SMD LED 93-22SURSYGC/S530-A3/TR8 技術資料表 - 3.2x2.8x1.9mm - 電壓 2.0-2.4V - 亮紅/黃綠光 - 英文版

1. 產品概述

本文件詳細說明一款高性能、表面黏著式LED元件的規格，其特點為整合式反射器。此元件專為在自動化製造環境中實現高可靠性和易於組裝而設計。

1.1 核心優勢

• 包裝於12毫米載帶，適用於7吋捲盤，與標準自動貼裝設備相容。
• 設計用於與紅外線（IR）和氣相迴焊製程相容。
• 符合EIA標準包裝規範。
• IC相容輸入。
• 無鉛結構且符合RoHS規範。
• 整合式反射器，用於增強光線方向與強度。

1.2 目標應用

此LED適用於多種指示燈與背光功能，包括：

• 通訊設備（電話、傳真機）。
• 音訊與視訊設備。
• 電池供電裝置。
• 戶外應用指標。
• 辦公室設備。
• 適用於開關、符號及其他LED的平面背光。
• 通用指示。

2. 裝置選型與技術參數

2.1 裝置選擇指南

本產品依據晶片材料提供兩種主要顏色款式：

• SUR：採用AlGaInP晶片發出亮紅色光，封裝樹脂為透明無色。
• SYG：採用AlGaInP晶片發出亮黃綠色光。封裝樹脂為透明無色。

2.2 絕對最大額定值

超出這些限制的應力可能會造成永久性損壞。所有數值均在環境溫度（Ta）為25°C時指定。

參數	符號	評級	單位
Reverse Voltage	VR	5	V
順向電流 (SUR/SYG)	IF	25	mA
峰值順向電流 (1/10 工作週期 @ 1kHz)	IFP	60	mA
功率消耗 (SUR/SYG)	Pd	60	毫瓦
靜電放電 (人體放電模式)	ESD	2000	V
Operating Temperature	Topr	-40 至 +85	°C
儲存溫度	Tstg	-40 至 +100	°C
焊接溫度 (回流焊)	Tsol	260°C 持續 10 秒。	-
焊接溫度 (手動)	Tsol	350°C 持續 3 秒。	-

2.3 電氣光學特性

在 Ta=25°C 和 I 條件下測得的典型性能參數_F=20mA，除非另有說明。

參數	符號	最小值。	典型值。	最大值。	單位	條件。
Luminous Intensity (SUR)。	IV	17	41	-	mcd	IF=20mA
Luminous Intensity (SYG)	IV	11	17	-	mcd	IF=20mA
視角	2θ1/2	-	130	-	deg	IF=20mA
峰值波長 (SUR)	λp	-	632	-	nm	IF=20mA
峰值波長 (SYG)	λp	-	575	-	nm	IF=20mA
Dominant Wavelength (SUR)	λd	-	624	-	nm	IF=20mA
主波長 (SYG)	λd	-	573	-	nm	IF=20mA
頻譜帶寬 (SUR/SYG)	Δλ	-	20	-	nm	IF=20mA
順向電壓 (SUR/SYG)	VF	-	2.0	2.4	V	IF=20mA
反向電流	IR	-	-	10	μA	VR=5V

3. 性能曲線分析

3.1 順向電流 vs. 順向電壓 (IV曲線)

所提供的 SUR (紅色) 與 SYG (黃綠色) 兩種型號的曲線均顯示典型的二極體特性。順向電壓 (V_F) 呈現正溫度係數，這意味著它會隨著環境溫度升高而略微下降。在 20mA 的典型工作電流下，V_F 約為 2.0V，最大規格值為 2.4V。這種相對較低的順向電壓對於電池供電的應用是有利的。

3.2 相對發光強度 vs. 順向電流

光輸出（發光強度）隨順向電流增加而增加。在正常工作範圍內，曲線大致呈線性，但在較高電流下會趨於飽和。不建議操作超過25mA連續電流的絕對最大額定值，因為這可能導致加速劣化並縮短使用壽命。脈衝電流額定值（60mA，1/10工作週期）允許短時間獲得更高亮度。

3.3 相對發光強度 vs. 環境溫度

與大多數LED一樣，此元件的發光輸出具有溫度依賴性。隨著環境溫度升高，其強度會下降。降額曲線對於設計至關重要，特別是在環境溫度高或熱管理不佳的應用中。該曲線顯示，隨著溫度升高，必須降低允許的正向電流，以保持在功率耗散限制內並確保可靠性。

3.4 光譜分佈

光譜圖確認了AlGaInP晶片的單色光特性。SUR型號的主波長中心約在624奈米（紅色），而SYG型號則中心約在573奈米（黃綠色）。兩者的光譜帶寬（半高全寬）均約為20奈米，顯示出良好的色純度。

