LED 燈珠 6324-15SUBC/S400-X10 規格書 - 藍色 - 3.3V 順向電壓 - 20mA 工作電流 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供型號為 6324-15SUBC/S400-X10 之高亮度藍光 LED 燈珠的完整技術規格。此元件屬於專為要求卓越光輸出之應用所設計的系列產品。LED 採用標準燈珠封裝結構，適用於廣泛的電子組裝製程。其核心設計著重於在各種操作環境下的可靠性與穩健性。

本元件符合主要環境與安全指令，包括 RoHS (有害物質限制)、歐盟 REACH 法規，並以無鹵素元件製造。此合規性確保產品符合嚴格的國際電子元件標準。LED 提供捲帶包裝，適用於自動化取放組裝，提升大量生產環境下的作業效率。

1.1 核心優勢與目標市場

此 LED 的主要優勢在於其高發光強度與可靠封裝的結合。在標準 20mA 驅動電流下，其典型強度為 500 毫燭光 (mcd)，能在此體積下提供顯著的亮度。本產品專為消費性與工業電子產品中的通用指示燈及背光應用而設計。主要目標市場包括電視機、電腦顯示器、電話機及各種電腦週邊設備的製造商，這些應用需要一致且明亮的藍色指示或照明。多種視角選項讓設計師能根據其特定應用選擇最佳輻射圖案，在廣域覆蓋與軸向強度之間取得平衡。

2. 技術參數深度解析

本節針對規格書中定義的 LED 關鍵技術參數，提供詳細且客觀的分析。理解這些規格對於正確的電路設計及確保長期可靠性至關重要。

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。這些並非操作條件。

• 連續順向電流 (I_F)): 25 mA。這是可持續施加於 LED 的最大直流電流。
• 峰值順向電流 (I_FP)): 100 mA。此脈衝電流額定值 (在 1/10 工作週期及 1 kHz 頻率下) 允許短暫的超額驅動，適用於多工或閃光應用。
• 逆向電壓 (V_R)): 5 V。在逆向偏壓下超過此電壓可能導致接面崩潰。
• 功率消耗 (P_d)): 90 mW。這是封裝能以熱形式散發的最大功率，計算方式為順向電壓乘以順向電流。
• 操作與儲存溫度: 元件操作溫度範圍為 -40°C 至 +85°C，儲存溫度範圍為 -40°C 至 +100°C。
• 焊接溫度: 接腳可承受 260°C 達 5 秒，與標準無鉛迴焊溫度曲線相容。

2.2 電光特性

這些參數是在 25°C 環境溫度及順向電流 (I_F) 為 20 mA 的標準測試條件下量測，除非另有說明。

• 發光強度 (I_v)): 典型值為 500 mcd，最小值為 250 mcd。此參數指定了人眼感知的 LED 亮度。
• 視角 (2θ_1/2)): 60 度 (典型值)。這是發光強度降至其軸向峰值一半時的全角。
• 峰值波長 (λ_p)): 468 nm (典型值)。這是發射光的光譜功率分佈達到最大值時的波長。
• 主波長 (λ_d)): 470 nm (典型值)。這是人眼感知的單一波長，定義了 LED 的藍色色調。
• 光譜輻射頻寬 (Δλ): 35 nm (典型值)。這表示發射光的光譜寬度，以半高全寬 (FWHM) 量測。
• 順向電壓 (V_F)): 範圍從 2.7V (最小) 到 3.7V (最大)，在 20mA 下典型值為 3.3V。此參數對於設計限流電路至關重要。
• 逆向電流 (I_R)): 施加 5V 逆向偏壓時，最大值為 50 μA。

規格書亦註明量測不確定度：V_F為 ±0.1V，I_v為 ±10%，λ_d.

為 ±1.0nm。

產品採用分級系統，根據關鍵光學與電氣參數對元件進行分類。這確保了在要求嚴格顏色或亮度匹配的應用中，生產批次內的一致性。包裝標籤包含這些分級的代碼：

• CAT: 發光強度等級。元件根據其量測的光輸出進行分級。
• HUE: 主波長等級。此分級根據 LED 的特定藍色色調進行分類。
• REF: 順向電壓等級。LED 根據其在測試電流下的順向電壓降進行分組。

設計師應向供應商諮詢具體的分級代碼定義與供應狀況，以確保所選分級符合應用對顏色一致性與電氣性能的要求。

4. 性能曲線分析

規格書提供了數條特性曲線，說明元件在不同條件下的行為。這些對於理解超出 25°C/20mA 單點規格的性能至關重要。

4.1 相對強度 vs. 波長

此曲線圖形化顯示了光譜功率分佈，峰值約在 468 nm，典型半高全寬為 35 nm，確認了來自 InGaN 晶片的單色藍光發射。

4.2 指向性圖案

極座標圖說明了光的空間分佈，對應於 60 度視角。強度沿中心軸 (0°) 最高，並對稱地向邊緣遞減。

4.3 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)

