LED 燈珠 583SYGD/S530-E2 規格書 - 亮黃綠色 - 20mA - 5mcd - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

583SYGD/S530-E2 是一款高亮度 LED 燈珠元件，專為需要可靠且穩固照明的應用而設計。它發出亮眼的黃綠光，此光色是透過封裝在綠色擴散樹脂中的 AlGaInP 晶片所達成。此系列提供多種視角選擇，並採用適合自動化組裝製程的捲帶包裝。

本產品符合關鍵的環境與安全法規，包括歐盟 RoHS 指令、歐盟 REACH 以及無鹵素要求（Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm），確保其適用於現代電子製造。

1.1 核心優勢與目標市場

此 LED 的主要優勢包括其同級產品中較高的發光強度、極寬的 170 度視角可提供廣泛照明，以及穩定的性能。其設計優先考量標準操作條件下的可靠性。主要目標應用於消費性電子產品的背光，包括電視、電腦顯示器、電話以及需要穩定彩色指示燈或背光的一般計算設備。

2. 技術參數分析

本節針對規格書中詳列的關鍵電氣、光學及熱參數，提供詳細且客觀的解讀。理解這些數值對於正確的電路設計及確保長期可靠性至關重要。

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。這些並非正常操作條件。

• 連續順向電流 (IF)：25 mA。持續超過此電流將產生過多熱量，導致 LED 內部結構劣化及光輸出衰減。
• 峰值順向電流 (IFP)：60 mA（在 1/10 工作週期，1 kHz 條件下）。此額定值允許短暫的電流脈衝，適用於多工或 PWM 調光方案，但平均電流必須保持在連續額定值範圍內。
• 逆向電壓 (VR)：5 V。施加超過此值的逆向電壓可能導致接面立即崩潰。若可能出現逆向偏壓，建議採用電路保護（例如串聯二極體）。
• 功率消耗 (Pd)：60 mW。此為封裝在環境溫度 25°C 下可作為熱量消散的最大功率。實際可用消耗功率會隨環境溫度升高而降低。
• 操作與儲存溫度：-40°C 至 +85°C（操作），-40°C 至 +100°C（儲存）。這些定義了功能運作及非運作儲存的環境極限。
• 焊接溫度 (Tsol)：260°C 持續 5 秒。此為 PCB 組裝的關鍵參數，定義了 LED 在迴焊或手工焊接過程中可承受的最大熱曲線。

2.2 電光特性

除非另有說明，這些特性均在 Ta=25°C 及 IF=20mA 條件下量測。它們代表元件預期的典型性能。

• 發光強度 (Iv)：2.5 mcd（最小值），5 mcd（典型值）。此為在峰值強度方向上感知到的光輸出量測值。最小值為保證值，而典型值為生產平均值。
• 視角 (2θ1/2)：170°（典型值）。此異常寬廣的角度表示 LED 在近半球範圍內發光，使其適用於需要廣域、擴散照明而非聚焦光束的應用。
• 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。對於此黃綠光 LED，其落在 575nm 區域。
• 主波長 (λd)：573 nm（典型值）。此為人眼感知的單一波長，可能與峰值波長略有不同。規格書註明量測不確定度為 ±1.0nm。
• 光譜輻射頻寬 (Δλ)：20 nm（典型值）。此定義了發射光的光譜寬度（半高全寬），表示色純度。
• 順向電壓 (VF)：在 20mA 下為 1.7V（最小值），2.0V（典型值），2.4V（最大值）。此為 LED 工作時兩端的電壓降。電路設計必須考量最大 VF 以確保足夠的驅動電壓。限流電阻或恆流驅動器至關重要。
• 逆向電流 (IR)：在 VR=5V 下為 10 μA（最大值）。此為元件在其最大額定值下逆向偏壓時的漏電流。

3. 分級系統說明

規格書中提及的標籤系統包含關鍵參數的等級，表示產品在製造後經過分選（分級）。

• CAT：發光強度等級。LED 根據量測的光輸出進行分組。
• HUE：主波長等級。LED 根據其精確的色座標（例如 573nm ± 幾 nm）進行分類。
• REF：順向電壓等級。LED 根據其 Vf 進行分級，以確保在並聯電路中行為一致或進行電壓匹配。