3.5 辐射场型

極座標圖顯示了寬廣、類似朗伯分佈的發射場型，其典型的半強度角（2θ_1/2) 為130°。整合式反射器有助於塑形此光束，提供一致的視角，適用於指示器應用，其中廣範圍的可視性至關重要。

4. 机械与封装信息

4.1 封裝尺寸

SMD封裝具有緊湊的佔位面積。關鍵尺寸包括本體尺寸約為3.2mm x 2.8mm，高度約為1.9mm。陰極通常可透過封裝上的視覺標記（如凹口或綠色色調）來識別。數據手冊中提供了帶公差（通常為±0.1mm）的詳細尺寸圖，用於PCB焊盤圖形設計。

4.2 捲帶與包裝

元件以壓紋載帶形式供應，載帶寬度為12mm，捲繞於直徑7英吋（178mm）的捲盤上。每捲盤包含1000件。載帶尺寸（凹槽尺寸、間距等）均標準化，以確保與自動化組裝設備相容。包裝包含防潮措施，例如乾燥劑與鋁箔防潮袋，以保護元件在儲存與運輸過程中不受損，這對於非氣密性SMD封裝尤其重要。

4.3 標籤與分Bin系統說明

捲盤上的標籤提供了關鍵的訂購與追溯資訊。更重要的是，它標示了元件的性能分級：

• CAT (發光強度等級): 此代碼指定了捲盤上LED的最小發光強度分級，確保生產批次內的亮度一致性。
• HUE (主波長等級): 此代碼指定波長分檔，確保色彩一致性。這在需要並列使用多顆LED的應用中尤為重要。
• REF (順向電壓等級): 此代碼指定順向電壓分檔，對於需要並聯串精確電流匹配或特定驅動器電壓要求的設計非常有用。

5. 焊接與組裝指南

5.1 迴流焊溫度曲線

本元件適用於無鉛迴焊製程。建議封裝端子處的最高焊接溫度為260°C，且溫度高於217°C的總時間不得超過60秒。應遵循包含預熱、均熱、迴焊及冷卻階段的典型迴焊曲線。紅外線或氣相迴焊被指定為相容製程。

5.2 手工焊接

若需進行手工焊接，必須極度謹慎。烙鐵頭溫度不得超過350°C，且與任何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裝置。

5.3 儲存與處理

元件應儲存在原始未拆封的防潮袋中，並處於指定的儲存溫度範圍內（-40°C 至 +100°C）。一旦拆封，應在指定時間內（通常在工廠條件下為 168 小時）使用完畢，或根據製造商的濕度敏感等級 (MSL) 說明進行重新烘烤，以防止回流焊過程中發生「爆米花」現象。

6. 應用建議與設計考量

6.1 電流限制

LED是一種電流驅動元件。當使用電壓源驅動時，必須串聯一個限流電阻。電阻值可根據歐姆定律計算：R = (V_source - V_F) / I_F. 始終使用數據手冊中的最大 V_F (2.4V) 進行穩健設計，以確保即使存在元件間的差異，電流也不會超過限制。

6.2 熱管理

儘管功耗很低（最大60mW），PCB上有效的熱管理能提升使用壽命並維持亮度。請確保PCB焊盤圖案具有足夠的散熱設計，且若有可能，將散熱焊盤（如有）連接到接地層以利散熱。請避免同時在最大電流與最高溫度下運作。

6.3 ESD 防護注意事項

儘管本元件具備2000V HBM ESD等級，在組裝與操作過程中仍應遵循標準的ESD處理預防措施，以防止潛在損壞。

6.4 光學設計

130°的寬廣視角使這款LED在許多指示器應用中適合直接觀看，無需二次光學元件。對於背光應用，可使用導光板或擴散片來實現均勻照明。反射杯有助於減少側向發射並將光線向前導引。

7. 技術比較與差異化

此LED系列透過以下幾個關鍵特性實現差異化：

• 晶片技術: 相較於GaAsP等舊技術，採用AlGaInP半導體材料可為紅光與黃綠光提供高效率與出色的色彩飽和度。
• 整合式反射器: 內建反射杯增強了正向光輸出，並提供清晰的光束圖案，無需外部元件，節省空間與成本。
• 堅固封裝: 此封裝專為高可靠性焊接製程（無鉛迴焊）而設計，並包含防潮保護，適用於現代電子製造。
• 綜合分檔: 三參數分檔（強度、波長、電壓）允許設計師為需要一致性的應用選擇具有嚴格性能容差的元件。

