LED 燈珠 333-2SURD/S530-A3 規格書 - 5mm 紅色霧面 - 電壓 2.4V - 功率 60mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供 333-2SURD/S530-A3 LED 燈珠的完整技術規格。此元件為通孔安裝、直徑5mm的LED，旨在為各種指示燈與背光應用提供可靠且穩健的性能。該元件採用 AlGaInP（磷化鋁鎵銦）晶片材料，產生亮紅色的霧面光輸出，並封裝於紅色霧面樹脂外殼中。其主要設計重點在於提供更高的亮度，適用於需要清晰視覺信號的消費性電子產品。

此LED可提供捲帶包裝，適用於自動化組裝製程，並符合RoHS（有害物質限制）指令，為無鉛（Pb-free）元件製造。這使其適合在現代環保法規下於全球市場銷售的產品中使用。

2. 技術參數與規格

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的最大直流電流。
• 峰值順向電流（IFP）：60 mA。這是最大脈衝順向電流，在1 kHz頻率、1/10佔空比的條件下允許使用。
• 逆向電壓（VR）：5 V。施加超過此值的逆向電壓可能會損壞LED的半導體接面。
• 功率損耗（Pd）：60 mW。這是元件可損耗的最大功率。
• 操作溫度範圍（Topr）：-40°C 至 +85°C。LED設計可在此環境溫度範圍內運作。
• 儲存溫度範圍（Tstg）：-40°C 至 +100°C。
• 焊接溫度（Tsol）：260°C 持續5秒。引腳在波峰焊或手工焊接過程中可承受的最高溫度和時間。

2.2 電光特性

電光特性是在標準測試條件Ta=25°C、順向電流（IF）為20 mA下測量的，除非另有說明。這些參數定義了LED的典型性能。

• 發光強度（Iv）：100 mcd（最小值），200 mcd（典型值）。這指定了LED發出的可見光量。200毫燭光的典型值表示標準5mm LED的中等亮度輸出。
• 視角（2θ1/2）：30°（典型值）。這是發光強度降至0°（軸向）強度一半時的全角。30°的角度表示光束相對較窄，適合用於定向指示燈。
• 峰值波長（λp）：632 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。
• 主波長（λd）：624 nm（典型值）。這是描述光線感知顏色的單一波長。此值將LED置於亮紅色區域。
• 光譜輻射頻寬（Δλ）：20 nm（典型值）。發射光的光譜寬度，以最大強度的一半（半高全寬）測量。
• 順向電壓（VF）：2.0 V（最小值），2.4 V（典型值）。在指定的20 mA電流驅動下，LED兩端的電壓降。設計人員必須確保驅動電路能提供此電壓。
• 逆向電流（IR）：在VR=5V時為10 μA（最大值）。當LED處於逆向偏壓時流動的小漏電流。

測量公差：規格書註明了特定的不確定度：順向電壓為±0.1V，發光強度為±10%，主波長為±1.0nm。在關鍵設計應用中必須考慮這些公差。

3. 性能曲線分析

規格書包含數個特性圖表，說明LED在不同條件下的行為。理解這些曲線對於優化電路設計和熱管理至關重要。

3.1 相對強度 vs. 波長

此圖表顯示發射光的光譜分佈。它通常在指定的632 nm（典型值）附近達到峰值，頻寬（半高全寬）約為20 nm，證實了AlGaInP技術的單色紅光輸出特性。

3.2 指向性圖案

此極座標圖可視化了30°的視角，顯示光強度如何隨著觀察角度偏離中心軸而減弱。此圖案對於需要特定光束形狀的應用至關重要。

3.3 順向電流 vs. 順向電壓（IV曲線）

此曲線展示了二極體中電流與電壓的指數關係。對於此LED，在20 mA的典型工作點，順向電壓約為2.4V。該曲線有助於選擇適當的限流電阻或設計恆流驅動器。

3.4 相對強度 vs. 順向電流

此圖表顯示光輸出（強度）隨順向電流增加而增加，但不一定是完美的線性關係，特別是在較高電流時。它強調了為保持亮度一致，應使用穩定的電流而非電壓來驅動LED的重要性。

