LED 燈珠 333-2UYD/S530-A3 規格書 - 亮黃色 - 20mA - 320mcd - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供一款高亮度亮黃色 LED 燈珠的完整技術規格。此元件專為需要可靠性能與增強可見度的應用而設計。它採用 AlGaInP 晶片技術，封裝於黃色霧面樹脂中，產生獨特的亮黃色發光。此系列提供多種視角選擇，並可提供捲帶包裝以利自動化組裝製程。

1.1 核心優勢與合規性

本產品以可靠性和穩健性為關鍵設計特點。它符合主要的環境與安全法規，確保滿足現代製造標準。具體而言，本元件符合歐盟 RoHS (有害物質限制) 指令、歐盟 REACH 法規，並歸類為無鹵素產品，對溴 (Br) 和氯 (Cl) 含量有嚴格限制 (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm)。這使其適用於廣泛的消費性和工業電子產品。

1.2 目標市場與應用

此 LED 燈珠主要針對消費性電子產品中的背光與指示燈市場。其主要應用包括作為電視機、電腦顯示器、電話及各種電腦周邊設備中的指示燈或背光源。其顏色、亮度與封裝尺寸的組合，使其成為設計工程師的多功能元件。

2. 深入技術參數分析

本節將對規格書中定義的元件關鍵電氣、光學與熱參數進行詳細且客觀的詮釋。

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，降低 LED 的使用壽命與發光輸出。
• 峰值順向電流 (IFP)：60 mA (於 1/10 佔空比及 1 kHz 下)。此額定值允許較高電流的短脈衝，適用於多工或脈衝操作方案，但必須謹慎管理以避免過熱。
• 逆向電壓 (VR)：5 V。施加超過此值的逆向電壓可能導致 LED 接面立即且災難性的故障。
• 功率耗散 (Pd)：60 mW。此為封裝在給定條件下可耗散的最大功率，由順向電壓與電流計算得出。
• 操作與儲存溫度：元件可在 -40°C 至 +85°C 下運作，並可在 -40°C 至 +100°C 下儲存。此寬廣範圍確保了在惡劣環境下的可靠性。
• 焊接溫度：260°C 持續 5 秒。此定義了波焊或迴流焊製程的峰值溫度與時間耐受度。

2.2 電光特性

這些參數是在標準測試條件下測量 (除非另有說明，Ta=25°C, IF=20mA)，並定義了元件的性能。

• 發光強度 (Iv)：範圍從 100 mcd (最小值) 到典型值 320 mcd。這是人眼感知黃光亮度的量度。寬廣的範圍表示存在分級製程。
• 視角 (2θ1/2)：典型值為 30 度。此為發光強度降至峰值強度一半時的全角。30 度角表示光束相對集中，適合方向性指示。
• 峰值與主波長 (λp, λd)：典型值分別為 591 nm 和 589 nm。峰值波長是光譜峰值，而主波長則與感知顏色 (亮黃色) 相關。
• 光譜輻射頻寬 (Δλ)：典型值為 15 nm。此定義了發射黃光的光譜純度。
• 順向電壓 (VF)：範圍從 1.7V (最小) 到 2.4V (最大)，在 20mA 下典型值為 2.0V。此對於設計限流電路至關重要。
• 逆向電流 (IR)：在 VR=5V 下最大值為 10 μA。低逆向電流是理想的。

3. 分級系統說明

規格書中引用了關鍵參數的分級系統，這對於確保生產中的顏色與亮度一致性至關重要。

• CAT (發光強度等級)：包裝標籤上的此代碼表示該批次 LED 的特定發光強度分級。
• HUE (主波長等級)：此代碼指定波長/顏色分級，確保黃色處於定義的公差範圍內。
• REF (順向電壓等級)：此代碼表示順向電壓分級，有助於設計一致的驅動電路，特別是在多個 LED 串聯使用時。

