LED 燈珠 523-2UYD/S530-A3 規格書 - 5mm 圓形 - 電壓 2.0V - 亮黃色 - 60mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

523-2UYD/S530-A3 是一款高亮度、插件式 LED 燈珠，專為通用指示燈應用而設計。它採用 AlGaInP 晶片技術，可產生亮黃色的擴散光輸出。此元件的特點在於其可靠的性能、寬廣的視角，以及符合包括 RoHS、REACH 和無鹵素要求在內的主要環保指令。

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。
• 寬廣視角：典型的 120 度半強度角確保從各個角度都能獲得良好的可見度。
• 環保合規：本產品符合歐盟 RoHS 和 REACH 法規。同時為無鹵素設計，溴 (Br) 和氯 (Cl) 含量均低於 900 ppm，且總和低於 1500 ppm。
• 包裝靈活性：提供捲帶包裝，適用於自動化組裝製程。
• 堅固結構：設計用於在典型的電子環境中可靠且持久地運作。

1.2 目標市場與應用

此 LED 主要針對消費性電子和資訊科技領域。其主要應用包括狀態指示燈、背光照明以及面板照明，例如電視機、電腦顯示器、電話和一般電腦周邊設備。

2. 技術參數：深入客觀分析

以下章節根據規格書，詳細且客觀地解析 LED 的關鍵技術規格。除非另有說明，所有數值均在環境溫度 (Ta) 25°C 下指定。

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。不保證在此條件下或接近此條件下的運作，為確保可靠運作應予以避免。

• 連續順向電流 (I_F)：25 mA - 可持續施加的最大直流電流。
• 峰值順向電流 (I_FP)：60 mA - 僅適用於脈衝條件，工作週期為 1/10，頻率為 1 kHz。
• 逆向電壓 (V_R)：5 V - 可施加於逆向的最大電壓。
• 功率消耗 (P_d)：60 mW - 元件可消耗的最大功率。
• 工作溫度 (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。
• 焊接溫度 (T_sol)：260°C 持續 5 秒 - 波焊或手焊期間的最大允許溫度。

2.2 電光特性

這些參數定義了元件在典型工作條件 (I_F= 20 mA) 下的性能。

• 發光強度 (I_v)：12.5 mcd (典型值)，6.3 mcd (最小值)。此為 LED 的感知亮度。量測不確定度為 ±10%。
• 視角 (2θ_1/2)：120° (典型值)。發光強度至少為峰值強度一半的角度範圍。
• 峰值波長 (λ_p)：591 nm (典型值)。光譜輻射最強的波長。
• 主波長 (λ_d)：589 nm (典型值)。人眼感知到的單一波長，定義了顏色。量測不確定度為 ±1.0 nm。
• 光譜輻射頻寬 (Δλ)：15 nm (典型值)。在峰值強度一半處的發射光譜寬度。
• 順向電壓 (V_F)：2.0 V (典型值)，範圍從 1.7 V (最小值) 到 2.4 V (最大值)。量測不確定度為 ±0.1 V。
• 逆向電流 (I_R)：在 V_R= 5 V 時為 10 μA (最大值)。

3. 分級系統說明

規格書指出使用分級系統，根據關鍵性能變化對 LED 進行分類。這確保了生產批次內關鍵設計參數的一致性。所引用的標籤包括：

• CAT：發光強度 (I_v) 的等級。根據量測的亮度輸出對 LED 進行分組。
• HUE：主波長 (λ_d) 的等級。根據精確的色點對 LED 進行分組。
• REF：順向電壓 (V_F) 的等級。根據在指定電流下的壓降對 LED 進行分組。

設計師應向製造商諮詢具體的分級資訊，以便在對顏色或亮度有嚴格要求的應用中進行精確選擇。

4. 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。這些對於穩健的電路設計至關重要。

4.1 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)，典型頻寬為 15 nm，證實了 AlGaInP 晶片的單色性質。

4.2 指向性圖案

極座標圖說明了典型的 120 度視角，顯示出擴散 LED 常見的類似朗伯發射圖案，提供寬廣且均勻的照明。

4.3 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)

