 I_F=20 mA。此範圍對於電路設計至關重要，特別是在計算限流電阻時。
• 反向電流 (I_R): 50 μA (最大值) 於 V_R=5V。

重要注意事項： 數據手冊規定了關鍵參數的公差：發光強度（±11%）、主波長（±1 nm）和正向電壓（±0.1 V）。同時明確警告，反向電壓條件僅供測試用途，LED不應在反向偏壓下操作。

3. 分檔系統說明

為確保生產中顏色與亮度一致，LED會按性能等級進行分選。此裝置採用三維分選系統。

3.1 光強度分級

等級由代碼R1、R2、S1及S2定義，其最小與最大光強度值於I條件下量測。_F=20 mA.

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

3.2 主波長分檔

Bins係由代碼X、Y同Z定義，用嚟控制綠色嘅精確色調。

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

3.3 順向電壓分檔

分檔由代碼5、6、7和8定義，這對於設計均勻的電流驅動電路至關重要，特別是在多個LED並聯連接時。

• 5: 2.75 - 3.05 V
• 6: 3.05 - 3.35 V
• 7: 3.35 - 3.65 V
• 8: 3.65 - 3.95 V

4. 性能曲線分析

該數據手冊參考了典型的電光特性曲線，這些曲線對於理解器件在非標準條件下的行為至關重要。雖然提供的文本中未詳細說明具體圖表，但它們通常包括：

• 相對發光強度對環境溫度： 顯示光輸出隨結溫升高而下降嘅情況。對於高功率或高環境溫度應用中嘅熱管理至關重要。
• 相對發光強度對正向電流： 闡明驅動電流與光輸出之間的非線性關係。若操作電流超出建議值，會導致效率降低及加速老化。
• 正向電壓與正向電流關係圖（I-V曲線）： 展示指數關係，強調需要限流電路。電壓輕微上升可導致電流大幅且可能具破壞性的增加。
• 光谱分布： 一幅相对强度与波长的关系图，显示峰值约在518纳米，带宽约35纳米，证实了其亮绿色的色点。

5. 机械与封装信息

5.1 封裝尺寸

27-21 SMD LED 採用緊湊的矩形封裝。關鍵尺寸（單位為毫米，除非另有說明，一般公差為 ±0.1mm）包括整體長度、寬度和高度，以及焊盤間距和尺寸。這些尺寸對於 PCB 焊盤圖案設計至關重要，以確保正確的焊接和對齊。極性由封裝上的標記指示，該標記必須與 PCB 封裝上的相應標記對齊。

5.2 極性識別

正確極性對器件運作至關重要。數據手冊的封裝圖會標示陰極（負極）端子，通常以封裝上的視覺標記（如凹口、圓點或斜邊）表示。PCB 封裝設計必須包含此標記，以防組裝錯誤。

6. 焊接與組裝指引

6.1 回流焊接溫度曲線

本器件兼容無鉛回流焊接製程。為防止熱衝擊及損壞，建議的溫度曲線至關重要：

• 預熱： 150–200°C 持續 60–120 秒。
• Time Above Liquidus (TAL)： 於 217°C 以上持續 60–150 秒。
• 峰值溫度： 最高260°C，持續時間不超過10秒。
• 升溫速率： 每秒最高6°C。
• 高於255°C嘅時間： 最多30秒。
• 冷卻速率： 每秒最高3°C。

關鍵限制： 同一器件不應進行超過兩次回流焊接。

6.2 手工焊接

如必须进行手工焊接，务必极度小心：

• 使用烙铁咀温度低于350°C的烙铁。
• 每個端子嘅接觸時間限制喺3秒或以內。
• 使用功率額定值為25W或以下嘅烙鐵。
• 每個端子焊接之間，請至少間隔2秒，以便冷卻。

6.3 Storage and Moisture Sensitivity

LED以防潮阻隔袋包裝，內附乾燥劑。

• 開啟前： 儲存於 ≤30°C 及 ≤60% 相對濕度。
• 車間壽命： 打開防潮袋後，組件必須在168小時（7天）內使用。
• 重新烘烤： 若超過上線壽命或乾燥劑指示劑變色，需在回流焊接前以60 ±5°C烘烤24小時。

