SMD LED 16-213/BHC-ZL1M2QY/3T 数据手册 - 1.6x0.8mm - 3.2V - 110mW - 蓝色 - 英文技术文档

1. 产品概述

16-213/BHC-ZL1M2QY/3T是一款采用蓝色InGaN半导体芯片的表面贴装器件（SMD）发光二极管（LED）。该元件专为空间和重量是关键制约因素的现代高密度电子组件而设计。其主要价值在于能够在保持可靠光学性能的同时，实现终端产品的小型化。

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. 技术参数深度解析

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了器件的应力极限，超出此极限可能导致永久性损坏。不保证器件在此极限条件下或在此极限下运行，电路设计中应予以避免。

• Reverse Voltage (V_R): 5 V。在反偏方向超过此电压可能导致结击穿。
• Continuous Forward Current (I_F): 25 mA。这是为确保长期可靠运行而建议的最大直流电流。
• 峰值正向电流 (I_FP): 100 mA。此脉冲电流额定值（在1/10占空比、1 kHz条件下）适用于短暂的瞬态条件，而非连续运行。
• 功耗 (P_d): 110 mW。这是在25°C环境温度下器件内部允许的最大功率损耗 (V_F * I_F)。在更高温度下必须进行降额。
• 静电放电 (ESD) 耐受能力： 150 V（人体模型）。在组装和操作过程中，必须遵循正确的ESD处理程序。
• 工作温度 (T_opr): -40°C 至 +85°C。该器件在此宽广的工业温度范围内均可正常工作。
• 存储温度 (T_stg): -40°C 至 +90°C。
• 焊接温度 (T_sol): 该封装可承受峰值温度为260°C、最长10秒的回流焊接，或每个引脚在350°C下、最长3秒的手工焊接。

2.2 电光特性

除非另有说明，这些参数通常在环境温度（T_a）为25°C、正向电流（I_F）为5 mA的条件下测量。它们定义了核心的光输出和电气性能。

• 发光强度（I_v): 范围从最小11.5 mcd到最大28.5 mcd。典型值在此范围内。适用公差为±11%。
• 视角 (2θ_1/2): 大约120度。这是光强为0度（轴向）测得的峰值光强一半时的全角。
• 峰值波长 (λ_p): 通常为468 nm。这是光谱功率分布达到最大值时的波长。
• 主波长 (λ_d): 范围在465 nm至475 nm之间。这是人眼感知到的单一波长，用于定义颜色。适用公差为±1 nm。
• 光谱带宽 (Δλ): 通常为25 nm。这是发射光谱的半高全宽 (FWHM)，表示颜色纯度。
• 正向电压 (V_F): 在 I_F = 5mA 时，范围为 2.7 V 至 3.2 V。适用公差为 ±0.05V。这是LED导通电流时的正向压降。
• 反向电流 (I_R): 施加5V反向偏压时，最大值为50 μA。

3. 分档系统说明

为确保量产一致性，LED会根据关键参数被分选到不同的性能档位中。这使得设计人员能够选择满足特定应用要求的器件。

3.1 光强分档

在 I_F = 5 mA 条件下分档。代码 L1、L2、M1、M2 代表递增的光输出等级。

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

3.2 主波长分档

在 I_F = 5 mA。定义蓝色的精确色调。

• X: 465 – 470 nm
• Y: 470 – 475 纳米

3.3 正向电压分档

在 I_F = 5 毫安。对于设计限流电路和管理功耗至关重要。

• 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

数据手册提供了在 T_a=25°C 下测得的若干特性曲线，有助于了解不同条件下的性能表现。

4.1 正向电流与正向电压关系（I-V 曲线）

该曲线展示了电流与电压之间的指数关系。通过此图可确定给定电流（例如5mA、20mA）下的工作点，这对于选择合适的限流电阻或驱动电路至关重要。

4.2 Luminous Intensity vs. Forward Current

光输出随正向电流增加而增加，但两者并非完全线性关系，尤其在较高电流时。此图有助于设计者理解在不同电流水平驱动LED时的效率权衡。

3.3 光强与环境温度关系

LED光输出随结温升高而下降。这条降额曲线对于在较高环境温度下运行的应用至关重要，它显示了相对光强在温度从-40°C升至+100°C过程中的衰减情况。

4.4 正向电流降额曲线

该曲线与功耗限制直接相关，规定了最大允许连续正向电流随环境温度变化的函数关系。为防止过热并确保使用寿命，在高于25°C的环境下工作时，必须降低驱动电流。

4.5 光谱分布

该图显示了在整个波长光谱范围内发射的相对光功率，其中心位于峰值波长约468纳米处，并具有特征带宽。这证实了其蓝色发光特性。

4.6 辐射方向图

一幅展示光强空间分布的极坐标图。该图案直观地印证了120度的视角，显示了光线如何以宽泛的类朗伯分布形式出射。

5. Mechanical and Package Information

5.1 Package Dimensions

该LED符合标准的1608（1.6mm x 0.8mm）芯片LED封装尺寸。关键尺寸包括总长、总宽、总高，以及电极焊盘间距和尺寸。除非另有说明，所有公差通常为±0.1mm。提供了一份建议的PCB设计焊盘图形（封装）以供参考，但建议设计人员根据其特定的组装工艺和可靠性要求进行调整。

5.2 极性标识

阴极通常在封装本体上以绿色色调或其他视觉标识进行标记。应查阅数据手册以获取确切的标记方案。正确的极性对于电路工作至关重要。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