此曲線展示了二極體典型的指數關係。在建議的 20 mA 工作點，順向電壓約為 2.0V。此曲線對於設計限流電阻至關重要。

4.4 相對強度 vs. 順向電流

光輸出隨電流呈超線性增加。雖然元件額定連續電流為 25 mA，但 20 mA 下的光輸出是特性化的標準。在 20 mA 以上運作會增加亮度，但也會增加功率消耗和接面溫度。

4.5 熱特性

提供了兩條關鍵曲線：
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。這是高溫環境下關鍵的降額因子。
順向電流 vs. 環境溫度：隱含了在高溫下需要電流降額以維持可靠性並防止光通量加速衰減。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此 LED 為標準 5mm 圓形、徑向引腳封裝。圖面中的關鍵尺寸註記包括：

• 所有尺寸單位為毫米 (mm)。
• 凸緣（圓頂底部的邊緣）的高度必須小於 1.5mm。
• 未指定尺寸的預設公差為 ±0.25mm。
• 圖面指定了引腳間距、圓頂直徑和高度，以及引腳長度和直徑，這些都是插件式 PCB 安裝的標準。

5.2 極性識別

陰極通常由 LED 塑膠凸緣邊緣上的平坦處和/或較短的引腳來識別。陽極是較長的引腳。安裝時必須注意正確的極性。

6. 焊接與組裝指南

正確的操作對於防止 LED 損壞至關重要。

6.1 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。
• 在焊接前成型引腳。
• 避免對封裝施加應力。PCB 孔位未對準導致引腳受力，可能會使環氧樹脂劣化。
• 在室溫下剪斷引腳。

6.2 焊接製程

手焊：烙鐵頭最高溫度 300°C (適用於最大 30W 烙鐵)，焊接時間最長 3 秒。保持焊點到環氧樹脂燈泡的最小距離為 3mm。
波焊 (DIP)：預熱最高溫度 100°C (最長 60 秒)。焊錫槽最高溫度 260°C 持續 5 秒。保持最小距離 3mm。
一般規則：高溫時避免對引腳施加應力。不要重複焊接超過一次。在 LED 冷卻至室溫前，保護其免受衝擊。避免快速冷卻。提供了建議的焊接溫度曲線圖，顯示了逐漸升溫、峰值 260°C 持續 5 秒，以及受控的降溫過程。

6.3 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。除非其效果已針對特定組裝件進行預先驗證，否則請勿使用超音波清洗，因為超音波能量可能會損壞 LED 結構。

6.4 儲存條件

出貨後，LED 應儲存在 ≤30°C 且相對濕度 ≤70% 的環境中。建議儲存壽命為 3 個月。如需更長時間儲存 (最長一年)，請使用帶有氮氣氣氛和吸濕劑的密封容器。

7. 熱管理與靜電防護

7.1 熱管理

適當的熱設計至關重要。應根據環境溫度，參考降額曲線適當降低工作電流。在應用中控制 LED 周圍的溫度可延長使用壽命並維持光輸出。

7.2 靜電放電 (ESD) 敏感性

本產品對靜電放電或突波電壓敏感。在操作和組裝過程中應遵循標準的 ESD 預防措施，包括使用接地工作站和手腕帶。

8. 包裝與訂購資訊

8.1 包裝規格

LED 以抗靜電、防潮材料包裝。

• 單位包裝：每個抗靜電袋最少 200 至 500 顆。
• 內盒：每個內盒 5 袋。
• 外箱：每個外箱 10 個內盒。

8.2 標籤說明

包裝上的標籤包含以下資訊：

• CPN：客戶生產編號。
• P/N：生產編號 (製造商料號)。
• QTY：包裝數量。
• CAT/HUE/REF：分別為發光強度、主波長和順向電壓的分級代碼。
• LOT No：可追溯的批號。

9. 應用設計考量

9.1 電路設計

需要一個簡單的串聯電阻來限制流經 LED 的電流。電阻值 (R) 可使用歐姆定律計算：R = (V_supply- V_F) / I_F。使用典型的 V_F值 2.0V 和期望的 I_F值 20 mA，電源為 5V：R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω。電阻的額定功率應為 I²R = (0.02)²* 150 = 0.06W，因此標準的 1/8W 或 1/4W 電阻已足夠。