6.4 維修與返工

極不建議在焊接後進行維修。如無法避免，必須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。維修期間損壞LED的可能性很高，應事先評估。

7. 包裝與訂購資料

7.1 封裝規格

本器件以帶卷包裝形式供應，適用於自動化組裝。

• 載帶寬度： 8 mm。
• 捲盤直徑： 7吋。
• 每卷數量： 3000件。
• Moisture-Sensitive Level (MSL)： 根據7日車間壽命及烘烤要求所暗示，通常對應MSL 3。

7.2 標籤說明

捲盤標籤包含追溯性及正確應用的關鍵資訊：

• P/N： Product Number（例如：27-21/GHC-YR1S2M/3C）。
• CAT： 光度強度等級（例如：S2）。
• HUE: Chromaticity Coordinates & Dominant Wavelength Rank (e.g., Y).
• 參考文獻： 正向電壓等級（例如：6）。
• 批號： 製造批次編號以供追溯。

8. 應用建議與設計考量

8.1 典型應用場景

• 背光照明： 因其廣闊視角及顏色一致，非常適合儀表板指示燈、開關照明，以及LCD和符號的平面背光照明。
• Telecommunication Equipment： 電話及傳真機等裝置嘅狀態指示燈同鍵盤背光。
• 通用指示： 任何需要細小、可靠、鮮明綠色指示燈嘅應用。

8.2 Critical Design Considerations

1. 必須限制電流： LED是電流驅動元件。必須始終使用一個外部限流電阻與LED串聯。其阻值可根據歐姆定律計算：R = (V_supply - V_F) / I_F. 使用最大V_F 從貯存箱或數據手冊中取得，以確保在最壞情況下電流不超過25 mA。
2. 熱管理： 雖然功耗較低，但保持較低的結溫是確保長期可靠性和穩定光輸出的關鍵。若在高環境溫度或接近最大電流下工作，請確保有足夠的PCB銅箔面積或散熱通孔。
3. ESD防護： 喺處理同組裝期間，要實施標準嘅靜電放電防護措施。如果應用環境容易出現靜電放電，可以考慮喺敏感線路上加裝瞬態電壓抑制（TVS）二極管或電阻。
4. 分級以確保一致性： 對於需要外觀統一嘅應用（例如多LED陣列），應指定嚴格嘅發光強度（CAT）同主波長（HUE）分級。使用同一生產批次（LOT No.）嘅LED可以進一步提升一致性。

9. Technical Comparison and Differentiation

27-21 SMD LED 主要透過其尺寸、性能及可靠性特點之間的平衡來突顯自身優勢。

• 對比更大尺寸的引線框架LED： 大幅縮減佔用空間及重量，實現現代微型化設計。SMD封裝格式令自動化組裝更快捷、更可靠。
• 對比其他SMD綠燈： 130度視角、InGaN晶片呈現的鮮明綠色，以及全面環保合規（無鹵素、REACH）的特定組合，使其適用於廣泛優先考慮這些因素的消費及工業應用領域。
• 整合合規性： 預先符合主要全球法規（RoHS、REACH、無鹵素）可降低整合商的認證負擔，為受監管市場提供顯著優勢。

10. 常見問題（基於技術參數）

Q1: 為何限流電阻絕對必要？
A1: LED嘅I-V特性係指數式嘅。只要正向電壓稍微超過典型值，電流就會急劇增加，可能瞬間超出25 mA嘅絕對最大額定值，從而損壞器件。電阻提供線性、可預測嘅電壓降，以穩定電流。

Q2: 我可唔可以用3.3V電源唔加電阻嚟驅動呢個LED？
A2: 唔得。即使3.3V喺V_F 範圍（2.75-3.95V），實際V_F 特定LED的數值未經分選則無法得知。3.3V電源可能直接向V_F 為3.0V的LED施加3.3V電壓，導致電流過大。務必使用串聯電阻。

Q3: 如果開袋後超出7天車間壽命會怎樣？
A3: 塑膠封裝會吸收濕氣。喺回流焊接過程中，呢啲濕氣會急速膨脹，導致內部層間分離或「爆米花」現象，令封裝破裂而造成故障。喺60°C下烘烤24小時可以去除呢啲吸收咗嘅濕氣。

