LED 燈珠 333-2SURC/S400-A8 規格書 - 亮紅色 - 20mA - 3200-5000mcd - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一款專為需要卓越光輸出之應用所設計的高亮度 LED 燈珠規格。此元件採用 AlGaInP 晶片技術，搭配水透明樹脂封裝，可產生亮紅色光。其設計著重可靠性與穩健性，適用於多種電子顯示器與指示燈應用。

1.1 核心優勢

• 高發光強度：在標準順向電流 20mA 下，典型發光強度範圍為 3200 至 5000 毫燭光 (mcd)。
• 窄視角：典型視角 (2θ1/2) 為 10 度，提供集中且強烈的光輸出。
• 合規性與可靠性：本產品符合 RoHS、歐盟 REACH 及無鹵素標準 (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm)，確保環境安全與長期可靠性。
• 包裝靈活性：提供捲帶包裝，適用於自動化組裝製程。

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背光市場。其主要應用包括：

• 電視機 (TV)
• 電腦顯示器
• 電話機
• 一般電腦周邊設備與指示燈

2. 深入技術參數分析

2.1 絕對最大額定值

下表列出可能導致元件永久損壞的應力極限。這些並非操作條件。

2.2 電光特性 (Ta=25°C)

這些參數定義了 LED 在 25°C 環境溫度下正常操作時的典型性能。

量測備註：順向電壓：±0.1V 不確定度；發光強度：±10% 不確定度；主波長：±1.0nm 不確定度。

2.3 熱特性

元件性能受溫度影響。操作範圍為 -40°C 至 +85°C。在接近上限溫度操作時，適當的散熱或電流降額對於維持性能與壽命至關重要。

3. 分級系統說明

本產品根據關鍵性能參數進行分類，以確保應用設計的一致性。標示系統包含以下代碼：

• CAT：發光強度 (Iv) 等級。這允許在特定亮度範圍內選擇 LED。
• HUE：主波長 (λd) 等級。這確保多個元件間的顏色一致性。
• REF：順向電壓 (VF) 等級。透過將具有相似壓降的 LED 分組，有助於設計穩定的驅動電路。

這些分級代碼通常與零件編號 (P/N)、客戶生產編號 (CPN)、包裝數量 (QTY) 及批號 (LOT No) 一同標示於產品標籤上。

4. 性能曲線分析

本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。

4.1 相對強度 vs. 波長

此曲線顯示光譜功率分佈，典型峰值波長 (λp) 為 632 nm，主波長 (λd) 為 624 nm。典型光譜輻射頻寬 (Δλ) 為 20 nm，定義了亮紅色的純度與特定色調。

4.2 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)

I-V 曲線為非線性，是二極體的典型特性。在標準操作電流 20mA 下，順向電壓 (VF) 典型值為 2.0V，範圍從 1.7V 至 2.4V。此資訊對於設計限流電路至關重要。

3.3 相對強度 vs. 順向電流

發光強度隨順向電流增加而增加。然而，操作於建議的連續電流 (25mA) 以上或缺乏適當的熱管理，將因接面溫度升高而降低效率並縮短壽命。

4.4 溫度相依性曲線

相對強度 vs. 環境溫度：光輸出會隨著環境溫度上升而降低。設計者必須在高溫環境中考慮此降額效應。

順向電流 vs. 環境溫度：對於恆壓驅動，順向電流可能隨溫度變化。建議使用恆流驅動器，以在整個操作溫度範圍內獲得穩定的性能。

4.5 指向性圖案

極座標圖說明了典型的 10 度視角，顯示光強度如何集中在窄光束內。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸圖

此 LED 採用標準燈式封裝。關鍵尺寸備註包括：

• 所有尺寸單位為毫米 (mm)。
• 凸緣高度必須小於 1.5mm (0.059\")。
• 未指定尺寸的預設公差為 ±0.25mm。

圖面指定了引腳間距、本體直徑、總高度，以及從環氧樹脂燈泡到引腳彎曲或焊接點的最小建議距離 (3mm)。

5.2 極性識別

陰極通常由 LED 透鏡上的平坦處或較短的引腳來識別。請務必參考封裝圖以確認明確的極性標記，確保正確安裝。

6. 焊接與組裝指南

6.1 引腳成型

• 在距離環氧樹脂燈泡底部至少 3mm 處彎曲引腳。
• 進行引腳成型前 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。

6.2 建議焊接條件

關鍵注意事項：

1. 避免在高溫下對引腳施加應力。

2. 請勿重複焊接 (浸焊或手工焊) 超過一次。

3. 焊接後，在 LED 冷卻至室溫前，保護其免受機械衝擊。

4. 始終使用最低的有效焊接溫度。

6.3 清潔

• 如有必要，僅在室溫下使用異丙醇清潔，時間 ≤1 分鐘。
• 除非絕對必要且經過徹底的預先資格測試，否則請勿使用超音波清洗，因其可能損壞內部結構。

6.4 儲存條件

• 儲存於 ≤30°C 且 ≤70% 相對濕度 (RH) 的環境中。
• 在此條件下，出貨後的保存期限為 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吸濕劑的密封容器。
• 避免在潮濕環境中溫度劇烈變化，以防止凝結。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 包裝規格

