SMD LED 91-21SUGC/S400-A4/TR7 數據手冊 - 2.0x1.25x1.1mm - 3.5V - 25mA - 亮綠色 - 英文技術文件

1. 產品概覽

91-21SUGC/S400-A4/TR7 是一款表面貼裝器件 (SMD) LED，專為緊湊、高密度的電子組裝而設計。它採用 InGaN 晶片技術，封裝於水清樹脂中，能發出明亮的綠光。其微型封裝尺寸能顯著縮小 PCB 尺寸及設備體積，非常適合空間受限的應用。

1.1 主要特點與優勢

• 微型化： 封裝尺寸遠小於傳統有引腳元件，有助於實現更小的電路板設計、更高的元件裝配密度，並減少儲存需求。
• 自動化兼容性： 產品以12毫米載帶及7吋捲盤供應，完全兼容自動化貼片組裝設備，確保高置放精度及生產效率。
• 環保合規： The product is Pb-free, compliant with RoHS, EU REACH, and halogen-free standards (Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm).
• 輕量化設計： 其極輕的重量對便攜式及微型電子設備尤為有利。
• 標準化封裝： 符合EIA標準包裝，確保廣泛的行業兼容性。

2. 技術規格與深入解讀

2.1 Absolute Maximum Ratings

呢啲額定值定義咗壓力極限，超過呢個極限可能會對器件造成永久損壞。喺呢啲極限以下或達到呢啲極限嘅操作並唔保證。

• Reverse Voltage (V_R): 5V. 反向偏壓超過此電壓可能導致結擊穿。
• 正向電流 (I_F): 25mA 直流。連續工作電流不應超過此數值。
• 峰值正向電流 (I_FP): 在1/10佔空比同1kHz頻率下為100mA。適用於脈衝操作，但不適用於直流。
• 功耗 (P_d): 95mW。封裝可承受嘅最大功耗，計算公式為V_F * I_F.
• Operating & Storage Temperature: -40°C 至 +85°C（操作），-40°C 至 +90°C（儲存）。確保在廣泛環境範圍內的可靠性。
• 靜電放電 (ESD)： 150V（人體模型）。組裝時需採取標準ESD處理預防措施。
• 焊接溫度： 可承受每個端子於260°C下進行10秒回流焊接，或於350°C下進行3秒手動焊接。

2.2 電光特性 @ T_a=25°C

呢啲係標準測試條件下嘅典型性能參數（I_F=20mA）。

• 發光強度（I_v): 2000-2300 mcd（典型值）。呢種高亮度適合用於指示燈同背光應用。
• 視角（2θ_1/2): 25° (典型值)。相對較窄嘅視角，提供定向光輸出。
• Peak Wavelength (λ_p): 518 nm (典型值)。光譜發射最強嘅波長。
• 主波長 (λ_d): 525 nm (典型值)。光線嘅感知顏色。
• 頻譜帶寬 (Δλ): 35 nm (典型值)。以峰值為中心所發出嘅波長範圍。
• 正向電壓 (V_F): 3.5V (典型值), 4.3V (最大值) @ 20mA。必須使用恆流驅動器或串聯電阻來限制電流，因為 V_F 具有負溫度係數。
• 反向電流 (I_R): 50 µA (最大值) @ V_R=5V。此裝置並非設計用於反向操作；此參數僅供測試用途。

3. 分級系統說明

數據表指出關鍵參數採用分級系統，如標籤說明（CAT、HUE、REF）中所述。此系統確保顏色和亮度在定義範圍內保持一致。

• 發光強度等級（CAT）： 根據測量到的發光輸出將LED分級（例如：2000-2300 mcd可能為一個等級）。
• 主波長等級 (HUE)： 根據LED的主波長（例如：約525nm）將其分級，以控制綠色的精確色調。
• 正向電壓等級 (REF): 根據LED在指定電流下的正向壓降進行分檔，有助於設計電路以實現一致的電流驅動。

4. 性能曲線分析

數據手冊中提及「典型電光特性曲線」。雖然提供的文本中未顯示，但此類曲線通常包括：

• 相對發光強度與正向電流關係： 顯示光輸出如何隨電流增加而提升，通常在飽和前呈近乎線性關係。
• 相對發光強度與環境溫度關係： 展示隨接面溫度上升，光輸出會逐漸降低。
• 順向電壓對順向電流： 二極管的IV特性曲線。
• 正向電壓與環境溫度關係： 顯示V的負溫度係數_F.
• 光譜分佈： 一幅繪製強度對波長嘅圖表，顯示峰值約為518nm，帶寬約為35nm。

5. 機械及封裝資料

相對發光強度 vs. 正向電流：顯示光輸出如何隨電流增加而增加，通常在飽和前呈近線性關係。 相對發光強度 vs. 環境溫度：展示隨著結溫升高，光輸出的降額情況。 正向電壓 vs. 正向電流：二極管的IV特性曲線。 正向電壓 vs. 環境溫度：顯示VF的負溫度係數。 光譜分佈：繪製強度與波長關係的圖表，顯示峰值約在518nm，帶寬約35nm。

91-21封裝嘅標稱尺寸為2.0毫米（長）x 1.25毫米（闊）x 1.1毫米（高）。除非另有說明，公差為±0.1毫米。圖紙詳細標示了陰極識別標記、透鏡形狀及端子位置。

主波長等級（HUE）：根據LED的主波長（例如，約525nm）進行分級，以控制綠色的精確色調。

封裝包含一個視覺標記（通常係陰極側嘅凹口或綠點）用於識別陰極端子，呢一點對於正確嘅PCB方向至關重要。

6. 焊接與組裝指引

6.1 回流焊接溫度曲線 (無鉛)

• 預熱： 150-200°C，持續60-120秒。最大升溫速率：3°C/秒。
• 液相線以上時間 (217°C)： 60-150秒。
• 峰值溫度： 最高260°C，維持最多10秒。
• 高於255°C的時間： 最多30秒。
• 冷卻速率： 最高6°C/秒。
• 回流焊次數： 最多兩次。

6.2 手工焊接

如果 necessary, use a soldering iron with a tip temperature <350°C, capacity <25W, and limit contact time to 3 seconds per terminal. Allow a 2-second interval between soldering each terminal.

6.3 儲存與濕度敏感度

此元件對濕度敏感 (MSL)。

• 開啟前： 存放於≤30°C / ≤90%相對濕度環境下。
• 開啟後（使用期限）： 於≤30°C / ≤60%相對濕度環境下可保存72小時。
• 重新烘烤： 如乾燥劑指示劑變色或超出車間壽命，使用前請以60±5°C烘烤24小時。

6.4 關鍵注意事項

• 限流： 外部串聯電阻是 必須的 為防止因V的負溫度係數而導致熱失控及燒毀_F.
• 應力避免： 焊接期間避免對LED施加機械應力，組裝後請勿彎曲PCB。
• 維修： 不建議進行。如無法避免，請使用雙頭焊接鐵同時加熱兩端，並避免熱衝擊。維修後請驗證性能。

7. 包裝及訂購資料

7.1 包裝規格

• 載帶： 12毫米寬，7英吋直徑捲盤。
• 每捲數量： 1000件。
• 防潮袋： 與乾燥劑一同密封於鋁質防潮袋內。

7.2 標籤說明

捲盤標籤包含以下資訊：客戶產品編號 (CPN)、產品編號 (P/N)、批號 (LOT No.)、包裝數量 (QTY)，以及發光強度 (CAT)、主波長 (HUE) 和正向電壓 (REF) 的分級代碼。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 消費電子產品（音頻/視頻設備、電池供電裝置）中的狀態指示燈。
• LCD面板、薄膜開關及儀器符號的背光照明。
• 辦公室自動化設備（打印機、掃描器）中的指示燈及背光。
• 汽車內飾中的儀表板及控制面板開關背光。
• 通訊設備（電話、傳真機）中的指示燈。

8.2 設計考量

• Driver Circuit: 必須使用恆定電流源或串聯限流電阻驅動LED。電阻值計算公式為 R = (V_supply - V_F) / I_F.
• 熱管理： 在低功耗運作時，若處於高環境溫度或最大電流下，須確保有足夠的PCB銅箔面積或散熱通孔，以將接面溫度維持在限值內。
• ESD保護： 若LED暴露於用戶介面，請在輸入線路上實施ESD保護。
• 光學設計： 25°視角可提供聚焦光束。如需更廣闊的照明範圍，可考慮使用導光管或擴散器。

