LED 燈珠 513UYD/S530-A3 規格書 - 超級黃光 - 20mA - 32mcd - 150° 視角 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

513UYD/S530-A3 是一款高亮度、直插式 LED 燈珠，專為需要卓越光輸出與可靠性的應用而設計。它屬於專為提升亮度性能而設計的系列產品。該元件採用 AlGaInP 晶片技術，產生超級黃光發射顏色，並封裝在黃色擴散樹脂外殼中。此組合針對需要清晰可見度與強健性能的關鍵應用進行了優化。

1.1 核心優勢

此 LED 提供多項關鍵優勢，使其適用於要求嚴苛的電子應用。它提供多種視角選擇，以適應不同的設計需求。產品提供捲帶包裝，適用於自動化組裝製程，提升製造效率。其設計可靠且堅固，確保長期性能穩定性。此外，該元件符合主要環境與安全標準，包括 RoHS、歐盟 REACH，且為無鹵素產品，溴 (Br) 與氯 (Cl) 含量嚴格控制在各 900 ppm 以下，且總和低於 1500 ppm。

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產業。其主要應用包括電視機、電腦顯示器、電話及一般電腦週邊設備中的背光與指示燈功能。其高亮度與擴散黃光輸出，使其非常適合用作狀態指示燈、電源燈號，以及需要溫暖、可見訊號的背光應用。

2. 技術參數與規格

本節根據規格書內容，對 LED 的技術規格進行詳細、客觀的分析。

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極限值。這些額定值是在環境溫度 (Ta) 為 25°C 時指定的。連續順向電流 (IF) 不得超過 25 mA。元件可承受高達 2000V 的靜電放電 (ESD)（人體放電模型）。最大允許逆向電壓 (VR) 為 5V。總功耗 (Pd) 額定為 60 mW。工作溫度範圍 (Topr) 為 -40°C 至 +85°C，而儲存溫度 (Tstg) 範圍為 -40°C 至 +100°C。焊接溫度 (Tsol) 規定為 260°C，最長持續時間為 5 秒。

2.2 電光特性

電光特性是在標準測試條件下測量的，即 Ta=25°C 且順向電流 (IF) 為 20mA，除非另有說明。發光強度 (Iv) 的典型值為 32 毫燭光 (mcd)，最小值為 20 mcd。視角 (2θ1/2) 定義為半強度全角，典型值為 150 度。峰值波長 (λp) 典型值為 591 奈米 (nm)，主波長 (λd) 典型值為 589 nm。光譜輻射頻寬 (Δλ) 典型值為 20 nm。順向電壓 (VF) 在 20mA 下典型值為 2.0V，最大值為 2.4V。當施加 5V 逆向電壓 (VR) 時，逆向電流 (IR) 最大值為 10 微安培 (μA)。重要測量不確定度註明如下：順向電壓 ±0.1V、發光強度 ±10%、主波長 ±1.0nm。

2.3 熱特性

雖然未在獨立表格中明確列出，但熱管理是從最大額定值與操作注意事項中推斷出的關鍵面向。60 mW 的功耗額定值與最高 +85°C 的工作溫度範圍定義了熱操作範圍。當在電流或環境溫度的上限附近工作時，適當的散熱或電流降額對於確保使用壽命和維持光學性能至關重要。

3. 分級系統說明

規格書指出使用分級系統，根據關鍵性能參數對 LED 進行分類。這確保了生產批次內的一致性，並允許設計師選擇符合特定應用需求的元件。標籤說明定義了三個主要分級等級：CAT 代表發光強度等級、HUE 代表主波長等級、REF 代表順向電壓等級。透過購買特定分級代碼內的 LED，設計師可以在其產品中實現均勻的亮度、顏色和電氣特性。

4. 性能曲線分析

規格書包含數條典型特性曲線，可更深入了解 LED 在不同條件下的行為。

4.1 相對強度 vs. 波長

此曲線繪製了發射光的光譜功率分佈。它顯示了不同波長下的相對強度，中心圍繞著典型的峰值波長 591 nm。此曲線的形狀和寬度（與 20 nm 頻寬相關）決定了黃光的色純度和視覺外觀。

