全彩頂視LED 67-23系列 - 封裝尺寸3.2x2.8x1.9mm - 順向電壓2.0-4.0V - 功率60-130mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

67-23系列代表專為表面黏著應用設計的全彩頂視發光二極體（LED）家族。這些LED的特點在於其緊湊的P-LCC-4（塑膠引腳晶片載體，4腳）封裝，搭配無色透明視窗，提供寬廣且均勻的光線發射模式。核心設計理念著重於在背光與導光管（導光柱）系統中實現最佳性能，使其成為空間與電源效率至關重要的應用的理想選擇。

本系列的核心優勢包括其極寬的視角，這得益於封裝設計與整合式內部反射器。此特性確保在廣大區域內維持一致的亮度，這對於指示燈與背光應用至關重要。此外，這些元件專為低電流操作而設計，典型順向電流為20mA，且能低至2mA運作。此低功耗需求使其特別適合電池供電的攜帶式電子產品及其他優先考量節能的裝置。本系列提供多種發光顏色，包括深紅、亮黃綠與藍色，實現多樣化的設計應用。

2. 技術參數深度分析

2.1 電光特性

每種LED顏色變體的效能由在標準條件（環境溫度25°C，順向電流（I_F）為20mA）下測量的特定電光參數定義。

• 發光強度（I_V）：此參數表示LED的感知亮度。深紅（SDR）變體提供最高的典型強度，為112 mcd（毫坎德拉）。亮黃綠（SYG）與藍色（UB）變體則分別提供20 mcd與18 mcd的典型強度。設計師在決定達到特定亮度目標所需的LED數量時，必須考量這些數值。
• 波長特性：發射光顏色有精確定義。深紅LED的典型峰值波長（λ_p）為650 nm，主波長（λ_d）為639 nm。黃綠LED發射波長為575 nm（峰值）與573 nm（主波長）。藍色LED則為468 nm（峰值）與470 nm（主波長）。影響色彩純度的頻譜頻寬（Δλ），紅光與黃綠光LED約為20 nm，藍光LED約為26 nm。
• 視角（2θ_1/2）：本系列的一個關鍵特色是其120度視角。此寬廣視角確保從多種視角都能看見LED，這對於使用者觀看位置可能變動的面板指示燈與背光應用至關重要。

2.2 電氣與熱參數

了解電氣極限與熱行為對於可靠的電路設計至關重要。

• 順向電壓（V_F）：LED運作時的跨壓降。紅光與黃綠光LED的典型V_F為2.0V（最大2.4V），而藍光LED需要較高的典型V_F，為3.5V（最大4.0V）。此差異必須在驅動電路中考量，特別是在多色設計中。
• 絕對最大額定值：這些是任何情況下皆不得超過的應力極限，以防止永久損壞。關鍵極限包括所有顏色的反向電壓（V_R）為5V。最大連續順向電流（I_F），紅/黃綠光為25mA，藍光為30mA。用於脈衝操作（1kHz，1/10工作週期）的峰值順向電流（I_FP）較高，紅/黃綠光為60mA，藍光為100mA。最大功率耗散（P_d），紅/黃綠光為60mW，藍光為130mW，這與熱管理直接相關。
• 操作與儲存溫度：元件的額定操作溫度範圍（T_opr）為-40°C至+85°C，儲存溫度範圍（T_stg）為-40°C至+100°C，確保在嚴苛環境下的功能性。
• 靜電放電（ESD）：人體模型（HBM）ESD耐受度，紅光與黃綠光LED為2000V，藍光LED為1000V。建議在組裝過程中遵循適當的ESD處理程序。

3. 分級系統說明

本產品採用分級系統，依據關鍵性能參數對LED進行分類，確保生產批次內的一致性。捲帶上的標籤標示三個主要分級：

• CAT（發光強度等級）：此代碼根據測量的發光強度對LED進行分組。設計師可以選擇特定的CAT等級，以保證其應用達到最低亮度水平，這對於在多LED陣列中實現均勻外觀至關重要。
• HUE（主波長等級）：此分級根據LED的主波長進行分類，主波長定義了精確的色座標。對於需要精確色彩匹配的應用（例如狀態指示燈或色彩一致性至關重要的多色顯示器），選擇嚴格的HUE等級是關鍵。
• REF（順向電壓等級）：此代碼根據LED的順向電壓降進行排序。使用相同REF等級的LED可以簡化限流電阻設計，並有助於在多個LED並聯時確保電流均勻分配，從而提升壽命與亮度一致性。