3.5 溫度相依性曲線

兩個關鍵圖表說明了溫度效應：相對強度 vs. 環境溫度：顯示發光輸出通常會隨著環境溫度升高而降低。在高温環境中運作的應用必須考慮此降額因素。順向電流 vs. 環境溫度：可能說明順向電壓特性如何隨溫度變化，這對於電壓驅動電路的穩定性很重要。

4. 機械與封裝資訊

4.1 封裝尺寸圖

此LED採用標準5mm圓形徑向引腳封裝。尺寸圖中的關鍵尺寸包括：

• 總直徑：5.0mm（標稱值）。
• 引腳間距：約2.54mm（0.1英吋），為標準通孔佔位面積。
• 最小彎曲點：引腳必須在距離環氧樹脂燈泡底部至少3mm處彎曲，以避免對封裝施加應力。
• 凸緣高度：必須小於1.5mm。

除非尺寸圖上另有說明，一般尺寸公差為±0.25mm。工程師必須參考原始規格書中的精確尺寸圖以進行精確的PCB佈局。

4.2 極性識別

陰極（負極引腳）通常由兩個特徵識別：LED塑膠凸緣邊緣的平坦處以及較短的引腳長度。陽極（正極引腳）較長。組裝時必須注意正確的極性。

5. 焊接與組裝指南

正確的處理對於確保可靠性並防止LED損壞至關重要。

5.1 引腳成型

• 彎曲必須在距離環氧樹脂燈泡底部至少3mm處進行。
• 在焊接前成型引腳。
• 避免對封裝施加應力；未對齊的PCB孔可能會誘發應力並使環氧樹脂劣化。
• 在室溫下剪斷引腳。

5.2 儲存條件

LED應儲存在≤30°C且相對濕度≤70%的環境中。建議出貨後的儲存壽命為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。

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。

手工焊接：

• 烙鐵頭溫度：最高300°C（適用於最大30W的烙鐵）。
• 焊接時間：每根引腳最多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。

提供了建議的焊接溫度曲線，強調了受控的升溫、峰值溫度平台期和受控的冷卻階段。避免快速冷卻。浸焊或手工焊接不應進行超過一次。焊接後，讓LED自然冷卻至室溫，再使其承受機械衝擊或振動。

5.4 清潔

如需清潔，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徹底的預先資格測試，否則請勿使用超音波清洗，因為超音波能量可能會損壞內部晶片或焊線。

5.5 熱管理

儘管功率損耗較低（60mW），但適當的熱設計對於使用壽命仍然很重要。如果LED在高環境溫度下使用，應適當降低操作電流額定值。設計人員應確保足夠的通風，並避免將LED放置在靠近其他發熱元件的位置。

5.6 靜電放電（ESD）防護

LED對ESD敏感。強烈建議採取以下處理預防措施：

• 使用接地腕帶和ESD防護鞋。
• 在ESD安全的地板上工作，並使用ESD安全的容器和包裝。
• 使用離子發生器來中和工作環境中的電荷。

6. 包裝與訂購資訊

6.1 包裝規格

LED的包裝旨在防止運輸和處理過程中的損壞：

• 一級包裝：防靜電袋。
• 二級包裝：內盒，每盒包含5個袋子。
• 三級包裝：外箱，每箱包含10個內盒。

包裝數量：每袋最少200至500件。因此，一個外箱包含10,000至25,000件（10個內盒 * 5袋 * 200-500件）。

6.2 標籤說明

包裝上的標籤包含關鍵資訊：

• CPN：客戶生產編號。
• P/N：生產編號（零件編號，例如333-2SURD/S530-A3）。
• QTY：包裝數量。
• CAT / Ranks：可能表示性能分級（例如，發光強度等級）。
• HUE：主波長。
• LOT No：批號，用於追溯。