4.2 指向性圖案

指向性曲線說明了發光強度如何隨相對於 LED 中心軸的視角而變化。對於具有 150° 視角的元件，此曲線將顯示出寬闊、圓潤的輪廓，證實了黃色擴散樹脂封裝的寬廣、擴散光發射特性。

4.3 順向電流 vs. 順向電壓 (IV 曲線)

這條基本的電氣曲線顯示了流經 LED 的電流與其兩端電壓降之間的關係。它是非線性的，這是二極體的典型特性。此曲線允許設計師針對給定的電源電壓，確定工作點和必要的限流電阻值。

4.4 相對強度 vs. 順向電流

此曲線展示了光輸出（相對強度）如何隨著順向電流的增加而變化。它通常顯示出次線性關係，在非常高的電流下，由於產生的熱量增加，效率可能會降低。

4.5 溫度依賴性曲線

兩條關鍵曲線顯示了環境溫度的影響：相對強度 vs. 環境溫度以及順向電流 vs. 環境溫度（可能是在恆定電壓下）。通常，LED 的光輸出會隨著環境溫度升高而降低。順向電壓也具有負溫度係數，意味著它會隨著溫度升高而略微下降。這些曲線對於在指定的工作溫度範圍內設計穩定電路至關重要。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

LED 封裝在標準的 3mm 或 5mm 圓形直插式封裝中（具體尺寸需從尺寸圖中確定）。該圖提供了所有關鍵的機械尺寸，包括引腳間距、本體直徑、總高度以及環氧樹脂透鏡的位置。關鍵註記指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。

5.2 引腳/極性識別

對於直插式 LED，極性通常由引腳長度（較長的引腳為陽極）或塑膠透鏡邊緣的平面標記來指示。陰極通常連接到與此平面相鄰的引腳。在電路板組裝過程中必須注意正確的極性。

6. 焊接與組裝指南

正確的操作對於防止 LED 損壞至關重要。

6.1 引腳成型

引腳應在距離環氧樹脂燈泡底部至少 3mm 處彎曲。成型必須在焊接前、於室溫下進行，並小心避免對封裝或引腳施加應力，否則可能導致斷裂或性能下降。PCB 孔必須與 LED 引腳完美對齊，以避免安裝應力。

6.2 焊接參數

對於手工焊接，烙鐵頭溫度不應超過 300°C（適用於最大 30W 的烙鐵），每個引腳的焊接時間最多為 3 秒。對於浸焊，預熱溫度最高為 100°C，最長 60 秒，焊錫槽溫度最高為 260°C，最長 5 秒。在這兩種情況下，焊點必須距離環氧樹脂燈泡至少 3mm。提供了建議的焊接溫度曲線，強調了預熱、受控的峰值溫度和受控冷卻的重要性。浸焊或手工焊接不應進行超過一次。當 LED 處於高溫時，不應對引腳施加應力，並且在冷卻至室溫前，應保護燈泡免受衝擊。

6.3 儲存條件

LED 在出貨後應儲存在 30°C 或以下、相對濕度 70% 或以下的環境中。建議的儲存壽命為 3 個月。如需長達一年的更長儲存時間，應將其保存在充滿氮氣並帶有吸濕劑的密封容器中。必須避免在高濕度環境中快速溫度轉變，以防止凝結。

6.4 清潔

如果需要清潔，請在室溫下使用異丙醇，時間不超過一分鐘，然後風乾。不建議使用超音波清洗，因為它可能會損壞 LED 封裝。如果絕對必要，必須仔細預先驗證該製程。

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。包裝數量通常為每袋最少 200 至 500 件，每盒 5 袋，每箱 10 盒。

7.2 標籤說明

包裝標籤包含多個代碼：CPN（客戶產品編號）、P/N（產品編號）、QTY（包裝數量）、CAT（發光強度等級）、HUE（主波長等級）、REF（順向電壓等級）以及 LOT No（批次編號，用於追溯）。

