209UYOSUGC/S530-A3 LED 燈珠規格書 - 橙/綠雙色 - 20mA - 3.3V 典型值 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

209UYOSUGC/S530-A3 是一款緊湊型表面黏著LED燈珠，專為指示燈與背光應用而設計。它在單一封裝內整合了兩個半導體晶片，能夠發出兩種截然不同的顏色：亮橙色與亮綠色。這種雙色配置為空間受限的電子設備提供了狀態指示、多狀態信號傳遞與美觀照明的設計靈活性。

本產品的核心優勢在於其匹配的晶片技術，確保了兩種顏色均具有均勻的光輸出與一致的大視角。憑藉固態可靠性結構，其運作壽命遠比傳統白熾燈泡更長。此元件專為低功耗運作設計，使其能與積體電路（IC）驅動邏輯相容，並符合包括RoHS、歐盟REACH與無鹵素要求在內的主要環境與安全標準。

目標市場涵蓋需要可靠、低成本且多功能狀態指示的消費性電子產品與電腦周邊設備。其主要應用包括電視機、電腦顯示器、電話機以及各種電腦零組件。

2. 技術參數深度解析

2.1 光電特性

LED的性能定義於標準條件下（Ta=25°C）。此元件包含兩種不同的晶片類型，分別標示為UYO（亮橙色）與SUG（亮綠色），各自擁有獨特的參數。

順向電壓（VF）：UYO（橙色）晶片在20mA測試電流下的典型順向電壓為2.0V（最小值1.7V，最大值2.4V）。SUG（綠色）晶片在相同的20mA條件下，則以較高的典型順向電壓3.3V（最小值2.7V，最大值3.7V）運作。此差異對於電路設計至關重要，特別是當從同一電壓軌驅動兩種顏色時，可能需要不同阻值的限流電阻或恆流驅動器。

發光強度（IV）：UYO晶片的典型發光強度為200毫燭光（mcd），最小值為100 mcd。SUG晶片則提供更高的典型輸出，為320 mcd，最小值為160 mcd。此參數定義了LED的感知亮度。

視角（2θ1/2）：兩種晶片均提供典型的50度寬視角。此定義了發光強度至少為峰值一半的角度範圍，確保從不同視角都能獲得良好的可見度。

光譜特性：UYO晶片的峰值波長（λp）為611 nm，主波長（λd）為605 nm，屬於橙紅色區域的特徵。其光譜頻寬（Δλ）為17 nm。SUG晶片的峰值波長為518 nm，主波長為525 nm（綠色），具有更寬的35 nm光譜頻寬。

2.2 絕對最大額定值與電氣參數

這些額定值定義了可能對元件造成永久損壞的極限。在任何操作條件下均不得超過。

連續順向電流（IF）：UYO與SUG晶片的最大允許連續順向電流均為25 mA。超過此限制運作將因過熱而導致災難性故障的風險。

逆向電壓（VR）：可施加的最大逆向電壓為5V。超過此值可能導致接面崩潰。

功率消耗（Pd）：UYO晶片的最大功率消耗為60 mW，而SUG晶片則為90 mW。此額定值考量了封裝內產生的總熱量。

逆向電流（IR）：在最大逆向電壓5V下，UYO的最大逆向電流為10 μA，SUG則為50 μA，這顯示了二極體接面的漏電特性。

3. 熱與環境規格

操作溫度（Topr）：此元件額定可在-40°C至+85°C的環境溫度範圍內連續運作。

儲存溫度（Tstg）：此元件可在未施加電源的狀態下，於-40°C至+100°C的溫度範圍內儲存。

焊接溫度（Tsol）：此封裝相容於迴焊製程。建議的溫度曲線包括峰值溫度260°C，最長持續時間5秒。這是PCB組裝中避免損壞環氧樹脂或內部打線的關鍵參數。

4. 性能曲線分析

4.1 UYO（橙色）晶片特性

提供的曲線以圖形方式呈現關鍵行為。相對強度 vs. 波長曲線顯示一個以611 nm為中心的尖銳峰值，確認了橙色光。指向性圖案說明了50度的視角，顯示強度如何從中心軸對稱地下降。

而順向電流 vs. 順向電壓（I-V）曲線是非線性的，這是二極體的典型特徵。對於UYO晶片，一旦超過開啟閾值，電壓會急遽上升，然後隨著電流增加而更平緩地上升。相對強度 vs. 順向電流曲線顯示光輸出隨電流線性增加，直至額定最大值，這對於類比調光控制至關重要。

此外，相對強度 vs. 環境溫度曲線展示了熱淬滅效應：隨著溫度升高，發光效率與輸出強度會下降。順向電流 vs. 環境溫度曲線（在恆定電壓下）顯示，對於固定的施加電壓，順向電流會隨著溫度升高而增加，這是二極體順向電壓具有負溫度係數的特徵。若未透過限流電路妥善管理，可能導致熱失控。