7. 應用說明與設計考量

7.1 典型應用

如規格書所列，此LED適用於：

• 電視機（狀態指示燈、背光）。
• 顯示器（電源/活動燈）。
• 電話（線路狀態、訊息等待指示燈）。
• 電腦（電源、硬碟活動燈）。
• 需要明亮、可靠的紅色指示燈的通用面板指示燈、電子設備和消費性電器。

7.2 電路設計考量

限流：LED必須始終使用限流裝置驅動，通常是與電壓源串聯的電阻。電阻值（R）可使用歐姆定律計算：R = (V_source - V_F) / I_F。例如，使用5V電源、V_F為2.4V、期望的I_F為20mA時：R = (5V - 2.4V) / 0.02A = 130歐姆。標準的130Ω或150Ω電阻是合適的，同時也需考慮電阻的功率額定值（P = I²R）。

視角：30°的視角使此LED非常適合光線主要需要從正面而非寬廣側面角度可見的應用。

PCB佈局中的熱管理：雖然不是高功率元件，但在PCB上引腳周圍提供一些銅箔區域有助於散熱，特別是在接近最大額定值或在溫暖的外殼內運作時。

8. 技術比較與差異化

333-2SURD/S530-A3 LED提供特定優勢：

• 晶片技術（AlGaInP）：與GaAsP等舊技術相比，提供更高的效率和更亮的紅/橙/黃光，從而實現指定的200 mcd典型強度。
• 霧面透鏡：紅色霧面樹脂創造出柔和、寬廣的視點，沒有尖銳的中心熱點，這對於狀態指示燈在美觀上很討喜。
• 穩固的結構：規格書強調可靠且穩健的性能，表明其設計專注於長壽命和一致的輸出。
• 環境合規性：無鉛且符合RoHS是現代電子製造的標準但至關重要的特性。

9. 常見問題（FAQ）

9.1 峰值波長（λp）和主波長（λd）有什麼區別？

峰值波長是發射光譜最強時的物理波長。主波長是感知顏色的等效值，根據光譜和人眼敏感度（CIE配色函數）計算得出。對於像這樣的單色紅光LED，兩者通常很接近，如此處所示（632nm vs 624nm）。

9.2 我可以在沒有電阻的情況下用3.3V電源驅動此LED嗎？

不可以，這很危險並會損壞LED。LED的行為類似二極體；其順向電壓相對恆定（約2.4V）。將其直接連接到3.3V電源會導致非常大的、不受控制的電流流動（僅受電源內阻和LED動態電阻限制），迅速超過25mA的連續電流額定值並導致災難性故障。務必使用串聯限流電阻或恆流驅動器。

9.3 為什麼要指定儲存濕度（≤70% RH）？

濕氣可能被環氧樹脂封裝吸收。在高溫焊接過程中，這些被困住的濕氣會迅速膨脹，導致內部裂紋或分層（\"爆米花效應\"），這可能會損壞晶片或焊線，導致立即或潛在的故障。

9.4 \"可提供捲帶包裝\"是什麼意思？

這意味著LED以安裝在連續載帶上並捲繞到捲盤上的形式供應。這種格式專為大批量表面黏著組裝線上的自動貼片機設計。雖然這是通孔元件，但可以此形式交付給自動插件機使用。

10. 操作原理與技術趨勢

10.1 基本操作原理

LED是一種半導體二極體。當施加超過其能隙能量的順向電壓時，電子和電洞在主動區（此處為AlGaInP晶片）中復合。這種復合以光子（光）的形式釋放能量。光的特定顏色（波長）由半導體材料的能隙能量決定。AlGaInP具有適合產生紅、橙和黃光的能隙。

10.2 產業背景與趨勢

雖然這是標準的通孔LED，但由於尺寸更小、適合迴流焊以及更低的剖面高度，產業在大多數新設計中已主要轉向表面黏著元件（SMD）封裝，如0603、0805和3528。然而，像5mm圓形這樣的通孔LED在原型製作、業餘愛好者專案、教育套件以及需要手動焊接的高可靠性應用或元件本身作為穿過外殼孔的儀表板安裝指示燈的應用中仍然很受歡迎。其內部的AlGaInP技術仍然是高效率紅、橙和琥珀色LED的標準。