SMD LED 17-21/BHC-AP1Q2/3T 數據表 - 藍色 - 2.0x1.25x0.8mm - 3.3V - 75mW - 英文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一款專為現代電子應用而設計的微型表面貼裝藍色LED規格。該器件採用InGaN（氮化銦鎵）半導體晶片，可發出典型主波長為468 nm的藍光。其主要優勢在於微型SMD（表面貼裝器件）封裝，能顯著減少PCB（印刷電路板）佔用面積、提高元件組裝密度，並有助於整體設備小型化。封裝的輕量化特性更使其適用於便攜式及空間受限的應用。

1.1 核心特性與合規性

The LED is supplied on 8mm tape wound onto 7-inch diameter reels, making it fully compatible with automated pick-and-place assembly equipment. It is designed for use with standard infrared and vapor phase reflow soldering processes. The device is a mono-color (blue) type. From a materials and environmental compliance perspective, it is lead-free (Pb-free), conforms to the RoHS (Restriction of Hazardous Substances) directive, is compliant with EU REACH regulations, and meets halogen-free standards with limits of Bromine (Br) < 900 ppm, Chlorine (Cl) < 900 ppm, and their sum (Br+Cl) < 1500 ppm.

1.2 目標應用

此LED的典型應用包括儀錶板、開關及符號的背光照明。在電訊領域，它可用作電話及傳真機等裝置的指示燈或背光。它亦適合用作LCD的平面背光源，以及需要可靠、小巧藍色光源的通用指示用途。

2. 技術規格深入探討

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致器件永久損壞的極限。它們並非為持續運行而設。絕對最大額定值是在環境溫度 (Ta) 為 25°C 時指定的。

• 反向電壓（VR）： 5 V。在反向偏壓下超過此電壓可能導致結擊穿。
• 連續正向電流（IF）： 20 mA.
• 峰值正向電流 (IFP): 40 mA，僅允許在佔空比為1/10、頻率1 kHz的脈衝條件下使用。
• 功耗 (Pd): 75 mW。此為器件能以熱量形式消散嘅最大功率。
• Electrostatic Discharge (ESD) Human Body Model (HBM): 150 V。必須遵循正確的靜電放電處理程序。
• 操作溫度範圍 (Topr)： -40°C 至 +85°C。
• 儲存溫度範圍 (Tstg)： -40°C 至 +90°C。
• 焊接溫度 (Tsol): 對於回流焊接，規定峰值溫度為260°C，最長持續10秒。對於手工焊接，烙鐵頭溫度不應超過350°C，每個端子最長持續3秒。

2.2 電光特性

這些參數定義了器件在正常工作條件下的性能，除非另有說明，通常是在Ta=25°C和正向電流(IF)為20 mA下測量。

• Luminous Intensity (Iv): 範圍由最低45.0 mcd至最高112.0 mcd。表格中未指定典型值，其值取決於此分檔範圍。
• 視角 (2θ1/2)： 半強度角通常為140度，表示視角錐形範圍寬廣。
• 峰值波長 (λp): 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 (λd): 波長範圍由464.5 nm至476.5 nm。此為人眼感知嘅顏色波長。
• 光譜帶寬 (Δλ): 通常為25 nm，以半高全寬 (FWHM) 量度。
• 正向電壓 (VF): 範圍由 2.7 V (最小) 至 3.7 V (最大)，在 IF=20mA 時典型值為 3.3 V。
• 反向電流 (IR)： 當施加 5V 反向電壓 (VR) 時，最大值為 50 µA。此元件並非設計用於反向偏壓下操作。

重要注意事項： 發光強度公差為 ±11%，主波長公差為 ±1 nm，正向電壓公差為 ±0.1V。反向電壓額定值僅適用於紅外線測試條件。

3. 分檔系統說明

為確保生產一致性，LED會根據關鍵性能參數進行分檔。這讓設計師能夠選取符合特定亮度與顏色要求的元件。

3.1 光強度分檔

分檔以代碼P1、P2、Q1及Q2定義，每個代碼涵蓋在IF=20mA下以毫坎德拉（mcd）量度的特定光強度範圍。

• P1： 45.0 – 57.0 mcd
• P2： 57.0 – 72.0 毫坎德拉
• Q1: 72.0 – 90.0 毫坎德拉
• Q2: 90.0 – 112.0 mcd