4.2 SUG（綠色）晶片特性

SUG晶片的曲線遵循類似的趨勢，但數值不同。其I-V曲線起始於較高的電壓，與其3.3V的典型Vf一致。強度與電流的關係也是線性的。針對綠色晶片，還提供了額外的色度座標 vs. 順向電流曲線。此曲線至關重要，因為它顯示了感知顏色（CIE圖上的x,y座標）如何隨著驅動電流的變化而輕微偏移，這種效應在InGaN（綠/藍）LED中比在AlGaInP（紅/橙）LED中更為明顯。

5. 機械與封裝資訊

此元件採用標準表面黏著封裝。關鍵尺寸註記包括：所有尺寸單位為毫米；元件凸緣的高度必須小於1.5mm；未指定尺寸的一般公差為±0.25mm。尺寸圖通常顯示本體長、寬、高，引腳間距（pitch），以及陰極識別標記的位置（通常是封裝上的凹口、平面側或綠點）。正確解讀此圖對於PCB焊墊設計至關重要，以確保正確放置與焊接。

6. 焊接與組裝指南

正確的處理對於可靠性至關重要。引腳成型：若需彎曲引腳（適用於插件式變體或特殊的SMT放置），彎曲處必須距離環氧樹脂燈泡基座至少3mm，必須在焊接前完成，且必須避免對封裝施加應力。剪腳應在室溫下進行。

儲存：LED應儲存在≤30°C且相對濕度≤70%的環境中。自出貨起的保存期限為3個月。如需更長時間儲存（最長1年），建議使用帶有乾燥劑的密封氮氣環境。避免在潮濕環境中溫度劇烈變化，以防凝結。

焊接製程：保持焊點與環氧樹脂燈泡之間的最小距離為3mm。建議條件如下：

- 手工焊接：烙鐵頭溫度≤300°C（最大30W），時間≤3秒。

- 波峰/浸焊：預熱≤100°C，時間≤60秒；焊錫槽溫度≤260°C，時間≤5秒。

建議參考焊接溫度曲線圖，顯示漸進的升溫、持續的峰值與受控的冷卻階段，以最小化熱衝擊。避免在高溫下對引腳施加應力。請勿使用浸焊或手工焊接方法對元件進行超過一次的焊接。焊接後，在元件冷卻至室溫前，應保護其免受機械衝擊。不建議進行快速強制冷卻。

7. 包裝與訂購資訊

產品以防潮、防靜電包裝出貨，以保護其在運輸與儲存過程中免受靜電放電（ESD）與環境損害。包裝層級為：LED放置於防靜電袋中（每袋200-500顆）。六袋裝入一個內箱。十個內箱裝入一個外箱。

包裝上的標籤包含數個代碼：

- CPN：客戶料號。

- P/N：製造商料號（209UYOSUGC/S530-A3）。

- QTY：包裝內數量。

- CAT：發光強度等級（分檔）。

- HUE：主波長等級（分檔）。

- REF：順向電壓等級（分檔）。

- LOT No：製造批號，用於追溯。

此分檔資訊（CAT、HUE、REF）對於需要嚴格顏色或亮度一致性的應用至關重要，因為它允許從特定性能組中選擇LED。

8. 應用建議與設計考量

典型應用電路：最常見的驅動方法是串聯一個限流電阻。電阻值（R）使用歐姆定律計算：R = (電源電壓 - LED順向電壓) / 順向電流，其中LED順向電壓是在所需電流（通常為20mA或更低）下，特定被驅動晶片（UYO或SUG）的順向電壓。由於兩種LED的Vf特性不同，不建議使用單一電阻並聯驅動兩者；它們應由獨立的電阻驅動或獨立切換。

PCB佈局：PCB焊墊必須與封裝尺寸完全匹配。確保佈局上的陰極/陽極方向正確。若在接近最大額定值下運作，應提供足夠的銅箔面積以利散熱，儘管對於典型的20mA指示燈應用，這較不關鍵。

多工驅動：對於需要獨立控制兩種顏色的應用，雙色LED可以連接為共陰極或共陽極配置（規格書指明此為雙色類型，意味著每種顏色有兩個端子，很可能是4引腳元件）。這使其可以由微控制器GPIO引腳或具有多工能力的專用LED驅動器IC驅動，節省I/O引腳。

9. 技術比較與差異化

209UYOSUGC/S530-A3的主要差異化特點在於其在單一SMT封裝內實現雙晶片、雙色功能。與使用兩個獨立的單色LED相比，這節省了PCB空間，簡化了組裝（一次放置 vs. 兩次），並確保了兩個光源的完美對齊。晶片匹配以實現均勻輸出和視角，是低成本替代方案中不一定具備的關鍵品質特徵。

