目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心特色與優勢
- 1.2 目標應用
- 2. 深入技術參數分析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電光特性 (Ta=25°C)
- 3. 性能曲線分析
- 3.1 相對強度 vs. 波長
- 3.2 指向性圖案
- 3.3 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
- 3.4 相對強度 vs. 順向電流
- 3.5 熱性能曲線
- 4. 機械與封裝資訊
- 4.1 封裝尺寸
- 4.2 極性識別
- 5. 焊接與組裝指南
- 5.1 引腳成型
- 5.2 建議焊接條件
- 5.3 儲存條件
- 5.4 清潔
- 6. 熱管理與靜電防護注意事項
- 6.1 熱管理
- 6.2 ESD (靜電放電) 敏感性
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 包裝規格
- 7.2 標籤說明
- 8. 應用設計考量
- 8.1 電路設計
- 8.2 PCB 佈局
- 8.3 光學整合
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題 (FAQ)
- 11. 實務設計案例研究
- 12. 工作原理
- 13. 技術趨勢
1. 產品概述
523-2UYD/S530-A3 是一款高亮度、5mm 圓形 LED 燈珠，專為需要可靠照明與廣角可見度的應用而設計。它採用 AlGaInP 晶片來產生超亮黃色霧面光輸出。此元件的特點在於其堅固的結構、符合主要環保指令，以及適用於自動化組裝製程。
1.1 核心特色與優勢
- 高亮度：專為需要卓越發光強度的應用而設計。
- 廣視角：提供典型的 180 度視角 (2θ1/2)，確保廣泛的可見範圍。
- 封裝選項：提供捲帶包裝，適用於高效能、大批量的 PCB 組裝。
- 環保合規：本產品符合 RoHS、歐盟 REACH 規範，且為無鹵素產品 (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm)。
- 可靠性：設計可靠且堅固，適用於各種環境下的長期運作。
1.2 目標應用
此 LED 非常適合消費性及工業電子產品中的各種指示燈與背光應用，包括但不限於：電視機、電腦顯示器、電話機及一般運算設備。
2. 深入技術參數分析
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 (IF)：25 mA
- 峰值順向電流 (IFP)：60 mA (工作週期 1/10 @ 1kHz)
- 逆向電壓 (VR)：5 V
- 功率消耗 (Pd)：60 mW
- 操作溫度 (Topr)：-40°C 至 +85°C
- 儲存溫度 (Tstg)：-40°C 至 +100°C
- 焊接溫度 (Tsol)：260°C 持續 5 秒
2.2 電光特性 (Ta=25°C)
這些參數定義了 LED 在指定測試條件下的典型性能 (除非另有說明，IF=20mA)。
- 發光強度 (Iv)：典型值 32 mcd (最小值 16 mcd)。量測不確定度為 ±10%。
- 視角 (2θ1/2)：典型值 180 度。
- 峰值波長 (λp)：典型值 591 nm。
- 主波長 (λd)：典型值 589 nm。量測不確定度為 ±1.0 nm。
- 光譜輻射頻寬 (Δλ)：典型值 15 nm。
- 順向電壓 (VF)：典型值 2.0V，最大值 2.4V。量測不確定度為 ±0.1V。
- 逆向電流 (IR)：在 VR=5V 時，最大值為 10 μA。
3. 性能曲線分析
本規格書提供了數個關鍵圖表，用以說明元件在不同條件下的行為。這些圖表對於設計工程師預測實際應用中的性能至關重要。
3.1 相對強度 vs. 波長
此曲線顯示了光譜功率分佈，峰值約在 591 nm (黃色) 處，典型頻寬為 15 nm，確認了發射光的色彩純度。
3.2 指向性圖案
極座標圖確認了類似朗伯分佈的發射模式，具有極寬的 180 度視角，使其成為需要廣域可見度應用的理想選擇。
3.3 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
圖表顯示了二極體典型的指數關係。在建議的 20mA 工作點，順向電壓典型值為 2.0V。設計人員必須確保限流電阻是基於此 VF值計算，以防止超過最大額定電流。
