LED 燈珠 333-2SUGC/S400-A5 規格書 - 亮綠色 - 3.4V - 20mA - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一款高亮度亮綠色 LED 燈珠的規格。此元件專為需要卓越光輸出與可靠性的應用而設計。其採用水透明樹脂封裝，能提升光萃取效率，呈現清晰明亮的綠色光。本產品符合 RoHS 指令，並提供適用於自動化組裝製程的包裝形式。

1.1 核心特色與優勢

此 LED 為設計工程師提供多項關鍵優勢：

• 高發光強度：在標準驅動電流 20mA 下，典型發光強度值介於 4000 至 8000 毫燭光 (mcd) 之間，適用於需要高可見度的指示燈與背光應用。
• 窄視角：典型視角 (2θ1/2) 為 10 度，提供集中的光束，非常適合定向照明或狀態指示。
• 包裝選擇：提供捲帶包裝，便於高效的取放 (pick-and-place) 製造。
• 堅固結構：採用堅固的導線架與封裝設計，確保可靠運作。
• 環保合規：本產品為無鉛 (Pb-free) 設計，並持續符合 RoHS 規範。

1.2 目標市場與應用

此 LED 主要針對消費性電子產品與顯示器應用，這些應用需要明亮、可靠的指示燈。典型應用包括：

• 電視與顯示器的狀態指示燈。
• 電話與通訊設備的背光或指示燈。
• 電腦周邊設備與內部元件的指示燈。

2. 技術參數深入解析

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的極限。不保證在此條件下運作。

• 連續順向電流 (I_F)：25 mA - 可持續流經 LED 的最大直流電流。
• 靜電放電 (ESD)：150 V (人體放電模型) - 表示元件對靜電的敏感度；必須採取適當的 ESD 防護措施。
• 逆向電壓 (V_R)：5 V - 可施加於逆向方向的最大電壓。
• 功率消耗 (P_d)：110 mW - 在環境溫度 25°C 下，封裝可散發的最大功率。
• 操作溫度 (T_opr)：-40°C 至 +85°C - 正常運作的環境溫度範圍。
• 儲存溫度 (T_stg)：-40°C 至 +100°C - 安全儲存的溫度範圍。
• 焊接溫度 (T_sol)：260°C 持續 5 秒 - 適用於波焊或迴流焊的峰值溫度與時間耐受度。

2.2 光電特性 (Ta=25°C)

這些是在指定測試條件下量測的典型性能參數。設計應基於這些數值。

• 發光強度 (I_v)：最小 4000 mcd，典型 8000 mcd (於 I_F=20mA 時)。此高強度是主要特色。
• 視角 (2θ_1/2)：典型 10 度。窄視角可集中光輸出。
• 峰值波長 (λ_p)：典型 525 nm。發光強度最高的波長。
• 主波長 (λ_d)：典型 530 nm。人眼感知的單一波長，定義了綠色色調。
• 順向電壓 (V_F)：典型 3.4 V，最大 4.0 V (於 I_F=20mA 時)。對於驅動電路設計與電源選擇至關重要。
• 逆向電流 (I_R)：最大 50 μA (於 V_R=5V 時)。指定關閉狀態下的漏電流。

量測公差：順向電壓 (±0.1V)、發光強度 (±10%)、主波長 (±1.0nm)。

3. 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。對於理解單點規格之外的實際性能至關重要。

3.1 相對強度 vs. 波長

此光譜分佈曲線顯示了不同波長的光輸出。它確認了綠色光發射，峰值約在 525nm，典型光譜頻寬 (Δλ) 為 35nm，這定義了綠色的純度。

3.2 指向性圖案

極座標圖說明了光強度的空間分佈，與 10 度視角相關。它顯示了在中心光束之外，強度如何急遽下降。

3.3 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。在 20mA 下典型順向電壓 3.4V 是關鍵工作點。由於 LED 是電流驅動元件，此曲線對於設計限流電路至關重要。

3.4 相對強度 vs. 順向電流

此圖表顯示光輸出（強度）與順向電流大致成正比，直至最大額定值。它突顯了穩定電流控制對於一致亮度的重要性。

3.5 溫度依存性

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：顯示發光輸出隨著環境溫度升高而降低。這是由於在較高溫度下內部量子效率降低所致。
順向電壓 vs. 環境溫度：指出順向電壓特性如何隨溫度變化。通常，對於基於 InGaN 的 LED，V_F會隨著溫度升高而略微下降。

4. 機械與封裝資訊

4.1 封裝尺寸

此 LED 採用標準徑向引腳封裝（常稱為燈泡封裝）。關鍵尺寸註記包括：

• 所有尺寸單位為毫米 (mm)。
• 凸緣（透鏡底部的平坦部分）的高度必須小於 1.5mm (0.059")。
• 未指定尺寸的一般公差為 ±0.25mm。

尺寸圖指定了引腳間距、本體直徑、透鏡形狀與總高度，這些對於 PCB 焊墊設計與確保在機殼內的正確安裝至關重要。

4.2 極性識別

較長的引腳通常表示陽極（正極），而較短的引腳是陰極（負極）。這是徑向 LED 的標準慣例。陰極也可能透過 LED 透鏡上的平坦邊緣或塑膠基座上的凹口來標示。正確的極性對於運作至關重要。

5. 焊接與組裝指南

正確的操作對於維持 LED 性能與可靠性至關重要。

5.1 引腳成型

• 在距離環氧樹脂燈泡底部至少 3mm 處彎折引腳，以避免對內部晶片與焊線造成應力。
• 執行引腳成型前 soldering.
• 避免在成型過程中對 LED 封裝施加應力。
• 在室溫下剪裁引腳。
• 確保 PCB 孔位與 LED 引腳完美對齊，以避免安裝應力。

5.2 儲存條件

• 建議儲存條件：≤30°C 且 ≤70% 相對濕度 (RH)。
• 出貨後的保存期限：在此條件下為 3 個月。
• 如需更長時間儲存（最長 1 年），請使用帶有氮氣環境與乾燥劑的密封容器。
• 避免在潮濕環境中溫度劇烈變化，以防止凝結。

5.3 焊接製程

一般規則：保持焊點與環氧樹脂燈泡之間的最小距離為 3mm。

手工焊接：
- 烙鐵頭溫度：最高 300°C（適用於最高 30W 烙鐵）。
- 每支引腳焊接時間：最長 3 秒。

浸焊/波焊：
- 預熱溫度：最高 100°C（最長 60 秒）。
- 焊錫槽溫度與時間：最高 260°C 持續 5 秒。

關鍵焊接注意事項：

• 在高溫操作期間避免對引腳施加應力。
• 不要進行超過一次的浸焊/手工焊接。
• 焊接後，在 LED 冷卻至室溫前，保護其免受機械衝擊/振動。
• 避免從峰值焊接溫度快速冷卻。
• 始終使用能達成可靠焊點的最低可能焊接溫度。
• 必須嚴格控制波焊參數。

5.4 清潔

• 如有必要，僅在室溫下使用異丙醇清潔，時間 ≤1 分鐘。
• 使用前在室溫下乾燥。
• 避免超音波清洗。若絕對需要，必須進行廣泛的預先驗證，以確保不會造成損壞，因為超音波能量可能導致內部焊線或環氧樹脂破裂。