4. 性能曲線分析

雖然資料表中參考了特定的圖形數據，但典型的電光特性曲線通常會說明關鍵參數之間的關係。這些通常包括：

• 相對發光強度 vs. 順向電流（I-V曲線）：此曲線顯示光輸出如何隨著驅動電流增加。它通常是非線性的，在接近最大電流下操作可能導致亮度增益遞減，同時增加元件的熱量與應力。
• 順向電壓 vs. 順向電流：此圖描繪二極體的導通特性。達到閾值電壓後，電壓隨電流呈對數增加。
• 發光強度 vs. 環境溫度：LED的光輸出通常隨著接面溫度上升而降低。了解此降額對於在高環境溫度下運作的應用至關重要，以確保維持所需的亮度。
• 頻譜分佈：相對強度對波長的圖表，顯示每種顏色變體的發射頻譜形狀與寬度。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與佈局

LED採用P-LCC-4封裝，總尺寸約為長3.2mm、寬2.8mm、高1.9mm（不包含圓頂透鏡）。封裝具有四個引腳。頂視圖清晰地顯示單一封裝內三個顏色晶片（紅、綠、藍）各自的陽極與陰極連接，這對於正確的PCB焊墊設計與組裝時的方向至關重要。提供了建議的焊墊圖案（焊墊設計），以確保在迴焊過程中形成可靠的焊點。

5.2 極性識別

資料表包含指示每個晶片極性的圖示。正確識別紅、綠、藍二極體的陽極與陰極對於防止操作期間的反向偏壓至關重要，反向偏壓可能損壞LED。

6. 焊接與組裝指南

這些SMD LED與標準自動化貼裝設備及焊接製程相容。

• 迴焊：本元件適用於氣相與紅外線迴焊。建議的最高焊接溫度曲線峰值為260°C，持續時間不超過10秒。必須嚴格遵守此溫度曲線，以防止對塑膠封裝與內部打線造成熱損傷。
• 手工焊接：若需手動焊接，烙鐵頭溫度不應超過350°C，且每個引腳的接觸時間應限制在3秒或更短。可在焊點與封裝本體之間的引腳上使用散熱片。
• 儲存與處理：LED以防潮包裝出貨。在準備使用元件前不應打開包裝袋。打開前，儲存條件應為30°C/90%RH或更低。打開後，元件有指定的車間壽命（暴露於工廠環境條件的時間）為168小時（7天）。若超過此時間，在進行迴焊前可能需要進行烘烤程序，以防止焊接過程中發生爆米花效應或分層。

7. 包裝與訂購資訊

LED以捲帶包裝供應，用於自動化組裝。載帶寬度為8mm。每標準捲包含2000顆。捲帶標籤包含關鍵資訊，包括元件料號（CPN）、數量（QTY）、批號（LOT NO）以及該捲帶上LED的特定分級代碼（CAT、HUE、REF）。防潮包裝包括將捲帶置於鋁箔防潮袋內，並附有乾燥劑與濕度指示卡，以在儲存與運輸過程中保護元件。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 汽車內裝：儀表板儀錶組、控制開關與資訊娛樂系統按鈕的背光。
• 通訊設備：桌機、行動裝置與傳真機中的狀態指示燈與鍵盤背光。
• 消費性電子產品：家電中LCD顯示器的背光、控制面板上符號的平面照明，以及一般指示燈。
• 導光管/導光板系統：寬廣的視角與內部反射器設計，使這些LED在將光耦合至壓克力或聚碳酸酯導光板時特別有效，能從邊緣照亮標籤、按鈕或圖形覆蓋層。

8.2 設計考量與注意事項

• 電流限制：必須使用外部限流電阻與每個LED或LED串聯。LED的順向電壓具有負溫度係數與製造公差。若無串聯電阻，供應電壓的輕微增加可能導致順向電流大幅且可能具破壞性的增加。電阻值可使用歐姆定律計算：R = (V電源_{- V}) / I_F熱管理：_F.
• 雖然功率耗散低，但確保散熱焊墊（若適用）或引腳周圍有足夠的PCB銅箔面積有助於散熱，特別是在高環境溫度環境下或以接近最大電流驅動時。這有助於維持光輸出與長期可靠性。ESD保護：
• 在處理與組裝過程中實施標準ESD預防措施。若應用處於易發生靜電放電的環境中，考慮在敏感線路上添加暫態電壓抑制（TVS）二極體或其他保護電路。9. 可靠性與品質保證

資料表概述了一系列全面的可靠性測試，以確保產品在各種環境與操作應力下的穩健性。這些測試以90%信心水準與10%批容許不良率（LTPD）進行。關鍵測試項目包括：

迴焊耐受性（260°C）

• 溫度循環（-40°C至+100°C）
• 熱衝擊（-10°C至+100°C）
• 高溫儲存（100°C）
• 低溫儲存（-40°C）
• 直流操作壽命（20mA下1000小時）
• 高溫/高濕儲存（85°C/85% RH）
• 通過這些嚴格的測試，驗證了LED適用於要求嚴苛的應用，包括汽車與工業用途。