3.2 主波長分選

波長區間由代碼A9至A12定義，每個區間覆蓋3納米範圍，確保嚴格的色彩控制。

• A9: 464.5 – 467.5 nm
• A10: 467.5 – 470.5 nm
• A11: 470.5 – 473.5 納米
• A12: 473.5 – 476.5 納米

4. 性能曲線分析

數據表提供了幾條對電路設計和熱管理至關重要的特性曲線。

4.1 正向電流與正向電壓關係曲線 (I-V Curve)

這條曲線顯示流經LED的電流與其兩端電壓之間的非線性關係。正向電壓（VF）隨電流增加而上升。設計師利用此曲線，根據給定的電源電壓來確定所需的限流電阻值，以達到預期的工作電流（例如20 mA）。典型的3.3V VF是一個關鍵設計參數。

4.2 相對發光強度與正向電流關係圖

此圖表說明光輸出如何隨驅動電流按比例變化。雖然增加電流能提升亮度，但並非線性關係，且受最大額定電流和熱效應所限制。超出絕對最大額定值運作會縮短使用壽命，並可能導致故障。

4.3 相對發光強度與環境溫度關係

LED光輸出與溫度相關。此曲線通常顯示發光強度隨接面溫度上升而下降。理解這種降額特性對於在高環境溫度下運作的應用至關重要，以確保維持足夠亮度。

4.4 正向電流降額曲線

此圖表對可靠性至關重要。它顯示了最大允許連續正向電流隨環境溫度變化的關係。隨著溫度升高，最大安全電流會下降，以防止過熱並確保長期性能。設計師必須確保其工作點位於此降額區域內。

4.5 頻譜分佈

光譜圖顯示相對輻射功率與波長的關係。圖中確認藍色光發射，峰值約在468 nm，典型光譜帶寬（Δλ）為25 nm，顯示其色彩純度。

4.6 輻射圖

此極座標圖可視化光強度的空間分佈，證實了140度廣闊視角。強度已歸一化至其最大值（通常位於0度，即垂直於發光面）。

5. Mechanical and Package Information

5.1 Package Dimensions

該LED採用緊湊型表面貼裝封裝。關鍵尺寸（單位為毫米，除非另有說明，典型公差為±0.1毫米）包括本體長度2.0毫米、寬度1.25毫米及高度0.8毫米。數據手冊提供詳細圖紙，顯示焊盤佈局、端子間距以及陰極識別標記的位置，這對於組裝時正確確定PCB方向至關重要。

5.2 極性識別

必須確保極性正確。封裝上設有清晰的陰極標記。若以反向偏壓連接器件，可能會造成損壞，因為其最大反向電壓僅為5V。

6. 焊接與組裝指引

6.1 回流焊接溫度曲線

指定了無鉛回流焊接溫度曲線。關鍵參數包括：預熱階段溫度介乎150°C至200°C，持續60-120秒；液相線（217°C）以上時間為60-150秒；峰值溫度不超過260°C，最長保持10秒；以及受控的升溫與冷卻速率（例如：最高升溫速率3°C/秒，最高冷卻速率6°C/秒）。回流焊接不應進行超過兩次。

6.2 手動焊接注意事項

若必須進行人手焊接，務必極度小心。烙鐵咀溫度必須低於350°C，每個接腳的接觸時間不可超過3秒。建議使用低功率烙鐵（<25W）。每焊接一個接腳後，應至少間隔2秒冷卻時間，以防熱衝擊。

6.3 儲存與濕度敏感度

LED以防潮袋包裝，內附乾燥劑。未準備使用前切勿打開包裝袋。開封後，未使用的LED應儲存於≤30°C及≤60%相對濕度的環境中。開封後的「車間壽命」為168小時（7天）。若超過此時限或乾燥劑指示劑已變色，使用前需進行60±5°C、24小時的烘烤處理，以去除吸收的濕氣，防止迴流焊時出現「爆米花」現象。

7. 包裝與訂購資料

7.1 捲盤與載帶規格

元件以壓紋載帶包裝，供應於直徑7吋嘅捲盤上。載帶寬度為8毫米。每捲盤裝有3000件。為確保與自動送料器兼容，已提供捲盤、載帶凹穴及封蓋帶嘅詳細尺寸。

7.2 標籤說明

包裝標籤包含多個代碼：CPN（客戶產品編號）、P/N（產品編號）、QTY（包裝數量）、CAT（發光強度分級代碼）、HUE（色度/主波長分級代碼）、REF（正向電壓等級）同 LOT No（用於追溯嘅批次編號）。

