SMD LED 23-21/R6C-AM1N2AY/2A 數據手冊 - 尺寸 2.3x2.1mm - 電壓 1.55-2.15V - 顏色 紅 (632nm) - 功率 60mW - 英文技術文件

1. 產品概覽

23-21 SMD LED 是一款緊湊型表面貼裝發光二極管，專為現代電子應用而設計，可在有限空間內提供可靠的指示燈照明或背光。相比傳統引線框架型LED，此元件在電路板佔用面積、組裝效率及最終產品尺寸方面均有顯著改進，帶來實質性優勢。

1.1 核心優勢與產品定位

23-21 SMD LED 嘅主要優勢在於其微型佔位面積。其尺寸約為 2.3mm x 2.1mm，能夠顯著縮小印刷電路板 (PCB) 嘅尺寸。呢一點直接轉化為更高嘅元件封裝密度，令整體設備外形更細小嘅同時，可以實現更複雜嘅功能。無論係元件本身定係成品組件，所需嘅儲存空間都得以減少，從而帶嚟物流同成本上嘅好處。此外，SMD 封裝嘅輕量化特性，令佢成為便攜同微型應用嘅理想選擇，尤其適用於重量係關鍵因素嘅場合，例如可穿戴技術、緊湊型消費電子產品同微型控制面板。

本產品定位為通用指示燈及背光解決方案。其設計並非用於高功率照明，而是專注於狀態指示、象徵性背光及低亮度環境照明，在這些應用中，色彩一致性與可靠性能至關重要。

1.2 主要功能概要

• Packaging: 以8毫米帶裝形式供應，捲繞於7吋直徑捲盤上，兼容標準自動化貼片組裝設備。
• 製程兼容性： 完全兼容主流紅外線（IR）及氣相回焊製程。
• 類型： 單色類型，發出耀眼的紅光。
• 環境合規性： The product is Pb-free (lead-free), compliant with the RoHS (Restriction of Hazardous Substances) directive, compliant with EU REACH regulations, and meets halogen-free standards (Bromine <900 ppm, Chlorine <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. Technical Parameters: In-Depth Objective Interpretation

本節對數據手冊中列明的電氣、光學及熱學參數提供詳細且客觀的分析。理解這些參數極限對於可靠的電路設計至關重要。

2.1 Absolute Maximum Ratings

絕對最大額定值定義了壓力極限，超出此極限可能會對器件造成永久性損壞。這些並非工作條件。

• Reverse Voltage (V_R): 5V。施加超過此數值的反向偏壓可能導致接面擊穿。
• 連續正向電流 (I_F): 25mA。此為在環境溫度 (T_a) 為 25°C 時，可持續通過 LED 的最大直流電流。
• 峰值正向電流 (I_FP): 60mA。此較高電流僅允許在脈衝條件下使用，具體為佔空比1/10及頻率1kHz。適用於短暫的高強度閃光，但絕不可用於直流操作。
• 功率損耗 (P_d): 60mW。此為裝置能以熱能形式消散嘅最大功率。超過此限制（通常係由於驅動電流過高或環境溫度過高）會令接面溫度上升，導致性能下降或故障。
• 靜電放電 (ESD)： Human Body Model (HBM) 2000V。此等級表示具有中等程度嘅ESD耐受性。在組裝同處理過程中，仍須採取標準嘅ESD防護措施（使用接地工作台、佩戴防靜電手帶）。
• 操作溫度 (T_opr): -40°C 至 +85°C。LED 設計喺此環境溫度範圍內運作。
• Storage Temperature (T_stg): -40°C 至 +90°C。
• 焊接温度： 本器件可承受峰值温度为260°C、最长10秒的回流焊接，或每个端子350°C、最长3秒的手工焊接。