10. 技術比較與差異化

67-23系列透過幾個關鍵特色在市場中脫穎而出。與標準頂視LED相比，其整合式內部反射器與封裝光學設計專門針對導光管耦合效率進行優化，減少光學損失。能夠在極低電流（低至2mA）下有效運作，對於超低功耗設計是一大優勢，此特色在競爭產品中並非總是強調。此外，在單一緊湊的P-LCC-4封裝中提供三種不同的原色，為全彩指示燈應用提供了設計靈活性，無需為單獨的單色LED額外佔用PCB空間。

11. 常見問題（FAQ）

問：如果我的電源精確調節在LED的典型順向電壓，我可以不使用限流電阻來驅動這些LED嗎？

答：

強烈不建議這樣做，很可能導致LED故障。順向電壓會隨溫度與個體差異而變化。即使供應電壓出現微小的正向偏差，也可能導致過量電流。請務必使用串聯電阻或專用的恆流LED驅動器。No.問：分級代碼（CAT、HUE、REF）的目的是什麼？

答：分級確保了電氣與光學的一致性。例如，若在陣列中視覺色彩均勻性至關重要，則必須指定嚴格的HUE等級。若亮度一致性是關鍵，則指定CAT等級。使用分級元件可防止最終產品中LED之間出現明顯差異。

問：如何解讀車間壽命168小時？

答：防潮袋打開後，元件會從空氣中吸收濕氣。如果它們在吸收過多濕氣（超過168小時車間壽命）後進行迴焊，快速加熱可能導致內部蒸汽壓力，造成封裝破裂（爆米花效應）。若超過車間壽命，必須根據適當的IPC/JEDEC標準（例如，125°C烘烤24小時）對元件進行烘烤，以在焊接前去除濕氣。

12. 設計導入案例研究範例

情境：為醫療設備設計背光薄膜開關面板。

需求：

為多個按鈕提供均勻的白色背光、超低功耗以延長電池壽命，以及可靠的操作。實施方案：

設計一個由透明壓克力製成的導光板（LGP），置於圖形覆蓋層後方。沿著LGP邊緣放置數個67-23系列藍色（UB）與黃綠色（SYG）LED。LED的120度寬廣視角確保光線能有效耦合至壓克力邊緣。接著，光線透過印刷在LGP上的微結構均勻散射到按鈕區域。透過以正確比例混合藍光與黃綠光（由獨立的PWM控制電路驅動），可以實現中性白色背光。低至2mA的最低操作電流允許背光在夜間使用時調至極低亮度，顯著延長電池壽命。P-LCC-4封裝允許在裝置邊緣周圍進行緊湊的PCB佈局。13. 運作原理

發光二極體是一種透過電致發光發射光線的半導體元件。當順向電壓施加於p-n接面時，來自n型材料的電子在主動區與來自p型材料的電洞復合。此復合過程以光子（光）的形式釋放能量。發射光的特定波長（顏色）由主動區使用的半導體材料的能隙決定。67-23系列使用不同的材料系統：紅光與黃綠光晶片使用AlGaInP，藍光晶片使用InGaN/SiC。封裝透鏡與內部反射器則用於塑形並引導發射光進入所需的視角模式。

14. 技術趨勢與背景

像67-23系列這樣的LED發展，是光電領域更廣泛趨勢的一部分。持續朝向更高效率（每瓦更多流明）發展，這使得在相同功率下實現更亮輸出，或在更低功率下實現相同輸出——兩者都對攜帶式與注重能源的應用有益。封裝微型化是另一個關鍵趨勢，使LED能夠整合到更小的裝置中。此外，對具有精確且一致色彩特性的LED需求日益增長，以滿足先進顯示與信號應用的需求。對寬廣視角與導光板相容性的重視，反映了在汽車、工業與消費性產品中，複雜人機介面（HMI）日益重要，其中均勻且美觀的照明是關鍵設計元素。

The development of LEDs like the 67-23 series is part of broader trends in optoelectronics. There is a continuous drive towards higher efficiency (more lumens per watt), which allows for either brighter output at the same power or the same output at lower power—both beneficial for portable and energy-conscious applications. Package miniaturization is another key trend, enabling LEDs to be integrated into ever-smaller devices. Furthermore, there is increasing demand for LEDs with precise and consistent color characteristics to meet the needs of advanced display and signaling applications. The emphasis on wide viewing angles and compatibility with light guides reflects the growing importance of sophisticated human-machine interfaces (HMIs) in automotive, industrial, and consumer products, where even and attractive illumination is a key design element.