SMD LED 15-21/S3C-AP1Q2/2T 規格書 - 紅橙色 - 2.0V - 60mW - 粵語技術文件

1. 產品概覽

呢份文件詳細說明咗一款細小、高性能表面貼裝器件 (SMD) LED嘅規格。呢個元件專為現代電子組裝製程而設計，喺空間有限嘅應用中提供發光輸出、可靠性同易於整合之間嘅平衡。

1.1 核心優勢同產品定位

呢款LED嘅主要優勢係佢微型嘅佔位面積，可以顯著縮細印刷電路板 (PCB) 嘅尺寸，並允許更高嘅元件裝配密度，從而實現更緊湊嘅終端產品設計。元件重量輕，特別適合便攜式同微型電子設備。佢以8mm載帶包裝，捲喺7吋直徑嘅捲盤上，確保同大規模生產中使用嘅標準自動貼片設備兼容。

1.2 目標市場同應用

呢款LED用途廣泛，針對幾個關鍵應用領域。佢主要用於背光，特別係儀錶板、開關同符號嘅背光。佢亦好適合電訊設備，用作電話同傳真機等設備嘅狀態指示燈同背光。此外，佢可以用於小型LCD面板嘅平面背光，以及需要紅橙色信號嘅通用指示燈應用。

2. 技術參數深入分析

呢部分根據標準測試條件 (Ta=25°C) 下嘅定義，對LED嘅關鍵電氣、光學同熱力參數進行詳細、客觀嘅分析。

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義咗器件可能發生永久損壞嘅應力極限。呢啲數值唔係用於正常操作。

• 反向電壓 (V_R):5 V。喺反向偏壓下超過呢個電壓會導致接面擊穿。
• 連續順向電流 (I_F):25 mA。可靠長期操作嘅最大直流電流。
• 峰值順向電流 (I_FP):60 mA (工作週期 1/10 @ 1kHz)。呢個額定值允許更高電流嘅短脈衝，適用於多工或脈衝操作方案。
• 功耗 (P_d):60 mW。器件喺唔超過其熱力極限嘅情況下，可以作為熱量散發嘅最大功率。
• 靜電放電 (ESD) 人體模型 (HBM):2000 V。呢個表示中等水平嘅ESD穩健性；仍然建議使用適當嘅處理程序。
• 操作溫度 (T_opr):-40°C 至 +85°C。器件被指定可以運作嘅環境溫度範圍。
• 儲存溫度 (T_stg):-40°C 至 +90°C。
• 焊接溫度:器件可以承受峰值溫度為260°C、持續最多10秒嘅迴流焊接，或者每個端子喺350°C下進行最多3秒嘅手動焊接。

2.2 電光特性

呢啲參數定義咗LED喺典型操作條件下 (I_F=20mA, Ta=25°C) 嘅性能。

• 發光強度 (I_v):45.0 mcd (最小), 112.0 mcd (最大)。典型值喺呢個寬範圍內，係通過分級系統管理嘅 (見第3節)。視角 (2θ_1/2) 通常為130度，提供寬闊、擴散嘅發射圖案。
• 光譜特性:
  • 峰值波長 (λ_p):通常為 621 nm。
  • 主波長 (λ_d):605.5 nm (最小), 625.5 nm (最大)。呢個係人眼感知嘅波長，亦受分級影響。
  • 光譜帶寬 (Δλ):通常為 18 nm，定義顏色嘅純度。
• 電氣特性:
  • 順向電壓 (V_F):1.70 V (最小), 2.00 V (典型), 2.40 V (最大) @ I_F=20mA。呢個相對較低嘅電壓係AlGaInP材料技術嘅特徵。
  • 反向電流 (I_R):10 μA (最大) @ V_R=5V。一個重要備註指明器件唔係為反向偏壓操作而設計；呢個測試參數僅用於漏電特性分析。

2.3 熱力考量

LED性能高度依賴溫度。順向電流降額曲線對設計至關重要。當環境溫度 (T_a) 升高超過25°C時，必須線性降低最大允許連續順向電流，以防止過熱同加速老化。降額曲線提供咗特定嘅關係，確保接面溫度保持喺安全極限內。

3. 分級系統解釋

為確保大規模生產嘅一致性，LED會根據關鍵參數進行分類 (分級)。咁樣設計師就可以選擇符合特定應用對亮度同顏色要求嘅部件。

3.1 發光強度分級

發光輸出分為四個等級 (P1, P2, Q1, Q2)，每個等級覆蓋從45.0 mcd到112.0 mcd嘅特定範圍。例如，Q2等級包含強度介乎90.0至112.0 mcd之間嘅LED。每個等級內適用±11%嘅公差。

3.2 主波長分級

顏色 (主波長) 分為五個等級 (E1 至 E5)，從605.5 nm到625.5 nm，大約以4nm為步長。例如，E4等級覆蓋617.5至621.5 nm。每個波長等級內保持±1nm嘅更緊公差。

