LED 燈珠 264-7UYD/S530-A3 規格書 - 亮黃色 - 20mA - 125mcd - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供一款高亮度、5mm 亮黃色 LED 燈珠的完整技術規格。此元件設計注重可靠性與性能，適用於消費性電子產品中的各種指示燈與背光應用。該 LED 採用擴散型黃色環氧樹脂透鏡，提供寬廣且均勻的視角。

1.1 核心優勢與目標市場

此 LED 系列的主要優勢包括更高的亮度輸出，以及可選擇多種視角以滿足不同應用需求。產品提供捲帶包裝，適用於自動化組裝，提升生產效率。本產品符合 RoHS 指令且為無鉛製程。其堅固的設計確保了可靠的運作。目標應用主要為消費性電子領域，包括電視、電腦螢幕、電話以及需要清晰明亮狀態指示的一般計算設備。

2. 深入技術參數分析

本節對規格書中定義的關鍵電氣、光學與熱參數提供詳細且客觀的解讀。

2.1 絕對最大額定值

絕對最大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。這些並非建議的操作條件。

• 連續順向電流 (IF)：25 mA。超過此電流，尤其是在沒有適當散熱的情況下，會導致 LED 內部量子井快速劣化，並造成光輸出永久性降低。
• 峰值順向電流 (IFP)：60 mA (於 1/10 工作週期及 1 kHz 條件下)。此額定值允許較高電流的短脈衝，適用於多工電路或實現瞬間峰值亮度。禁止在此電流值或接近此值下連續操作。
• 逆向電壓 (VR)：5 V。施加超過此值的逆向偏壓，可能導致 LED 的 PN 接面發生突發性、災難性的崩潰。
• 功率消耗 (Pd)：60 mW。這是封裝能夠以熱形式散發的最大功率。實際消耗的功率為 VF * IF。在典型順向電壓 2.0V 與最大連續電流 25mA 下，功率為 50mW，留有少許安全餘裕。
• 操作與儲存溫度：分別為 -40°C 至 +85°C 及 -40°C 至 +100°C。這些範圍定義了可靠操作與非操作儲存的環境極限。
• 焊接溫度：260°C 持續 5 秒。此定義了 LED 封裝在波焊或迴焊製程中可承受的最大熱曲線。

2.2 電光特性

這些參數是在標準測試條件下 (Ta=25°C, IF=20mA) 量測，定義了元件的典型性能。

• 發光強度 (Iv)：63 mcd (最小值)，125 mcd (典型值)。這是人眼感知亮度的度量。125 mcd 的典型值對於標準 5mm LED 而言屬於高亮度輸出。保證的最低值為 63 mcd。
• 視角 (2θ1/2)：60° (典型值)。這是發光強度降至其峰值 (軸上值) 一半時的全角。60° 的視角在聚焦光束與寬廣可見度之間提供了良好的平衡。
• 峰值波長 (λp)：591 nm (典型值)。這是發射光的光譜功率分佈達到最大值時的波長。對於亮黃色 LED，此波長落在可見光譜的黃橙色區域。
• 主波長 (λd)：589 nm (典型值)。這是人眼感知到、最能匹配 LED 顏色的單一波長。它是顏色規格的關鍵參數。
• 順向電壓 (VF)：在 20mA 下為 1.7V (最小值)，2.0V (典型值)，2.4V (最大值)。順向電壓具有負溫度係數 (隨溫度升高而降低)。電路設計必須考量從 1.7V 到 2.4V 的變化，以確保適當的電流調節。
• 逆向電流 (IR)：在 VR=5V 下為 10 μA (最大值)。微小的漏電流是正常的。超過最大逆向電壓將導致此電流急遽增加。

3. 性能曲線分析

規格書提供了數條特性曲線，對於理解 LED 在不同操作條件下的行為至關重要。

3.1 相對強度 vs. 波長

此光譜分佈曲線顯示光輸出隨波長的變化。對於此亮黃色 LED，曲線將有一個單一、明顯的峰值，中心約在 591 nm (典型值)，典型的光譜頻寬 (Δλ) 為 15 nm。這表示相對純淨的黃色，在其他色帶沒有顯著的發射。

3.2 指向性圖

指向性 (或輻射圖) 曲線說明光強度如何隨偏離中心軸的角度而變化。典型的 60° 視角 (2θ1/2) 意味著在中心軸 ±30° 處，強度為軸上值的 50%。此曲線的形狀受到擴散型環氧樹脂透鏡的影響，與透明透鏡相比，它能散射光線以形成更均勻的視錐。

3.3 順向電流 vs. 順向電壓 (IV 曲線)