設計師應查閱製造商的詳細分級圖表 (未在此核心規格書中提供)，以根據其應用對顏色和亮度均勻性的要求選擇適當的代碼。

4. 性能曲線分析

典型特性曲線提供了 LED 在不同條件下行為的深入見解。

4.1 相對強度 vs. 波長

此曲線顯示光譜功率分佈，峰值約在 591 nm (黃色)，頻寬約為 15 nm，證實了 AlGaInP 晶片的單色光特性。

4.2 指向性圖案

指向性圖可視化了 30 度視角，顯示光強度如何隨著角度遠離中心軸而降低。

4.3 順向電流 vs. 順向電壓 (IV 曲線)

此曲線是非線性的，為二極體的典型特性。它顯示了施加的順向電壓與所產生電流之間的關係。膝點電壓約為 2.0V。在此膝點以上操作時，電壓的微小變化會導致電流的大幅變化，因此需要恆流驅動以實現穩定操作。

4.4 相對強度 vs. 順向電流

發光強度通常隨順向電流增加而增加，但最終會因效率下降和熱效應而飽和並下降。此曲線有助於根據所需的亮度與效率及壽命之間的平衡來確定最佳驅動電流。

4.5 溫度依存性

相對強度 vs. 環境溫度：LED 的發光輸出會隨著接面溫度升高而降低。此曲線量化了該降額，對於在較高環境溫度下運作的應用至關重要。
順向電流 vs. 環境溫度：此曲線可能顯示順向電壓特性如何隨溫度變化，這對於恆壓驅動情境很重要。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

LED 封裝於標準的 3mm 徑向 (圓形) 穿孔式封裝中。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 (0.059\")。
- 除非另有規定，標準公差為 ±0.25mm。
詳細的尺寸圖 (規格書中隱含) 指定了接腳間距、本體直徑、透鏡形狀和總高度，這些對於 PCB 焊盤設計和確保在應用中正確安裝至關重要。

5.2 極性識別與接腳成型

較長的接腳通常是陽極 (正極)。規格書強調了接腳成型的關鍵規則以防止損壞：
- 在距離環氧樹脂燈泡底部至少 3mm 處彎曲接腳。
- 在焊接前進行成型。
- 避免對封裝施加應力。PCB 孔位未對準導致接腳受力可能使 LED 性能下降。

6. 焊接與組裝指南

正確的操作對於可靠性至關重要。

6.1 焊接製程參數

手工焊接：烙鐵頭最高溫度 300°C (適用於最大 30W 烙鐵)，每支接腳焊接時間最長 3 秒。
波焊/浸焊：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。
關鍵規則：保持焊點與環氧樹脂燈泡之間的最小距離為 3mm，以防止 LED 晶片受到熱衝擊。

6.2 建議焊接溫度曲線

典型的溫度曲線包括預熱升溫、穩定的熱浸潤、在 260°C 的短暫峰值以及受控的冷卻降溫。不建議快速冷卻。製程應使用層流波和適當的助焊劑。

6.3 儲存條件

LED 應儲存在 ≤30°C 且相對濕度 ≤70% 的環境中。出貨後的保存期限為 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。

6.4 清潔

如有必要，僅在室溫下使用異丙醇清潔 ≤1 分鐘。除非其參數 (功率、時間) 已預先驗證確保不會造成損壞，否則請勿使用超音波清洗，因為超音波能量可能使環氧樹脂破裂或損壞接合線。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 包裝規格

LED 以防靜電袋包裝以防止 ESD 損壞。這些袋子放入內盒中，然後再裝入外箱以便運輸。
包裝數量：每袋最少 200 至 500 件。五袋裝入一個內盒。十個內盒裝入一個外箱。

7.2 標籤說明

包裝標籤包含數個代碼：
- CPN：客戶零件編號。
- P/N：製造商零件編號 (例如：333-2UYD/S530-A3)。
- QTY：包裝內數量。
- 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：可追溯的生產批號。

