SMD LED 16-213/GHC-YR1S1/3T 規格書 - 亮綠色 - 2.7-3.7V - 25mA - 簡體中文技術文檔

1. 產品概述

16-213/GHC-YR1S1/3T是一款表面貼裝器件（SMD）LED，專為需要緊湊尺寸、高可靠性和優異光學性能的現代電子應用而設計。該元件採用InGaN（氮化銦鎵）半導體芯片，可產生亮綠色的光輸出。其主要優勢包括：與傳統引線框架LED相比，其佔板面積顯著減小，從而提高了印刷電路板（PCB）上的元件密度，減少了存儲需求，並最終有助於終端設備的小型化。該器件重量輕，特別適合空間受限和便攜式應用。

關鍵產品定位包括用作高效指示燈和背光源。它採用8mm載帶包裝，捲繞在7英寸直徑的捲盤上，確保與標準自動化貼片組裝設備兼容。LED採用透明樹脂封裝，可最大化光輸出並提供乾淨明亮的外觀。

2. 技術規格詳解

2.1 絕對最大額定值

器件嘅操作極限喺Ta=25°C條件下定義。超出呢啲額定值可能導致永久性損壞。

• 反向電壓（V_R）：5V。施加高於此數值的反向電壓可能會擊穿LED的PN結。
• 連續正向電流（I_F）：25mA。此為建議用於連續工作的最大直流電流。
• 峰值正向電流（I_FP）：100mA。此額定值適用於佔空比為1/10、頻率為1kHz嘅脈衝條件下，允許短時間嘅高亮度工作。
• 功耗（P_d）：110mW。呢個係封裝喺唔超出其熱極限嘅情況下能夠耗散嘅最大功率。
• 靜電放電（ESD）：可承受150V（人體模型）。在組裝過程中，必須遵循正確的ESD處理程序。
• 工作溫度（T_opr）：-40°C 至 +85°C。呢款LED嘅額定工作環境條件範圍廣泛。
• 儲存溫度（T_stg）：-40°C 至 +90°C。
• 焊接温度（T_sol）：該器件可承受峰值溫度為260°C、最長10秒嘅迴流焊接，或者每個引腳喺350°C下最長3秒嘅手工焊接。

2.2 光電特性

典型性能在Ta=25°C、I_F=20mA條件下測量，除非另有說明。

• 發光強度（I_v）：範圍從最小112 mcd到最大225 mcd，典型值在此分檔範圍內。適用公差為±11%。
• 視角（2θ_1/2）：120度。此寬廣視角確保從不同角度均有良好嘅可見性。
• 峰值波長（λ_p）：典型值518 nm，表示發射光強度最高的波長。
• 主波長（λ_d）：範圍從520 nm到535 nm，定義了感知的顏色（綠色）。適用公差為±1 nm。
• 頻譜帶寬（Δλ）：典型值為35 nm，於半最大強度（FWHM）處量度。
• 正向電壓（V_F）：範圍由2.7V（最小）至3.7V（最大），於20mA時典型值為3.3V。適用公差為±0.05V。
• 反向電流（I_R）：當施加5V反向電壓時，最大為50 μA。

3. 分檔系統說明

產品根據關鍵光學及電氣參數進行分類，以確保應用設計的一致性。

3.1 發光強度分檔

在I_v=20mA條件下，對I_F進行分檔：

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

特定的分档代码（例如，GHC-YR1S1的一部分）表示该特定单元保证的强度范围。

3.2 主波長分檔

在I_d=20mA條件下，對λ_F進行分檔：

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

咁樣設計人員就可以為顏色匹配應用，揀選具有非常特定綠色調嘅LED。

4. 性能曲線分析

規格書提供咗幾條對設計至關重要嘅特性曲線。

4.1 相對發光強度與環境溫度關係

該曲線顯示，從-40°C到大約25°C，發光強度相對穩定。超過25°C後，強度隨住溫度升高而逐漸降低，呢個係LED嘅常見特性，源於非輻射複合增加同其他熱效應。喺最高工作溫度85°C時，輸出可能比室溫時顯著降低。喺預期環境溫度較高嘅設計中，必須考慮呢一點。

4.2 正向電流降額曲線

此圖定義了最大允許正向電流與環境溫度的函數關係。在25°C時，允許滿額25mA。隨著環境溫度升高，最大允許電流必須線性降低，以防止超出器件的110mW功耗限制，並確保長期可靠性。這對於防止熱失控和過早失效至關重要。

