SMD LED 91-21SURC/S530-A6/TR7 數據表 - 2.0x1.25x1.1mm - 2.0V - 60mW - 亮麗紅色 - 英文技術文件

1. 產品概覽

本文件提供零件編號為 91-21SURC/S530-A6/TR7 的表面黏著裝置 (SMD) LED 之完整技術規格。此元件為單色、亮紅色 LED，專為要求微型化、可靠及高效組裝的現代電子應用而設計。

此 LED 的核心優勢在於其緊湊的 EIA 標準封裝，尺寸約為 2.0mm x 1.25mm x 1.1mm。此細小佔位面積能顯著縮小印刷電路板 (PCB) 尺寸，允許更高的元件封裝密度，減少所需儲存空間，並最終有助於開發更細小的終端用戶設備。其輕巧重量進一步使其成為微型及便攜式應用的理想選擇。此外，該封裝完全兼容自動化貼片設備，確保在高產量製造環境中實現高置放精度及一致性。

本產品符合主要環境及安全指令。它採用無鉛（Pb-free）元件製造。產品本身符合RoHS（有害物質限制）合規版本嘅規格。同時亦符合歐盟REACH法規，並達到無鹵要求，溴（Br）同氯（Cl）含量均低於900 ppm，總和低於1500 ppm。

2. 深入技術參數分析

2.1 絕對最大額定值

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。這些數值不適用於連續操作。

• 反向電壓 (V_R): 5V。反向偏壓超過此電壓可能導致接面擊穿。
• 連續順向電流 (I_F): 25 mA。此為建議用於可靠長期運作的最大直流電流。
• 峰值順向電流 (I_FP): 60 mA。此電流可在1 kHz頻率下，以1/10工作週期嘅脈衝條件施加。
• Power Dissipation (P_d): 60 mW。此為封裝喺環境溫度（T_a）為25°C時可消散嘅最大功率。溫度較高時可能需要降額使用。
• 操作溫度 (T_opr): -40°C 至 +85°C。此裝置設計為在此環境溫度範圍內運作。
• 儲存溫度 (T_stg): -40°C 至 +100°C。
• Electrostatic Discharge (ESD) Human Body Model (HBM): 2000V。必須遵循正確的靜電放電處理程序。
• 焊接溫度： 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

除非另有說明，電光特性均在環境溫度25°C、正向電流20 mA的標準測試條件下量測。這些參數定義了光輸出與電氣性能。

• Luminous Intensity (I_v): 典型值為1232 mcd（毫坎德拉），最低值為802 mcd。這表示其尺寸對應的光輸出非常明亮。
• 視角 (2θ)_1/2): 25度（典型值）。這是一個相對較窄的視角，將光輸出集中於向前發射的光束中。
• 峰值波長 (λ_p): 632 nm（典型值）。此為光譜功率分佈達到最大值時嘅波長。
• 主波長 (λ_d): 624 nm（典型值）。此為人眼感知到嘅單一波長，將顏色定義為鮮紅色。
• 光譜帶寬 (Δλ): 20 nm（典型值）。此数值量度发射光谱在最大强度一半时的宽度（半高全宽）。
• 正向电压（V_F): 2.0V（典型值），在20 mA下范围为1.7V（最小值）至2.4V（最大值）。由于LED的V_F 具有负温度系数，必须使用外部限流电阻以防止热失控。
• 反向电流（I_R): 反向電壓為5V時，最大電流為10 µA。

2.3 器件選擇與分檔

該LED採用AlGaInP（磷化鋁鎵銦）芯片材料，以產生其亮麗的紅色。樹脂透鏡為全透明，能最大化光輸出並保持色彩純度。數據手冊顯示關鍵參數存在分檔系統，但摘錄中未提供具體的分檔代碼詳情。通常，此類系統會對以下項目進行分級：

• 發光強度 (CAT): 根據測量到的光輸出對LED進行分組。
• 主波長 / 色調 (HUE): 根據LED嘅精確色點進行分組。
• Forward Voltage (REF): 根據LED嘅V_F characteristics.

