LED 燈珠 333-2SYGD/S530-E2 規格書 - 亮黃綠色 - 20mA - 2.0V - 60mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供一款高亮度亮黃綠色 LED 燈珠的完整技術規格。此元件採用 AlGaInP 晶片技術設計，封裝於綠色擴散樹脂中，旨在為需要可靠且穩固照明的應用提供多種視角選擇。本產品符合相關環境標準。

1.1 核心優勢與目標市場

此 LED 系列的主要優勢包括其高發光強度、提供不同顏色與強度選擇，以及適用於自動化組裝的捲帶包裝選項。它專為需要卓越亮度的應用而設計。目標市場與典型應用包括消費性電子產品顯示器、指示燈，以及電視、電腦顯示器、電話和其他計算設備的背光系統。

2. 深入技術參數分析

本節根據標準測試條件 (Ta=25°C) 下定義的參數，對元件的關鍵電氣、光學和熱參數提供詳細且客觀的解釋。

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。這些並非建議的操作條件。

• 連續順向電流 (IF)：25 mA。持續超過此電流將降低 LED 的使用壽命和發光輸出。
• 峰值順向電流 (IFP)：60 mA。此為最大允許脈衝電流，通常在 1 kHz 頻率下、佔空比為 1/10 的條件下指定。對於涉及短暫高電流脈衝的應用至關重要。
• 逆向電壓 (VR)：5 V。施加超過此值的逆向偏壓可能導致 LED 接面立即且災難性的故障。
• 功率消耗 (Pd)：60 mW。這是封裝在不超過其最高接面溫度下所能消耗的最大功率，計算方式為順向電壓 (VF) 乘以順向電流 (IF)。
• 操作與儲存溫度：元件額定操作溫度範圍為 -40°C 至 +85°C，儲存溫度範圍為 -40°C 至 +100°C。這些範圍確保了環氧樹脂和半導體材料的機械與化學穩定性。
• 焊接溫度 (Tsol)：260°C 持續 5 秒。此定義了 LED 封裝在波焊或迴焊製程中可承受的最大熱曲線。

2.2 電光特性

這些參數定義了元件在正常工作條件下 (IF=20mA) 的性能。'Typ.' 欄位代表預期中位數值，而 'Min.' 和 'Max.' 則定義了可接受的生產公差範圍。

• 發光強度 (Iv)：40-80 mcd (典型值 80 mcd)。這是 LED 以毫燭光測量的感知亮度。寬範圍表示存在分級過程；設計師必須考慮最小值以應對最壞情況的亮度情境。
• 視角 (2θ1/2)：30 度 (典型值)。這是發光強度降至其峰值（軸上）一半時的全角。30 度角表示光束相對集中，適合用於方向性指示器。
• 峰值與主波長 (λp, λd)：分別為 575 nm 和 573 nm。峰值波長是最大輻射功率的光譜點。主波長是感知的色點。接近的數值表示光譜純度高的黃綠色發光。
• 光譜輻射頻寬 (Δλ)：20 nm。這是最大強度一半處的光譜寬度 (半高全寬)。20 nm 的頻寬是基於 AlGaInP 的 LED 特徵，能提供良好的色純度。
• 順向電壓 (VF)：1.7V 至 2.4V (典型值 2.0V)。這是 LED 在 20mA 驅動下的壓降。若電源電壓固定，電路設計必須使用針對最大 VF 計算的限流電阻或驅動器，以確保電流不超過最大額定值。
• 逆向電流 (IR)：在 VR=5V 時為 10 μA (最大值)。這是元件處於逆向偏壓時的漏電流。對於正常的 LED 來說通常非常低。

量測公差：規格書註明了特定不確定度：VF 為 ±0.1V，Iv 為 ±10%，λd 為 ±1.0nm。這些必須納入精密設計計算中考慮。

3. 分級系統說明

提供的數據暗示了基於關鍵性能參數的分級結構，以確保量產的一致性。雖然未完全闡述詳細的分級矩陣，但可從規格表和標籤說明推斷出以下資訊：

• 發光強度 / 光通量分級：Iv 範圍 40-80 mcd 表示元件根據其在 20mA 下測得的輸出進行分級。包裝標籤上的 'CAT' 欄位可能表示此等級或類別。
• 波長 / 顏色分級：標籤上的 'HUE' 欄位對應主波長 (λd)。鑑於典型值為 573 nm，生產批次很可能根據其特定主波長進行特性描述和標記，以維持應用內的顏色一致性。
• 順向電壓分級：VF 範圍 1.7V 至 2.4V 表示 LED 也可能根據其順向電壓特性進行分組。在並聯電路中匹配 VF 有助於實現均勻的電流分配。