其符合無鹵素（Br<900ppm，Cl<900ppm，Br+Cl<1500ppm）、RoHS與REACH標準，使其適用於在歐盟等受環境法規管制的市場銷售的產品。指定的寬視角（50°）比窄視角LED提供了更好的離軸可見度，這對於面板指示燈非常有利。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

問：我可以同時以全額20mA驅動橙色和綠色LED嗎？

答：從電氣角度來看，如果它們在獨立的電路上，是可以的。然而，需要考慮封裝內的總功率消耗。同時以20mA運作將導致Pd_UYO約40mW和Pd_SUG約66mW（使用典型Vf計算）。必須在封裝的熱限值內管理組合的熱量產生，特別是在高環境溫度下。

問：為什麼橙色和綠色晶片的順向電壓差異如此之大？

答：這是由於基礎的半導體材料不同。橙色晶片使用AlGaInP，其能隙較低，導致順向電壓較低（約2.0V）。綠色晶片使用InGaN，其能隙較高，需要更高的順向電壓（約3.3V）來實現載子注入與復合，從而發射出更高能量（更短波長）的光子。

問：我該如何解讀標籤上的CAT、HUE和REF代碼？

答：這些是分檔代碼。製造商測試LED並根據測量性能將其分類為不同的組別（檔位）。CAT根據發光強度分組（例如，SUG的160-200 mcd，200-240 mcd）。HUE根據主波長分組（例如，SUG的520-525 nm，525-530 nm）。REF根據順向電壓分組。訂購特定檔位可確保您最終產品的外觀與行為具有更緊密的一致性。

問：規定焊點與環氧樹脂燈泡之間至少3mm距離的目的是什麼？

答：這是一項關鍵的熱管理規則。焊點會變得非常熱。如果焊接產生的熱量傳導到過於接近環氧樹脂燈泡，可能導致幾個問題：環氧樹脂的熱應力破裂、環氧樹脂光學性能退化（變黃），或損壞連接晶片與引腳的細微打線。3mm的距離讓引線框架能夠充當散熱片，在熱量到達敏感元件之前將其散發掉。

11. 實際應用範例

情境：網路路由器的雙狀態指示燈。路由器需要指示電源（恆亮）與網路活動（閃爍）。使用209UYOSUGC/S530-A3，設計師可以用一個元件實現此功能：橙色LED可由電源軌（透過一個電阻）驅動，指示電源開啟。綠色LED可連接到微控制器的GPIO引腳（透過另一個電阻），並編程使其根據網路資料封包閃爍。這在前面板上單一、緊湊的空間內提供了清晰、雙色的狀態指示。50度的寬視角確保從設備前方廣闊的範圍內都能看到狀態。設計必須計算獨立的電阻：例如，對於5V電源，R_橙色 = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150歐姆；R_綠色 = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85歐姆（使用最接近的標準值，82或91歐姆）。

12. 運作原理

LED是一種半導體二極體。當施加超過其能隙的順向電壓於p-n接面時，來自n型材料的電子會與來自p型材料的電洞復合。此復合事件以光子（光）的形式釋放能量。發射光的顏色（波長）由半導體材料的能隙能量決定。209燈珠使用兩種不同的材料系統：AlGaInP（磷化鋁鎵銦）用於橙色發光，InGaN（氮化銦鎵）用於綠色發光。這些材料以磊晶層的形式生長在基板上。合金的特定成分在製造過程中受到嚴格控制，以達到目標的峰值波長與主波長。環氧樹脂封裝用於保護精細的半導體晶片與打線，其圓頂形狀充當主透鏡，以塑造光輸出並達到指定的視角。

13. 技術趨勢與背景

209UYOSUGC/S530-A3代表了LED技術中一個成熟的產品類別。影響此領域的主要趨勢包括：

- 效率提升：磊晶生長與晶片設計的持續改進，帶來更高的發光效率（每電瓦產生更多光輸出），允許在更低電流下實現相似的亮度，從而降低功耗與熱量產生。

- 微型化：對更小電子設備的需求持續推動LED朝向更小的封裝尺寸發展，同時維持或改善光學性能。

- 顏色一致性與分檔：製造過程控制的進步允許更緊密的性能分佈，減少廣泛分檔的需求，並提供從一個元件到另一個元件更一致的顏色與亮度。

- 整合解決方案：朝向整合電流控制與序列邏輯的LED驅動器發展的趨勢，簡化了多色指示燈系統的設計。雖然雙色LED的基本原理保持穩定，但這些周邊技術的進步持續改善了此類元件在最終應用中的性能、可靠性與易用性。