3.3 順向電壓分級

規格書註明順向電壓公差為±0.1V，雖然節錄中冇提供V_F嘅特定分級表。呢個緊公差有助於設計一致嘅電流驅動電路。

4. 性能曲線分析

圖形數據提供咗對LED喺唔同條件下行為嘅更深入見解。

4.1 光譜分佈

光譜曲線顯示一個單一、明確嘅峰值，中心大約喺621 nm，確認咗來自AlGaInP芯片材料嘅紅橙色發射。窄帶寬表示良好嘅顏色飽和度。

4.2 輻射圖案

極座標圖說明咗光嘅空間分佈。確認咗典型嘅130度視角，顯示出接近朗伯 (餘弦) 嘅發射圖案，其中強度喺0度 (垂直於芯片) 最高，並逐漸向兩側減弱。

4.3 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V曲線)

呢條曲線顯示咗二極管典型嘅指數關係。電壓喺非常低嘅電流下急劇上升，然後喺正常工作範圍內 (20mA時約2.0V) 更線性地增加。

4.4 相對發光強度 vs. 順向電流

呢個圖表表明，喺操作範圍內，光輸出大約同順向電流成正比，雖然喺非常高嘅電流下，由於熱量增加，效率可能會輕微下降。

4.5 相對發光強度 vs. 環境溫度

呢係一條顯示熱淬滅嘅關鍵曲線。隨著環境溫度升高，發光強度會降低。當溫度接近最大操作極限時，輸出可能會顯著下降，呢個係喺高溫環境中設計嘅關鍵因素。

5. 機械同封裝資訊

5.1 封裝尺寸

LED符合 "15-21" SMD封裝外形。詳細尺寸圖指定咗長度、寬度、高度同引腳位置，標準公差為±0.1mm，除非另有說明。呢個資訊對PCB焊盤設計同間隙檢查至關重要。

5.2 極性識別

封裝上標示咗清晰嘅陰極標記，對組裝期間正確定位至關重要。以反向極性安裝LED會令佢唔發光，並可能使其承受反向電壓應力。

6. 焊接同組裝指引

正確處理對可靠性至關重要。

6.1 限流

必須使用外部限流電阻。LED嘅指數I-V特性意味住電壓嘅微小增加會導致電流嘅大幅、可能具破壞性嘅增加。電阻設定咗操作點。

6.2 濕度敏感性同儲存

元件包裝喺帶有乾燥劑嘅防潮屏障袋中。喺部件準備好使用之前，唔應該打開個袋。打開後，未使用嘅LED必須儲存喺30°C/60%RH或更低嘅條件下，並喺168小時 (7日) 內使用。如果超過時限，需要喺迴流前以60±5°C烘烤24小時，以防止焊接期間出現 "爆米花" 損壞。

6.3 迴流焊接溫度曲線

提供咗詳細嘅無鉛迴流曲線:

• 預熱:150-200°C 持續 60-120 秒。
• 液相線以上時間 (217°C):60-150 秒。
• 峰值溫度:最高 260°C，保持唔超過 10 秒。
• 加熱/冷卻速率:分別最高 6°C/秒 同 3°C/秒。

6.4 手動焊接同返修

如果需要手動焊接，烙鐵頭溫度必須低於350°C，每個端子施加唔超過3秒，使用低功率烙鐵 (<25W)。端子之間需要>2秒嘅冷卻間隔。強烈不建議返修。如果無法避免，必須使用專門嘅雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，以防止焊點上嘅機械應力。必須事先評估返修期間可能出現嘅熱損壞。

7. 包裝同訂購資訊

7.1 包裝規格

LED以壓紋載帶供應，載帶嘅凹槽同鏈輪孔尺寸有指定。載帶捲喺標準7吋 (178mm) 直徑嘅捲盤上。每個捲盤包含2000件。

7.2 捲帶同標籤詳情

提供咗空捲盤嘅尺寸。捲盤標籤包含關鍵資訊:

• 客戶部件編號 (CPN)
• 製造商部件編號 (P/N): 15-21/S3C-AP1Q2/2T
• 包裝數量 (QTY)
• 發光強度等級 (CAT)
• 色度/主波長等級 (HUE)
• 順向電壓等級 (REF)
• 批次編號 (LOT No.)

8. 應用備註同設計考量

8.1 電路設計

務必使用串聯電阻來設定順向電流。使用 R = (V_電源- V_F) / I_F 計算電阻值，其中 V_F應取自規格書中嘅最大值 (2.4V)，以確保喺最壞情況下電流唔會超過極限。考慮電阻嘅額定功率 (P = I_F²* R)。

8.2 熱管理

雖然封裝細小，但通過PCB進行有效散熱對於保持亮度同壽命非常重要，特別係喺高環境溫度環境中或驅動接近最大電流時。使用降額曲線來確定您應用嘅預期最高環境溫度下嘅安全操作電流。確保PCB上LED焊盤周圍有足夠嘅銅面積作為散熱器。