為了在應用中實現精確的色彩與亮度匹配，指定或理解分級代碼是必要的。

4. 性能曲線分析

提供的圖表提供了對 LED 在不同條件下行為的更深入見解。

4.1 相對強度 vs. 波長

此光譜分佈曲線顯示光輸出隨波長變化的函數關係，中心約在 575nm，典型頻寬為 20nm。它確認了光輸出的單色性質。

4.2 指向性圖案

輻射圖案圖說明了 170 度的視角，顯示強度如何從中心（0 度）遞減。此圖案是典型的具有擴散透鏡的燈式 LED，提供非常寬廣且均勻的照明。

4.3 順向電流 vs. 順向電壓（I-V 曲線）

此曲線顯示電流與電壓之間的指數關係。膝點電壓約在 1.7V-2.0V。在此膝點以上操作時，Vf 僅隨電流大幅增加而略微上升，這凸顯了為何 LED 最好由電流源而非電壓源驅動。

4.4 相對強度 vs. 順向電流

此圖表顯示 LED 的光輸出（相對強度）隨順向電流增加而增加。然而，它並非完全線性，且在極高電流下效率可能因熱量增加而下降。在建議的 20mA 或以下操作可確保最佳性能與壽命。

4.5 熱性能曲線

相對強度 vs. 環境溫度：顯示光輸出隨環境溫度升高而降低。這是 LED 的關鍵特性；熱管理對於維持亮度至關重要。
順向電流 vs. 環境溫度：可能說明在高溫下需要對電流進行降額，以防止超過最高接面溫度並維持可靠性。規格書強調必須在設計階段考慮熱管理。

5. 機械與封裝資訊

封裝為標準的 5mm 圓形 LED 燈珠格式。關鍵尺寸註記包括：
- 所有尺寸單位為毫米。
- 凸緣高度必須小於 1.5mm。
- 除非另有規定，一般公差為 ±0.25mm。
尺寸圖提供了 PCB 焊盤設計的關鍵測量值，包括引腳間距（典型值 2.54mm）、透鏡直徑和總高度。強調正確的孔位對齊以避免安裝應力。

6. 焊接與組裝指南

提供詳細程序以確保組裝不會損壞 LED。

6.1 引腳成型

• 在距離環氧樹脂燈泡基座至少 3mm 處彎折引腳。
• 在焊接前進行成型。
• 避免對封裝施加應力；未對齊的 PCB 孔可能導致應力和樹脂破裂。
• 在室溫下剪裁引腳。

6.2 儲存

• 收到後儲存於 ≤30°C 及 ≤70% RH 環境下。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），請使用裝有氮氣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。

6.3 焊接製程

關鍵規則：保持焊點與環氧樹脂燈泡之間的最小距離為 3mm。

手工焊接：烙鐵頭最高溫度 300°C（適用於最大 30W 烙鐵），焊接時間最長 3 秒。

波峰焊/浸焊：預熱最高 100°C，最長 60 秒。焊錫槽溫度最高 260°C，最長 5 秒。

提供了建議的焊接溫度曲線圖，強調受控的升溫、峰值溫度停留時間以及受控的冷卻過程。不建議使用快速冷卻製程。焊接（浸焊或手工焊）不應執行超過一次。避免在 LED 高溫時施加機械衝擊。

6.4 清潔

如有必要，僅在室溫下使用異丙醇清潔，時間 ≤1 分鐘。除非經過預先驗證，否則請勿使用超音波清洗，因其可能損壞內部結構。

6.5 熱管理

規格書明確指出必須在設計階段考慮熱管理。操作電流應根據環境溫度參照降額曲線進行降額。控制 LED 周圍的溫度對於維持光輸出和元件壽命至關重要。

6.6 ESD（靜電放電）預防措施

LED 對 ESD 和突波電壓敏感，可能損壞晶粒。在組裝和處理過程中必須使用適當的 ESD 處理程序（接地工作站、靜電手環）。

7. 包裝與訂購資訊

LED 的包裝旨在防止靜電放電和濕氣。

• 包裝材料：防靜電袋，置於內盒中，然後再裝入外箱。
• 包裝數量：每袋最少 200 至 500 顆。每內盒 5 袋。每外箱 10 個內盒（總計：每主箱 10,000 至 25,000 顆，取決於袋數）。
• 標籤說明：標籤包含 CPN（客戶料號）、P/N（製造商料號）、QTY（數量）、CAT（強度分級）、HUE（波長分級）、REF（電壓分級）和 LOT No.（批號）。

8. 應用建議與設計考量

典型應用：電視、顯示器、電話和電腦的背光，需要黃綠色指示燈或裝飾性照明。寬視角使其適用於需要均勻照明的面板照明。

設計考量：
1. 驅動電路：務必使用串聯限流電阻或恆流驅動器。根據電源電壓 (Vs)、最大順向電壓 (Vf_max) 和所需電流 (I_f，例如 20mA) 計算電阻值：R = (Vs - Vf_max) / I_f。
2. 熱設計：確保 PCB 及周圍區域允許散熱，尤其是在使用多個 LED 或環境溫度較高時。必要時考慮使用散熱片或導熱材料。
3. 光學設計：擴散透鏡提供寬廣柔和的光線。如需更聚焦的光束，則需要外部二次光學元件。
4. 可靠性：嚴格遵守絕對最大額定值和焊接指南。在建議的 20mA 以下操作可顯著延長操作壽命。