此曲線顯示順向電壓 (VF) 與順向電流 (IF) 之間的指數關係。對於典型 LED，電壓超過導通閾值 (此元件約為 1.7V) 後的微小增加，會導致電流大幅增加。這就是為什麼 LED 幾乎總是使用恆流源驅動，而非恆壓源，以防止熱失控。

3.4 相對強度 vs. 順向電流

此圖表證明，在正常操作範圍內 (例如，高達 20-25mA)，光輸出 (發光強度) 大致與順向電流成正比。然而，在極高電流下，由於產生的熱量增加，效率 (每瓦流明數) 可能會下降。

3.5 溫度依存性曲線

相對強度 vs. 環境溫度：LED 的光輸出會隨著接面溫度升高而降低。此曲線量化了該降額。對於基於 AlGaInP 的黃色 LED，在高溫下 (例如，高於 60-70°C) 輸出可能會顯著下降。
順向電流 vs. 環境溫度：此曲線可能顯示了最大允許順向電流隨環境溫度的變化，以保持在功率消耗 (Pd) 限制內。隨著環境溫度升高，必須降低最大安全工作電流，以防止接面溫度超過其最大額定值。

4. 機械與封裝資訊

4.1 封裝尺寸

LED 封裝於標準 5mm 徑向引線封裝中。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 (圓頂底部的平坦邊緣) 的高度必須小於 1.5mm。除非另有說明，尺寸的一般公差為 ±0.25mm。詳細圖面顯示了引線間距、本體直徑、總高度以及引線長度和直徑，這些對於 PCB 焊盤設計和組裝至關重要。

4.2 極性辨識

對於徑向引線 LED，陰極通常可透過塑膠透鏡邊緣的平坦處和/或較短的引腳長度來識別。規格書的尺寸圖應清楚標示哪個引腳是陰極。在電路組裝時必須注意正確的極性。

5. 焊接與組裝指南

正確的操作對於維持 LED 性能與可靠性至關重要。

5.1 接腳成型

• 在距離環氧樹脂燈泡底部至少 3mm 處彎折引腳。
• 進行接腳成型前 soldering.
• 避免在彎折時對 LED 封裝或其底座施加應力。
• 在室溫下剪裁引腳，而非在高溫時。
• 確保 PCB 孔位與 LED 引腳完美對齊，以避免安裝應力。

5.2 儲存條件

• 收到貨品後，請儲存於 ≤30°C 且 ≤70% 相對濕度 (RH) 的環境中。在此條件下的保存期限為 3 個月。
• 如需更長時間儲存 (長達 1 年)，請使用充填氮氣並放置乾燥劑的密封容器。
• 避免在潮濕環境中溫度劇烈變化，以防止凝結。

5.3 焊接製程

一般規則：保持焊點與環氧樹脂燈泡之間的最小距離為 3mm。
手工焊接：烙鐵頭溫度：最高 300°C (烙鐵功率最高 30W)。焊接時間：每引腳最多 3 秒。
波焊/浸焊：預熱溫度：最高 100°C (最長 60 秒)。焊錫槽溫度：最高 260°C。浸入焊錫時間：最多 5 秒。
溫度曲線：提供了建議的焊接溫度曲線，強調受控的升溫、峰值溫度保持以及受控的冷卻。不建議使用快速冷卻製程。
重要事項：在高溫階段避免對引腳施加應力。請勿透過浸焊或手工焊接方法對元件進行超過一次的焊接。在焊接後 LED 冷卻至室溫前，請保護其免受機械衝擊。

5.4 清潔

若需清潔，請使用室溫下的異丙醇，時間不超過一分鐘。並於室溫下乾燥。通常不建議使用超音波清洗。若絕對必要，其參數 (功率、時間) 必須經過預先驗證，以確保不會造成損壞。

5.5 熱管理

適當的熱管理對於 LED 壽命與穩定的光輸出至關重要。如降額曲線所示，在較高的環境溫度下，應適當降低電流。在應用設計階段，請考慮 LED 的功率消耗，若在接近最大額定值下操作，請確保有足夠的散熱或氣流。

6. 包裝與訂購資訊

6.1 包裝規格

LED 以防潮、防靜電材料包裝，以保護其免受靜電放電 (ESD) 和濕氣影響。包裝層級如下：LED 放置於防靜電袋中。每袋最少裝有 200 至 1000 顆。四個防靜電袋放入一個內箱。十個內箱裝入一個外箱。

6.2 標籤說明

包裝上的標籤包含關鍵資訊：CPN (客戶料號)、P/N (製造商料號：264-7UYD/S530-A3)、QTY (包裝數量)、CAT (等級/分檔)、HUE (主波長)、REF (參考) 以及 LOT No (批號，用於追溯)。