4. 性能曲線分析

典型特性曲線提供了元件在不同條件下行為的關鍵見解，這對於穩健的電路和熱設計至關重要。

4.1 相對強度 vs. 波長

此曲線以圖形方式呈現光譜功率分佈，顯示峰值約在 575 nm 處，半高全寬約為 20 nm。它確認了光輸出的單色性質，集中在可見光譜的黃綠色區域。

4.2 指向性圖案

指向性（或輻射圖案）曲線說明了光的空間分佈。提供的 30 度視角即由此圖案推導而來。曲線形狀是帶有圓頂透鏡的標準 LED 燈珠典型形狀，顯示出接近朗伯分佈或略微聚焦的發光輪廓。

4.3 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)

此曲線顯示了電流與電壓之間的指數關係，這是二極體的典型特性。'膝點' 電壓約在 1.8V-2.0V。超過此點，電壓的微小增加會導致電流大幅增加，突顯了驅動 LED 時需要電流調節而非電壓調節的關鍵性。

4.4 相對強度 vs. 順向電流 (L-I 曲線)

此曲線展示了驅動電流與光輸出之間的關係。在建議的操作範圍內通常是線性的，但在極高電流下會飽和並最終衰減。在典型的 20mA 下操作可確保效率、亮度和壽命之間的良好平衡。

4.5 熱特性

以下曲線至關重要：相對強度 vs. 環境溫度以及順向電流 vs. 環境溫度（在恆定電壓下）。它們顯示隨著環境溫度升高，由於內部量子效率降低和非輻射復合增加，發光輸出會減少。相反地，對於固定的施加電壓，順向電流會隨著溫度升高而增加，因為二極體的順向電壓具有負溫度係數。如果沒有使用恆流驅動器妥善管理，這可能導致潛在的熱失控情況。

5. 機械與包裝資訊

5.1 封裝尺寸與圖面

規格書包含詳細的尺寸圖面。從圖面和註記推導出的關鍵規格包括：所有尺寸單位為毫米 (mm)，法蘭高度必須小於 1.5mm，除非另有說明，一般公差為 ±0.25mm。圖面定義了引腳間距、本體尺寸和整體形狀，這些對於 PCB 焊盤設計（焊盤圖案）至關重要。

5.2 極性識別

雖然提供的文本中未明確詳述，但標準 LED 燈珠通常透過透鏡上的平邊、較短的引腳或封裝上的標記來識別陰極（負極引腳）。PCB 焊盤設計必須與此極性匹配，以確保組裝時方向正確。

6. 焊接與組裝指南

正確的操作對於維持元件可靠性和性能至關重要。

6.1 引腳成型

• 彎曲必須在距離環氧樹脂燈珠基座至少 3mm 處進行，以防止應力裂紋。
• 成型必須在焊接前完成。
• 在室溫下剪裁引腳以避免熱衝擊。
• PCB 孔洞必須與 LED 引腳完美對齊，以避免安裝應力。

6.2 儲存條件

• 收到貨品後，儲存於 ≤30°C 且 ≤70% 相對濕度 (RH) 的環境。在此條件下的保存期限為 3 個月。
• 如需更長時間儲存（最長 1 年），請使用帶有氮氣環境和乾燥劑的密封容器。
• 避免在潮濕環境中溫度急劇變化，以防止凝結。

6.3 焊接製程

關鍵規則：保持焊點與環氧樹脂燈珠之間的最小距離為 3mm。

• 手工焊接：烙鐵頭最高溫度 300°C（適用於最大 30W 烙鐵），焊接時間最長 3 秒。
• 波焊/浸焊：預熱最高溫度 100°C（最長 60 秒）。焊錫槽最高溫度 260°C，最大浸入時間為 5 秒。
• 提供了建議的焊接溫度曲線，應遵循此曲線以最小化熱應力。
• 在焊接期間及焊接後元件仍熱時，避免對引腳施加機械應力。
• 不要進行超過一次的浸焊/手工焊接。
• 從焊接峰值溫度逐漸冷卻；避免快速淬冷。

