LED 燈珠 523-2SURD/S530-A3 規格書 - 亮紅色 - 20mA - 32mcd - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供一款專為指示燈與背光應用設計之高亮度5mm LED燈珠的完整技術規格。此元件採用AlGaInP晶片，搭配霧面樹脂透鏡，可產生亮紅色光輸出，確保寬廣且均勻的視角。其設計旨在各種電子組裝中提供可靠與穩固的性能。

1.1 核心特色與法規符合性

此LED系列提供多項關鍵特色與法規認證，使其適用於現代電子設計：

• 視角選項：提供多種視角，以滿足不同應用需求。
• 包裝方式：以捲帶包裝供應，相容於自動化取放組裝製程。
• 環境法規符合性：本產品符合歐盟RoHS（有害物質限制指令）與REACH法規。同時歸類為無鹵素產品，溴（Br）與氯（Cl）含量均低於900 ppm，且兩者總和低於1500 ppm。
• 高亮度：專為需要較高發光強度的應用而設計。
• 顏色與強度變體：此燈珠系列提供不同顏色與強度等級。

1.2 目標應用

此LED主要設計用於消費性與工業電子產品中作為指示燈或背光源。典型的應用領域包括：

• 電視機
• 電腦顯示器
• 電話機
• 一般電腦周邊設備與指示燈

2. 技術規格與客觀解讀

本節詳述LED的絕對極限值與標準工作特性。除非另有說明，所有參數均在環境溫度（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應力極限。不建議在正常使用下於或接近這些極限值操作。

• 連續順向電流（IF）：25 mA。此為可連續施加的最大直流電流。
• 峰值順向電流（IFP）：60 mA。此僅允許在脈衝條件下，於1 kHz頻率、工作週期1/10時使用。
• 逆向電壓（VR）：5 V。在逆向方向上超過此電壓可能導致接面崩潰。
• 功率消耗（Pd）：60 mW。封裝所能散發的最大功率。
• 工作與儲存溫度：-40°C 至 +85°C（工作），-40°C 至 +100°C（儲存）。
• 焊接溫度（Tsol）：260°C 持續5秒。此定義了迴焊焊接溫度曲線的耐受度。

2.2 電光特性

這些是在標準測試條件下（IF=20mA）量測的典型性能參數。

• 發光強度（Iv）：32 mcd（典型值），16 mcd（最小值）。此為峰值強度方向上的感知亮度。
• 視角（2θ1/2）：120°（典型值）。發光強度為峰值一半時的角度。霧面透鏡創造了此寬廣的發光模式。
• 峰值波長（λp）：632 nm（典型值）。光譜發射最強的波長。
• 主波長（λd）：624 nm（典型值）。人眼感知為單一波長的顏色，定義了亮紅色。
• 順向電壓（VF）：2.0 V（典型值），在20mA下範圍為1.7 V（最小值）至2.4 V（最大值）。此參數量測不確定度為±0.1V。
• 逆向電流（IR）：在VR=5V下為10 μA（最大值）。

量測公差：發光強度：±10%，主波長：±1.0nm。

3. 性能曲線分析

本規格書提供數條特性曲線，說明元件在不同條件下的行為。理解這些對於穩健的電路設計至關重要。

3.1 光譜與空間分佈

相對強度 vs. 波長曲線顯示一個典型的窄發射光譜，中心約在632 nm，為AlGaInP材料的特徵。而指向性曲線則直觀地確認了由霧面透鏡產生的120°寬廣、類似朗伯分佈的發光模式，確保了離軸角度下仍具有良好的可見度。

3.2 電氣與熱特性

順向電流 vs. 順向電壓（IV曲線）展示了二極體的指數關係。在20mA的典型工作點，電壓約為2.0V。相對強度 vs. 順向電流曲線顯示光輸出隨電流線性增加直至最大額定值，但設計者必須考慮在較高電流下的散熱問題。

相對強度 vs. 環境溫度與順向電流 vs. 環境溫度曲線對於熱管理至關重要。發光強度隨環境溫度上升而下降。相反地，在固定電壓下，由於二極體順向電壓的負溫度係數，順向電流會隨溫度升高而增加。若未使用限流電路妥善管理，可能導致熱失控。

4. 機械與封裝資訊

4.1 封裝尺寸

此LED採用標準5mm徑向引腳封裝。關鍵尺寸註記包括：

• 所有尺寸單位為毫米（mm）。
• 凸緣高度必須小於1.5mm（0.059英吋）。
• 未指定尺寸的標準公差為±0.25mm。

尺寸圖標明了引腳間距、本體直徑、透鏡形狀與總高度，這些對於PCB焊盤設計與機械配合至關重要。

4.2 極性辨識

陰極通常可透過LED塑膠凸緣上的平面標記和/或較短的引腳來辨識。安裝時必須確認正確極性，以防止逆向偏壓損壞。

5. 組裝、焊接與操作指南

正確的操作對於維持元件可靠性與性能至關重要。

5.1 引腳成型

• 彎折處必須距離環氧樹脂燈泡底部至少3mm，以避免對密封處造成應力。
• 請在焊接前完成引腳成型。
• 避免對封裝施加應力。PCB孔位未對準導致強行插入，可能使環氧樹脂劣化。
• 請在室溫下剪裁引腳。

5.2 儲存

• 建議儲存條件：自出貨日起3個月內，溫度≤30°C且相對濕度≤70%。
• 如需更長時間儲存（最長1年），請使用充氮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

關鍵規則：保持焊點與環氧樹脂燈泡之間的最小距離為3mm。

手動焊接：烙鐵頭最高溫度300°C（適用30W烙鐵），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。

一般焊接注意事項：

• 在高溫階段避免對引腳施加應力。
• 請勿進行超過一次的浸焊/手動焊接。
• 焊接後，在LED冷卻至室溫前，請保護其免受機械衝擊。
• 使用最低的有效焊接溫度。
• 提供建議的焊接溫度曲線圖，顯示預熱、均溫、迴焊與冷卻階段的時間與溫度區間。

5.4 清潔

• 如有必要，僅可使用異丙醇在室溫下清潔，時間≤1分鐘。
• 避免使用超音波清洗。若絕對必要，請預先確認製程參數（功率、時間），確保不會造成損壞。

5.5 熱管理與靜電防護

熱管理：工作電流必須根據環境溫度進行適當的降額，如降額曲線所示。在應用設計階段應考慮適當的PCB佈局，必要時加上散熱措施，以控制接面溫度。

靜電放電（ESD）：此LED對靜電放電敏感。在操作與組裝過程中應遵循標準的ESD防護措施，包括使用接地工作站與防靜電手環。

6. 包裝、標籤與訂購資訊

6.1 包裝規格

LED的包裝旨在防止運輸與儲存期間的損壞：

• 一級包裝：防靜電袋。
• 二級包裝：內盒，內含5個防靜電袋。
• 三級包裝：外箱，內含10個內盒。
• 包裝數量：每袋200至500顆。因此，一個外箱包含10,000至25,000顆（10個內盒 * 5袋 * 200-500顆）。

6.2 標籤說明

包裝上的標籤包含數個用於追溯與分級的代碼：

• CPN：客戶料號。
• P/N：製造商料號（例如：523-2SURD/S530-A3）。
• QTY：包裝數量。
• CAT：發光強度等級（亮度分級）。
• HUE：主波長等級（顏色分級）。
• REF：順向電壓等級（電壓分級）。
• LOT No：製造批號，用於追溯。

7. 應用設計考量與常見問題

7.1 電路設計

當使用電壓源驅動此LED時，必須使用限流電阻。電阻值（R）可使用歐姆定律計算：R = (V_電源- V_F) / I_F。為進行保守設計，請使用規格書中的最大順向電壓（2.4V），以確保即使在元件間存在差異時，電流也不會超過20mA。例如，使用5V電源時：R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130歐姆。使用標準的150歐姆電阻將提供安全餘裕。

7.2 典型使用者問題解答

問：我可以連續以25mA驅動此LED嗎？

答：雖然絕對最大額定值為25mA，但電光特性是在20mA下指定的。為了確保長期可靠運作並考量溫度效應，建議以20mA或更低電流進行設計，若環境溫度較高，則應參考降額曲線。

問：峰值波長與主波長有何不同？

答：峰值波長（632nm）是光發射光譜的物理峰值。主波長（624nm）是人眼感知為與LED顏色相匹配的單一波長。對於顏色指示應用，主波長更具相關性。

問：需要散熱片嗎？

答：對於單顆LED在中等環境溫度下以20mA工作，通常不需要專用散熱片。然而，在高密度陣列、高環境溫度或驅動電流接近最大值的情況下，熱管理就變得至關重要。PCB本身可透過引腳作為散熱途徑。

8. 技術比較與差異化

此LED透過其特定的材料與結構選擇實現差異化：

• 晶片技術（AlGaInP）：與舊技術相比，AlGaInP為紅色與琥珀色LED提供了更高的效率與更好的色彩純度，從而實現了規格所述的亮紅色與良好的發光強度。
• 霧面透鏡 vs. 透明透鏡：霧面樹脂透鏡以少量峰值軸向強度，換取了更寬廣且更均勻的視角（120°），消除了光斑效應。這對於需要從各種角度觀看的指示燈來說是理想的選擇。
• 法規符合性：完全符合RoHS、REACH與無鹵素法規，使其適用於全球市場與注重環保的設計，與不符合法規的替代品形成區隔。

9. 運作原理與趨勢

9.1 基本運作原理

這是一個在順向偏壓下工作的半導體光二極體。當施加的電壓超過順向電壓（V_F）時，電子與電洞會在AlGaInP半導體材料內的p-n接面處復合。此復合過程以光子（光）的形式釋放能量，其波長對應於材料的能隙能量，位於可見光譜的紅色區域。霧面環氧樹脂透鏡封裝了晶片，提供機械保護，並塑造了光輸出光束。

9.2 產業背景與趨勢

5mm徑向LED因其簡單、低成本以及易於進行穿孔組裝，仍然是基礎且廣泛使用的元件。雖然表面黏著元件（SMD）LED主導了大規模自動化生產，但像此類的穿孔LED在原型製作、教育套件、維修工作以及需要更高單點亮度或抗振動穩固性的應用中仍然普遍。此領域的趨勢是朝向更高效率（每mA更多光輸出）、更嚴格的環境法規符合性，以及在批量生產中更一致的顏色與亮度分級以確保均勻性。