LED 燈珠 3294-15SURC/S 400-A7 規格書 - 亮紅色 - 2.0V - 20mA - 200mcd - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本規格書提供 3294-15SURC/S 400-A7 LED 燈珠的完整技術資訊。此元件是一款插件式（燈泡型）發光二極體，專為需要可靠、堅固且具備較高亮度輸出的指示燈應用而設計。該元件採用 AlGaInP（磷化鋁鎵銦）晶片，搭配水透明樹脂透鏡，可產生亮紅色光線，並提供寬廣的視角，適用於各種顯示與指示用途。

此 LED 的核心優勢包括其符合 RoHS、歐盟 REACH 及無鹵素要求（Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm）等關鍵環境與安全標準。它提供捲帶包裝，適用於自動化組裝製程，能提升生產效率。此元件的主要目標市場為消費性電子產品與電腦周邊設備，在這些應用中，穩定且清晰可見的狀態指示至關重要。

2. 技術參數深度分析

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。這些額定值是在環境溫度（Ta）為 25°C 下指定的，在任何操作條件下均不得超過。

• 連續順向電流（IF）：25 mA。這是可持續施加於 LED 陽極的最大直流電流。
• 峰值順向電流（IFP）：60 mA。此額定值適用於佔空比為 1/10、頻率 1 kHz 的脈衝條件。在連續操作中超過此值將導致 LED 性能劣化。
• 逆向電壓（VR）：5 V。施加超過此值的逆向偏壓可能導致接面崩潰。
• 功率消耗（Pd）：60 mW。這是封裝所能消耗的最大功率，計算方式為順向電壓（VF）* 順向電流（IF）。
• 操作與儲存溫度：元件操作溫度範圍為 -40°C 至 +85°C，儲存溫度範圍為 -40°C 至 +100°C。
• 焊接溫度（Tsol）：引腳可承受 260°C 達 5 秒，與標準波焊或手焊製程相容。

2.2 電光特性

電光特性是在 Ta=25°C、順向電流（IF）為 20 mA 的標準測試條件下量測的。這些參數定義了 LED 的光輸出與電氣特性。

• 發光強度（Iv）：100 mcd（最小），200 mcd（典型）。這是特定方向上感知光功率的量度。200 毫燭光的典型值表示其亮度輸出適合直接觀看。
• 視角（2θ1/2）：90°（典型）。這是發光強度降至 0°（軸上）強度一半時的全角。90° 的視角提供了寬廣的視覺錐角。
• 峰值波長（λp）：632 nm（典型）。這是光譜發射達到最大值時的波長。
• 主波長（λd）：624 nm（典型）。這是人眼感知的單一波長，定義了亮紅色的色彩。
• 順向電壓（VF）：在 IF=20mA 時，為 1.7V（最小），2.0V（典型），2.4V（最大）。此參數對於電路設計至關重要，用以決定所需的限流電阻值。
• 逆向電流（IR）：在 VR=5V 時，為 10 μA（最大）。低逆向電流表示良好的接面品質。

提供了量測不確定度：發光強度（±10%）、主波長（±1.0nm）及順向電壓（±0.1V）。

3. 分級系統說明

規格書中引用了關鍵參數的分級系統，由包裝標籤上的代碼（CAT, HUE, REF）表示。分級是根據量測性能將 LED 分類的過程，以確保生產批次內的一致性。

• CAT（發光強度等級）：LED 根據其量測的發光強度（例如，150-200 mcd, 200-250 mcd）進行分級。這讓設計師可以選擇具有特定亮度範圍的零件。
• HUE（主波長等級）：LED 根據其主波長進行分級，以確保色彩一致性。對於亮紅色 LED，分級可能定義圍繞 624 nm 典型值的特定奈米範圍。
• REF（順向電壓等級）：順向電壓被分級，以將具有相似 Vf 特性的 LED 歸為一組。這對於希望串聯多個 LED 時具有一致電壓降的應用可能很重要，儘管通常不如電流調節關鍵。

必須查閱製造商的詳細分級規格文件，以了解 3294-15SURC/S 400-A7 的確切代碼定義和可用範圍。

4. 性能曲線分析

規格書包含數條典型特性曲線，對於理解元件在非標準條件下的行為至關重要。

4.1 相對強度 vs. 波長

此曲線顯示了光譜功率分佈。對於 AlGaInP 紅色 LED，預期會有一個相對較窄、中心約在 624-632 nm（主波長和峰值波長）的光譜。該曲線確認了輸出的單色性質，非常適合特定色彩的指示燈應用。