2.2 電光特性

除非另有說明，這些參數均在標準測試條件 T_a=25°C 及正向電流 (I_F) 為 5mA 下量測。它們定義了該器件的典型性能。

• 發光強度 (I_v): 範圍由最低18.0 mcd至最高45.0 mcd。特定單位的實際數值取決於其分檔代碼（見第3節）。並未標明典型值，意味著生產批次間存在顯著差異。
• 視角 (2θ_1/2): 130度。此為光強度降至峰值一半時嘅完整角度。130度角表示視角模式相對較闊，適合需要從多個角度觀察嘅指示燈。
• Peak Wavelength (λ_p): 632 nm（典型值）。此為光譜功率輸出達到最大值時嘅波長。
• Dominant Wavelength (λ_d): 範圍由617.5 nm至633.5 nm。此波長對應光線嘅視覺顏色，相比峰值波長，更適用於色度學應用。分檔系統會根據此參數對器件進行分類。
• 光譜帶寬 (Δλ): 20 nm (典型值)。此為發射光譜在半高全寬處的寬度。20nm 數值是基於 AlGaInP 的紅色 LED 之典型特徵，表示其紅色相對純淨且飽和。
• 正向電壓 (V_F): 在 I_F=5mA。此參數亦設有分級（見第3節）。低正向電壓係低電壓電池供電電路嘅關鍵優勢。
• 反向電流 (I_R): 於 V_R=5V 時最大為 10 µA。此規格指明器件反向偏置時嘅最大漏電流。

公差注意事項： 數據表為關鍵參數指定咗獨立公差：發光強度（±11%）、主波長（±1nm）同正向電壓（±0.1V）。呢啲公差係喺分檔範圍之上適用嘅，必須喺最嚴格嘅公差分析中考慮。

3. Binning System 說明

為確保批量生產嘅一致性，LED會按性能分檔。咁樣設計師就可以揀選符合其應用特定最低要求嘅元件。

3.1 光強度分級

器件根據其在I_F=5mA下測量的光強度分為四個檔位（M1、M2、N1、N2）。

• M1: 18.0 – 22.5 mcd
• M2: 22.5 – 28.5 毫坎德拉
• N1: 28.5 – 36.0 毫坎德拉
• N2: 36.0 – 45.0 mcd

選擇較高等級（例如N2）可保證LED更光亮，但成本可能較高。對於絕對亮度並非關鍵，但多個指示燈之間的一致性至關重要的應用，指定單一等級是必要的。

3.2 主波長分級

色彩一致性透過四個波長分檔（E4、E5、E6、E7）進行管理。這對於需要多個LED一同使用且必須呈現相同顏色的應用至關重要。

• E4: 617.5 – 621.5 nm（更偏向橙紅色）
• E5: 621.5 – 625.5 nm
• E6: 625.5 – 629.5 nm
• E7: 629.5 – 633.5 nm (更純正的紅色)

3.3 正向電壓分檔

三個電壓分檔（00、0、1）有助於設計高效的限流電路，特別是在並聯LED陣列中，電壓匹配可以改善電流分配。

• 00: 1.55 – 1.75 V
• 0: 1.75 – 1.95 V
• 1: 1.95 – 2.15 V

4. 性能曲線分析

雖然數據表提及「典型電光特性曲線」，但文中並未提供具體圖表。根據標準LED行為及給定參數，我們可以推斷出可能的關係。

4.1 推斷電流-電壓 (I-V) 關係

正向電壓 (V_F) 指定為5mA。對於典型嘅AlGaInP紅色LED，其I-V曲線呈指數關係。如果以低於5mA嘅電流驅動LED，V_F (例如，2mA時約為~1.8-2.0V)。若以最大連續電流25mA驅動，會導致V_F 上升，好可能接近其分檔範圍嘅上限值或略高，原因係半導體同接點嘅電阻性發熱。必須始終使用串聯電阻嚟限制電流，因為LED嘅動態電阻非常低，電壓嘅輕微增加會導致電流大幅上升，有熱失控嘅風險。

4.2 發光強度與電流關係 (L-I)

喺中低電流範圍內（呢類器件通常係20mA以下），發光強度大致同正向電流成正比。額定發光強度係喺5mA下測得。若喺20mA下工作，強度通常會提高約3.5至4倍，但必須根據最大功耗限額（60mW）進行驗證。當電流為20mA且V_F 為2.0V時，功耗為40mW，喺25°C下符合限額。不過，由於熱量增加，效能（每電瓦嘅光輸出）通常會喺較高電流下下降。