8.3 光學整合

寬闊嘅130度視角令呢款LED適合需要寬闊、均勻照明而無需二次光學器件嘅應用。對於更定向嘅光線，可能需要外部透鏡或導光管。水清樹脂確保封裝本身嘅光吸收最小。

9. 合規性同物料資訊

產品符合多項關鍵環境同安全指令，呢個係現代電子製造嘅重要優勢。確認係無鉛，符合有害物質限制 (RoHS) 指令。佢亦符合歐盟關於化學物質嘅REACH法規。此外，佢符合無鹵素要求，溴 (Br) 同氯 (Cl) 含量各自低於900 ppm，總和低於1500 ppm，減少咗處置時對環境嘅影響。

10. 技術比較同差異化

同傳統嘅通孔或更大嘅SMD LED相比，呢款15-21封裝嘅關鍵區別在於其卓越嘅微型化，實現咗新一代緊湊設計。使用AlGaInP半導體材料提供高效嘅紅橙色光，具有良好嘅溫度同壽命顏色穩定性，通常優於GaAsP等舊技術。寬視角、穩健嘅SMT兼容性同全面環境合規性嘅結合，令佢成為板空間寶貴嘅成本敏感、大批量應用嘅現代、可靠選擇。

11. 常見問題 (基於技術參數)

11.1 用5V電源應該用幾大電阻值？

使用最大 V_F 2.4V 同目標 I_F 20mA: R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 歐姆。最接近嘅標準值130Ω或150Ω都適合。電阻功耗會係 P = (0.020)²* 130 = 0.052W，所以標準1/8W (0.125W) 電阻就足夠。

11.2 如果我嘅電源電壓同VF匹配，可唔可以唔用限流電阻驅動呢個LED？_F?

No.強烈不建議咁做。順向電壓有公差 (1.7V 至 2.4V) 並且隨溫度變化。固定喺，例如2.0V嘅電源電壓，可能會導致具有低 V_F 嘅LED電流過大，導致快速失效。串聯電阻對穩定、安全嘅操作至關重要。

11.3 點解開袋後嘅儲存時間限於7日？

SMD封裝會從空氣中吸收濕氣。喺高溫迴流焊接過程中，呢啲被困嘅濕氣會迅速蒸發，產生內部壓力，可能導致封裝分層或芯片破裂 ("爆米花")。7日時限同烘烤程序係防止呢種失效模式嘅關鍵質量控制。

11.4 點樣解讀標籤上嘅分級代碼 (例如 Q2, E4)？

分級代碼話俾你知嗰卷捲盤上LED嘅性能組別。"Q2" 表示高亮度LED (90-112 mcd)。"E4" 表示主波長喺617.5-621.5 nm範圍內。使用同一等級嘅部件可確保您產品中亮度同顏色嘅一致性。

12. 實用設計同使用例子

12.1 儀錶板開關背光

喺汽車儀錶板中，多個開關需要均勻、可靠嘅背光。可以將幾個呢啲LED放置喺半透明開關帽後面。佢哋嘅寬視角確保咗開關表面嘅均勻照明。低操作電壓允許佢哋直接由車輛嘅穩壓5V或3.3V系統通過簡單嘅電阻網絡驅動。高溫操作範圍 (-40°C 至 +85°C) 適合汽車環境。

12.2 網絡設備狀態指示燈

對於路由器或數據機上嘅 "鏈路活動" 或 "電源" 指示燈，一個LED提供清晰嘅視覺信號。紅橙色非常顯眼。元件可以由微控制器嘅GPIO引腳驅動。一個串聯電阻連接喺GPIO同LED陽極之間，陰極接地。微控制器韌體可以切換引腳以產生穩定或閃爍模式。SMD格式允許前面板PCB上嘅設計非常薄身。

13. 工作原理

呢款LED基於磷化鋁鎵銦 (AlGaInP) 製成嘅半導體芯片。當施加順向電壓時，電子同電洞被注入半導體接面嘅有源區域。當呢啲電荷載子復合時，佢哋以光子 (光) 嘅形式釋放能量。AlGaInP合金嘅特定成分決定咗帶隙能量，進而定義咗發射光嘅波長 (顏色) — 喺呢個情況下，係喺紅橙色光譜 (605-625 nm) 內。芯片內產生嘅光通過頂部表面提取，並由封裝嘅水清環氧樹脂透鏡成形。

14. 技術趨勢

指示燈同背光LED技術嘅總體趨勢繼續朝向更高效率 (每單位電功率更多光輸出)、超越15-21等封裝嘅進一步微型化，以及更寬嘅色域。亦非常注重喺惡劣條件下，例如更高溫度同濕度下，增強可靠性同壽命。將控制電子器件，例如恆流驅動器或脈衝寬度調製 (PWM) 控制器，直接集成到LED封裝中係另一個發展趨勢，簡化咗終端用戶嘅電路設計。此外，對可持續性嘅推動不斷推動材料嘅進步，以滿足超越RoHS同REACH嘅日益嚴格嘅環境法規。