8. 應用說明與設計考量

8.1 必須限制電流

LED係電流驅動裝置。喺電路設計中，串聯限流電阻絕對必不可少。如果冇咗佢，由於二極管嘅指數型I-V特性，即使電源電壓只有輕微上升，都會導致正向電流大幅增加，可能造成破壞。

8.2 Thermal Management

雖然封裝細小，但必須考慮功率損耗（高達75 mW）同光輸出嘅負溫度係數。為咗達致最佳性能同使用壽命，請確保使用足夠嘅PCB銅箔面積或散熱過孔嚟散熱，尤其係喺高環境溫度或接近最大電流下操作時。

8.3 光學設計

140度嘅寬闊視角令呢款LED適合需要廣闊照明或多角度可見性嘅應用。如需聚焦光線，則需要二次光學元件（透鏡）。其水清樹脂有助於良好嘅光提取。

9. 技術比較與定位

相比傳統插腳式LED，此款SMD類型在組裝速度（兼容貼片機）、節省電路板空間及設計靈活性方面具有顯著優勢。在SMD藍光LED類別中，其主要區別在於其特定封裝尺寸（2.0x1.25mm）、典型3.3V正向電壓、寬視角，以及為確保亮度與顏色一致性而設定的分檔結構。InGaN芯片技術提供了高效的藍光發射。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：使用5V電源時，應選用多大阻值的電阻？
答：根據歐姆定律（R = (Vsupply - Vf) / If）及典型數值計算：R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85 歐姆。建議選用最接近的標準阻值（例如82或91歐姆），並考慮Vf的最小/最大值，以確保電流維持在限定範圍內。

問：可否以30 mA驅動此LED以提升亮度？
A: 唔可以。絕對最大連續正向電流係20 mA。超過呢個額定值會影響可靠性，並可能導致即時或提早失效。如果喺高溫下操作，請使用降額曲線。

Q: LED好暗。可能係咩問題？
A> First, check polarity. Second, verify the forward current using the voltage drop across the current-limiting resistor. Third, ensure the ambient temperature is not excessively high, as light output decreases with temperature.

Q: 焊接前是否需要烘烤LED？
A> Only if the moisture-proof bag has been opened for more than 168 hours (7 days) or if the desiccant indicator shows moisture exposure. Follow the specified baking procedure (60°C for 24 hours).

11. Design and Usage Case Study

場景：設計一個配備多個藍色LED嘅狀態指示燈面板。
設計師需要喺控制面板上設置10個均勻嘅藍色指示燈。佢哋會：
1. 從相同發光強度分級（例如Q1）同主波長分級（例如A10）中揀選LED，以確保視覺一致性。
2. 設計PCB時，為每個LED配置一個限流電阻（根據典型Vf 3.3V計算），以防止電流不均。
3. 佈置電路板，在LED焊盤周圍提供一些銅箔區域以作輕微散熱。
4. 指定組裝廠使用提供的無鉛回流焊溫度曲線，並根據指引處理濕敏元件（儲存於密封袋中，在車間壽命內使用）。
此方法確保可靠運作、外觀一致及長期性能。

12. Operating Principle

呢款LED係基於半導體p-n接面嘅電致發光原理運作。其發光區域由InGaN製成。當施加超過接面內建電位嘅正向電壓時，電子同電洞會被注入發光區域並進行復合。呢個復合過程會以光子（光）嘅形式釋放能量。InGaN材料嘅特定帶隙能量決定咗發射光子嘅波長，喺呢個情況下，佢位於可見光譜嘅藍色區域（約468 nm）。透明環氧樹脂封裝體用於保護芯片，並有助於塑造輸出光束。

13. Technology Trends

基於InGaN技術嘅藍光LED，代表咗固態照明中一項成熟且基礎嘅技術。佢哋唔單止係藍色指示燈嘅關鍵部件，更係主導通用照明市場嘅螢光粉轉換白光LED中，產生白光嘅泵浦光源。呢個領域嘅持續發展，集中於提升發光效率（每電瓦輸出更多光）、改善使用壽命內嘅顏色一致性同穩定性、增強高溫同高電流操作下嘅可靠性，以及為超微型應用實現更細嘅封裝尺寸。追求更高效率同更低每流明成本，繼續係行業嘅主要趨勢。