3.4 相對強度 vs. 順向電流
此曲線顯示，在正常工作範圍內，光輸出與電流大致呈線性關係。以超過其最大連續電流的驅動方式驅動 LED 會增加亮度，但代價是降低壽命並可能造成熱損壞。
3.5 熱性能曲線
相對強度 vs. 環境溫度：顯示發光強度隨著環境溫度升高而降低。在 LED 於高溫環境中運作的設計中，必須考慮此熱降額效應。
順向電流 vs. 環境溫度：說明了在恆定電壓驅動下的關係。為了獲得穩定的光輸出，強烈建議使用恆流驅動器，而非搭配串聯電阻的恆壓源。
4. 機械與封裝資訊
4.1 封裝尺寸
此 LED 採用標準 5mm 圓形徑向引腳封裝。關鍵尺寸包括引腳間距 2.54mm (0.1\")、典型總高度及透鏡直徑。凸緣高度規定小於 1.5mm。除非另有規定，所有尺寸公差均為 ±0.25mm。精確的 PCB 佈局設計應參考規格書中的詳細機械圖。
4.2 極性識別
較長的引腳表示陽極 (正極)，較短的引腳表示陰極 (負極)。這是徑向 LED 的標準慣例。陰極引腳也可透過塑膠透鏡基座上的平面標記來識別。
5. 焊接與組裝指南
5.1 引腳成型
- 彎折處必須距離環氧樹脂燈泡基座至少 3mm，以避免對內部晶粒和接合線造成應力。
- 請在焊接前成型引腳。
- 避免對封裝施加應力。確保 PCB 孔位對齊精確，以防止強行插入。
- 請在室溫下剪斷引腳。
5.2 建議焊接條件
手工焊接：烙鐵頭溫度最高 300°C (最大功率 30W)，焊接時間最長 3 秒，焊點與環氧樹脂燈泡保持至少 3mm 距離。
波峰焊/浸焊：預熱溫度最高 100°C (最長 60 秒)，焊錫槽溫度最高 260°C 持續 5 秒，焊點與環氧樹脂燈泡保持至少 3mm 距離。提供了建議的焊接溫度曲線圖，強調了控制升溫、峰值溫度停留時間及控制冷卻的重要性，以最小化熱衝擊。
5.3 儲存條件
LED 應儲存在 ≤30°C 且 ≤70% 相對濕度的環境中。出貨後的儲存壽命為 3 個月。如需更長時間儲存 (最長一年)，請使用帶有氮氣環境和乾燥劑的密封容器。避免在潮濕環境中溫度劇烈變化，以防止凝結。
5.4 清潔
如有必要，僅在室溫下使用異丙醇清潔，時間不超過一分鐘。除非經過預先驗證，否則避免使用超音波清洗，因為它可能損壞內部結構。
6. 熱管理與靜電防護注意事項
6.1 熱管理
適當的熱設計至關重要。應根據環境溫度，如降額曲線所示，適當地降低操作電流。在應用中控制 LED 周圍的溫度對於確保長期可靠性及維持光輸出是必要的。
6.2 ESD (靜電放電) 敏感性
本產品對靜電放電和突波電壓敏感。在組裝和處理過程中應遵守標準的 ESD 防護措施，包括使用接地工作站和防靜電手環。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 包裝規格
LED 以防潮、防靜電袋包裝。標準包裝流程為：每袋 200-500 顆 → 每內盒 5 袋 → 每外箱 10 個內盒。
7.2 標籤說明
包裝上的標籤包含追溯與分級代碼：
P/N：生產批號。
CAT：發光強度等級 (亮度分級)。
HUE：主波長等級 (色彩分級)。
REF：順向電壓等級 (電壓分級)。
LOT No：製造批號，用於追溯。
8. 應用設計考量
8.1 電路設計
使用電壓源驅動時，務必使用串聯限流電阻。使用公式 R = (V電源- VF) / IF 計算電阻值，其中 VF 是規格書中的典型或最大順向電壓，而 IF 是期望的工作電流 (≤25mA)。為了獲得最佳穩定性和壽命，尤其是在電源電壓或溫度變化的應用中，建議考慮使用專用的恆流 LED 驅動 IC。
8.2 PCB 佈局
確保 PCB 焊盤圖案與封裝尺寸完全匹配。在環氧樹脂燈泡周圍提供足夠的間隙，以避免遮擋或機械干涉。對於需要多顆 LED 的設計，保持足夠的間距以防止元件間的熱耦合。
8.3 光學整合
霧面透鏡提供了寬廣、柔和的光型，適合指示燈和面板照明。對於需要更聚焦光線的應用，可能需要外部透鏡或導光板。黃色對於吸引注意力的狀態指示燈非常有效。
9. 技術比較與差異化
523-2UYD/S530-A3 透過其高典型發光強度 (20mA 下 32 mcd) 與極寬的 180 度視角的組合而與眾不同。許多標準 5mm LED 提供較窄的視角 (例如 30-60 度)。這使其在需要從廣泛角度可見度的應用中表現優異。其符合最新環保法規 (RoHS、REACH、無鹵素) 也使其適合對材料有嚴格要求的現代電子產品。
10. 常見問題 (FAQ)