7. 應用備註與設計考量

7.1 典型應用電路

LED 需要限流。最簡單的方法是串聯一個電阻。電阻值 (R) 計算如下：R = (電源電壓 - VF) / IF。例如，使用 5V 電源，典型 VF 為 2.0V，期望 IF 為 20mA：R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 歐姆。電阻的額定功率至少應為 (5V-2.0V)*0.020A = 0.06W (1/8W 或 1/4W 電阻適用)。對於需要精確或穩定的應用，建議使用恆流驅動電路。

7.2 設計考量

• 電流驅動：務必使用恆流源或限流電阻。切勿直接連接到電壓源。
• 電壓變化：在您的設計中考量順向電壓範圍 (1.7V 至 2.4V)，以確保在所有元件上都能提供所需的電流。
• 熱設計：對於高環境溫度或高電流連續操作的應用，請考慮熱降額。在 PCB 上提供足夠的間距，或在必要時使用散熱片。
• ESD 防護：雖然不是極度敏感，但在組裝過程中仍應遵守標準的 ESD 操作預防措施。

8. 技術比較與差異化

這款基於 AlGaInP 半導體材料的亮黃色 LED 具有明顯優勢。與舊技術的黃色 LED (例如基於 GaAsP) 相比，AlGaInP 提供了顯著更高的發光效率，從而在相同驅動電流下產生更高的亮度。125 mcd 的典型強度在標準 5mm 封裝中具有競爭力。透過擴散透鏡實現的寬廣 60° 視角，使其適用於需要廣泛可見度的應用，而有別於使用窄角透明透鏡的聚焦光束應用。其 RoHS 合規性與無鉛結構符合現代環保法規。

9. 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 25 mA。在 30 mA 下操作超出了此額定值，這將顯著縮短 LED 的使用壽命，並可能因過熱而導致立即故障。

問：我量測到的 LED 順向電壓是 1.8V，而不是典型的 2.0V。這正常嗎？
答：正常。規格書規定在 20mA 下，範圍從 1.7V (最小值) 到 2.4V (最大值)。1.8V 的值完全在規定的範圍內，是可以接受的。您的限流電路應設計為能適應整個電壓範圍。

問：如何辨識陰極？
答：尋找兩個物理指標：1) 較短的引腳通常是陰極。2) 圓形塑膠透鏡邊緣通常有一個平坦處；最靠近此平坦處的引腳就是陰極。

問：我可以在戶外使用此 LED 嗎？
答：操作溫度範圍為 -40°C 至 +85°C，涵蓋了大多數戶外環境。然而，您必須確保 LED 被妥善密封並保護，避免直接暴露於水和紫外線輻射，這些因素會隨著時間推移使環氧樹脂劣化。在高溫環境條件下，驅動電流也可能需要降額。

10. 實際應用範例

情境：為一台測試設備設計狀態指示燈面板。
需求：使用多個黃色 LED 來指示待機或注意狀態。面板將從軸外最多 30 度的各種角度觀看。電源電壓為穩壓的 3.3V。
設計步驟：
1. LED 選擇：這款具有 60° 視角的亮黃色 LED 非常適合，能確保在所需的視錐範圍內的可見度。
2. 電流設定：選擇 20mA 的驅動電流，以在亮度與壽命之間取得良好平衡。
3. 電阻計算：使用最大 VF (2.4V) 進行最壞情況設計，以確保電流絕不超過 20mA。R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 歐姆。最接近的標準值為 47 歐姆。
4. 重新計算實際電流：以典型 VF 2.0V 計算，IF = (3.3V - 2.0V) / 47 歐姆 ≈ 27.7 mA。這高於 25mA 的最大值。因此，為了安全涵蓋整個 VF 範圍，使用最小 VF 檢查上限：IF_max = (3.3V - 1.7V) / 47 歐姆 ≈ 34 mA。這太高了。
5. 修正計算：針對典型情況設計並增加少許餘裕。使用 VF_typ = 2.0V。R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 歐姆。最接近的標準值為 68 歐姆。檢查：IF_min = (3.3V-2.4V)/68≈13.2mA, IF_typ≈19.1mA, IF_max=(3.3V-1.7V)/68≈23.5mA。這使得最大可能電流剛好在 25mA 限制之下，使 68 歐姆成為安全且合適的選擇。
6. PCB 佈局：遵循封裝尺寸進行孔位間距設計。確保陰極 (由 LED 上的平坦處和較短的引腳識別) 連接到電路的地端。