目錄
- 1. 產品概覽
- 1.1 核心優勢
- 1.2 目標市場同應用
- 2. 技術參數深入分析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電光特性
- 3. 分級系統解說
- 3.1 發光強度 (IV) 分級
- 3.2 正向電壓 (VF) 分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 電流對電壓 (I-V) 特性
- 4.2 發光強度對正向電流
- 4.3 溫度依賴性
- 5. 機械同封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸
- 5.2 推薦PCB焊盤設計
- 5.3 極性識別
- 6. 焊接同組裝指引
- 6.1 回流焊接參數
- 6.2 儲存同處理
- 6.3 清潔
- 7. 包裝同訂購
- 7.1 載帶同捲盤規格
- 8. 應用建議
- 8.1 驅動電路設計
- 8.2 熱管理
- 8.3 設計驗證
- 9. 技術比較同差異化
- 10. 常見問題 (FAQs)
- 10.1 我可唔可以直接用3.3V或5V邏輯輸出驅動呢個LED？
- 10.2 點解分級咁重要？
- 10.3 如果我超過絕對最大直流電流會點？
- 11. 實戰設計案例分析
- 12. 工作原理
- 13. 技術趨勢
1. 產品概覽
呢份文件詳細說明咗一款採用0201封裝尺寸嘅超細型表面貼裝器件 (SMD) 發光二極管 (LED) 嘅規格。呢個器件利用磷化鋁銦鎵 (AlInGaP) 技術嚟產生紅光輸出。佢極之細小嘅尺寸，令佢好適合用喺自動化印刷電路板 (PCB) 組裝工序，同埋空間有限嘅應用場合。
1.1 核心優勢
- 超細小佔位面積：0201封裝係其中一種最細嘅標準化SMD LED佔位面積，可以實現高密度PCB設計。
- 自動化兼容性：專為兼容高速自動貼片設備同標準紅外線 (IR) 回流焊接工序而設計。
- 符合RoHS指令：器件製造符合《有害物質限制指令》(RoHS)。
- 集成電路兼容性：其電氣特性容許直接同集成電路輸出介面連接。
1.2 目標市場同應用
呢款LED適用於廣泛嘅消費同工業電子產品，呢啲產品需要細小尺寸同可靠嘅指示功能。
- 便攜式電子產品：手機、平板電腦、手提電腦同穿戴式裝置嘅狀態指示燈。
- 網絡同通訊設備：路由器、交換機同數據機上面嘅連接/活動指示燈。
- 家用電器同辦公室自動化設備：電源、模式或功能指示燈。
- 前面板背光：符號、圖標或按鈕嘅照明。
- 通用狀態/信號指示燈：任何需要細小、明亮視覺指示器嘅應用。
2. 技術參數深入分析
呢個部分客觀解讀規格書中定義嘅主要電氣、光學同熱參數。
2.1 絕對最大額定值
呢啲係壓力極限，任何情況下（即使係瞬間）都唔可以超過。喺呢啲極限以外操作可能會導致永久損壞。
- 功耗 (Pd)：72 mW。呢個係容許嘅最大熱損耗功率。超過呢個值會導致過熱同縮短使用壽命。
- 峰值正向電流 (IFP)：80 mA。呢個只容許喺脈衝條件下使用（1/10佔空比，0.1ms脈衝寬度）。唔適用於連續直流操作。
- 直流正向電流 (IF)：30 mA。呢個係建議用於可靠長期操作嘅最大連續正向電流。
- 工作溫度 (Topr)：-40°C 至 +85°C。保證器件喺呢個環境溫度範圍內正常運作。
- 儲存溫度 (Tstg)：-40°C 至 +100°C。器件喺未通電時，可以喺呢個範圍內儲存而唔會損壞。
2.2 電光特性
除非另有說明，否則呢啲參數係喺標準測試條件下量度：環境溫度25°C，正向電流 (IF) 為20 mA。
- 發光強度 (IV)：170 - 340 mcd（最小 - 最大）。呢個係LED嘅感知亮度，由一個過濾咗人眼反應（CIE曲線）嘅感測器量度。咁闊嘅範圍表示使用咗分級系統（見第3節）。
- 視角 (2θ1/2)：110°（典型值）。呢個係發光強度下降到其峰值（軸上）值一半時嘅全角。110°角提供咗一個非常闊嘅視錐。
- 峰值發射波長 (λp)：624 nm（典型值）。呢個係光學發射光譜最高點嘅波長。
- 主波長 (λd)：617 - 630 nm。呢個係從CIE色度圖得出，代表最能描述感知顏色（紅色）嘅單一波長。
- 譜線半寬度 (Δλ)：15 nm（典型值）。呢個表示光譜純度；數值越細，顏色越單色。
- 正向電壓 (VF)：1.7 - 2.4 V。當以20 mA驅動時，LED兩端嘅電壓降。呢個範圍亦受分級影響。
- 反向電流 (IR)：100 μA（最大值），條件係 VR= 5V。器件唔係為反向偏壓操作而設計；呢個參數僅用於漏電測試目的。
3. 分級系統解說
為確保生產一致性，LED會根據關鍵參數進行分類（分級）。咁樣設計師就可以為其應用選擇符合特定亮度同電壓要求嘅零件。
3.1 發光強度 (IV) 分級
LED根據其喺20 mA下量度到嘅發光強度進行分類。
- 分級代碼 S1：最小 170.0 mcd，最大 240.0 mcd。
- 分級代碼 S2：最小 240.0 mcd，最大 340.0 mcd。
- 每個分級內嘅公差為 ±11%。
3.2 正向電壓 (VF) 分級
LED亦會根據其喺20 mA下嘅正向電壓降進行分級，呢點對於並聯電路中嘅電流匹配同電源設計非常重要。
- 分級代碼 D2：最小 1.7 V，最大 2.0 V。
- 分級代碼 D3：最小 2.0 V，最大 2.2 V。
- 分級代碼 D4：最小 2.2 V，最大 2.4 V。
- 每個分級內嘅公差為 ±0.10 V。
4. 性能曲線分析
雖然規格書中參考咗特定圖形數據，但以下描述咗呢類LED嘅典型性能趨勢。
4.1 電流對電壓 (I-V) 特性
LED表現出類似二極管嘅I-V曲線。正向電壓 (VF) 隨電流對數增加。指定嘅20 mA下嘅VF範圍對於設計限流電路（通常係串聯電阻）至關重要。
4.2 發光強度對正向電流
喺一個顯著範圍內，光輸出 (IV) 大致同正向電流 (IF) 成正比。然而，喺極高電流下，由於熱量增加，效率可能會下降。喺建議嘅20-30 mA或以下操作，可以確保最佳性能同使用壽命。
4.3 溫度依賴性
LED性能對溫度敏感。通常，正向電壓 (VF) 會隨接面溫度升高而降低，而發光強度亦會降低。指定嘅-40°C至+85°C工作溫度範圍定義咗保證性能嘅極限。