9.2 PCB 佈局

確保 PCB 孔徑與引腳直徑匹配，並具有適當的公差。孔位必須對準，以避免在插入時對引腳施加應力。為獲得最佳焊接效果，請遵循距離環氧樹脂燈泡至少 3mm 的規則。

9.3 亮度一致性

對於需要多個指示燈外觀一致的應用，應向供應商指定嚴格的發光強度 (CAT) 和主波長 (HUE) 分級。

10. 技術比較與差異化

523-2UYD/S530-A3 透過其特定的屬性組合實現差異化：

• 晶片技術：使用 AlGaInP，與 GaAsP 等舊技術相比，對於黃色、橙色和紅色光具有高效率。
• 顏色與亮度：提供標準 5mm LED 中具有良好發光強度 (典型值 12.5 mcd) 的亮黃色。
• 視角：對於離軸可見度很重要的應用，120 度寬視角優於窄視角 LED。
• 合規性：全面的環保合規性 (RoHS、REACH、無鹵素) 是現代電子製造的關鍵優勢。

11. 常見問題 (基於技術參數)

問：我可以將此 LED 驅動在其最大連續電流 25 mA 嗎？
答：可以，但請注意電光特性是在 20 mA 下指定的。在 25 mA 下運作將產生更高的光輸出，但也會增加功率消耗 (P_d= V_F* I_F) 和接面溫度，這可能會影響長期可靠性並導致光通量更快衰減。務必考慮熱管理。

問：峰值波長和主波長有什麼區別？
答：峰值波長 (591 nm) 是 LED 發射光譜的物理峰值。主波長 (589 nm) 是人眼感知到的顏色所對應的單一波長，是根據完整光譜和人眼敏感度計算得出的。主波長對於顏色規格更為相關。

問：焊接時 3mm 距離規則有多關鍵？
答：非常關鍵。焊接點距離環氧樹脂燈泡少於 3mm 會將過多熱量傳遞到 LED 封裝內，可能損壞半導體晶片、使環氧樹脂透鏡劣化或破壞內部打線，導致立即或潛在的故障。

12. 設計導入案例研究

情境：為具有四個黃色 LED 的網路路由器設計狀態指示燈面板。
需求：一致的亮度和顏色、從寬廣角度可見、在最高 60°C 的環境中可靠運作。
設計步驟：

1. 選擇：選擇 523-2UYD/S530-A3，因其亮黃色輸出、120° 視角以及 -40 至 +85°C 的工作範圍。
2. 分級：為確保視覺一致性，訂單指定了嚴格的 CAT (發光強度) 和 HUE (主波長) 分級。
3. 電路設計：使用 3.3V 系統電源，計算限流電阻：R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 Ω (使用 68 Ω 標準值)。功率：(0.02^2)*68 = 0.027W。
4. 熱考量：在 60°C 環境溫度下，必須參考降額曲線。可能需要將驅動電流降低到 20 mA 以下以維持壽命，或者 PCB 佈局應確保 LED 不放置在靠近其他熱源的位置。
5. 組裝：PCB 孔位按規格鑽孔。在波焊期間，設定溫度曲線以符合建議的 260°C 持續 5 秒，確保 LED 本體浸入深度不超過 3mm 點。

13. 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復合，以光子 (光) 的形式釋放能量。AlGaInP 合金的特定成分決定了能隙能量，這直接對應於發射光的波長 (顏色) — 在此例中為黃色 (~589-591 nm)。晶片被封裝在擴散的黃色環氧樹脂中。樹脂中的擴散粒子散射光線，創造出寬廣的 120 度視角，並與透明透鏡相比，產生更柔和、更均勻的外觀。

14. 產業趨勢與背景

雖然表面黏著元件 (SMD) LED 因其體積小且適合自動化取放組裝而主導新設計，但像 5mm 圓形封裝這樣的插件式 LED 仍然有其重要性。其需求在以下幾個領域持續存在：由於易於手焊的教育套件和原型製作；需要極高可靠性和堅固機械連接的應用；舊有產品的維護和製造；以及較大的透鏡尺寸對光輸出或視角有益的情況。此類元件的趨勢是朝向更高效率、每單位輸入功率的更大亮度，以及更嚴格地遵守全球環保和材料法規，所有這些都反映在此規格書的規格中。