6.4 清潔

• 僅在必要時清潔，使用室溫下的異丙醇，時間 ≤1 分鐘。風乾。
• 強烈不建議使用超音波清洗。如果絕對需要，必須進行廣泛的預先資格測試，以確定安全的功率水平和持續時間，因為超音波能量可能損壞內部晶片鍵合或環氧樹脂封裝。

6.5 熱管理

有效的熱管理對於 LED 性能和壽命至關重要。如規格書中引用的降額曲線所示，必須在較高的環境溫度下適當降低電流額定值。設計必須確保 LED 本體周圍的溫度受到控制，通常透過使用具有足夠散熱焊盤、散熱通孔或外部散熱片（用於高功率應用）的 PCB 來實現。

6.6 靜電放電 (ESD) 防護

這些 LED 對靜電放電敏感。ESD 可能導致潛在損壞或立即故障。請務必在 ESD 防護區域內，使用接地腕帶和導電墊處理元件。在所有組裝和操作過程中，使用防靜電包裝和設備。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 包裝規格

元件包裝旨在防止運輸和操作過程中的機械和靜電損壞。

• 一級包裝：防靜電袋。
• 二級包裝：內盒，內含 5 袋。
• 三級包裝：外箱，內含 10 個內盒。
• 包裝數量：每袋最少 200 至 500 件。因此，一個外箱包含 10,000 至 25,000 件 (10 個內盒 * 5 袋 * 200-500 件/袋)。

7.2 標籤說明

包裝標籤包含多個用於追溯和識別的代碼：

• CPN：客戶零件編號。
• P/N：製造商生產編號 (例如，333-2SYGD/S530-E2)。
• QTY：袋中零件數量。
• CAT：等級或性能類別（可能與發光強度分級相關）。
• HUE：主波長代碼。
• REF：參考代碼。
• LOT No：製造批號，用於追溯。

8. 應用建議與設計考量

8.1 典型應用場景

此 LED 非常適合用於：

• 狀態指示燈：消費性電子產品（電視、顯示器、電話、電腦）中的電源、活動或模式指示燈，因其高亮度和集中的視角。
• 背光：需要均勻、明亮照明的小型 LCD 面板側光或圖標背光。
• 前面板顯示：按鈕、開關或面板儀表的照明。

8.2 關鍵設計考量

• 電流限制：務必使用串聯限流電阻或恆流驅動器。使用最大順向電壓 (2.4V) 計算電阻值，以確保在最壞情況條件下（最小 VF）電流絕不超過 25mA。公式：R = (V_電源 - VF_最大值) / I_目標值。
• 熱設計：考慮溫度對光輸出和順向電壓的負面影響。提供足夠的 PCB 銅箔面積或其他散熱手段，特別是在高環境溫度或密閉空間中。
• ESD 防護：在連接到暴露於使用者介面或外部連接器的 LED 陽極/陰極的信號線上，加入 ESD 防護二極體。
• 光學設計：30 度視角提供相對較窄的光束。如需更寬的照明，請考慮使用擴散透鏡或選擇具有更寬原生視角的 LED。

9. 技術比較與差異化

雖然未提供與特定競爭零件的直接比較，但根據其規格書，此 LED 的關鍵差異化特點包括：

• 晶片技術：使用 AlGaInP（磷化鋁鎵銦）半導體材料，與舊技術相比，在產生琥珀色、黃色和綠光方面效率更高。
• 亮度：在 20mA 下提供 80 mcd 的典型發光強度，在此顏色的標準燈珠封裝中具有競爭力。
• 穩固性：規格書強調了可靠且穩固的結構，並提供了詳細的操作和焊接指南，表明其設計著重於承受標準組裝製程。
• 合規性：聲明為無鉛且符合 RoHS，滿足現代電子元件的環境法規。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