Q4: 點解回流焊接只限兩次循環？
A4: 每次回流循環都會令器件承受顯著熱應力。多次循環可能會使內部焊線退化、焊點強度減弱，或損壞半導體晶片本身，從而降低可靠性。

11. Practical Application Case Study

場景：為消費電子設備設計多指標狀態面板。

1. 需求： 10個統一嘅鮮綠色LED，用於「電源開啟」同「模式啟動」指示燈。
2. 設計步驟：
   • 電路設計： 現有5V電源。使用最大V_F 為3.95V及目標I_F 為20 mA，計算R = (5V - 3.95V) / 0.02A = 52.5Ω。選取最接近的標準值（例如56Ω）。重新計算實際電流：I_F = (5V - 3.2V_typ) / 56Ω ≈ 32 mA (過高)。使用更實際嘅典型 V_F 為 3.2V 重新計算：R = (5V - 3.2V) / 0.02A = 90Ω。咁樣得出嘅安全電流介乎 17.8 mA (當 V_F=3.95V) 同 20 mA (當 V_F=3.2V)。選用91Ω或100Ω電阻係一個唔錯嘅選擇。
   • PCB佈局： 安裝LED時要確保極性正確。如果指示燈需要從側面觀看，請為130度視角預留足夠間距。
   • 採購： 向分銷商指定嚴格嘅光強度範圍：例如CAT=S2 (225-285 mcd) 同HUE=Y (525-530 nm)，以確保所有10個指示燈嘅亮度同顏色一致性。建議要求使用同一LOT No.嘅零件。
   • 組裝： 嚴格跟從回流焊溫度曲線。LED喺打開密封包裝後7日內使用。

12. 運作原理簡介

發光二極管（LEDs）係一種半導體器件，透過一個稱為電致發光嘅過程，將電能直接轉換成光。27-21 LED嘅核心係一塊由InGaN（氮化銦鎵）半導體材料製成嘅芯片。當喺呢個半導體嘅P-N結上施加正向電壓時，來自N型材料嘅電子會同來自P型材料嘅電洞喺發光區複合。呢種複合會以光子（光粒子）嘅形式釋放能量。發出光嘅特定波長（顏色）由半導體材料嘅帶隙能量決定。InGaN嘅帶隙對應於藍色到綠色光譜嘅光。喺呢個器件中，通過調整材料組成，可以產生峰值波長約為518 nm嘅鮮綠色光。透明環氧樹脂封裝體用於保護芯片，同時亦充當透鏡，將光輸出塑造成指定嘅130度視角。

13. 技術趨勢與背景

喺固態照明更廣泛嘅發展歷程中，27-21 LED代表咗一項成熟且被廣泛採用嘅技術。影響呢個產品領域嘅主要趨勢包括：

• 持續微型化： 市場對更細小、更纖薄且功能更豐富的電子設備的追求，推動了更微型LED封裝（例如0201、01005尺寸）的發展，同時保持或提升光學性能。
• 提升效率與亮度： 外延生長同芯片設計嘅持續改進，帶嚟更高嘅發光效能（每單位電能輸入產生更多光輸出），令相同封裝尺寸下可以實現更低功耗或更高亮度。
• 色彩一致性與先進分選： 顯示屏同汽車應用嘅需求，正推動更嚴格嘅分選容差，以及採用更精密嘅多參數分選（例如將光通量、波長同正向電壓合併為單一代碼），以實現大型陣列中嘅完美均勻性。
• 功能整合： 將控制電路（例如恆流驅動器）或多色晶片（RGB）整合到單一封裝內的趨勢，以簡化系統設計並減少印刷電路板佔用空間。
• 可靠性與惡劣環境適用性： 開發在高溫及高濕度環境下性能更佳的LED，將其應用擴展至汽車、工業及戶外領域。本數據表中強調的環保合規性（無鹵素、REACH）正是對全球監管趨勢的直接回應。

雖然27-21係一個標準組件，但其設計正正反映咗業界對可靠性、合規性同性能嘅要求，而且體積細小，適合自動化生產。