LED 燈泡 1003SYGD/S530-E2 規格書 - 3mm 圓形 - 2.0V - 20mA - 亮黃綠色 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

1003SYGD/S530-E2 是一款高亮度、插件式 LED 燈泡，專為通用指示燈應用而設計。它採用 AlGaInP 晶片來產生亮麗的黃綠色光輸出。此元件以其可靠性、耐用性及符合環保標準為特點，為無鉛且符合 RoHS 規範。它採用標準的 3mm 圓形霧面封裝，樹脂顏色與發光顏色匹配，增強了對比度和可見度。

1.1 核心優勢

• 高亮度：專為需要較高發光強度的應用而設計。
• 寬視角：具備 110 度半強度角 (2θ1/2)，確保從各種角度均有良好的可見度。
• 包裝選擇：可提供捲帶包裝，適用於自動化組裝製程。
• 環保合規：產品為無鉛且符合 RoHS 指令。
• 顏色多樣：屬於一系列提供不同顏色和強度的產品，以滿足多樣化的設計需求。

1.2 目標市場與應用

此 LED 主要針對需要可靠、低成本狀態指示的消費性電子和工業控制市場。其典型應用包括但不限於：

• 電視機和電腦顯示器上的電源與狀態指示燈。
• 電話機上按鍵和功能按鈕的背光。
• 各種電腦週邊設備和內部元件上的指示燈。
• 儀器儀表和控制面板中的通用面板指示燈。

2. 深入技術參數分析

本節對規格書中指定的關鍵電氣、光學和熱參數提供詳細、客觀的解讀。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了元件的應力極限，超過此極限可能導致永久性損壞。不保證在此條件下操作。

• 連續順向電流 (IF)：25 mA。可連續施加於 LED 的最大直流電流。
• 峰值順向電流 (IFP)：60 mA。僅適用於脈衝條件下（工作週期 1/10 @ 1kHz），以短暫獲得更高的光輸出。
• 逆向電壓 (VR)：5 V。在逆向偏壓下超過此電壓可能導致接面崩潰。
• 功率消耗 (Pd)：60 mW。封裝所能消耗的最大功率，計算方式為 VF * IF。
• 工作與儲存溫度：分別為 -40°C 至 +85°C 和 -40°C 至 +100°C，定義了可靠操作和非操作儲存的環境極限。
• 焊接溫度 (Tsol)：260°C 持續 5 秒。定義了 LED 在波峰焊或手工焊接期間可承受的最大熱曲線。

2.2 電氣與光學特性

這些參數是在 Ta=25°C 和 IF=20mA 的標準測試條件下測量，提供基準性能。

• 發光強度 (Iv)：12.5 mcd（典型值）。這是正向測得的光輸出。保證的最小值為 6.3 mcd。
• 視角 (2θ1/2)：110°（典型值）。發光強度至少為峰值強度一半的角度範圍。霧面透鏡創造了這種寬廣、均勻的視角圖案。
• 主波長 (λd)：573 nm（典型值）。光線的感知顏色，位於光譜的黃綠色區域。
• 峰值波長 (λp)：575 nm（典型值）。光譜功率分佈達到最大值時的波長。
• 順向電壓 (VF)：2.0 V（典型值），在 20mA 時範圍為 1.7V 至 2.4V。此參數對於電路設計中的限流電阻計算至關重要。
• 逆向電流 (IR)：在 VR=5V 時最大為 10 μA。表示 LED 處於逆向偏壓時的漏電流。

測量不確定度注意事項：規格書指定了關鍵測量的公差：VF 為 ±0.1V，Iv 為 ±10%，λd 為 ±1.0nm。在精密應用中必須考慮這些公差。

3. 性能曲線分析

所提供的特性曲線提供了關於 LED 在不同條件下行為的寶貴見解。

3.1 光譜分佈與指向性

相對強度 vs. 波長曲線顯示了典型的窄頻發射光譜，中心約在 575nm，這是 AlGaInP 材料的特徵。指向性曲線直觀地證實了寬廣、類似朗伯分佈的輻射圖案，具有 110° 半角。

3.2 電流-電壓 (I-V) 關係

順向電流 vs. 順向電壓曲線呈指數關係，這是二極體的典型特徵。在建議的 20mA 工作點，電壓約為 2.0V。設計師必須使用串聯電阻來設定電流，因為電壓的微小變化會導致電流的大幅變化。

3.3 光輸出 vs. 驅動電流

相對強度 vs. 順向電流曲線在較低電流下通常是線性的，但當電流接近最大額定值時，由於熱效應增加，可能會顯示效率下降（次線性增加）的跡象。

3.4 溫度依存性

相對強度 vs. 環境溫度曲線顯示光輸出隨著溫度升高而降低。這是 LED 的基本特性。在恆定電壓下的順向電流 vs. 環境溫度曲線表明，對於固定的串聯電阻，由於順向電壓的負溫度係數，電流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

LED 封裝在標準的 3mm 圓形霧面封裝中。規格書中的關鍵尺寸註記包括：

• 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。
• 規格書中的詳細尺寸圖指定了引腳間距、透鏡直徑、總高度以及對 PCB 焊盤設計至關重要的引腳成型尺寸。

4.2 極性辨識

陰極通常由 LED 透鏡邊緣的平坦處和/或較短的引腳來識別。安裝時必須注意正確的極性。

5. 焊接與組裝指南

正確的處理對於維持 LED 性能和可靠性至關重要。

5.1 引腳成型

• 彎曲必須在距離環氧樹脂燈泡底部至少 3mm 處進行，以避免對封裝施加應力。
• 引腳成型應在 soldering.
• 焊接前進行。避免對封裝施加應力。在室溫下剪裁引腳。
• 確保 PCB 孔位與 LED 引腳完美對齊，以防止安裝應力。

5.2 儲存條件

• 儲存於 ≤30°C 且 ≤70% 相對濕度 (RH) 的環境。在此條件下，保存期限為 3 個月。
• 如需更長時間儲存（最長 1 年），請使用帶有氮氣和乾燥劑的密封容器。
• 避免在潮濕環境中溫度急劇變化，以防止凝結。

5.3 焊接建議

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 ≤300°C（適用於最大 30W 烙鐵），焊接時間 ≤3 秒。
• 波峰/浸焊：預熱 ≤100°C，時間 ≤60 秒。焊錫槽溫度 ≤260°C，時間 ≤5 秒。
• 在高溫階段避免對引腳施加應力。浸焊/手工焊接限制為一個循環。
• 焊接後，在 LED 冷卻至室溫前，保護其免受機械衝擊。
• 使用能達成可靠焊點的最低可能焊接溫度。

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。
• 避免超音波清洗。若絕對需要，請預先驗證製程以確保不會造成損壞。

5.5 熱管理

儘管這是一個低功率元件，但適當的熱設計對於長期可靠性仍然很重要，尤其是在接近最大額定值操作時。在較高的環境溫度下，應適當降低電流額定值，並參考任何提供的降額曲線。

6. 包裝與訂購資訊

6.1 包裝規格

LED 的包裝旨在確保防靜電放電 (ESD) 和防潮保護。

• 初級包裝：每防靜電袋裝 200-500 顆。
• 次級包裝：每內盒裝 5 袋。
• 三級包裝：每外箱裝 10 個內盒。

6.2 標籤說明

包裝上的標籤包含客戶料號 (CPN)、生產料號 (P/N)、包裝數量 (QTY)、品質等級 (CAT)、主波長 (HUE)、參考編號 (REF) 和批號 (LOT No.) 等資訊。

7. 應用設計考量

7.1 電路設計

務必使用限流電阻與 LED 串聯。電阻值 (R) 可使用歐姆定律計算：R = (Vcc - VF) / IF，其中 Vcc 為電源電壓，VF 為 LED 順向電壓（保守設計可使用 2.0V 典型值或 2.4V 最大值），IF 為所需的順向電流（例如 20mA）。確保電阻的額定功率足夠（P = (Vcc - VF) * IF）。

7.2 PCB 佈局

遵循建議的封裝尺寸進行孔位設計。確保 LED 燈泡周圍有足夠的間隙以避免機械干涉。對於需要多個 LED 亮度一致的設計，請考慮對順向電壓和發光強度進行分檔。

7.3 壽命與可靠性

LED 壽命通常定義為發光強度衰減至初始值 50% 的點（L70, L50）。讓 LED 在其絕對最大額定值以下工作，特別是在電流和溫度方面，是最大化操作壽命的主要方法。