规定采用无铅回流焊接温度曲线：

• 预热： 150–200°C，持续60–120秒。
• 液相线以上时间 (TAL): 在217°C以上保持60–150秒。
• 峰值温度: 最高260°C，保持最多10秒。
• 升温速率： 最高6°C/秒，直至255°C。
• 冷却速率： 最大3°C/秒。
• 回流限制： 该组件不应经历超过两次的回流焊接。

6.2 手工焊接

若必须进行手工焊接，烙铁头温度须保持在350°C以下，每个引脚的接触时间不应超过3秒。建议使用低功率烙铁（≤25W）。为防止热冲击，每个引脚焊接后应至少间隔2秒冷却时间。

6.3 存储与湿敏度

LED采用内含干燥剂的防潮袋包装。

• 开启前： 储存条件：温度≤30°C，相对湿度≤90%。
• 开启后： 在温度≤30°C、相对湿度≤60%的条件下，“车间寿命”为1年。未使用的器件应重新密封在防潮包装中。
• 烘烤： 如果干燥剂指示剂已变色或存储时间已超期，需在回流焊前进行60±5°C、24小时的烘烤处理，以防止“爆米花”现象（因水汽压力导致的封装开裂）。

6.4 关键注意事项

• 电流限制： 必须使用外部限流电阻或恒流驱动器。LED的指数型I-V特性意味着微小的电压变化会导致巨大的电流变化，这可能立即导致器件损坏。
• 机械应力： 焊接或最终组装过程中，请避免对LED本体施加应力。焊接后请勿弯曲PCB。
• 维修： 不建议在焊接后进行维修。如不可避免，应使用专用双头烙铁同时加热两个端子，以防止焊点受到机械应力。必须事先评估对LED特性的影响。

7. 包装与订购信息

7.1 卷带包装规格

元件采用宽度为8mm的凸纹载带包装。载带缠绕在标准的7英寸（178mm）直径卷盘上。每卷包含3000件（POS）。载带的详细尺寸，包括口袋间距和卷盘轴心尺寸，均已提供。

7.2 标签说明

卷盘标签包含若干关键代码：

• CPN: 客户部件编号（选填）。
• P/N： 制造商完整部件编号（例如：16-213/BHC-ZL1M2QY/3T）。
• 数量： 卷盘包装数量。
• CAT： 发光强度等级（例如：L1、M2）。
• 色调： 色度/主波长等级（例如：X、Y）。
• 参考： 正向电压等级（例如：30、32）。
• 批号： 可追溯的生产批号。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

• Backlighting: 非常适合用于汽车仪表盘、消费电子产品和工业控制面板中的指示灯、开关、符号和小型LCD面板的背光照明。
• 状态指示灯： 非常适合用作电信设备（电话、传真机）、网络硬件和计算机外设中的电源、连接或功能状态指示灯。
• 通用照明： 适用于任何需要紧凑、可靠、低功耗蓝色指示灯的应用。

8.2 设计考量

• 电路设计： 务必使用串联电阻或恒流驱动器。使用公式 R = (V_supply - V_F) / I_F，其中 V_F 应基于最大箱值（例如 3.2V）进行选择，以确保设计的保守性。
• 热管理： 若需在高温环境或接近最大电流条件下持续运行，应考虑通过PCB布局设计来辅助散热。请参考降额曲线以选择安全的工作电流。
• 光学设计： 120度视角提供了宽广的可视范围。如需聚光，可能需要外部透镜。其水透明树脂封装适用于可接受芯片颜色的应用场景。

9. 技术对比与差异化

与较大的引线式LED相比，这款1608封装LED的主要优势在于其极致的微型化，这使得PCB板上的封装密度更高，并最终实现更小的终端产品。与其他SMD封装相比，1608在尺寸和组装过程中的易操作性之间取得了良好的平衡。其符合现代环保法规（RoHS、无卤）的特性，使其适用于对材料有严格限制的全球市场。指定的分档结构为设计者提供了可预测的性能，这对于需要多个单元间颜色和亮度一致的应用至关重要。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

10.1 使用5V电源时，我应该选用多大阻值的电阻？

使用最大V_F 为3.2V，目标I_F 为5mA：R = (5V - 3.2V) / 0.005A = 360 Ω。最接近的标准更高阻值（例如390 Ω）将提供约4.6mA的略为安全的电流。

10.2 我可以持续以20mA的电流驱动这个LED吗？

可以，其连续正向电流的绝对最大额定值为25 mA。但是，如果环境温度超过25°C，您必须参考降额曲线。在85°C时，最大允许电流会显著降低。此外，以20mA驱动会产生更高的光输出，但会降低效率并增加结温。

10.3 “water clear”树脂颜色是什么意思？

这意味着封装半导体芯片的环氧树脂是透明的，而非扩散或带色调的。这使得蓝色InGaN芯片的真实色彩能够被直接看到，从而产生更饱和的色坐标点，但也可能使微小的芯片本身变得可见。

10.4 为什么储存和烘烤信息如此重要？

SMD塑料封装会从空气中吸收湿气。在高温回流焊接过程中，这些被截留的湿气会迅速转化为蒸汽，导致内部分层或开裂（“爆米花”效应），从而损坏器件。规定的烘烤程序可去除这些湿气。

11. 实际设计与使用案例

场景：为便携式医疗设备设计多指示灯面板。 该设备需要数个蓝色状态LED（“电源开启”\