• 防靜電袋：保護 LED 免受靜電放電 (ESD) 影響。
• 內盒：內含多個防靜電袋。
• 外箱：內含多個內盒。

7.2 包裝數量

1. 每個防靜電袋最少 200 至 500 顆。
2. 每個內盒 5 袋。
3. 每個外箱 10 個內盒。

8. 應用建議與設計考量

8.1 典型應用電路

始終使用恆流源或帶有串聯限流電阻的電壓源來驅動 LED。使用公式計算電阻值：R = (V_電源- V_F) / I_F。使用規格書中的最大 V_F(2.4V) 進行最壞情況設計，以確保電流不超過限制。例如，使用 5V 電源且目標 I_F為 20mA：R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130Ω。標準的 130Ω 或 150Ω 電阻皆適用。

8.2 熱管理

這是關鍵的設計因素。功率消耗 (P_d) 為 V_F* I_F。在典型值 2.0V 和 20mA 下，為 40mW。雖然低於最大 60mW，但在高環境溫度或氣流不良的外殼中操作時，需要降低操作電流，以防止接面溫度超過安全限制，這將加速流明衰減並縮短操作壽命。

8.3 光學設計

窄 10 度視角使此 LED 非常適合需要聚焦光束或定向光的應用，例如需要從特定角度可見的指示燈或小區段背光。

9. 技術比較與差異化

與標準紅色 LED 相比，此元件的關鍵差異在於其極高的發光強度 (3200-5000 mcd)與窄視角，這是透過使用 AlGaInP 晶片技術和特定的透鏡設計實現的。此組合針對定向光束中高亮度至關重要的應用進行了優化，而非廣域照明。其符合現代環保標準 (RoHS、REACH、無鹵素) 也使其適用於具有嚴格法規要求的全球市場。

10. 常見問題 (FAQ)

Q1: 峰值波長 (λp) 和主波長 (λd) 有何不同？

A1: 峰值波長是發射光功率最大的波長。主波長是人眼感知到的、與 LED 顏色相匹配的單一波長。對於此紅色 LED，λp 為 632nm (物理峰值)，而 λd 為 624nm (感知顏色)。

Q2: 我可以連續以 25mA 驅動此 LED 嗎？

A2: 可以，25mA 是絕對最大連續順向電流。然而，為了獲得最佳壽命與可靠性，特別是在較高的環境溫度下，建議在典型測試條件 20mA 或以下操作。

Q3: 為什麼距離環氧樹脂燈泡 3mm 對於焊接和引腳彎曲如此重要？

A3: 此距離可防止來自焊點或彎曲處的過多熱傳導或機械應力到達環氧樹脂燈泡內敏感的內部晶粒和接合線，這可能導致立即故障或長期可靠性問題。

Q4: 訂購時如何解讀 CAT、HUE 和 REF 代碼？

A4: 這些是分級代碼。您將根據應用對亮度一致性、顏色均勻性和電路穩定性的需求，指定所需的發光強度 (CAT)、主波長 (HUE) 和順向電壓 (REF) 範圍。請查閱製造商的詳細分級規格文件以獲取確切的代碼值與範圍。

11. 實務設計案例研究

情境：為網路設備設計一個狀態指示燈，該指示燈必須在光線充足的房間內，從 3 公尺距離、從前面板約 15 度視角清晰可見。

元件選擇：由於其高強度 (≥3200 mcd) 確保了即使在明亮環境光下也能清晰可見，此 LED 是絕佳選擇。10 度視角自然形成明亮、聚焦的光點，將落在所需的 15 度視角錐內。

電路設計：使用數位設備中常見的 3.3V 邏輯電源。計算串聯電阻：R = (3.3V - 2.4V_最大值) / 0.02A = 45Ω。使用標準 47Ω 電阻。LED 功率消耗：P_d≈ 2.0V * 0.02A = 40mW。電阻功率：P_R= (0.02A)²* 47Ω = 18.8mW。兩者均在安全限制內。

佈局考量：將 LED 放置在 PCB 上，以便遵守 3mm 焊接距離規則。確保沒有其他高大的元件遮擋 LED 的窄光束。

12. 技術原理介紹

此 LED 基於 AlGaInP (磷化鋁鎵銦) 半導體晶片。當施加順向電壓時，電子和電洞在晶片的主動區域內復合，以光子的形式釋放能量——此過程稱為電致發光。AlGaInP 合金的特定成分決定了能隙能量，進而定義了發射光的波長 (顏色)，在此例中為紅色。水透明環氧樹脂作為透鏡，將光輸出塑造成指定的 10 度視角，並保護精密的半導體晶片免受環境影響。

13. 產業趨勢與發展

指示燈和顯示器 LED 的趨勢持續朝向更高效率 (每瓦更多流明) 和更高可靠性發展。雖然此元件提供高強度，但此產品類別的未來迭代可能著重於在更低的驅動電流下實現相似的亮度，以提高能源效率。同時，業界持續推動更廣泛、更嚴格地遵守 RoHS 和 REACH 以外的環保法規，例如衝突礦產聲明和循環經濟原則。在自動化製造中，對精確分級 (更嚴格的 CAT、HUE、REF 範圍) 的需求正在增加，以確保最終產品質量的一致性，而無需手動校準或分類。