5. 機械同封裝資訊
5.1 封裝尺寸
器件符合EIA標準0201封裝外形。關鍵尺寸（毫米）約為長度0.6mm、寬度0.3mm、高度0.25mm。公差通常為±0.2mm。透鏡係水白色，AlInGaP晶片發出紅光。
5.2 推薦PCB焊盤設計
提供咗PCB嘅焊盤圖形（佔位面積），以確保喺IR回流焊接期間有正確嘅焊接同機械穩定性。設計通常包括兩個略大於器件端子嘅矩形焊盤，以促進良好嘅焊錫圓角形成。
5.3 極性識別
對於0201封裝，極性通常由元件本體上嘅標記或載帶同捲盤包裝嘅內部結構表示。通常會標示陰極。設計師必須查閱載帶方向圖，以確保正確放置。
6. 焊接同組裝指引
6.1 回流焊接參數
器件兼容無鉛 (Pb-free) 紅外線 (IR) 回流焊接工序。提供咗根據J-STD-020B嘅建議溫度曲線，關鍵限制如下：
- 預熱：150-200°C，最多120秒。
- 峰值溫度：最高260°C。
- 液相線以上時間：建議喺標準曲線限制內，以確保形成適當嘅焊點而無熱損傷。
注意：實際溫度曲線必須根據特定PCB組件（考慮電路板厚度、元件密度同焊膏規格）進行特性分析。
6.2 儲存同處理
- 濕度敏感性：器件包裝喺帶有乾燥劑嘅防潮袋中。一旦打開原裝袋，元件就會對環境濕度敏感。
- 車間壽命：如果儲存喺≤ 30°C / 60% RH條件下，建議喺打開乾燥包裝袋後168小時（7日）內完成IR回流焊接。
- 延長儲存：如果儲存超過168小時，元件喺焊接前應重新烘烤（例如，60°C烘48小時），以防止回流期間出現"爆米花"現象。
6.3 清潔
如果需要焊後清潔，只應使用酒精類溶劑，如異丙醇 (IPA) 或乙醇。浸泡應喺常溫下進行，時間少於一分鐘。未指定嘅化學品可能會損壞LED封裝。
7. 包裝同訂購
7.1 載帶同捲盤規格
元件以12mm寬嘅凸紋載帶供應，捲喺7英寸（178mm）直徑嘅捲盤上。
- 每捲數量：4000件。
- 最小訂購量 (MOQ)：剩餘數量為500件。
- 包裝標準：符合ANSI/EIA-481規格。
8. 應用建議
8.1 驅動電路設計
LED係電流驅動器件。為確保亮度均勻，特別係當多個LED並聯連接時，每個LED理想情況下應該有自己嘅限流電阻。串聯驅動LED可以確保電流相同，有助於強度匹配。
8.2 熱管理
雖然功耗好低（最大72mW），但適當嘅PCB佈局可以幫助散熱。確保焊盤周圍有足夠嘅銅面積，並避免將器件放置喺PCB上嘅局部熱點，有助於長期可靠性。
8.3 設計驗證
由於尺寸超細小，焊接後嘅目視檢查可能需要放大鏡。電氣測試應驗證正向電壓同光輸出喺所選分級代碼嘅預期範圍內。
9. 技術比較同差異化
呢個元件嘅主要差異在於其封裝尺寸。0201佔位面積明顯細過常見嘅替代品，例如0402或0603 SMD LED。咁樣可以實現更高嘅元件密度同更緊湊嘅最終產品。同較大封裝相比，代價可能係最大功耗稍低，同埋需要更精確嘅組裝設備。
10. 常見問題 (FAQs)
10.1 我可唔可以直接用3.3V或5V邏輯輸出驅動呢個LED？
唔可以。必須始終使用一個串聯限流電阻。電阻值 (R) 使用歐姆定律計算：R = (V電源- VF) / IF。為保守設計，使用最大VF(2.4V)，假設電源為3.3V，目標IF為20mA，則 R = (3.3 - 2.4) / 0.02 = 45Ω。一個標準嘅47Ω電阻會係合適嘅。
10.2 點解分級咁重要？
分級確保生產批次內顏色同亮度嘅一致性。對於多個LED並排使用嘅應用（例如指示燈面板），指定相同嘅強度同電壓分級代碼對於避免亮度或色調上嘅可見差異至關重要。
10.3 如果我超過絕對最大直流電流會點？
喺30 mA直流以上操作會令接面溫度超出安全極限。咁會加速流明衰減（LED隨時間變暗），並可能導致災難性故障。務必設計電路喺建議嘅直流正向電流內操作。
11. 實戰設計案例分析
場景：設計一個帶有單個紅色狀態LED嘅緊湊型IoT感測器模組。4層PCB上嘅空間極之有限。
實施方案：選擇0201 LED係因為其最小佔位面積。將佢放置喺電路板邊緣附近。一個47Ω、0201尺寸嘅電阻串聯喺LED陽極同一個3.3V微控制器嘅GPIO引腳之間。GPIO配置為開漏輸出，啟動時將電流吸入地。陰極連接到GPIO引腳，陽極通過電阻連接到3.3V。呢種配置容許MCU通過將GPIO設為低電平來點亮LED。PCB佈局中使用咗規格書中嘅焊盤圖形。通知組裝廠有關元件嘅濕度敏感等級 (MSL) 同需要受控回流溫度曲線。
12. 工作原理
呢款LED基於磷化鋁銦鎵 (AlInGaP) 半導體材料。當施加正向電壓時，電子同電洞被注入半導體結嘅有源區。佢哋嘅復合以光子（光）嘅形式釋放能量。AlInGaP合金嘅特定成分決定咗帶隙能量，呢個能量直接對應於發射光嘅波長（顏色）——喺呢個情況下，係喺紅色光譜（約624 nm）。水白色環氧樹脂透鏡封裝住半導體晶片並塑造光輸出光束。
13. 技術趨勢
指示燈LED嘅總體趨勢繼續朝向更細小嘅封裝尺寸（例如0201同01005），以支持電子設備嘅微型化。同時亦專注於提高效率（每單位電功率輸出更多光）同改善喺惡劣條件下嘅可靠性。此外，將其他被動元件或驅動器集成到多晶片模組係一個發展領域，儘管像呢款咁嘅分立LED喺許多應用中，對於設計靈活性同成本效益仍然至關重要。
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 點解重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出嘅光通量，越高越慳電。 | 直接決定燈具嘅能效等級同電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出嘅總光量，俗稱"光亮度"。 | 決定燈具夠唔夠光。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），例如120° | 光強降至一半時嘅角度，決定光束闊窄。 | 影響光照範圍同均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），例如2700K/6500K | 光嘅顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氣氛同適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色嘅能力，Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差（SDCM） | 麥克亞當橢圓步數，例如"5-step" | 顏色一致性嘅量化指標，步數越細顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色冇差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（納米），例如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應嘅波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED嘅色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出嘅光喺各波長嘅強度分佈。 | 影響顯色性同顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓（Forward Voltage） | Vf | LED點亮所需嘅最小電壓，類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流（Forward Current） | If | 使LED正常發光嘅電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度同壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受嘅峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度同佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受嘅最大反向電壓，超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 熱量從芯片傳到焊點嘅阻力，值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受（ESD Immunity） | V（HBM），例如1000V | 抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED芯片內部嘅實際工作溫度。 | 每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小時） | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED嘅"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（例如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度嘅百分比。 | 表徵長期使用後嘅亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色嘅變化程度。 | 影響照明場景嘅顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致嘅封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護芯片並提供光學、熱學介面嘅外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 芯片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 芯片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、硅酸鹽、氮化物 | 覆蓋喺藍光芯片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 唔同螢光粉影響光效、色溫同顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面嘅光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度同配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼例如 2G、2H | 按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼例如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配，提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組，確保顏色落喺極細範圍內。 | 保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組，每組有對應嘅坐標範圍。 | 滿足唔同場景嘅色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 喺恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命（結合TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下嘅壽命。 | 提供科學嘅壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認嘅測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（例如鉛、汞）。 | 進入國際市場嘅准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品嘅能效同性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |