LED 燈 594SURD/S530-A3 規格書 - 亮紅色 - 20mA - 60mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

594SURD/S530-A3 是一款高亮度 LED 燈，專為需要卓越發光強度與可靠性的應用而設計。此元件採用 AlGaInP 晶片技術，產生亮紅色的光輸出。其設計堅固耐用，並符合現代環保與安全標準，包括 RoHS、REACH 及無鹵素要求。

此系列提供多種視角選擇，以適應不同的應用需求，並提供捲帶包裝，適用於自動化組裝製程。其主要設計目標是在緊湊型電子設備中提供一致的高性能照明。

1.1 核心優勢

• 高亮度：專為要求更高光輸出的應用而設計。
• 環保合規：典型值 16 mcd，最小值 10 mcd。這指定了在給定方向上發出的可見光量。最小值是產品驗收的保證下限。在嚴格公差設計中應考慮 ±10% 的測量不確定度。
• 無鹵素：符合無鹵素標準 (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm)。
• 可靠性：結構可靠且堅固，適合長期運作。
• 包裝靈活性：提供捲帶包裝，適用於高效能的大量生產。

1.2 目標市場與應用

此 LED 主要針對消費性電子產品與顯示器背光市場。其典型應用包括：

• 電視機
• 電腦顯示器
• 電話
• 一般電腦周邊設備與指示燈

此元件適用於需要鮮明紅色的狀態指示與背光用途。

2. 深入技術參數分析

本節對規格書中指定的關鍵技術參數提供詳細、客觀的解讀。理解這些限制與特性對於正確的電路設計與可靠運作至關重要。

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應力極限。不建議長時間在或接近這些極限下運作。

• 連續順向電流 (I_F)：25 mA。這是在不降低 LED 性能或壽命的前提下，可連續施加的最大直流電流。超過此值會增加接面溫度並加速光通量衰減。
• 峰值順向電流 (I_FP)：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，適用於多工或實現更高的瞬時亮度。10% 的工作週期至關重要；平均電流仍須符合連續額定值。
• 逆向電壓 (V_R)：5 V。LED 並非設計來承受顯著的反向偏壓。施加超過 5V 的反向電壓可能因接面崩潰而導致立即且災難性的故障。
• 功率消耗 (P_d)：60 mW。這是封裝能夠以熱形式散發的最大功率。計算方式為順向電壓 (V_F) * 順向電流 (I_F)。設計者必須確保工作點不超過此限制。
• 工作與儲存溫度：-40°C 至 +85°C (工作)，-40°C 至 +100°C (儲存)。寬廣的溫度範圍使其適用於工業與汽車環境 (非關鍵區域)。
• 焊接溫度：260°C 持續 5 秒。這定義了迴流焊接曲線的耐受度，對於 PCB 組裝而不損壞環氧樹脂或內部接合至關重要。

2.2 電光特性 (Ta=25°C)

這些是在標準測試條件下 (20mA 順向電流，25°C 環境溫度) 測得的典型性能參數。

• 發光強度 (I_v)：Typical 16 mcd, Minimum 10 mcd. This specifies the amount of visible light emitted in a given direction. The minimum value is the guaranteed lower limit for product acceptance. The ±10% measurement uncertainty should be considered in tight tolerance designs.
• 視角 (2θ_1/2)：典型值 170 度。此極寬的視角表示採用擴散透鏡/樹脂，產生寬廣、均勻的照明圖案，而非窄光束。對於需要從多個角度都能看到 LED 的應用來說是理想的選擇。
• 峰值波長 (λ_p)：典型值 632 nm。這是光譜功率分佈達到最大值時的波長。它定義了半導體晶片本身發出的光的顏色。
• 主波長 (λ_d)：典型值 624 nm。這是人眼感知到的、與 LED 顏色相匹配的單一波長。對於顏色規格而言，它通常比峰值波長更為相關。註明了 ±1.0nm 的測量不確定度。
• 光譜輻射頻寬 (Δλ)：典型值 20 nm。這是在最大強度一半處的光譜寬度 (半高全寬)。20nm 的數值是 AlGaInP 紅色 LED 的特徵，表示相對純淨的色彩飽和度。
• 順向電壓 (V_F)：最小值 1.7V，典型值 2.0V，最大值 2.4V (在 I_F=20mA 條件下)。這是 LED 工作時的跨壓降。驅動電路必須設計成能適應此範圍。指定了 ±0.1V 的測量不確定度。
• 逆向電流 (I_R)：最大值 10 μA (在 V_R=5V 條件下)。這是元件處於反向偏壓時的漏電流。10μA 的數值對於指示燈 LED 而言是標準的。

2.3 熱特性

雖然未在單獨的表格中明確列出，但熱管理是透過功率消耗額定值與工作溫度範圍來體現的。性能曲線顯示了光輸出與順向電流對環境溫度的依賴性，這是關鍵的設計考量。在高環境溫度下運作時，需要有效的散熱或電流降額，以維持性能與壽命。

3. 分級系統說明

規格書中參照了關鍵參數的分級系統，如包裝材料上的標籤說明所示。分級是根據測量性能將 LED 分類成組 (級別) 的過程，以確保生產批次內的一致性。

• CAT (發光強度等級)：LED 根據其測量的發光強度進行分級 (例如，10-12 mcd, 13-15 mcd, 16-18 mcd)。這讓設計師可以選擇適合其應用的亮度等級。
• HUE (主波長等級)：LED 根據其主波長進行分級 (例如，622-624 nm, 624-626 nm)。這確保了單一產品中使用多個 LED 時的顏色一致性。
• REF (順向電壓等級)：順向電壓也會進行分級 (例如，1.9-2.1V, 2.1-2.3V)。這對於多顆 LED 串聯的設計很重要，因為它會影響總電壓需求以及並聯配置中的電流匹配。

具體的分級代碼範圍在此公開規格書中未詳細說明，通常會在單獨的分級文件或訂購過程中提供。

4. 性能曲線分析

提供的圖表提供了在非標準條件下元件行為的寶貴見解。

4.1 相對強度 vs. 波長

此光譜分佈曲線確認了典型峰值波長約為 632 nm，半高全寬約為 20 nm，這是亮紅色 AlGaInP LED 的特徵。其形狀典型，長波長側有急遽截止，短波長側則有較平緩的下降。

4.2 指向性圖案

極座標圖說明了 170 度的視角。強度在非常寬廣的區域內幾乎是均勻的，證實了透鏡的擴散特性。沒有顯著的旁瓣或窄熱點，這對於廣角指示燈應用是理想的。

4.3 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)

此圖顯示了二極體典型的指數關係。LED 開始顯著導通的膝點電壓約為 1.6V。在建議的工作電流 20mA 下，順向電壓約為 2.0V。此曲線對於設計恆流驅動器或簡單的電阻式限流電路至關重要。

4.4 相對強度 vs. 順向電流

光輸出 (相對強度) 隨著順向電流增加而線性增加，直至額定最大值。此線性關係透過電流調變 (類比調光) 簡化了亮度控制。然而，在極高電流下，由於熱效應增加，效率可能會下降。

4.5 相對強度 vs. 環境溫度 & 順向電流 vs. 環境溫度

這些是降額曲線，可說是可靠設計中最關鍵的部分。

• 光輸出 vs. 溫度：相對強度隨著環境溫度升高而降低。例如，在 85°C 時，光輸出可能僅為 25°C 時的約 70-80%。這在需要跨溫度範圍保持亮度一致的應用中必須進行補償。
• 順向電流 vs. 溫度：此曲線可能顯示了最大允許順向電流作為環境溫度的函數，以保持在功率消耗限制內。為確保可靠性，隨著環境溫度升高，工作電流必須降低 (降額)。只有在較低的環境溫度下，以絕對最大電流 25mA 運作才是安全的。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此 LED 採用標準的徑向引腳封裝 (常被稱為 "3mm" 或 "T1" 封裝，但確切尺寸應取自圖紙)。關鍵尺寸註記包括：

• 所有尺寸單位為毫米。
• 凸緣 (圓頂底部的邊緣) 的高度必須小於 1.5mm (0.059")。這對於 PCB 安裝時的間隙很重要。
• 未指定尺寸的標準公差為 ±0.25mm。

尺寸圖對於 PCB 焊盤設計至關重要，可確保正確的孔距與元件放置。

5.2 極性識別

對於徑向 LED 封裝，陰極通常透過塑膠透鏡邊緣的平面、較短的引腳或凸緣上的凹口來識別。具體的識別方法應在封裝尺寸圖上標示。正確的極性至關重要；超過 5V 的反向偏壓會損壞元件。

6. 焊接與組裝指南

嚴格遵守這些指南對於防止組裝過程中的機械與熱損壞是必要的。

6.1 引腳成型

• 在距離環氧樹脂燈泡底部至少 3mm 處彎曲引腳。
• 引腳成型應在焊接前 soldering.
• 進行。成型過程中避免對 LED 封裝施加應力。應力可能導致環氧樹脂破裂或損壞內部接合線。
• 在室溫下剪裁引腳。高溫剪裁可能導致熱衝擊。
• 確保 PCB 孔位與 LED 引腳完美對齊，以避免安裝應力。

6.2 儲存條件

• 收到後儲存於 ≤30°C 且 ≤70% 相對濕度環境。
• 在原包裝袋內的儲存壽命：3 個月。
• 如需更長時間儲存 (最長 1 年)：請使用充氮氣並放置乾燥劑的密封容器。
• 在潮濕環境中避免溫度劇烈變化，以防止凝結。

6.3 焊接製程參數

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：每引腳最長 3 秒。

波峰 (DIP) 焊接：

• 預熱溫度：最高 100°C (最長 60 秒)。
• 焊錫槽溫度與時間：最高 260°C，最長 5 秒。

關鍵注意事項：

• 當 LED 處於高溫時，避免對引腳施加應力。
• 不要焊接 (浸焊或手工焊) 超過一次。
• 焊接後，在 LED 冷卻至室溫前，保護其免受機械衝擊/振動。
• 從峰值溫度逐漸冷卻；不建議快速冷卻。
• 始終使用能實現可靠焊點的最低可能焊接溫度。

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。
• 在室溫下風乾。
• 請勿使用超音波清潔，除非在特定條件下經過預先驗證，因為它可能損壞內部結構。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 包裝規格

LED 的包裝旨在防止靜電放電 (ESD) 與濕氣侵入：

1. 初級包裝：防靜電袋，內含最少 200 至 1000 顆。
2. 次級包裝：4 袋放入一個內箱。
3. 三級包裝：10 個內箱放入一個外箱。

7.2 標籤說明

包裝袋標籤包含多個用於追溯與規格的代碼：

• CPN：客戶生產編號 (可選的客戶參考號)。
• P/N：生產編號 (製造商的料號，例如 594SURD/S530-A3)。
• QTY：袋內包裝數量。
• CAT, HUE, REF：分別為發光強度、主波長與順向電壓的分級代碼。
• LOT No：製造批號，用於追溯。

8. 應用設計考量

8.1 驅動電路設計

最常見的驅動方法是串聯一個限流電阻。電阻值 (R) 計算如下：R = (V_電源- V_F) / I_F。使用規格書中的最大 V_F值 (2.4V) 進行計算，以確保即使使用低 V_F的 LED，電流也不會超過期望值。例如，使用 5V 電源且目標 I_F為 20mA：R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130Ω。會選擇最接近的標準值 (120Ω 或 150Ω)，其中 150Ω 更為保守。對於要求嚴格亮度一致性或在寬溫度範圍內運作的應用，建議使用恆流驅動器。

8.2 熱管理

儘管是小型指示燈 LED，熱管理對於壽命仍然重要。確保 PCB 在 LED 引腳周圍有足夠的銅箔區域作為散熱片。避免將 LED 放置在靠近其他發熱元件的地方。在為高環境溫度環境設計時，請遵守性能曲線中所示的電流降額指南。

8.3 ESD (靜電放電) 防護

規格書註明產品對 ESD 敏感。組裝過程中必須遵循標準的 ESD 處理預防措施：使用接地工作站、手腕帶和導電地板墊。在 ESD 防護包裝中運輸和儲存。

9. 常見問題 (基於技術參數)

9.1 我可以用 3.3V 邏輯電壓驅動這顆 LED 嗎？

可以。使用串聯電阻：在典型 V_F為 2.0V 的情況下，需要一個 (3.3V - 2.0V)/0.02A = 65Ω 的電阻。然而，如果 LED 的最大 V_F為 2.4V，則在 3.3V 電壓下使用 65Ω 電阻時，電流僅約為 ~14mA，導致亮度較低。可以使用較小的電阻 (例如 47Ω)，但您必須驗證在最小 V_F conditions.

條件下電流不超過 25mA。

9.2 為什麼視角這麼寬 (170°)？

料號中的 "SURD" 與 "Red Diffused" 樹脂描述表示採用擴散透鏡。這會散射光線，創造出非常寬廣、均勻的視角，非常適合需要從多個方向 (而不僅僅是正面) 都能看到的狀態指示燈。

9.3 峰值波長 (632nm) 與主波長 (624nm) 有何不同？

峰值波長是晶片發射光譜的物理峰值。主波長是人眼感知到的色點，它受到整個光譜形狀和人眼敏感度 (明視覺反應) 的影響。主波長在顏色匹配應用中通常更有用。

9.4 我可以串聯多少顆 LED？_F限制取決於您的驅動器電壓。對於恆流驅動器，將每顆 LED 的最大 V

相加。例如，使用 12V 驅動器：12V / 2.4V = 最多可串聯 5 顆 LED。始終要保留安全餘量。對於由電壓源驅動的電阻式串聯電路，計算更為複雜，必須考慮總壓降與電流。

10. 工作原理