問：峰值波長與主波長有何不同？
答：峰值波長 (λp) 是發射光譜強度達到最大值時的波長。主波長 (λd) 是與 LED 感知顏色相匹配的單色光波長。對於此黃光 LED，兩者非常接近 (典型值 591 nm vs. 589 nm)。
問：我可以用 60mA 的峰值電流驅動此 LED 嗎？
答：60mA 的峰值順向電流僅適用於脈衝操作 (工作週期 1/10 @ 1kHz)。對於連續操作，您不得超過 25mA 的連續順向電流額定值。超過此值將顯著縮短壽命，並可能導致立即故障。
問：HUE、CAT 和 REF 代碼如何影響我的設計？
答：這些是分級代碼。為了在組裝中的多個單元間保持一致的色彩和亮度，建議指定並使用來自單一分級或緊密分級組合的 LED。混合不同分級可能導致相鄰 LED 之間出現可見的色彩或亮度差異。
問：是否需要散熱片？
答：對於在指定範圍內的環境溫度下以 25mA 或更低電流操作的單顆 LED，通常不需要專用散熱片。然而，PCB 層級的熱管理 (例如銅箔) 以及針對高環境溫度的電流降額是必要的。對於陣列或更高驅動電流，則需要進行熱分析。
11. 實務設計案例研究
情境：為一台工業設備設計狀態指示燈面板。該面板需要多個黃色指示燈，能從機器周圍的各個操作員位置看見。
解決方案：523-2UYD/S530-A3 是一個絕佳的選擇。其 180 度視角確保了幾乎從任何角度都可見。設計了一個設定為 20mA 的恆流驅動電路來為這些 LED 陣列供電。即使順向電壓 (VF) 在單元間或隨溫度略有變化，驅動器也能確保亮度一致。LED 以適當間距安裝在 PCB 上，限流設計考慮了設備外殼附近的最大環境溫度，以確保遵循降額指南，保證長期可靠性。
12. 工作原理
此 LED 基於 AlGaInP (磷化鋁鎵銦) 半導體晶片。當施加超過二極體閾值的順向電壓時，電子和電洞在半導體的主動區複合，以光子的形式釋放能量。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) — 在此例中為黃色。霧面環氧樹脂透鏡封裝了晶片，提供機械保護，將光輸出塑造成寬光束，並將點光源轉換為更均勻、柔和的發射光。
13. 技術趨勢
雖然 5mm 徑向 LED 仍然是插件應用的主力，但產業趨勢強烈傾向於表面黏著元件 (SMD) 封裝，如 0603、0805 和 2835，以實現更高密度的 PCB 組裝。然而，像 523 系列這樣的插件 LED 在需要更高單點亮度、更容易手動組裝/維修，或優先考慮抗振動性的應用中仍然具有相關性。AlGaInP 和 InGaN 晶片技術的進步持續提高了所有封裝類型 LED 的發光效率 (每瓦流明) 和色彩一致性。此外，越來越強調全光譜特性分析和更嚴格的分級，以滿足需要精確顯色性和均勻性的應用需求。
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差（SDCM） | 麥克亞當橢圓步數，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓（Forward Voltage） | Vf | LED點亮所需的最小電壓，類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流（Forward Current） | If | 使LED正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED晶片內部的實際工作溫度。 | 每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小時） | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼如 2G、2H | 按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配，提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組，確保顏色落在極小範圍內。 | 保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 在恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命（結合TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |