SMD LED 16-213/BHC-ZL1M2QY/3T 資料手冊 - 1.6x0.8mm - 3.2V - 110mW - 藍光 - 英文技術文件

1. 產品概述

16-213/BHC-ZL1M2QY/3T 是一款採用藍色 InGaN 半導體晶片的表面黏著元件 (SMD) 發光二極體 (LED)。此元件專為空間與重量為關鍵限制的現代高密度電子組裝而設計。其主要價值在於能實現終端產品的小型化，同時保持可靠的光學性能。

The LED is packaged on 8mm tape wound onto a 7-inch diameter reel, making it fully compatible with automated pick-and-place assembly equipment. This compatibility streamlines high-volume manufacturing processes. The device is constructed with lead-free (Pb-free) materials and complies with the European Union's Restriction of Hazardous Substances (RoHS) directive, Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals (REACH) regulation, and halogen-free standards (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). It is qualified for use with both infrared and vapor phase reflow soldering processes.

2. 技術參數深度解析

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了元件的應力極限，超過此極限可能導致永久性損壞。不保證元件在此極限或接近此極限的條件下能正常運作，電路設計時應避免此類情況。

• Reverse Voltage (V_R): 5 V。在反向偏壓方向超過此電壓可能導致接面崩潰。
• Continuous Forward Current (I_F): 25 mA。這是為確保長期可靠運作所建議的最大直流電流。
• 峰值順向電流 (I_FP): 100 mA。此脈衝電流額定值（於1/10工作週期、1 kHz條件下）僅適用於短暫瞬態條件，不可用於連續運作。
• 功率消耗 (P_d): 110 mW。這是在環境溫度25°C時，元件內部允許的最大功率損耗 (V_F * I_F)。在更高溫度下必須進行降額。
• 靜電放電 (ESD) 耐受度： 150 V (人體模型)。在組裝和操作過程中，必須遵循適當的靜電放電處理程序。
• 操作溫度 (T_opr): -40°C 至 +85°C。該裝置在此寬廣的工業溫度範圍內皆可正常運作。
• 儲存溫度 (T_stg): -40°C 至 +90°C。
• 焊接溫度 (T_sol): 此封裝可承受峰值溫度為260°C、持續時間最長10秒的回流焊接，或每個端子於350°C下、持續時間最長3秒的手動焊接。

2.2 電光特性

這些參數通常在環境溫度（T_a）為25°C、順向電流（I_F）為5 mA的條件下量測，除非另有說明。它們定義了核心的光輸出與電氣性能。

• 發光強度（I_v): 範圍從最小值11.5 mcd到最大值28.5 mcd。典型值落在此範圍內。適用±11%的容差。
• 視角 (2θ_1/2): 約120度。此為發光強度降至0度（軸上）測得峰值強度一半時的全角。
• 峰值波長 (λ_p): 通常為 468 nm。此為光譜功率分佈達到最大值時的波長。
• 主波長 (λ_d): 範圍介於 465 nm 至 475 nm。此為人眼感知的單一波長，用以定義顏色。適用公差為 ±1 nm。
• 光譜頻寬 (Δλ): 典型值為 25 nm。此為發射光譜的半高全寬 (FWHM)，表示色彩純度。
• 順向電壓 (V_F): 在 I_F = 5mA 時，範圍為 2.7 V 至 3.2 V。容差為 ±0.05V。此為 LED 導通電流時的跨壓降。
• 反向電流 (I_R): 當施加5V反向偏壓時，最大為50 μA。

3. 分級系統說明

為確保量產的一致性，LED會根據關鍵參數被分選到不同的性能等級中。這使得設計師能夠選擇符合特定應用需求的元件。

3.1 發光強度分級

分級條件為 I_F = 5 mA。代碼 L1、L2、M1、M2 代表遞增的光輸出等級。

• L1: 11.5 – 14.5 mcd
• L2: 14.5 – 18.0 mcd
• M1: 18.0 – 22.5 mcd
• M2: 22.5 – 28.5 mcd

3.2 主波長分檔

分級條件為 I_F = 5 mA。定義精確的藍色色調。

• X: 465 – 470 nm
• Y: 470 – 475 nm

3.3 順向電壓分級

分級條件為 I_F = 5 mA。對於設計限流電路與管理功耗至關重要。

• 29: 2.7 – 2.8 V
• 30: 2.8 – 2.9 V
• 31: 2.9 – 3.0 V
• 32: 3.0 – 3.1 V
• 33: 3.1 – 3.2 V

4. Performance Curve Analysis

該數據表提供了在 T_a=25°C 下量測的數個特性曲線，有助於了解在不同條件下的性能表現。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)

此曲線顯示了電流與電壓之間的指數關係。從此圖中可以確定給定電流（例如5mA、20mA）的工作點，這對於選擇合適的限流電阻或驅動電路至關重要。

4.2 Luminous Intensity vs. Forward Current

光輸出隨著正向電流的增加而增加，但兩者並非完全線性關係，尤其是在較高電流時。此圖表有助於設計師了解在不同電流水平驅動LED時，效率方面的權衡取捨。

3.3 發光強度 vs. 環境溫度

LED光輸出會隨著接面溫度上升而降低。這條降額曲線對於在較高環境溫度下運作的應用至關重要，它顯示了當溫度從-40°C升至+100°C時，相對發光強度下降的趨勢。

4.4 順向電流降額曲線

此曲線與功率損耗限制直接相關，它規定了最大允許連續順向電流與環境溫度的函數關係。為防止過熱並確保使用壽命，在超過25°C的環境下工作時，必須降低驅動電流。

4.5 頻譜分佈

此圖顯示了在波長頻譜上發射的相對光功率，其中心位於峰值波長約468奈米處，並具有特徵頻寬。它確認了藍色光的發射。

4.6 輻射場型

極座標圖展示光強度的空間分佈。此圖案直觀確認了120度的視角，顯示光線如何以寬廣的類朗伯分佈形式發射。

5. Mechanical and Package Information

5.1 Package Dimensions

此LED符合標準1608 (1.6mm x 0.8mm) 晶片LED的封裝尺寸。關鍵尺寸包括總長度、寬度和高度，以及電極焊盤間距和尺寸。除非另有說明，所有公差通常為±0.1mm。本文提供建議的PCB佈局（焊盤圖形）供參考，但建議設計師根據其特定的組裝製程和可靠性要求進行調整。

5.2 極性辨識

陰極通常在封裝本體上以綠色色調或其他視覺標記來表示。應查閱數據手冊以確認確切的標記方式。正確的極性對於電路運作至關重要。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴流焊接溫度曲線

指定採用無鉛迴流焊溫度曲線：

• 預熱階段： 150–200°C，持續60–120秒。
• 液相線以上時間 (TAL): 在217°C以上60–150秒。
• 峰值溫度: 最高260°C，持續時間最長10秒。
• 加熱速率： 最高6°C/秒，直至255°C。
• 冷卻速率： 最大3°C/秒。
• 迴流限制： 組件不應進行超過兩次的迴流焊接。

6.2 手工焊接

若必須進行手工焊接，烙鐵頭溫度須保持在350°C以下，且每個端子的接觸時間不得超過3秒。建議使用低功率烙鐵（≤25W）。為防止熱衝擊，每個端子焊接後應至少間隔2秒冷卻時間。

6.3 儲存與濕度敏感性

LED封裝於內含乾燥劑的防潮袋中。

• 開啟前： 儲存於≤30°C且相對濕度≤90%的環境中。
• 開啟後： 在≤30°C且≤60% RH的條件下，「floor life」為1年。未使用的元件應重新密封於防潮包裝中。
• 烘烤： 若乾燥劑指示劑已變色或儲存時間超過期限，需在回焊前進行60 ±5°C、24小時的烘烤處理，以防止「爆米花現象」（因蒸氣壓力導致的封裝破裂）。