Q1：我可以將此 LED 驅動在 30mA 以獲得更高亮度嗎？

A：不行。連續順向電流的絕對最大額定值為 25 mA。在 30mA 下操作超過此額定值，將顯著縮短 LED 壽命，導致光通量快速衰減，並可能引發災難性的熱故障。

Q2：我的電源供應器是 5V。對於 20mA 的驅動電流，我應該使用多大值的電阻？

A：為安全設計，請使用最壞情況（最大）VF 值 2.4V。R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 歐姆。最接近的標準較高值為 150 歐姆。使用 150 歐姆時，電流約為 (5V - 2.0V)/150 = 20mA（使用典型 VF），這是安全的。務必驗證電阻的功率消耗：P = I^2 * R = (0.02^2)*150 = 0.06W，因此標準 1/8W (0.125W) 電阻已足夠。

Q3：為什麼我的設備變熱時，光輸出會變暗？

A：這是 LED 的基本特性，如相對強度 vs. 環境溫度曲線所示。半導體材料的效率隨著接面溫度升高而降低，在相同電流量下產生的光更少。改進設計中的熱管理可以減輕此影響。

Q4：焊接這些 LED 後，我可以使用超音波清洗來清潔 PCB 嗎？

A：強烈不建議。規格書指出，超音波清洗可能根據功率和組裝條件損壞 LED。如果必須使用，您需要進行徹底的預先資格測試。更安全的替代方案是使用異丙醇配合輕柔刷洗，或使用免清洗助焊劑，無需焊後清潔。

11. 實務設計與使用案例研究

情境：為網路路由器設計一組狀態指示燈。

設計師需要 5 個明亮的黃綠色指示燈，用於電源、網路、Wi-Fi 和兩個乙太網路埠。他們選擇此 LED 是因為其亮度和顏色。

• 電路設計：路由器的內部邏輯電源為 3.3V。使用最大 VF 2.4V 和目標電流 18mA（以增加餘裕），電阻值為 (3.3V - 2.4V) / 0.018A = 50 歐姆。選擇 51 歐姆的標準電阻。每個電阻的功率為 (0.018^2)*51 ≈ 0.0165W。
• PCB 佈局：PCB 焊盤根據封裝尺寸圖面精確創建。使用小的散熱焊盤連接線將 LED 焊盤連接到較大的接地層，以幫助散熱，同時不使焊接變得困難。
• 組裝：組裝人員遵循指南：使用 ESD 防護，在放置前成型引腳（如有必要），並遵循建議的迴焊曲線，峰值溫度不超過 260°C。
• 結果：LED 提供清晰、明亮的指示，所有五個單元顏色一致，並且由於適當的熱和電氣設計，產品通過了可靠性測試。

12. 工作原理簡介

此 LED 基於半導體 p-n 接面的電致發光原理運作。晶片材料為 AlGaInP。當施加超過二極體導通電壓（約 1.7-2.0V）的順向電壓時，來自 n 型區域的電子和來自 p 型區域的電洞被注入跨越接面。這些電荷載子在半導體的主動區域中復合。這些復合中有相當一部分是輻射性的，意味著它們以光子（光）的形式釋放能量。573-575 nm（黃綠色）的特定波長由晶片主動層中使用的 AlGaInP 合金成分的能隙能量決定。綠色擴散環氧樹脂封裝用於保護晶片，作為主要透鏡來塑形光輸出光束，並擴散光線以創造更均勻的外觀。

13. 技術趨勢與背景

此元件代表了單色指示 LED 的成熟主流技術。基於 AlGaInP 的 LED 是高效能紅光、琥珀光和黃綠光的標準。與此類元件相關的當前產業趨勢包括：

• 效率提升：持續的研究旨在提高這些材料的內部量子效率 (IQE) 和光提取效率 (LEE)，從而在相同輸入電流下獲得更高的發光強度，或在更低功率下獲得相同亮度。
• 微型化：雖然這是一個標準燈珠封裝，但更廣泛的趨勢是朝向更小的表面黏著元件 (SMD) 封裝（例如 0402、0201），以適應高密度 PCB 設計，儘管通常需要在總光輸出和散熱能力之間進行權衡。
• 可靠性增強：環氧樹脂配方、晶片黏著材料和打線技術的改進持續推動 LED 的操作壽命和溫度耐受性。
• 智慧整合：照明領域的一個宏觀趨勢是將控制電路（驅動器、通訊）直接整合到 LED 封裝中，創造智慧元件。雖然此特定零件是一個離散的、非智慧型 LED，但理解其基本參數是處理更整合解決方案的基礎。