209-3SURSYGW/S530-A3 雙色LED燈規格書 - 3mm圓形封裝 - 電壓2.0V - 亮紅與黃綠光 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

209-3SURSYGW/S530-A3是一款雙色LED燈，在單一3mm圓形封裝內整合了兩顆半導體晶片。此元件旨在提供均勻的光輸出與寬廣的視角，適用於各種指示燈與背光應用。此燈具備可發出兩種不同顏色的配置：亮紅色與亮黃綠色，這是透過在兩顆晶片上均使用AlGaInP（磷化鋁鎵銦）材料技術所實現。雙色版本的封裝採用白色擴散樹脂類型，有助於擴散光線，呈現更均勻的外觀。

本產品的核心優勢包括：固態可靠性帶來長使用壽命、低功耗使其易於與積體電路相容，以及符合RoHS、歐盟REACH與無鹵素要求等主要環境與安全標準。其設計目標應用於消費性電子產品與電腦周邊設備。

2. 技術參數深入解析

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的極限。不保證在這些條件下或超出這些條件操作時元件的正常運作。

• 連續順向電流 (IF)：SUR（亮紅）與SYG（亮黃綠）晶片均為25 mA。
• 峰值順向電流 (IFP)：兩顆晶片均為60 mA，在1 kHz頻率下，佔空比1/10時允許。
• 逆向電壓 (VR)：5 V。超過此值可能導致接面崩潰。
• 功率消耗 (Pd)：每顆晶片60 mW。這是元件在Ta=25°C時所能消耗的最大功率。
• 操作溫度 (Topr)：-40°C 至 +85°C。元件設計在此環境溫度範圍內運作。
• 儲存溫度 (Tstg)：-40°C 至 +100°C。
• 焊接溫度 (Tsol)：最高260°C，持續時間最長5秒，定義了迴流焊接溫度曲線的耐受度。

2.2 電光特性

這些是典型性能參數，測量條件為環境溫度(Ta) 25°C、順向電流(IF) 20 mA，除非另有說明。

• 順向電壓 (VF)：兩種顏色的典型值均為2.0V，範圍從1.7V（最小）到2.4V（最大）。此低電壓是實現低功耗運作的關鍵。
• 逆向電流 (IR)：在VR=5V時，最大值為10 µA，顯示良好的接面隔離特性。
• 發光強度 (IV)：SUR（紅）晶片的典型強度為50 mcd，而SYG（黃綠）晶片的典型強度為20 mcd。此差異源於人眼明視覺響應與晶片材料的固有特性。
• 視角 (2θ1/2)：兩種顏色均具有典型的寬廣80度半角，提供寬闊的發光模式。
• 峰值波長 (λp)：SUR：632 nm（紅），SYG：575 nm（黃綠）。
• 主波長 (λd)：SUR：624 nm，SYG：573 nm。這是人眼感知顏色的單一波長。
• 光譜輻射頻寬 (Δλ)：兩者均約為20 nm，定義了光譜純度。

註：測量不確定度規定如下：順向電壓 (±0.1V)、發光強度 (±10%)、主波長 (±1.0nm)。

3. 性能曲線分析

3.1 SUR（亮紅）晶片特性

提供的曲線有助於了解元件在不同條件下的行為。

• 相對強度 vs. 波長：顯示在632 nm附近有一個尖銳的峰值，確認了紅色發光。
• 指向性圖案：說明了與80度視角相對應的類朗伯發光輪廓。
• 順向電流 vs. 順向電壓 (IV曲線)：展示了指數關係，對於設計限流電路至關重要。曲線顯示了典型的導通電壓與動態電阻。
• 相對強度 vs. 順向電流：顯示光輸出隨電流增加而增加，但在較高電流下可能呈現非線性或飽和現象，強調了適當驅動條件的重要性。
• 相對強度 vs. 環境溫度：指出隨著環境溫度升高，發光強度會降低，這是LED由於非輻射復合增加而產生的常見特性。
• 順向電流 vs. 環境溫度：可能顯示在恆定電壓偏置下的關係，突顯了熱效應對電流的影響。

3.2 SYG（亮黃綠）晶片特性

為SYG晶片提供了類似的曲線，但在特定波長的圖表上存在關鍵差異。

• 相對強度 vs. 波長：峰值集中在575 nm附近。
• 色度座標 vs. 順向電流：這是SYG晶片獨特的曲線，顯示感知顏色（色度座標）可能隨著驅動電流的變化而輕微偏移，這對於色彩要求嚴格的應用非常重要。
• IV曲線、強度 vs. 電流以及熱依賴性曲線的趨勢與SUR晶片相似，但數值符合SYG的材料特性。