4.2 指向性圖案

指向性（或輻射圖案）曲線說明了光強度如何隨視角變化。具有水透明透鏡的燈泡型 LED 的典型圖案顯示出寬廣、平滑的分佈，支持 90° 視角的規格。

4.3 順向電流 vs. 順向電壓（I-V 曲線）

此圖表顯示了二極體典型的指數關係。該曲線讓設計師能夠估算在標準 20mA 測試條件以外的電流下的 Vf。對於設計驅動電路至關重要，尤其是在電壓餘裕有限的電池供電應用中。

4.4 相對強度 vs. 順向電流

此曲線展示了光輸出（相對強度）與驅動電流之間的關係。光輸出通常隨電流線性增加，直到某一點。顯著高於 20mA 的操作可能導致效益遞減並增加熱量，可能縮短使用壽命。

4.5 溫度相依性曲線

相對強度 vs. 環境溫度：LED 的光輸出通常隨著接面溫度升高而降低。此曲線量化了該降額，對於在高溫環境中操作的應用至關重要。

順向電流 vs. 環境溫度：此曲線可能顯示允許的順向電流與環境溫度之間的關係，通常指示一條降額線，以保持在最大功率消耗（Pd）限制內。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸圖

規格書提供了 LED 燈珠的詳細機械圖。關鍵尺寸包括環氧樹脂透鏡的總直徑（此款式通常為 5mm）、引腳間距（適用於插件式 PCB 的標準 2.54mm / 0.1\"）以及總高度。註記說明所有尺寸單位為毫米，凸緣高度必須小於 1.5mm，且除非另有說明，一般公差為 ±0.25mm。圖中也清楚標示了陽極和陰極引腳，通常較長的引腳為陽極（+）。

5.2 極性識別

正確的極性對於 LED 操作至關重要。該元件使用標準慣例：較長的引腳為陽極（正極），較短的引腳為陰極（負極）。此外，在靠近陰極引腳的塑膠透鏡基座邊緣通常有一個平面。PCB 焊盤設計必須符合指定的引腳直徑和間距。

6. 焊接與組裝指南

正確的處理對於維持 LED 的可靠性和性能至關重要。

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，以避免對內部打線造成應力。
• 執行引腳成型於 soldering.
• 避免對封裝施加應力。PCB 孔位未對準導致強行插入，可能使環氧樹脂和 LED 劣化。
• 在室溫下剪裁引腳。

6.2 儲存

• 儲存於 ≤30°C 且 ≤70% 相對濕度環境下。自出貨日起，保存期限為 3 個月。
• 如需更長時間儲存（最長 1 年），請使用充填氮氣並放置乾燥劑的密封容器。
• 開封後，請於 24 小時內使用完畢。
• 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

一般規則：保持焊點與環氧樹脂燈泡之間的最小距離為 3mm。

手動焊接：烙鐵頭溫度 ≤300°C（適用最大 30W 烙鐵），焊接時間 ≤3 秒。

波焊/浸焊：預熱 ≤100°C，時間 ≤60 秒。焊錫槽溫度 ≤260°C，時間 ≤5 秒。

提供了建議的焊接溫度曲線，通常顯示逐步升溫、穩定預熱、短時間高於液相線（例如 260°C）以及受控的冷卻過程。避免快速冷卻。在引腳仍熱時請勿施加應力。不建議進行重複焊接（超過一個循環）。

6.4 清潔

若需清潔，請在室溫下使用異丙醇，時間不超過一分鐘。除非絕對必要且經過預先驗證，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

儘管功率消耗相對較低（最大 60 mW），但在設計時必須考慮適當的熱管理。在高環境溫度或高電流下操作將增加接面溫度，這可能降低光輸出（流明衰減）並加速長期性能劣化。在要求嚴苛的應用中，確保 PCB 上有足夠的間距，並可能在引腳上使用小型散熱片會有所幫助。

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）和濕氣損害：

1. LED 放置於防靜電袋中。

2. 多個防靜電袋裝入內箱。

3. 多個內箱裝入外箱。

包裝數量：每袋最少 200 至 1000 顆。通常，每個內箱裝 4 袋，每個外箱裝 10 個內箱。

7.2 標籤說明

包裝標籤包含數個代碼：

CPN：客戶生產編號（可選）。

P/N：生產編號（料號：3294-15SURC/S 400-A7）。

QTY：袋/箱中的數量。

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

8.1 典型應用場景

如規格書所列，此 LED 適用於：

電視與顯示器：電源狀態、待機模式或功能指示燈。

電話：使用中線路、訊息等待或電源指示燈。

電腦與周邊設備：硬碟活動、電源開/關，或路由器/數據機上的網路狀態燈。

其亮紅色和良好的亮度，使其成為任何需要清晰可見狀態或警告指示的應用的理想選擇。

8.2 設計考量

• 電流限制：務必使用串聯電阻將順向電流限制在所需值（例如，典型亮度為 20mA）。計算電阻值：R = (電源電壓 - LED_Vf) / 所需電流。
• 電路佈局：確保 PCB 孔位與 LED 引腳完美對齊，以避免插入時的機械應力。
• 視角：90° 視角適合前面板指示燈。若需要更寬的能見度，請考慮使用透鏡蓋或導光管。
• 多顆 LED：若要驅動多顆 LED，可將其串聯並使用較高電壓電源和單一限流電阻，或將其並聯且每顆 LED 使用各自的電阻（為確保亮度一致，建議後者）。

9. 技術比較與差異化

與 GaAsP（磷化鎵砷）紅色 LED 等舊技術相比，這種基於 AlGaInP 的 LED 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亮的輸出。水透明樹脂（相對於擴散或有色樹脂）提供了最高的光提取效率和更飽和、鮮豔的紅色。其符合現代環境標準（RoHS、無鹵素），使其成為在歐盟等受監管市場銷售的產品的合適選擇。堅固的封裝和詳細的處理指南表明其設計專注於大量生產的可靠性。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：使用 5V 電源驅動此 LED 至 20mA，應使用多大的電阻值？

答：使用典型的 Vf 2.0V：R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 歐姆。使用最接近的標準值（例如，150Ω 或 160Ω）。務必考慮最大 Vf（2.4V），以確保在最壞情況下仍有足夠電流。

問：我可以直接從微控制器引腳（3.3V 或 5V）驅動此 LED 嗎？

答：不建議在沒有限流電阻的情況下直接連接。典型的 MCU 引腳僅能提供/吸收 20-25mA，這已達此 LED 的絕對最大極限。務必使用電阻。對於 3.3V 邏輯：R ≈ (3.3V - 2.0V)/0.02A = 65Ω。

問：發光強度典型值為 200 mcd。這在日光下的戶外使用足夠亮嗎？

答：200 mcd 適合室內指示燈或近距離觀看。若需在直射陽光下可見，則需要更高的強度（通常 >1000 mcd）或聚焦透鏡。

問：峰值波長（632 nm）和主波長（624 nm）有何不同？

答：峰值波長是物理發射光譜最強的位置。主波長是人眼感知的單一波長，考慮了人眼的色彩敏感度（明視覺反應）。主波長是描述感知色彩的更好指標。

11. 實務設計與使用案例

案例：為桌上型交換式電源供應器（SMPS）設計電源指示燈。

SMPS 輸出 5V 待機電源。目標是添加一個明亮、可靠的電源開啟指示燈。

實作方式：將 LED 置於前面板。將陽極透過一個 150Ω 限流電阻連接到 5V 待機電源軌。將陰極連接到地。所需電阻功率額定值為 P = I²R = (0.02)² * 150 = 0.06W，因此標準 1/8W（0.125W）電阻已足夠。

考量事項：確保 LED 安裝牢固，引腳在焊接至控制 PCB 前已正確成型。90° 視角將提供從各個角度的良好能見度。亮紅色是電源開啟的通用指示。規格書中概述的長期可靠性確保指示燈能持續使用至電源供應器的壽命終了。

12. 工作原理簡介

發光二極體（LED）是一種透過電致發光發光的半導體元件。當順向電壓施加於 p-n 接面時，來自 n 型區域的電子和來自 p 型區域的電洞被注入主動區域。當這些電荷載子（電子和電洞）復合時，它們以光子（光）的形式釋放能量。發射光的特定波長（顏色）由主動區域中使用的半導體材料的能隙決定。對於此元件，AlGaInP（磷化鋁鎵銦）材料系統具有對應於紅光的能隙。水透明環氧樹脂作為透鏡，塑造光輸出並保護精密的半導體晶片。

13. 技術趨勢

LED 產業持續發展，總體趨勢聚焦於提高效率（每瓦更多流明）、更高的可靠性和更低的成本。對於像 3294 系列這樣的指示燈型 LED，趨勢包括開發更寬的視角、更低的順向電壓以降低電池設備的功耗，以及增強與現代 PCB 組裝所需的無鉛和高溫焊接製程的相容性。此外，也有朝向表面黏著元件（SMD）封裝進一步微型化的趨勢，儘管插件式燈泡在原型製作、維修以及需要高單點亮度或特定機械安裝的應用中仍然很受歡迎。