3.3 發光強度與正向電流關係

在較低電流下，該關係通常是線性的，但在較高電流（接近最大額定值）時可能顯示出飽和或效率下降的跡象。該曲線允許設計人員預測給定驅動電流下的亮度。

4.4 光譜分佈

光譜圖顯示咗一個以約518 nm（綠色）為中心嘅單一主峰，具有35 nm FWHM嘅特徵。喺可見光譜嘅其他部分發射極少，證實咗係純綠色。

4.5 正向電流與正向電壓關係

此IV曲線展示咗典型嘅二極管指數關係。正向電壓隨電流增加而增加。指定嘅V_F範圍（20mA時為2.7V-3.7V）在此曲線上可見。設計人員使用此曲線計算給定電源電壓下所需的限流電阻值。

4.6 輻射模式圖

極座標圖說明了120°的視角。強度在中心錐形區域內幾乎均勻，並向邊緣衰減。此模式對於需要特定照明角度的應用非常重要。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

該LED具有緊湊的SMD佔位面積。關鍵尺寸包括本體尺寸、引腳間距和總高度。規格書中提供了詳細的尺寸圖，除非另有說明，標準公差為±0.1mm。還顯示了PCB上建議的焊盤佈局，該佈局旨在實現可靠的焊接和機械穩定性。建議設計人員根據其特定的PCB製造工藝和熱要求修改焊盤尺寸。

5.2 極性標識

該元件具有陽極同陰極。規格書圖紙標明咗極性，通常透過缺口、圓點或者唔同嘅引腳形狀嚟標記。喺PCB佈局同組裝過程中必須注意正確嘅極性，以確保正常功能。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴流焊溫度曲線

提供了無鉛回流焊的詳細溫度曲線：

• 預熱：150-200°C，持續60-120秒。
• 液相線以上時間（217°C）：60-150秒。
• 不建議在焊接後進行修復。如不可避免，應使用雙頭烙鐵同時加熱兩個引腳，以盡量減少對LED的應力。必須事先評估返修對LED特性的潛在影響。最高260°C，保持不超過10秒。
• 升溫速率：最大6°C/秒。
• 冷卻速率：最大3°C/秒。

建議LED唔好經歷超過兩次迴流焊循環。應避免加熱期間對LED本體施加應力同埋焊接後PCB翹曲。

6.2 手工焊接

如果必須進行手工焊接，烙鐵頭溫度應低於350°C，每個引腳嘅接觸時間唔應該超過3秒。建議使用低功率烙鐵（≤25W）。喺兩個引腳之間焊接應至少間隔2秒嘅冷卻時間，以防止熱衝擊。

6.3 返修與修復

不建議在焊接後進行修復。如不可避免，應使用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，以盡量減少對LED的應力。必須事先評估返修對LED特性可能造成的影響。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 卷帶規格

LED以載帶包裝提供，尺寸在規格書中指定。每卷包含3000片。提供了卷盤尺寸（7英寸直徑）以供自動化處理設備設置。

7.2 濕度敏感性與儲存

產品包裝於防潮鋁箔袋內，附有乾燥劑及濕度指示卡。為防止迴流焊過程中因濕氣造成損壞（"爆米花"效應）：

• 開封前：喺≤30°C同埋≤90% RH嘅條件下儲存。
• 開封後：喺≤30°C同埋≤60% RH嘅條件下，「車間壽命」為1年。未使用嘅部件應該重新密封。
• 烘烤：如果乾燥劑指示飽和或儲存時間超限，使用前應在60±5°C下烘烤24小時。

7.3 標籤說明

卷盤標籤包含以下代碼：

• 客戶料號（CPN）
• 產品編號（P/N）
• 包裝數量（QTY）
• 發光強度等級（CAT）
• 色度/主波長等級（HUE）
• 正向电压等级（REF）
• 批号（LOT No.）

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 背光：適用於儀錶板指示燈、開關照明以及LCD面板同符號嘅平面背光。
• 電訊設備：電話同傳真機入面嘅狀態指示燈同鍵盤背光。
• 通用指示：廣泛應用於消費電子、工業電子和汽車電子中的電源狀態、模式選擇及其他用戶界面指示燈。

8.2 關鍵設計考量

• 限流：外部串联电阻係絕對必需嘅，用於限制正向電流。LED嘅指數型V-I特性意味住好細嘅電壓增加就會導致大嘅、破壞性嘅電流浪湧。
• 熱管理：請遵守正向電流降額曲線。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銅箔面積或其他散熱措施。
• ESD保護：喺敏感線路上實施ESD保護電路，並喺組裝過程中遵循正確嘅處理程序。
• 光學設計：喺設計導光板、透鏡或擴散器時，考慮120°視角同輻射模式，以實現所需嘅照明效果。