6.4 關鍵注意事項

• 電流限制： 必須使用外部限流電阻或恆流驅動器。LED的指數型I-V特性意味著微小的電壓變化會導致電流大幅變化，這可能導致立即損壞。
• 機械應力： 在焊接或最終組裝過程中，請避免對LED本體施加應力。焊接後請勿彎曲PCB。
• 維修： 不建議在焊接後進行修復。若不可避免，應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。必須事先評估對LED特性的影響。

7. 封裝與訂購資訊

7.1 捲帶與捲盤規格

元件以寬度為8mm的凸紋載帶形式提供。載帶纏繞於標準7英吋（178mm）直徑的捲盤上。每捲包含3000件（POS）。載帶的詳細尺寸，包括凹槽間距與捲盤軸心尺寸，均有提供。

7.2 標籤說明

捲盤標籤包含數個關鍵代碼：

• CPN: 客戶零件編號（選填）。
• P/N： 製造商完整零件編號（例如：16-213/BHC-ZL1M2QY/3T）。
• 數量： 捲盤上的包裝數量。
• CAT: 發光強度等級（例如：L1、M2）。
• 色相： 色度/主波長等級（例如：X、Y）。
• REF： 順向電壓等級（例如：30、32）。
• LOT No: 可追溯的生產批號。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• Backlighting: 非常適合用於汽車儀表板、消費性電子和工業控制面板中的指示燈、開關、符號和小型LCD面板的背光照明。
• 狀態指示器： 非常適合用於電信設備（電話、傳真機）、網路硬體和電腦周邊設備中的電源、連線或功能狀態指示器。
• 通用照明： 適用於任何需要緊湊、可靠、低功耗藍色指示燈的應用。

8.2 設計考量

• 電路設計： 務必使用串聯電阻或恆流驅動器。使用公式 R = (V_supply - V_F) / I_F, 其中 V_F 應從最大箱值（例如 3.2V）中選取以進行保守設計。
• 熱管理： 若需在高環境溫度或接近最大電流下持續運作，應考量PCB佈局以協助散熱。請使用降額曲線來選擇安全的工作電流。
• 光學設計： 120度的視角提供了寬廣的可視範圍。如需聚焦光線，可能需要外部透鏡。其水透明樹脂封裝適用於可接受晶片顏色的應用。

9. 技術比較與差異化

與較大的引腳式LED相比，此1608封裝LED的主要優勢在於其極致的小型化，使得PCB上的元件佈局密度更高，最終實現更小的終端產品。相較於其他SMD封裝，1608在尺寸與組裝過程中的易操作性之間取得了良好的平衡。其符合現代環保法規（RoHS、無鹵素）的特性，使其適用於對材料限制嚴格的全球市場。指定的分檔結構為設計師提供了可預測的性能，這對於需要多個單元間顏色與亮度一致的應用至關重要。

10. 常見問題（基於技術參數）

10.1 使用5V電源時，我應該使用多大的電阻值？

使用最大 V_F 為3.2V且目標 I_F 為5mA：R = (5V - 3.2V) / 0.005A = 360 Ω。最接近的標準較高值（例如，390 Ω）將提供約4.6mA的稍安全電流。

10.2 我可以持續以20mA驅動這個LED嗎？

可以，其連續順向電流的絕對最大額定值為25 mA。然而，若環境溫度超過25°C，您必須參考降額曲線。在85°C時，最大允許電流會顯著降低。此外，以20mA驅動會產生更高的光輸出，但會降低效率並提高接面溫度。

10.3 「water clear」樹脂顏色是什麼意思？

這表示封裝半導體晶片的環氧樹脂是透明的，而非擴散或帶有顏色。這使得藍色InGaN晶片的真實色彩得以直接呈現，從而產生更飽和的色座標，但也可能使微小的晶片本身變得可見。

10.4 為何儲存與烘烤資訊如此重要？

SMD塑膠封裝會吸收空氣中的濕氣。在高溫迴焊過程中，這些被封存的濕氣會迅速轉變為蒸汽，導致內部層狀分離或破裂（「爆米花效應」），從而損壞元件。規定的烘烤程序可去除這些濕氣。

11. 實務設計與使用案例

情境：為便攜式醫療設備設計多指標面板。 該設備需要數個藍色狀態LED（「電源開啟」\