這種分檔方式讓設計師能夠挑選性能緊密匹配的LED，適用於要求一致性的應用，例如背光陣列或狀態指示燈群組。

3. 性能曲線分析

雖然文中未詳述具體圖表，但此類LED典型的電光特性曲線通常包括：

• 相對發光強度對正向電流 (I_v 對 I_F): 此曲線顯示光輸出如何隨電流增加，通常喺較高電流時因發熱同效率下降而呈次線性增長。
• 正向電壓對正向電流 (V_F 對 I_F): 呢條係二極管嘅I-V曲線，顯示出指數關係。對於設計驅動電路嚟講至關重要。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度 (I_v vs. T_a): 呢條曲線展示咗熱猝滅效應，即係隨住結溫上升，光輸出會下降。理解呢點對於高功率或高環境溫度應用中嘅熱管理係關鍵。
• Spectral Power Distribution: 一幅顯示不同波長下發光強度的圖表，中心波長約為632 nm，帶寬約為20 nm。

4. 機械與封裝資料

4.1 封裝外型尺寸

該LED採用標準SMD封裝。主要尺寸（典型值，單位為毫米，除非註明，公差為±0.1）包括本體長度約2.0毫米、寬度1.25毫米及高度1.1毫米。封裝包含兩個用於焊接的陽極/陰極端子。極性指示標記（可能為封裝上的凹口或標記）用於識別陰極。為確保正確焊接與對位，應參考詳細的機械圖紙來設計PCB上的精確焊盤佈局。

4.2 運輸及處理包裝

元件以適用於自動化組裝的帶裝及捲盤形式供應。其包裝於12毫米寬的載帶上，並安裝於直徑7吋的捲盤。每捲盤包含1000件。為防潮濕敏感，捲盤連同乾燥劑密封於鋁質防潮袋內。袋上標籤提供關鍵資料，包括產品編號、批次編號、數量及前述的分類代碼（CAT、HUE、REF）。

5. 焊接、組裝與處理指引

5.1 儲存及濕度敏感度

此LED對濕度敏感。開啟密封袋前，應儲存於≤30°C及≤90%相對濕度環境中。開啟後，其「車間壽命」（元件可暴露於一般工廠環境的時間）為≤30°C及≤60%相對濕度下72小時。未使用的部件必須重新密封於防潮袋中，並放入新的乾燥劑。若乾燥劑指示劑已變色或暴露時間超時，則在進行焊接前需以60±5°C烘烤24小時。

5.2 回流焊接溫度曲線

指定無鉛（Pb-free）回流焊接溫度曲線：

• 預熱： 在60-120秒內從環境溫度升至150-200°C（最大升溫速率為3°C/秒）。
• 回流： 液相線以上（217°C）嘅時間應為60-150秒。峰值溫度唔可以超過260°C，而喺峰值溫度5°C以內嘅時間最多為10秒。溫度高於255°C嘅時間唔可以超過30秒。
• 冷卻： 最大冷卻速率為6°C/秒。

同一元件不應進行超過兩次回流焊接。加熱或冷卻期間，切勿對LED施加任何機械應力。

5.3 手動焊接與返修

若必須進行手動焊接，請使用烙鐵頭溫度 ≤ 350°C 的烙鐵，並對每個端子加熱 ≤ 3 秒。烙鐵功率應 ≤ 25W。焊接每個端子之間需至少間隔 2 秒冷卻時間。極不建議進行返修。若絕對必要，應使用專為SMD元件設計的雙頭烙鐵，同時加熱兩個端子並取下元件，且不得損壞PCB焊盤或元件。必須驗證返修對LED性能的影響。

6. 應用建議與設計考量

6.1 典型應用

這款高亮度、體積細小的SMD LED適合多種應用，包括：

• 消費及工業室內設備嘅小型狀態指示器。
• LCD面板、薄膜開關同符號嘅平面背光。
• 辦公室自動化設備（打印機、掃描器）嘅指示器同背光。
• 電池供電裝置指示燈（例如：手提工具、醫療設備）。
• 音頻/視頻設備中的指示燈。
• 汽車儀表板（輔助指示燈）及控制開關嘅背光照明。
• 電訊設備指示燈（電話、傳真機）。