8. 應用註記與設計考量

8.1 典型應用電路

最常見的應用是作為指示燈，透過限流電阻由直流電源驅動。電阻值使用歐姆定律計算：R = (電源電壓 - LED 順向電壓) / 期望電流。例如，使用 5V 電源、典型 VF 為 2.0V、期望電流為 20mA，則電阻值為 (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 歐姆。通常會使用稍高的值（例如 180 歐姆）以留出餘裕並降低功耗。

8.2 熱管理

有效的熱管理對於 LED 的使用壽命和穩定的光輸出至關重要。如果環境溫度超過 25°C，應適當降低電流額定值。設計師必須確保在最終應用中有足夠的通風或散熱，尤其是在使用多個 LED 或在其最大額定電流附近工作時。LED 周圍的溫度必須控制在指定的工作範圍內。

9. 技術比較與差異化

與標準黃光 LED 相比，513UYD/S530-A3 採用的 AlGaInP 技術通常提供更高的效率和亮度。擴散透鏡提供的 150° 寬視角，是要求廣泛可見度的應用的關鍵差異化因素。其符合嚴格的環境標準（RoHS、REACH、無鹵素），使其適用於對材料有嚴格要求的現代電子產品。提供捲帶包裝則支援大批量、自動化製造。

10. 常見問題 (FAQ)

問：峰值波長和主波長有什麼區別？

答：峰值波長 (λp) 是發射光功率達到最大值時的波長。主波長 (λd) 是與 LED 輸出感知顏色相匹配的單色光波長。對於窄頻譜 LED，它們通常非常接近，如本例所示（591 nm 對比 589 nm）。

問：我可以在沒有電阻的情況下使用恆壓源驅動此 LED 嗎？

答：不行。LED 是電流驅動元件。其順向電壓具有容差和負溫度係數。直接連接到電壓源將導致過量電流流過，可能損壞 LED。務必使用串聯限流電阻或恆流驅動器。

問：為什麼儲存壽命限制為 3 個月？

答：這是為了防止塑膠封裝吸收濕氣，這在高溫焊接過程中可能導致 "爆米花效應" 或分層。對於更長時間的儲存，充氮乾燥環境可以減輕此風險。

問：如何解讀 150° 的視角？

答：視角 (2θ1/2) 是指發光強度至少為 0°（直接在軸上）測得強度一半時的全角寬度。150° 的角度意味著 LED 在非常寬廣的區域內發射可用光線，使其非常適合全向指示燈。

11. 實用設計與使用範例

範例 1：前面板電源指示燈：單個 513UYD/S530-A3 LED，透過電阻從主 PCB 上的 3.3V 或 5V 電源軌以 15-20mA 驅動，可作為高度可見的電源開啟指示燈。寬視角確保從不同位置都能看到。

範例 2：薄膜開關背光：可以將數個此類 LED 排列在半透明薄膜開關面板後方。擴散的黃光可在低光條件下為圖例或圖標提供均勻、柔和的照明。

範例 3：狀態指示燈陣列：可以使用多個 LED 組成集群，在顯示器或電話等設備上指示不同的系統狀態（例如，待機、運作中、故障）。使用來自相同強度 (CAT) 和顏色 (HUE) 分級的元件可確保視覺一致性。

12. 技術與工作原理

此 LED 基於 AlGaInP（磷化鋁鎵銦）半導體晶片。當施加順向電壓時，電子和電洞在半導體的主動區域中復合，以光子（光）的形式釋放能量。AlGaInP 合金的特定成分決定了能隙能量，進而定義了發射光的波長（顏色），在本例中為黃色。黃色擴散樹脂封裝材料用於保護晶片、塑造光輸出光束，並擴散光線以產生寬廣、均勻的視角。

13. 產業趨勢與背景

雖然表面黏著元件 (SMD) LED 因其體積小且適合迴流焊而主導了新設計，但像 513UYD/S530-A3 這樣的直插式 LED 在需要更高單點亮度、更容易手動原型製作或舊設備替換的應用中仍然具有相關性。此產品的規格反映了朝向更高效率和更嚴格環境合規性的趨勢。朝向更寬視角和一致的顏色分級也是業界對指示燈型 LED 的標準期望。