雙色SMD LED規格書 - 封裝尺寸3.2x2.8x1.9mm - 電壓2.0V - 功率75mW - 綠/黃色 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一款緊湊型表面黏著雙色LED燈的規格。此元件專為自動化印刷電路板（PCB）組裝製程設計，適用於空間受限的應用。它在單一封裝內整合了兩個獨立的LED晶片，能以極小的佔位面積實現多狀態指示或混色功能。

1.1 核心特色與目標市場

此元件的主要優勢包括符合RoHS指令、採用高亮度AlInGaP半導體技術，以及封裝相容於標準捲帶包裝格式，適合大量組裝。其設計相容於紅外線（IR）迴焊製程。目標應用廣泛涵蓋消費性與工業電子產品，包括但不限於通訊設備（例如手機）、可攜式運算裝置（例如筆記型電腦）、網路硬體、家電、室內標誌、鍵盤背光及狀態指示功能。

2. 技術參數：深入客觀解讀

2.1 絕對最大額定值

超出這些限制操作可能導致永久性損壞。關鍵額定值包括：每色晶片最大功耗75 mW、連續直流順向電流30 mA，以及在脈衝條件下（1/10工作週期，0.1ms脈衝寬度）的峰值順向電流80 mA。最大允許逆向電壓為5 V。元件額定工作溫度範圍為-30°C至+85°C，儲存溫度範圍為-40°C至+85°C。

2.2 電氣與光學特性

在標準測試電流20 mA及環境溫度25°C下量測，綠色與黃色晶片的典型順向電壓（Vf）均為2.0 V，指定範圍從1.5 V（最小值）到2.4 V（最大值）。發光強度（Iv）是關鍵性能指標。綠色晶片的典型值為35.0 mcd（毫燭光），最小值為18.0 mcd。黃色晶片則展現更高的典型輸出，為75.0 mcd，最小值為28.0 mcd。視角（2θ1/2）定義為強度降至軸向值一半時的全角，典型值為130度，表示具有寬廣的視角模式。主波長（λd）定義了感知顏色。綠色典型中心波長為571 nm（範圍564-578 nm），黃色為589 nm（範圍582-596 nm）。兩者的譜線半高寬（Δλ）典型值均為15.0 nm。

3. 分級系統說明

產品根據性能進行分級，以確保應用的一致性。主要使用兩個分級參數：發光強度（Iv）與主波長（色調）。

3.1 發光強度分級

綠色LED提供強度分級M（18.0-28.0 mcd）、N（28.0-45.0 mcd）及P（45.0-71.0 mcd）。黃色LED則提供分級N（28.0-45.0 mcd）、P（45.0-71.0 mcd）、Q（71.0-112.0 mcd）及R（112.0-180.0 mcd）。每個分級內允許+/-15%的公差。

3.2 色調（波長）分級

對於綠色LED，主波長分級為C（567.5-570.5 nm）、D（570.5-573.5 nm）及E（573.5-576.5 nm），每個分級的公差為+/-1 nm。這種精確控制確保了不同生產批次的顏色一致性，這對於要求外觀均勻的應用至關重要。

4. 性能曲線分析

雖然原始文件中引用了特定的圖形數據（例如圖1為光譜發射，圖5為視角），但此類元件的典型曲線說明了重要的關係。順向電流對順向電壓（I-V）曲線顯示了二極體的指數關係特性。發光強度對順向電流曲線通常顯示光輸出隨電流增加呈近線性增長，直到某個點後效率可能下降。光譜分佈曲線會顯示每個單色晶片的單一峰值，其半高寬定義了色純度。理解這些曲線對於電路設計至關重要，特別是在以最佳效率驅動LED以及預測不同工作條件下的光輸出時。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與接腳定義

此元件採用標準SMD封裝。關鍵尺寸包括本體長度約3.2 mm、寬度約2.8 mm，典型高度為1.9 mm。公差通常為±0.1 mm。封裝使用水清透鏡。接腳定義如下：接腳1和3連接至綠色AlInGaP晶片，而接腳2和4則連接至黃色AlInGaP晶片。此配置允許獨立控制每種顏色。

5.2 建議PCB焊墊佈局

提供了建議的焊墊圖案（Footprint），以確保可靠的焊接和正確的機械對位。此圖案通常包含略大於元件端子的焊墊，以利形成良好的焊錫圓角，這對於接點強度和散熱至關重要。

6. 焊接與組裝指南

6.1 紅外線迴焊參數

對於無鉛組裝製程，建議採用特定的迴焊溫度曲線。本體峰值溫度不應超過260°C，且高於260°C的時間應限制在最多10秒。建議進行最高至200°C的預熱階段。應針對特定的PCB設計、錫膏和使用的迴焊爐來設定溫度曲線。在此條件下，元件最多可承受兩次迴焊循環。