9. 技術比較與差異化

相比舊式通孔LED或較大嘅SMD封裝，91-21型號提供：

• 尺寸優勢： 屬於最小嘅標準化SMD LED封裝之一，可實現超微型化設計。
• 亮度效率： 得益於InGaN技術，其尺寸與功耗下具有高發光強度。
• 自動化準備就緒： 針對高速組裝優化嘅帶裝包裝，相比人手插入，有效降低生產成本。
• 合規負責人： 完全符合現代環保法規（RoHS、REACH、無鹵素）係標準要求，但相對於唔合規嘅舊式零件，仍然係關鍵嘅區別優勢。

10. 常見問題 (FAQs)

Q1: 點解串聯電阻係絕對必要嘅？
A1: 隨住LED嘅接面溫度上升，其正向電壓（V_F）會下降。如果冇限流元件，電源電壓嘅輕微上升或者V_F 嘅輕微下降，都會導致電流不受控地大幅增加，造成快速過熱同損壞。

Q2: 我可唔可以直接用5V電源驅動呢粒LED？
A2: 唔得。典型V_F 為3.5V，直接接駁5V會試圖通過極高電流，即刻燒毀粒LED。必須串聯一個電阻。例如，目標I_F=20mA：R = (5V - 3.5V) / 0.02A = 75Ω（選用最接近嘅標準值，例如75Ω或82Ω）。

Q3: 「Floor Life」嘅72小時係咩意思？
A3: 防潮袋打開後，元件喺必須進行焊接前，可以暴露喺工廠環境條件（≤30°C/60% RH）下最多72小時。超過呢個時間，會因為吸收嘅濕氣蒸發而增加迴流焊接時出現「爆米花」裂紋嘅風險。未用嘅零件必須重新烘乾（rebaked）。

Q4: 我點樣識別正確嘅極性？
A4：請參閱封裝外觀圖。陰極通常以封裝頂部的綠色圓點或一側的凹口/斜角標示。PCB 封裝絲印應對應此標記。

11. 實際設計與應用案例

情境：為便攜式裝置設計低電量指示器。
LED 需要亮度高、體積小且功耗低。91-21SUGC 是極佳選擇。
實施： 使用微控制器GPIO引腳驅動LED。該引腳可吸收/提供高達20mA電流。將LED陽極通過限流電阻連接至GPIO引腳，陰極接地。根據MCU的V_OH (例如，3.3V)。R = (3.3V - 3.5V) / 0.02A = -10Ω。此負數值表明3.3V不足以令LED達到20mA的正向偏壓。解決方案：可以選擇以較低電流驅動LED（例如，10mA：R = (3.3V-3.5V)/0.01A，但仍有問題），或者使用GPIO控制連接至更高電壓軌（例如電池電壓）的電晶體開關，並配上合適的串聯電阻。此案例突顯了驅動電壓與LED Vf匹配的重要性。_F.

12. 運作原理簡介

此LED基於氮化銦鎵（InGaN）半導體晶片。當施加超過二極體接面電位的正向電壓時，電子和電洞會被注入活性區域並在其中復合。在此材料系統中，復合過程中釋放的能量會以光子（光）的形式發射出來。InGaN合金的具體成分決定了能隙能量，這直接對應於發射光的波長（顏色）——在本例中為亮綠色（約525 nm）。透明環氧樹脂作為保護性封裝材料和主透鏡，塑造了輸出光束。

13. 技術趨勢

諸如91-21封裝等SMD LED嘅發展，跟隨以下幾項關鍵行業趨勢： 微型化 持續推動封裝尺寸縮細，同時保持或提升光學輸出。 效能提升 透過磊晶生長及晶片設計嘅進步，實現更高嘅每瓦流明輸出。 可靠性增強 透過改良封裝材料同散熱管理設計，實現更高可靠性。 更廣闊嘅色域 顯示器背光技術正推動LED朝更窄嘅光譜帶寬同更精準嘅波長控制方向發展。 Integration 另一趨勢係將多晶片封裝（RGB、白光）同LED驅動器結合為單一模組。91-21代表單色指示燈類別SMD LED發展歷程中一個成熟且高度優化嘅階段。