4.3 溫度依賴性

關鍵參數對溫度敏感：

• 正向電壓 (V_F): 隨溫度上升而下降（負溫度係數，紅色LED通常為-2mV/°C）。若採用串聯電阻的恆壓源驅動，可能會輕微增加電流。
• 發光強度 (I_v): 隨接面溫度上升而下降。降額幅度可能相當顯著，通常比25°C每上升1°C約降低0.5-1%。PCB上需要充分的熱管理以保持亮度穩定，特別是在高環境溫度或較高驅動電流下。
• Dominant Wavelength (λ_d): 隨溫度輕微漂移，AlGaInP LED的典型漂移速率約為0.1 nm/°C。

5. 機械與封裝資料

5.1 封裝尺寸

數據表包含 23-21 SMD 封裝的詳細尺寸圖。主要特點包括：

• 總長度為 2.3 毫米，寬度為 2.1 毫米（因此命名為 23-21）。
• 封裝底部設有兩個陽極/陰極端子，用於表面貼裝。
• 設有極性指示標記（可能為頂部或底部的凹口或綠色標記）以區分陰極。組裝時正確的方向至關重要。
• PCB設計的建議焊盤圖案（footprint）基於這些尺寸制定，通常包括略大於器件端子的焊盤，以確保形成可靠的焊角。
• 所有未註明公差均為±0.1毫米。

6. 焊接與組裝指引

嚴格遵守這些指引對於產量及長期可靠性至關重要。

6.1 電流限制與保護

強制性： 必須使用外部限流電阻串聯於LED。LED係電流驅動器件，若無電阻，即使供電電壓（例如電池電壓下降）出現微小波動，亦可能導致正向電流大幅增加，甚至造成損壞。

6.2 儲存與濕度敏感度

LED以防潮屏障袋包裝，內附乾燥劑。

• 開啟前： 儲存於≤30°C及≤90%相對濕度(RH)環境下。
• 開封後： 在≤30°C及≤60% RH條件下，「floor life」（元件可暴露於工廠環境空氣中的時間）為1年。
• 重新烘烤： 如乾燥劑顯示已飽和（顏色改變）或超出車間壽命，則需要重新烘烤：在使用於回流焊接製程前，需以60°C ±5°C烘烤24小時。

6.3 回流焊接溫度曲線

指定無鉛（Pb-free）回流焊溫度曲線：

• 預熱： 150-200°C 持續 60-120 秒。
• Time Above Liquidus (TAL)： 於217°C以上維持60-150秒。
• 峰值溫度： 最高260°C，最多維持10秒。
• 加熱速率： 最高每秒6°C。
• 高於255°C的時間： 最多30秒。
• 冷卻速率： 最高每秒3°C。

重要限制： 回流焊接不應進行超過兩次。加熱期間避免對封裝施加機械應力，焊接後請勿彎曲PCB。

6.4 手工焊接及返修

允許進行手動焊接，但需極度小心以避免熱損壞。

• 使用烙鐵頭溫度≤350°C嘅烙鐵。
• 每個端子嘅接觸時間限制喺≤3秒。
• 使用低功率烙鐵（容量≤25W）。
• 每個接點焊接之間，需有≥2秒冷卻間隔。
• 維修/返工： 不建議在LED焊接後進行拆卸。如無法避免，應使用雙頭焊接鐵同時加熱兩端進行移除，以減少對焊點及LED內部連接的壓力。重工後務必驗證功能是否正常。

7. 封裝及訂購資料

7.1 捲盤與載帶規格

本產品採用業界標準包裝，適用於自動化組裝：

• 載帶寬度： 8 mm.
• 捲盤直徑： 7 英寸。
• 每捲數量： 2000 件。

7.2 標籤資料

捲盤標籤包含用於追溯性及正確應用的關鍵資料：

• CPN: 客戶部件編號（由買方指定）。
• 部件編號： 製造商部件編號（23-21/R6C-AM1N2AY/2A）。
• 數量： 包裝數量 (2000)。
• CAT： 發光強度等級 (例如：M1, N2)。
• 色調： Chromaticity Coordinates & 主波長 Rank (e.g., E5, E6).
• 參考文獻： 正向電壓等級（例如：00、1）。
• LOT No: 製造批次編號以供追溯。