6.2 手動焊接

若需使用烙鐵進行手動焊接，烙鐵頭溫度應控制在最高300°C，且每個接腳的焊接時間不應超過3秒。手動焊接僅應執行一次。

6.3 儲存與處理

此LED對濕氣敏感（MSL 3級）。當儲存在原始密封的防潮袋內並附有乾燥劑時，應保持在≤30°C及≤90%相對濕度下，並在一年內使用。一旦開封，元件應儲存在≤30°C及≤60%相對濕度下。建議在開封後一週內完成紅外線迴焊製程。對於開封後存放超過一週的元件，在焊接前需要進行烘烤程序（例如，60°C至少20小時），以去除吸收的濕氣，防止在迴焊過程中發生爆米花損壞。

6.4 清潔

若需在焊接後進行清潔，僅應使用指定的溶劑。將LED在室溫下浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘是可接受的。使用未指定的化學品可能會損壞封裝材料。

7. 包裝與訂購資訊

元件供應於8 mm寬的凸版載帶上，捲繞在直徑7英吋（178 mm）的捲盤上，符合EIA-481標準。每捲包含3000顆元件。載帶使用覆蓋帶密封元件凹槽。對於少於整捲的數量，剩餘批次的最低包裝數量為500顆。

8. 應用建議

8.1 典型應用情境

此雙色LED非常適合用於多狀態指示。例如，在網路路由器中，綠色晶片可指示電源開啟/運作正常，而黃色晶片可指示資料活動或系統警示。在消費性電子產品中，它可作為充電/狀態組合指示燈。其小巧尺寸使其適合用於手持裝置上的微型鍵盤或圖示背光。

8.2 設計考量

限流：務必為每個LED晶片使用串聯的限流電阻。電阻值可使用歐姆定律計算：R = (電源電壓 - LED順向電壓) / 期望電流。使用典型Vf 2.0V、期望電流20 mA及5V電源，R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω。

熱管理：雖然功耗低，但確保PCB上散熱焊墊（如有）或接腳周圍有足夠的銅箔有助於散熱，特別是在高環境溫度下，能維持LED壽命和穩定的光輸出。

靜電防護：此元件對靜電放電（ESD）敏感。在處理和組裝過程中必須採用適當的ESD防護措施（如靜電手環、接地工作站、導電泡棉）。

9. 技術比較與差異化

與單色SMD LED相比，此元件將兩種功能整合在單一封裝中，節省了空間，減少了PCB佔用面積和組裝時間。對於這些特定顏色（綠色和黃色），使用AlInGaP技術通常比某些其他LED技術提供更高的發光效率和更好的溫度穩定性，從而在整個工作溫度範圍內產生更明亮且更一致的輸出。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以同時以最大直流電流（各30 mA）驅動綠色和黃色LED嗎？

答：技術上可以，但必須考慮總功耗。如果順向電壓處於其範圍的高端，同時以各30mA操作會導致總功耗可能超過建議限制。更安全的做法是在絕對最大額定值以下操作，例如各20 mA，並確保充分的熱設計。

問：峰值波長和主波長有何不同？

答：峰值波長（λp）是光譜功率分佈達到最大值時的波長。主波長（λd）是與參考白光比較時，與LED感知顏色相匹配的單色光波長。在以人為中心的應用中，λd對於顏色規格更為相關。

問：為什麼開封後的儲存條件如此重要？

答：SMD封裝會從空氣中吸收濕氣。在高溫迴焊過程中，這些被吸收的濕氣會迅速汽化，產生內部壓力，可能導致封裝分層或晶片破裂，這種故障稱為爆米花效應。指定的儲存條件和烘烤程序可防止此情況發生。

11. 實際應用案例

情境：為可攜式裝置設計雙狀態指示燈

一位設計師正在設計一款具有單一指示燈的緊湊型媒體播放器。需求是：恆亮綠色表示播放，閃爍綠色表示暫停，恆亮黃色表示充電/待機。使用此雙色LED簡化了設計。具有兩個GPIO接腳的微控制器可以透過簡單的電晶體開關，或如果GPIO能吸收足夠電流則直接獨立控制綠色和黃色晶片。寬廣的130度視角確保從各個角度都能看到狀態。設計師選擇來自相同強度和色調分級的元件，以確保所有生產單位的顏色和亮度一致。

12. 原理介紹

發光二極體（LED）是一種當電流通過時會發光的半導體元件。此現象稱為電致發光。在AlInGaP（磷化鋁銦鎵）LED中，電能促使電子和電洞在半導體的主動區內復合，以光子（光）的形式釋放能量。光的特定顏色由半導體材料的能隙決定，而能隙是透過調整組成元素的比例來設計的。雙色LED封裝內含兩個具有不同能隙的半導體晶片，它們在電氣上隔離，但共享共同的機械結構。

13. 發展趨勢

SMD LED技術的總體趨勢持續朝向更高效率（每瓦更多流明）發展，從而實現更明亮的顯示或更低的功耗。微型化仍然是關鍵驅動力，允許在消費性電子產品中實現更密集的封裝和新的外形尺寸。同時也著重於改善顯色性和一致性，以及在惡劣環境條件下增強可靠性。整合，例如將控制IC與LED結合在單一封裝中（智慧型LED），是另一個不斷增長的領域，旨在簡化系統設計。