5.5 熱管理

雖然這是低功率元件，但熱管理對於使用壽命仍然重要：

• 在應用設計中考慮散熱。
• 在較高的環境溫度下，適當降低操作電流（請參考降額曲線，此處雖未明確顯示但已暗示）。
• 控制最終應用中 LED 周圍的溫度。

6. 包裝與訂購資訊

6.1 包裝規格

LED 的包裝旨在防止損壞與濕氣侵入：

• 一級包裝：防靜電袋。
• 二級包裝：內盒。
• 三級包裝：用於運輸的外箱。

6.2 包裝數量

• 每防靜電袋最少 200 至 500 顆。
• 4 袋裝入 1 個內盒。
• 10 個內盒裝入 1 個外箱。

6.3 標籤說明

包裝上的標籤包含關鍵資訊：

• CPN：客戶生產編號。
• P/N：生產編號（料號）。
• QTY：包裝數量。
• CAT：等級（可能為強度或波長的分級類別）。
• HUE：主波長。
• REF： Reference.
• LOT No：批號，用於追溯。

7. 應用建議與設計考量

7.1 驅動電路設計

由於典型順向電壓為 3.4V，建議使用恆流驅動器，特別是當從 5V 或 12V 等電壓源供電時。對於基本指示燈應用，可使用簡單的串聯電阻，計算公式為 R = (V_supply- V_F) / I_F。確保電阻的額定功率足夠。

7.2 光學設計

窄 10 度視角使此 LED 適合需要聚焦光束的應用。如需更寬的照明，則需要二次光學元件（例如擴散片或透鏡）。水透明樹脂提供清晰、非擴散的光輸出。

7.3 PCB 佈局

確保 PCB 焊墊圖案與封裝尺寸和引腳間距相符。在 LED 本體周圍提供足夠的間隙，以符合建議的焊點最小距離 3mm。如果 LED 將在其最大電流附近驅動，請考慮使用散熱焊墊。

8. 技術比較與差異化

雖然直接比較需要特定的競爭對手數據，但根據其規格書，此 LED 的主要差異化優勢為：

• 極高發光強度：在 20mA 下達到 4000-8000 mcd，對於標準綠色 LED 燈泡封裝而言顯著偏高，提供卓越亮度。
• 窄而聚焦的光束：10 度視角比許多標準 LED（通常為 30-60 度）更窄，提供更定向的光線。
• InGaN 晶片技術：使用氮化銦鎵 (InGaN) 材料是高亮度綠/藍/白光 LED 的標準，提供良好的效率與穩定性。

9. 常見問題 (FAQ)

9.1 峰值波長與主波長有何不同？

峰值波長 (525nm)是光譜功率達到最大值的物理波長。主波長 (530nm)是人眼感知為與 LED 顏色相匹配的心理物理單一波長。兩者通常接近但不完全相同。

9.2 我可以持續以最大電流 25mA 驅動此 LED 嗎？

雖然絕對最大額定值為 25mA，但光電特性是在 20mA 下指定的。為了可靠的長期運作並考慮溫升，通常建議以等於或低於典型測試條件 (20mA) 的標稱電流進行設計。在高環境溫度下可能需要降額使用。

9.3 為什麼焊點距離至少 3mm 如此重要？

此距離可防止過多的熱量沿著引腳傳導，在焊接過程中損壞敏感的內部半導體晶片或環氧樹脂。過熱可能導致分層、破裂或光輸出的永久性衰減。

10. 實際應用案例

情境：為機架式工業電腦設計高可見度的電源狀態指示燈。

1. 需求：在光線充足的房間內，從數英尺外即可看到的明亮、明確的綠燈。
2. 選擇：選擇此 LED 是因為其高強度（典型 8000 mcd）和窄視角，有助於將光線集中朝向觀察者。
3. 電路設計：元件由系統的 5V 待機電源軌供電。計算串聯電阻：R = (5V - 3.4V) / 0.020A = 80 歐姆。選擇標準的 82 歐姆、1/4W 電阻。
4. 機械整合：LED 安裝在前面板 PCB 上。面板有一個小孔。窄光束確保大部分光線透過孔徑射出而不會溢出。
5. 組裝：在 PCB 組裝期間，使用波焊，其溫度曲線峰值為 250°C 持續 4 秒，符合規格書限制。焊接後剪裁引腳，確保剪裁處距離 LED 本體超過 3mm。

此應用案例充分利用了 LED 的關鍵優勢：高亮度與光束聚焦。