9. 技術對比與差異化

與較舊的通孔LED技術相比，此SMD LED具有顯著優勢：

• 尺寸與密度：佔板面積大幅減小，有助於實現小型化。
• 自動化：完全兼容高速SMT組裝，降低了製造成本。
• 性能：相比舊有材料，InGaN技術提供更高效率同更光嘅綠色光輸出。
• 可靠性：當焊接正確時，SMD結構通常會帶來更好嘅熱性能同機械穩固性。
• 合規性：该器件无铅，符合RoHS和欧盟REACH法规，并满足无卤标准（Br <900ppm，Cl <900ppm，Br+Cl <1500ppm），使其适合注重环保的设计和全球市场。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

10.1 使用5V電源時，應選用多大阻值的電阻？

使用歐姆定律（R = (V_電源- V_F) / I_F），並假設在20mA時典型V_F為3.3V：R = (5V - 3.3V) / 0.02A = 85歐姆。標準的82或100歐姆電阻是合適的。始終按最小V_F（2.7V）計算，以確保電流不超過最大額定值。

10.2 我可以用30mA驅動此LED以獲得更高亮度嗎？

唔可以。連續正向電流嘅絕對最大額定值係25mA。超出此額定值會損害可靠性，並可能導致立即或逐漸失效。如需更高亮度，請選擇發光強度分檔更高嘅LED（例如，S1檔）或額定電流更高嘅產品。

10.3 溫度如何影響光輸出？

如性能曲線所示，發光強度隨著環境溫度升高而降低。喺85°C時，輸出可能僅為25°C時嘅60-70%。呢點必須喺系統嘅光學設計中加以考慮。

10.4 是否需要散熱片？

对于在20mA连续工作且环境温度适中（<50°C）的情况，热量通常通过LED引脚传导到PCB铜箔上即可充分散发。遵循建议的焊盘布局可改善散热。对于高环境温度或驱动电流接近最大值的情况，增加连接到LED焊盘的PCB铜箔面积可作为有效的散热片。

11. 設計使用案例研究

場景：為工業控制器設計狀態指示燈面板。

1. 需求：多個亮綠色LED用於指示「系統就緒」狀態。面板工作環境溫度最高可達60°C。
2. 選型：選擇16-213/GHC-YR1S1/3T嘅S1檔（180-225 mcd），以獲得高可見度。
3. 電路設計：使用3.3V系統電源軌。假設V_F= 3.3V，計算串聯電阻：R = (3.3V - 3.3V) / 0.02A = 0歐姆。此值無效。因此，以較低電流驅動LED，例如15mA。R = (3.3V - 3.0V*) / 0.015A = 20歐姆。（*根據IV曲線，15mA時V_F估計較低）。
4. 熱檢查：喺60°C環境溫度下，降額曲線要求降低最大電流。以15mA工作提供咗低於降額限值嘅良好安全裕度，確保咗長期可靠性。
5. 佈局：PCB焊盤設計遵循規格書建議，並額外增加咗連接到陰極焊盤嘅銅箔以利於散熱。
6. 結果：一個適用於工作環境嘅可靠、亮度一致嘅指示燈系統。

12. 工作原理簡介

該LED基於半導體PN結中嘅電致發光原理工作。有源區由InGaN構成。當施加超過二極管閾值電壓嘅正向電壓時，電子和空穴分別從N型和P型層注入有源區。呢啲載流子複合，以光子嘅形式釋放能量。InGaN合金嘅具體成分決定咗帶隙能量，呢個直接對應於發射光嘅波長（顏色）——喺本例中為綠色（~518 nm）。透明環氧樹脂封裝保護半導體芯片，提供機械穩定性，並作為透鏡來塑形輸出光束。

13. 技術趨勢

此類SMD LED的發展是光電子領域更廣泛趨勢的一部分：

• 小型化：封裝尺寸持續縮細（例如，從0603到0402再到0201公制尺寸），以實現更細小的裝置。
• 效率提升：外延生長同芯片設計嘅持續改進帶嚟更高嘅發光效率（每瓦電輸入產生更多光輸出）。
• 顏色一致性：更嚴格的分檔規格和先進的製造工藝確保了不同生產批次間顏色和亮度的高度一致，這對於多LED陣列和顯示器至關重要。
• 可靠性增強：改進的封裝材料和熱管理設計正在延長工作壽命，並允許在更惡劣的環境（更高溫度、濕度）中使用。
• 集成化：趨勢包括將控制IC、限流電阻甚至多色芯片（RGB）集成到單個封裝中，從而簡化最終用戶的電路設計。

這些趨勢推動著元件向功能更強、更可靠、更易於應用的方向發展。