8. 常見問題（基於技術參數）

8.1 峰值波長與主波長有何不同？

峰值波長 (λ_p) 是指光譜功率分佈達到最大值時的波長。主波長 (λ_d) 是指與LED感知顏色相匹配的單色光波長。對於光譜對稱的LED，兩者數值接近。對設計師而言，主波長在顏色匹配方面更具相關性。

8.2 我可以將此LED驅動至30mA以獲得更高亮度嗎？

不行。連續順向電流 (I_F) 的絕對最大額定值為25mA。在30mA下操作會超出此額定值，可能導致不可逆的損壞、顯著縮短使用壽命，並使可靠性保證失效。如需更高亮度，請選擇額定電流更高的LED，或在應用允許的情況下使用脈衝模式（最大60mA，佔空比1/10）。

8.3 為什麼發光強度給出的是最小值/典型值，而不是一個嚴格的範圍？

由於半導體製造過程的差異，LED的性能會進行分檔。數據手冊提供的「典型」值是一個通用參考。具體訂單實際保證的最低值由 CAT （強度等級）代碼在捲盤標籤上定義。工程師應根據他們指定的分檔之最低強度進行設計。

8.4 HUE分檔對我的應用有多關鍵？

這取決於具體情況。對於單一的指示燈LED，HUE分檔可能不那麼關鍵。然而，如果在面板、陣列或背光中並排使用多個LED，混合使用不同HUE分檔的元件可能會產生明顯的顏色差異（「顏色分檔」）。對於這類應用，指定一個嚴格的HUE分檔或訂購同一批次整卷的產品至關重要。

9. 實務設計與使用範例

9.1 範例一：消費性裝置的狀態指示燈

情境: 無線喇叭的電源按鈕指示燈。
設計: 使用SYG（黃綠色）變體作為中性的「電源開啟」指示。使用3.3V電源和一個串聯電阻驅動，電流設為15mA（低於典型的20mA）：R = (3.3V - 2.0V) / 0.015A ≈ 87Ω（選用82Ω或100Ω標準值）。這在提供充足亮度的同時，能最大化電池壽命與裝置耐久性。其寬視角確保從各種角度皆清晰可見。

9.2 範例 2：薄膜開關圖例的背光照明

情境：照亮控制面板上的符號。
設計：使用多個 SUR（紅色）LED 放置在面板周邊，朝向內部的導光層。其寬視角有助於將光耦合至導光層。由於外殼內部可能升溫，請參考順向電流降額曲線。為確保產品使用壽命內的可靠運作，謹慎的做法是以 18-20mA 驅動 LED，而非滿額的 25mA。透過選用相同 CAT 和 HUE 分檔的 LED，可以改善均勻性。

10. 技術原理與趨勢

10.1 運作原理

此LED基於由磷化鋁鎵銦（AlGaInP）製成的半導體p-n接面。當施加正向電壓時，電子和電洞被注入到活性區域並在其中復合。復合過程中釋放的能量以光子（光）的形式發射出來。AlGaInP合金的特定成分決定了能隙能量，這直接定義了發射光的波長（顏色）——在此案例中為紅色和黃綠色。環氧樹脂封裝體保護晶片，充當透鏡以塑造光輸出，並在需要時包含螢光粉（這些單色類型則不需要）。反射杯通常由高反射塑膠或鍍層材料製成，環繞晶片以將側向發射的光線重新導向前方，從而提高在預期觀看方向上的有效發光強度。

10.2 產業趨勢

此類SMD LED的發展遵循幾項關鍵產業趨勢：

• Miniaturization & Integration在維持或提升光輸出的同時，持續縮小封裝尺寸。將反射器和靜電保護等功能整合於封裝內已成為標準。
• 更高效率內部量子效率（IQE）與光提取效率的持續改善，帶來更高的發光效能（每瓦電能產生更多光線），從而降低功耗與熱負載。
• 增強可靠性: 封裝材料（環氧樹脂、矽膠）與晶片貼裝技術的改進，提升了對熱循環、濕氣及其他環境應力的耐受性，從而延長了使用壽命（通常以L70/B50標準評定，可達50,000小時或更長）。
• 標準化與自動化: 封裝（如7英吋捲盤上的12毫米載帶）與焊盤尺寸高度標準化，以簡化自動化組裝流程，降低製造成本。
• 專注於色彩一致性: 在消費性電子和顯示器應用中，視覺均勻性至關重要，因此對波長（色調）和強度（色適應）更嚴格的分檔公差需求日益增長。

此元件在不斷演進的市場中，代表了一個成熟、可靠且具成本效益的解決方案，適用於廣泛的主流指示燈和背光應用。