4. 機械與封裝資訊

4.1 封裝尺寸

LED採用標準3mm圓形封裝。關鍵尺寸註記包括：

• 所有尺寸單位為毫米。
• 凸緣的高度必須小於1.5mm (0.059")。
• 除非另有規定，一般公差為±0.25mm。
• 圖示顯示了引腳間距、本體直徑與總高度，這些對於PCB焊盤設計與機械裝配至關重要。

4.2 極性識別

封裝在陰極（負極）引腳處設有凸緣或平面側。安裝時必須觀察正確的極性，以防止逆向偏壓損壞。

5. 焊接與組裝指南

5.1 引腳成型

• 彎曲必須在距離環氧樹脂燈泡底部至少3mm處進行，以避免對內部晶粒與焊線施加應力。
• 成型必須在 soldering.
• 避免對封裝施加應力。PCB孔必須與LED引腳完美對齊，以防止安裝應力。
• 在室溫下剪斷引腳。

5.2 儲存條件

• 建議儲存條件：出貨後溫度≤30°C，相對濕度≤70%。
• 保存期限：在此條件下為3個月。如需更長時間儲存（最長1年），請使用充氮氣並放置乾燥劑的密封容器。
• 避免在潮濕環境中快速溫度轉換，以防止凝結。

5.3 焊接製程

保持焊點與環氧樹脂燈泡之間的最小距離為3mm。

• 手工焊接：烙鐵頭溫度最高300°C（適用於最大30W烙鐵）。焊接時間最長3秒。
• 波峰/浸焊：預熱溫度最高100°C（最長60秒）。焊錫槽溫度最高260°C，最長5秒。
• 提供了建議的焊接溫度曲線圖，通常顯示升溫、預熱、迴流與冷卻階段，以管理熱應力。
• 避免在高溫下對引腳施加應力。請勿重複焊接超過一次。

6. 包裝與訂購資訊

6.1 包裝規格

LED採用防潮、防靜電材料包裝，以防靜電放電(ESD)與環境濕度影響。

• 包裝流程：LED放置於防靜電袋中。多個防靜電袋放置於內盒中。多個內盒包裝於外箱中。
• 包裝數量：每袋最少200至1000顆。每內盒4袋。每外箱10個內盒。

6.2 標籤說明

包裝標籤包含以下代碼：

• CPN：客戶料號。
• P/N：製造商料號（例如：209-3SURSYGW/S530-A3）。
• QTY：包裝內數量。
• CAT：發光強度與順向電壓等級（分級資訊）。
• HUE：顏色等級（波長分級）。
• REF：順向電壓參考值。
• LOT No：可追溯的生產批號。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

如規格書所列，主要應用包括：

• 電視機（狀態指示燈、背光）
• 顯示器（電源/活動指示燈）
• 電話機（線路狀態、訊息等待指示燈）
• 電腦（硬碟活動、電源指示燈）

雙色功能允許使用單一元件佔位面積實現雙狀態指示（例如：紅色代表待機/錯誤，綠色代表開機/正常）。

7.2 設計考量

• 電流限制：始終使用串聯電阻或恆流驅動器，將順向電流限制在20mA或以下以進行連續操作，並遵守25mA的絕對最大額定值。
• 熱管理：雖然功率消耗低，但仍需確保操作環境溫度不超過85°C。避免放置在其他熱源附近。
• ESD防護儘管包裝在防靜電材料中，組裝期間仍應遵守標準的ESD處理預防措施。
• 光學設計：寬廣的視角適合直接觀看。如需聚焦或導光，可能需要外部透鏡或導光管。

8. 技術比較與差異化

雖然此單一規格書未提供與其他料號的直接比較，但可以推斷出本產品的關鍵差異化特點：

• 雙晶片、3mm封裝雙色：在非常常見且小巧的封裝尺寸中整合了兩種功能（兩種顏色），與使用兩個獨立LED相比，節省了電路板空間。
• 匹配晶片：兩顆晶片經過匹配以實現均勻的光輸出，這對於指示燈應用中的美觀一致性非常重要。
• AlGaInP材料：對於紅色與黃綠色，與某些顏色的舊技術（如GaAsP）相比，此材料通常提供更高的效率與更好的溫度穩定性。
• 全面合規性：符合RoHS、REACH與無鹵素標準，這對於服務全球市場的現代電子產品製造至關重要。

9. 常見問題（基於技術參數）

9.1 我可以連續以25mA驅動此LED嗎？

雖然連續順向電流的絕對最大額定值為25mA，但電光特性是在20mA下指定的。為了確保可靠的長期運作，並考慮到電源電壓與溫度的潛在變化，標準設計慣例是在典型測試條件20mA或以下操作。以25mA操作可能會縮短使用壽命並增加熱應力。