9. 技術比較與差異化

雖然規格書中沒有直接的競爭對手比較，但可以推斷此元件的關鍵差異點：
- 極寬視角 (170°)：比許多標準 5mm LED 更寬廣，提供更擴散的光線。
- 環境合規性：明確聲明完全符合 RoHS、REACH 和無鹵素要求，這對現代電子產品至關重要。
- 詳細應用說明：規格書提供了關於焊接、儲存和處理的廣泛指導，支持可製造性與可靠性設計。

10. 常見問題 (FAQ)

問：我可以將此 LED 驅動在 30mA 以獲得更亮的光嗎？
答：不行。連續順向電流的絕對最大額定值為 25mA。超過此值有永久損壞和縮短壽命的風險。為確保可靠性能，請在測試條件 20mA 或以下操作。

問：對於 5V 電源，我需要多大的電阻？
答：使用最大 Vf 2.4V 和目標電流 20mA：R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130 歐姆。使用下一個標準值（例如 150 歐姆）以獲得更安全的電流。務必在電路中驗證實際電流。

問：我可以將此 LED 用於戶外應用嗎？
答：操作溫度範圍為 -40°C 至 +85°C，涵蓋許多戶外條件。然而，此封裝並未特別針對防水或抗紫外線進行評級。戶外使用需要額外的環境保護（披覆塗層、密封外殼）。

問：為什麼儲存條件如此具體（3 個月）？
答：LED 封裝會從空氣中吸收濕氣。在高溫焊接過程中，這些被困住的濕氣可能迅速汽化，導致內部分層或破裂（\"爆米花效應\"）。3 個月的保存期限是基於典型的濕度敏感等級 (MSL) 評級。對於更長時間的儲存，規定了使用乾燥袋的方法。

11. 實務設計與使用案例

案例：設計狀態指示燈面板：設計師需要在控制面板上使用多個均勻的黃綠色指示燈。他們選擇 583SYGD/S530-E2 是因為其顏色和寬視角。為了確保一致性，他們與供應商合作採購來自同一製造批次及特定 HUE 和 CAT 分級的 LED。在 PCB 上，他們使用建議的焊盤佈局放置 LED，確保孔位對齊以防止引腳應力。他們使用設定為 18mA（略低於 20mA 規格）的恆流驅動器 IC，以最大化壽命並最小化熱應力。在組裝過程中，他們遵循手工焊接指南，使用溫控烙鐵。結果是一個具有明亮、均勻且可靠指示燈的面板。

12. 工作原理介紹

發光二極體 (LED) 是一種當電流通過時會發光的半導體元件。此現象稱為電致發光。在 583SYGD/S530-E2 中，發光區域由磷化鋁鎵銦 (AlGaInP) 化合物半導體製成。當施加順向電壓時，電子和電洞從 p-n 接面的兩側注入發光區域。當這些電荷載子復合時，它們以光子（光）的形式釋放能量。AlGaInP 合金的特定成分決定了能隙能量，進而決定了發射光的波長（顏色）——在此例中為黃綠色（約 573-575nm）。綠色擴散環氧樹脂封裝既作為保護外殼，也作為透鏡，將光輸出塑造成特有的寬光束圖案。

13. 技術趨勢與背景

像 583SYGD/S530-E2 這樣的 5mm LED 燈珠格式，代表了一種成熟且廣泛使用的插件技術。當前 LED 產業的趨勢主要集中在表面黏著元件 (SMD) 封裝（例如 2835、3535、5050），因為它們尺寸更小、透過 PCB 焊盤具有更好的熱性能，並且適合高速自動化取放組裝。然而，插件 LED 在需要更高單一元件穩固性、更容易手動原型製作、維修，或是在較大透鏡尺寸在光學上有利的情況下，仍然具有相關性。像此類規格書中強調無鹵素材料和全面環境合規性，反映了產業朝向更環保的電子產品和更嚴格的供應鏈法規的廣泛趨勢。此外，詳細的熱和可靠性指導表明，整個產業都專注於透過適當的應用設計來最大化 LED 壽命和性能，這對於 LED 超越簡單指示燈應用而進入更嚴苛的應用領域至關重要。