6.2 關鍵設計考量

• 電流限制： 必須使用外部串聯電阻來設定順向電流。驅動電路之設計必須能防止電流尖波或超出絕對最大額定值。
• 熱管理： 雖然功耗較低，但通過PCB焊盤確保良好的熱傳導路徑對於維持發光強度及長期可靠性至關重要，特別是在高環境溫度或接近最大電流驅動的情況下。
• ESD防護： 在輸入線路上實施適當的ESD防護措施，並在組裝過程中遵循正確的操作程序。
• 光學設計： 25度視角提供定向光束。如需更廣闊嘅照明範圍，可能需要使用二次光學元件（例如擴散片、導光板）。

7. 可靠性與品質保證

該產品經過一系列全面的可靠性測試，測試置信水平為90%，批次容許不良率(LTPD)為10%。主要測試項目包括：

• 回流焊接耐熱性（260°C/10秒）。
• 熱衝擊測試（-10°C至+100°C）。
• 溫度循環測試（-40°C 至 +100°C）。
• 高溫高濕儲存測試（85°C/85% RH，1000 小時，加偏壓）。
• 高低溫儲存測試。
• 直流操作壽命測試 (20 mA 下 1000 小時)。

這些測試驗證了LED在各種環境和操作壓力下的穩健性，確保其符合終端產品在質量和耐用性方面的行業標準。

8. 技術比較與差異化

相比舊式通孔LED技術，呢款SMD LED具有顯著優勢：佔用面積大幅縮小、適合高速自動化組裝，以及由於直接安裝喺PCB上而具備更佳散熱性能。喺SMD LED類別中，其主要差異化特點在於獨特嘅組合：極細小2.0mm封裝卻能提供超高發光強度（典型值1232 mcd）、採用AlGaInP技術呈現清晰鮮明嘅紅色光，以及全面符合環保標準（RoHS、REACH、無鹵素）。窄視角特性令其特別適合需要定向光束而非全向發光嘅應用場景。

9. 常見問題 (FAQ)

9.1 我應該使用甚麼電阻值，才能以5V電源驅動這個LED，使其電流為20 mA？

用歐姆定律：R = (V_supply - V_F) / I_F. 典型V_F 為2.0V時，R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω。為考慮最大V_F (2.4V)並確保電流不超過25 mA，請以最壞情況計算：R_分鐘 = (5V - 1.7V) / 0.025A = 132 Ω。標準的150 Ω電阻是一個良好的起點，可為典型LED提供約20 mA電流。請務必驗證電路中的實際電流。

9.2 我可以用PWM（脈衝寬度調變）來調暗這隻LED嗎？

Yes, PWM is an effective method for dimming LEDs. The forward current during the "on" pulse should not exceed the peak forward current rating (60 mA at 1/10 duty cycle, 1 kHz). For dimming, ensure the PWM frequency is high enough (typically >100 Hz) to avoid visible flicker.

9.3 點解儲存同處理程序咁嚴格？

塑膠樹脂封裝會吸收空氣中嘅濕氣。喺高溫回流焊接過程中，呢啲被困住嘅濕氣會迅速膨脹，導致內部分層或「爆米花」現象，從而令封裝破裂並損壞LED。濕度敏感等級（MSL）同烘烤程序就係為咗防止呢種失效模式。

10. 運作原理同技術

呢款LED基於AlGaInP半導體技術。當施加超過二極管結電勢嘅正向電壓時，電子同電洞會被注入到活性區域並進行復合。喺AlGaInP材料中，呢種復合主要會以可見光譜中紅色至琥珀色區域嘅光子形式釋放能量。鋁、鎵、銦同磷嘅特定合金成分決定了精確嘅帶隙能量，從而決定咗發光嘅主波長，喺呢個情況下係鮮紅色。水晶透明環氧樹脂透鏡封裝住晶片，提供機械保護，並塑造輸出光束。