8. 技術比較與差異化

1003SYGD/S530-E2 透過其特定的屬性組合，在 3mm 插件式 LED 市場中實現差異化：

• 材料：使用 AlGaInP 半導體材料，在黃綠色到紅色光譜範圍內提供高效率，相較於舊技術。
• 亮度 vs. 視角：它在高典型發光強度 (12.5mcd) 和極寬視角 (110°) 之間提供了平衡的折衷，使其適用於離軸可見度很重要的應用。
• 環保重點：其無鉛且符合 RoHS 的結構符合現代電子產品的環保法規。

9. 常見問題 (FAQ)

9.1 使用 5V 電源時應搭配多大電阻？

使用典型 VF 2.0V 和目標 IF 20mA：R = (5V - 2.0V) / 0.02A = 150 Ω。電阻消耗的功率為 (5V-2.0V)*0.02A = 0.06W，因此標準的 1/8W (0.125W) 或 1/4W 電阻是合適的。對於使用 VF(max)=2.4V 的保守設計，R = (5V-2.4V)/0.02A = 130 Ω。

9.2 我可以用 3.3V 電源驅動這顆 LED 嗎？

可以。使用 VF(typ)=2.0V 和 IF=20mA：R = (3.3V - 2.0V) / 0.02A = 65 Ω。請驗證 LED 上的壓降 (VF) 小於您的電源電壓，即使考慮到最大 VF 2.4V（3.3V > 2.4V，因此是可行的）。

9.3 溫度如何影響亮度？

隨著環境溫度升高，LED 的發光強度會降低。這是半導體光源的物理特性。對於在溫度範圍內需要一致亮度的關鍵應用，可能需要反饋控制或溫度補償。

9.4 這顆 LED 適合戶外使用嗎？

其工作溫度範圍 (-40°C 至 +85°C) 允許在許多戶外環境中使用。然而，此封裝並未特別針對防水或高抗紫外線能力進行評級。對於直接戶外暴露，需要額外的環境保護（塗層、密封外殼）以防止濕氣侵入和透鏡劣化。

10. 設計導入案例研究範例

情境：為具有多個 LED（電源、區域網路、廣域網路、無線網路）的網路路由器設計狀態指示燈面板。該面板需要在典型的辦公室環境中從寬廣角度可讀。

元件選擇：選擇 1003SYGD/S530-E2 是因為其寬廣的 110° 視角，確保從各種桌面位置的可見度。黃綠色在黑色或灰色面板上提供高視覺對比度，並與常見的紅/綠指示燈區分開來。

電路實現：路由器主 PCB 上有一個 3.3V 電源軌。每個 LED 串聯一個 68 Ω（接近計算值 65 Ω 的標準值）限流電阻，將電流設定為約 19mA，提供充足的亮度，同時遠低於 25mA 的最大額定值。LED 安裝在具有適當引腳間距的小型子板上。

結果：指示燈在所需的視角錐體內提供清晰、均勻的照明，並透過在製造過程中遵守指定的焊接和儲存指南來確保可靠操作。

11. 工作原理簡介

發光二極體 (LED) 是一種透過稱為電致發光的過程發光的半導體元件。當順向電壓施加於 p-n 接面時，來自 n 型區域的電子與來自 p 型區域的電洞在主動層內（此處由 AlGaInP 製成）復合。這種復合以光子（光粒子）的形式釋放能量。發射光的特定波長（顏色）由半導體材料的能隙決定。較寬的能隙產生較短的波長（更藍的光），而較窄的能隙產生較長的波長（更紅的光）。AlGaInP 材料系統在產生黃色、橙色和紅色光譜的光方面特別高效。環氧樹脂透鏡用於塑造光輸出光束並保護半導體晶片。

12. 技術趨勢

以此元件為代表的插件式 LED 技術被認為是一種成熟且穩固的解決方案。當前的產業趨勢顯示，由於表面黏著元件 (SMD) LED 尺寸更小、更適合自動化取放組裝，且通常具有更好的熱性能，大多數新設計正強烈轉向使用 SMD LED。然而，像 3mm 圓形這類插件式 LED 在需要更高單點亮度、更容易手動原型製作和維修、高振動環境下的耐用性，或插件式安裝能提供更牢固機械連接的應用中，仍然具有相關性。基礎的半導體材料技術 (AlGaInP) 在效率和壽命方面持續看到漸進式的改進。