9.2 為什麼紅色與黃綠色晶片的發光強度不同？

此差異（典型值50 mcd vs. 20 mcd）主要歸因於兩個因素：AlGaInP材料在產生特定波長光線時的固有效率，以及人眼的敏感度（明視覺響應）。人眼對綠光（約555 nm）最為敏感。黃綠色晶片（575 nm）比紅色晶片（632 nm）更接近此峰值，但材料效率與內部封裝光學設計也在最終測得的毫燭光強度中扮演重要角色。

9.3 在我的電路設計中，應如何解讀標籤上的'CAT'與'HUE'？

'CAT'指的是發光強度與順向電壓的綜合分級。'HUE'指的是波長（顏色）分級。對於需要在多個LED之間保持亮度或顏色嚴格一致性的應用，您應指定或選擇來自相同CAT與HUE分級的LED。對於非關鍵的指示燈應用，這可能較不重要。規格書提供了範圍（最小/典型/最大）；分級代表這些範圍內的細分。

10. 設計與使用案例範例

情境：網路路由器的雙狀態系統狀態指示燈。

設計師需要一個LED來顯示兩種狀態：恆亮紅色代表系統錯誤/啟動中，恆亮黃綠色代表正常運作/在線。

• 元件選擇：209-3SURSYGW/S530-A3是理想選擇，因為它在一個3mm封裝中提供了所需的兩種顏色。
• 電路圖設計：此LED有三個引腳：是共陽極還是共陰極？規格書將其描述為具有兩顆晶片的雙色燈。通常，此類3引腳封裝的兩顆晶粒共用一個共陰極（或共陽極），而每個晶粒的另一個引腳則是分開的。設計師必須檢查內部連接圖（由料號結構暗示），並據此設計驅動電路，使用微控制器的兩個GPIO引腳並搭配串聯電阻（例如，對於5V電源，使用150-200歐姆電阻以達到約20mA）。
• PCB佈局：使用封裝尺寸建立焊盤圖案，確保3mm孔距與極性標記（凸緣）正確呈現。根據焊接指南，保持LED本體與任何焊盤之間有3mm的間距。
• 軟體控制：要顯示紅色，將SUR晶片引腳設為高電位（若為共陰極），同時將SYG引腳設為低電位。要顯示黃綠色，將SYG晶片引腳設為高電位，並將SUR引腳設為低電位。確保一次只驅動一種顏色，除非需要特定的混色效果（這將需要電流平衡）。

11. 技術原理介紹

LED的工作原理基於半導體材料中的電致發光。核心晶片由AlGaInP（磷化鋁鎵銦）製成，這是一種III-V族化合物半導體。

• 光產生：當在晶片的p-n接面施加順向電壓時，來自n型區域的電子與來自p型區域的電洞被注入活性區域。當這些電荷載子復合時，它們以光子（光）的形式釋放能量。光的特定波長（顏色）由半導體材料的能隙能量決定，這是透過調整AlGaInP晶格中鋁、鎵與銦的比例精心設計的。
• 顏色決定：對於SUR晶片，其成分經過調整以產生對應紅光（約624-632 nm）能量的光子。對於SYG晶片，略微不同的成分產生黃綠光（約573-575 nm）的光子。
• 封裝功能：環氧樹脂封裝具有多重目的：封裝並保護脆弱的半導體晶粒與焊線免受機械與環境損害；作為透鏡塑造光輸出光束（實現80度視角）；在白色擴散版本中，它包含擴散粒子以散射光線，創造更均勻、不刺眼的外觀。

12. 產業趨勢與背景

此產品反映了LED產業的幾個持續趨勢：

• 功能增強的微型化：將多個晶片（雙色）整合到標準的小型封裝（如3mm圓形）中，使設計師能夠在不增加電路板空間的情況下增加功能。
• 聚焦材料科學：對紅色與黃綠色均使用AlGaInP，表明產業正朝著更高性能的材料系統發展，與傳統替代方案相比，這些系統提供更好的效率、亮度與熱穩定性。
• 嚴格的環境合規性：明確列出符合RoHS、REACH與無鹵素標準，現已成為全球銷售電子產品中所使用元件的基本要求，這是由環境法規與消費者需求所驅動的。
• 標準化與可靠性：絕對最大額定值、焊接溫度曲線與儲存條件的詳細規格，突顯了產業對於確保元件在大批量、自動化製造過程中的可靠性的關注。提供廣泛的性能曲線，使工程師能夠更準確地預測LED在其特定應用中的行為。

雖然這是一種成熟的產品類型，但其設計與文件體現了當前對可靠、合規且規格明確的分離式光電元件的期望。