8. 應用建議與設計考量

8.1 典型應用場景

• Automotive Interior: 儀錶板儀器、開關同控制面板嘅背光照明。
• 電訊設備： 電話、傳真機同網絡硬件嘅狀態指示燈同鍵盤背光。
• 消費電子產品： 適用於小型LCD顯示屏嘅平面背光、遙控器、家電同音響設備上薄膜開關同標誌嘅背光。
• 一般指示： 各類電子設備中嘅電源狀態、模式指示同警報信號。

8.2 關鍵設計考量

1. Current Drive Circuit: Always use a series resistor. Calculate the resistor value using R = (V_供應 - V_F) / I_F. 使用最大V_F 由電壓箱（例如2.15V）出發，以確保即使面對最高電壓的LED，電流亦不會超出預期水平。
2. 熱能管理： Although low power, consider the effect of ambient temperature and adjacent heat-generating components. For consistent brightness, avoid operating at the absolute maximum current (25mA) in high-temperature environments (>70°C).
3. 視覺一致性： 對於多個LED一併觀看的應用，應指定嚴格的光強度（CAT）和主波長（HUE）分檔，以確保外觀均勻。
4. PCB佈局： 請遵循建議的焊盤圖案。確保PCB絲印上的極性標記與LED的極性指示器相符。在LED與其他元件之間提供足夠的間距。
5. ESD 保護： 若 LED 直接暴露於用戶介面，請在輸入線路上實施基本 ESD 保護，或確保組裝過程在 ESD 受控環境中進行。

9. 技術比較與差異分析

23-21 SMD LED主要透過其極細小外形尺寸與具備完善分級系統的明確性能規格相結合而與眾不同。

對比更大尺寸的SMD LED（例如3528、5050）： 23-21型號佔用面積明顯更小、厚度更低，可實現更密集的PCB佈局及更薄的終端產品。它以犧牲最高光輸出（流明）換取微型化，因此特別適合指示燈級別應用，而非區域照明。

對比晶片LED（無封裝）： 相對於需要專門安裝和引線鍵合的裸晶片，23-21型號提供了一個堅固、帶手柄的封裝，並集成透鏡（實現130°視角）和可焊接端子，從而簡化了組裝過程。

對比通孔LED： 主要優勢在於兼容自動化組裝、節省電路板空間，以及無需彎曲和剪裁引腳。這使得在大規模生產中組裝成本更低，可靠性更高。

10. 常見問題（基於技術參數）

Q1: 我可以直接用3.3V或5V邏輯電源驅動這顆LED嗎？
A: 不可以。你必須始終使用一個串聯的限流電阻。對於3.3V電源和5mA的目標電流，在最大V_F 當電壓為2.15V時，最小電阻值為 R = (3.3V - 2.15V) / 0.005A = 230Ω。選用標準的240Ω或270Ω電阻是合適的。

Q2: 為何發光強度範圍如此之廣（18至45 mcd）？
A: 這反映了半導體製造中的自然差異。分級系統（M1, M2, N1, N2）讓你可以為設計選擇一個最低亮度等級。如果你的電路需要至少25 mcd，你應指定N1或N2等級。

Q3: 這款LED適合戶外使用嗎？
A: 其工作溫度範圍（-40°C 至 +85°C）顯示佢能夠承受廣泛嘅環境條件。不過，數據表並未涵蓋長期暴露喺陽光直射、潮濕同紫外線輻射下嘅情況。如用於戶外，請考慮為PCB加上額外嘅保護性塗層，同埋如果無特別註明，請確認樹脂材料嘅紫外線穩定性。

Q4: 零件編號中嘅「R6C」好可能代表咩意思？
A: 雖然呢度無明確定義，但喺常見嘅LED零件編號中，「R」通常代表紅色，「6」可能同主波長分檔或顏色代碼有關，而「C」就可能表示係水清樹脂（正如《器件選擇指南》中所註明）。

LED 規格術語

LED 技術術語完整解說