此曲線顯示了二極體的典型指數關係。順向電壓隨電流對數增加。在建議的 20mA 工作點，電壓典型值為 3.3V。此曲線對熱管理至關重要，因為 V_F具有負溫度係數。

4.4 相對強度 vs. 順向電流

此圖表顯示在正常工作範圍內，光輸出與電流大致呈線性關係。將 LED 驅動超過其最大額定值不會使光輸出成比例增加，並會產生過多熱量。

4.5 溫度相依性曲線

兩條關鍵曲線顯示了環境溫度 (T_a) 的影響：

• 相對強度 vs. 環境溫度: 發光輸出隨環境溫度升高而降低。在高溫操作的設計中必須考慮此降額。
• 順向電流 vs. 環境溫度: 在固定電壓下，由於 V_F的負溫度係數，順向電流會隨溫度升高而增加。這凸顯了使用恆流驅動器而非恆壓源，以防止熱失控的極端重要性。

5. 機械與封裝資訊

LED 封裝於標準燈珠式封裝中。封裝圖提供了 PCB 焊墊設計與間隙檢查的關鍵尺寸。

• 所有尺寸均以毫米為單位提供。
• 一項關鍵註明指定法蘭高度必須小於 1.5mm (0.059 英吋)。
• 未指定尺寸的預設公差為 ±0.25mm。
• 圖面通常顯示接腳間距、封裝本體尺寸、透鏡形狀及陰極指示標記位置 (通常為平面側或較短的接腳)。

設計師在建立 PCB 焊墊圖案時必須嚴格遵守這些尺寸，以確保正確焊接與對齊。

6. 焊接與組裝指南

正確的操作對於維持可靠性至關重要。規格書提供了詳細說明。

6.1 接腳成型

• 彎曲處必須距離環氧樹脂燈珠本體至少 3mm。
• 在焊接前進行接腳成型。
• 避免對封裝施加應力；在室溫下剪裁接腳。
• PCB 孔洞必須與 LED 接腳完美對齊，以避免安裝應力。

6.2 儲存

• 儲存於 ≤30°C 及 ≤70% 相對濕度下。自出貨日起，保存期限為 3 個月。
• 如需更長時間儲存 (最長 1 年)，請使用充氮並放置乾燥劑的密封容器。
• 避免在潮濕環境中溫度劇烈變化，以防止凝結。

6.3 焊接製程

手工焊接: 烙鐵頭溫度 ≤300°C (最大 30W)，時間 ≤3 秒，焊點距離燈珠本體 ≥3mm。波焊/浸焊: 預熱 ≤100°C (≤60 秒)，焊錫槽 ≤260°C 持續 ≤5 秒，焊點距離燈珠本體 ≥3mm。 提供了建議的焊接溫度曲線圖，顯示了平緩的升溫、在 260°C 限制內的平台期，以及受控的冷卻斜率。不建議快速冷卻。避免在 LED 高溫時進行多次焊接循環及施加機械應力。

6.4 清潔

如有必要，僅在室溫下使用異丙醇清潔，時間 ≤1 分鐘。除非經過預先驗證，否則避免使用超音波清洗，因其可能損壞晶粒或打線接合。

6.5 熱管理

適當的熱設計至關重要。工作電流必須在較高的環境溫度下降額使用 (請參閱降額曲線)。最終應用中 LED 周圍的溫度必須加以控制，以維持性能與使用壽命。

6.6 ESD (靜電放電) 注意事項

LED 對 ESD 及突波電壓敏感，可能損壞半導體晶粒。在組裝與操作期間必須遵循標準 ESD 處理程序 (例如，接地工作站、靜電手環)。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 包裝規格

LED 經過包裝以提供保護並適用於自動化操作：

• 放置於防靜電袋中。
• 防靜電袋裝入內盒。
• 內盒裝入外箱。
• 包裝數量: 每袋最少 200 至 500 顆。每內盒五袋。每外箱十個內盒。

7.2 標籤說明

包裝標籤包含：

• CPN: 客戶料號。
• P/N: 製造商料號 (6324-15SUBC/S400-X10)。
• QTY: 包裝內數量。
• CAT/HUE/REF: 強度、波長與電壓的分級代碼。
• LOT No: 可追溯的生產批號。

8. 應用建議

8.1 典型應用情境

如所列，主要應用為以下設備中的狀態指示燈或背光：

• 電視機與顯示器 (電源、輸入源指示燈)。
• 電話機 (訊息等待、線路狀態)。
• 電腦與週邊設備 (電源開啟、硬碟活動指示)。

其高亮度也使其適用於光線充足環境中的面板指示燈。

8.2 設計考量

• 驅動電路: 務必使用串聯限流電阻或恆流驅動器。使用公式 R = (電源電壓 - V_F) / I_F計算電阻值。使用規格書中的最大 V_F值，以確保在所有條件下電流不超過限制。
• 熱管理: 在 PCB 上，確保 LED 接腳周圍有足夠的銅箔區域作為散熱片，特別是在接近最大電流驅動時。
• 視角: 為應用選擇合適的視角規格。60 度視角在軸向亮度與寬廣可見度之間提供了良好的平衡。
• ESD 保護: 在敏感環境中，考慮添加瞬態電壓抑制 (TVS) 二極體或與 LED 並聯一個小電容 (串聯一個電阻)，以防護電壓突波。