8. 應用建議與設計考量

8.1 典型應用電路

此 LED 必須使用限流機制驅動。最簡單的方法是串聯一個電阻。電阻值 (R) 可使用歐姆定律計算：R = (電源電壓 - Vf) / If。對於 5V 電源，在 20mA 下典型 Vf 為 2.0V，則 R = (5 - 2.0) / 0.02 = 150 Ω。建議使用驅動 IC 或電晶體電路進行恆流驅動，特別是需要亮度一致性或調光時。

8.2 熱管理

儘管功率耗散相對較低 (最大 60mW)，但在 PCB 設計時必須考慮適當的熱管理，特別是在高環境溫度或密閉空間中。元件間足夠的間距以及可能使用散熱孔，有助於從 LED 接腳散熱，防止接面溫度上升及隨之而來的亮度與壽命損失。

9. 技術比較與差異化

與舊技術的黃色 LED (例如基於 GaAsP) 相比，此 AlGaInP 元件提供了顯著更高的發光效率以及更飽和、純淨的黃色。30 度視角在寬廣可見度與方向性強度之間提供了良好的折衷，使其適用於指示燈和背光角色，其中聚焦光束是有益的。其符合現代無鹵素和 RoHS 標準，是環保設計的關鍵差異化因素。

10. 常見問題 (基於技術參數)

問：我可以將此 LED 驅動在 30mA 以獲得更高亮度嗎？
答：不行。連續順向電流的絕對最大額定值為 25 mA。超過此額定值有永久損壞和加速性能下降的風險。為確保可靠性能，請在建議的 20mA 或以下操作。
問：峰值波長和主波長有何不同？
答：峰值波長是光譜功率輸出的最高點。主波長是人眼感知具有相同顏色的單色光波長。它們通常很接近，如此例所示 (591nm vs 589nm)。
問：為什麼 3mm 接腳彎曲規則如此重要？
答：在距離環氧樹脂燈泡 3mm 以內彎曲會將機械應力直接傳遞到內部接合線和半導體晶粒，可能導致立即斷裂或後期顯現的潛在故障。
問：如何解讀標籤上的 CAT/HUE/REF 代碼？
答：這些是內部分級代碼。為確保您產品中的顏色和亮度一致性，您應在下單時指定所需的分級範圍，並驗證收到物料上的代碼是否符合您的規格。

11. 實務設計與使用案例

情境：為網路路由器設計狀態指示燈面板。使用多個亮黃色 LED 來顯示不同的活動狀態。為確保外觀均勻，設計師向供應商指定了嚴格的 HUE (波長) 分級和特定的 CAT (強度) 分級。LED 透過微控制器 GPIO 腳位驅動，並串聯一個為 15mA 操作計算的電阻 (以平衡亮度與長期可靠性)。PCB 佈局確保維持建議的從焊盤到 LED 本體 3mm 的間距。在組裝過程中，使用了符合規格書的受控溫度曲線的波焊製程。

12. 技術原理介紹

此 LED 基於 AlGaInP (磷化鋁鎵銦) 半導體材料。當施加順向電壓時，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，這直接對應於發射光的波長 (顏色) — 在此例中為黃色 (~589-591 nm)。黃色霧面樹脂圓頂用於保護晶片、塑造光輸出光束 (30 度視角)，並擴散光線以創造均勻的外觀。

13. 技術發展趨勢

LED 技術的總體趨勢是朝向更高效率 (每瓦更多流明)、改善顯色性和更低成本。對於像此類的指示燈型 LED，趨勢包括進一步小型化 (例如更小的表面黏著封裝)、在相同功率範圍內提高亮度，以及在更高溫操作下增強可靠性。同時，持續推動更廣泛地符合環境法規，並在封裝中使用更永續的材料。基礎的 AlGaInP 材料系統已成熟，但在磊晶生長和晶片設計方面持續改進，以提取更多光並提高性能一致性。