9. 技術比較與差異化

雖然直接競爭對手比較需要特定的替代料號，但根據其規格書，此 LED 的主要差異化特點包括：

• 高亮度: 在 20mA 下典型值 500 mcd，對於標準燈珠封裝而言是顯著的輸出。
• 全面合規: 同時符合 RoHS、REACH 及無鹵素標準，對於全球市場及注重環保的設計是一大優勢。
• 穩健的規格: 清晰的絕對最大額定值與詳細的操作說明降低了應用風險。
• 捲帶包裝供應: 支援高速自動化組裝，降低大量生產的製造成本。

10. 常見問題 (基於技術參數)

Q1: 我可以用 5V 電源直接驅動這個 LED 嗎？A: 不行。典型順向電壓為 3.3V。直接連接到 5V 會導致過量電流，可能損壞 LED。您必須使用限流電阻。例如，使用 5V 電源，目標電流 20mA，為安全起見使用最大 V_F值 3.7V：R = (5V - 3.7V) / 0.020A = 65 歐姆。68 歐姆電阻會是標準選擇。

Q2: 為什麼環境溫度升高時發光強度會降低？A: 這是半導體 LED 的基本特性。當溫度升高時，InGaN 晶片內部產生光的復合過程效率降低，導致相同電氣輸入下的光學輸出降低。降額曲線量化了此效應。

Q3: 峰值波長與主波長有何不同？A: 峰值波長 (468 nm) 是發射光譜的物理峰值。主波長 (470 nm) 是一個計算值，代表純單色光的單一波長，該波長在人眼感知上與 LED 的輸出顏色相同。它們通常接近但並不完全相同。

Q4: 焊接與接腳彎曲的 3mm 距離有多關鍵？A: 非常關鍵。環氧樹脂燈珠本體對熱與機械應力敏感。保持 3mm 距離可確保焊接產生的熱量不會對環氧樹脂造成熱衝擊 (導致裂紋或分層)，並且彎曲應力不會傳遞到連接至半導體晶粒的脆弱內部打線接合點。

11. 實務設計與使用案例

情境：為桌上型電腦設計前面板電源指示燈。 需求: 在明亮的房間內可見，由系統的 5V 待機電源軌供電，長期運作可靠。設計步驟: 1.元件選擇: 此藍光 LED 因其高亮度 (典型 500 mcd) 而適用。 2.電路計算: 使用 5V 待機電源軌。假設保守的 V_F為 3.5V，期望的 I_F為 15mA (為了長壽命與較低熱量)，電阻值為 R = (5V - 3.5V) / 0.015A = 100 歐姆。電阻額定功率：P = I²R = (0.015)²* 100 = 0.0225W。標準 1/8W (0.125W) 電阻綽綽有餘。 3.PCB 佈局: 將 LED 放置於前面板位置。在陰極與陽極接腳周圍佈設充足的銅箔作為散熱片。遵循封裝尺寸製作焊墊圖案。 4.組裝: 若 PCB 透過波焊製程組裝，請遵循波焊指南，盡可能最後放置 LED 或進行遮罩，以最小化熱暴露。

12. 工作原理簡介

此 LED 基於氮化銦鎵 (InGaN) 製成的半導體晶片，如材料部分所示。當施加超過二極體閾值電壓 (約 2.7V) 的順向電壓時，電子與電洞被注入晶片的主動區域。當這些電荷載子復合時，它們以光子 (光) 的形式釋放能量。InGaN 合金的特定成分決定了能隙能量，這直接定義了發射光的波長 (顏色) — 在此案例中為藍光 (~470 nm)。環氧樹脂透鏡用於保護晶片、塑造光輸出光束 (60 度視角)，並增強從半導體材料中提取光的效率。

13. 技術趨勢

LED 技術持續演進。雖然此元件代表成熟、標準的產品，但影響此類元件的更廣泛產業趨勢包括：

• 效率提升: 持續的材料科學研究旨在提高 LED 的每瓦流明數 (光效)，在相同光輸出下降低能耗。
• 微型化: 對更小電子設備的需求推動了 LED 封裝尺寸不斷縮小，同時維持或增加亮度。
• 可靠性增強: 封裝材料與晶粒貼裝技術的改進持續延長操作壽命及對惡劣環境的耐受性。
• 智慧整合: 朝向在封裝內整合驅動器、控制器甚至感測器的 LED 發展趨勢，儘管這在高端照明模組中比在基本指示燈中更為普遍。

本規格書反映了一款設計用於大眾市場應用的成熟、可靠產品，其中經過驗證的性能與成本效益至關重要。