橢圓形綠色LED 5484BN規格書 - 尺寸5.0mm - 電壓2.8-3.6V - 功率100mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳細說明一款具備精密光學性能的橢圓形LED規格。此元件專為需要高可見度與一致混色效果的應用而設計，例如乘客資訊系統與大型標誌。

1.1 核心優勢與目標市場

此LED的主要優勢包括其高發光強度輸出以及獨特的橢圓形狀，能產生明確的空間輻射圖形。此圖形的特點在於其寬廣且不對稱的視角：一個軸向為110度，垂直軸向為40度。此特性對於確保標誌應用中從不同角度皆可清晰閱讀至關重要。元件採用抗紫外線環氧樹脂封裝，增強了其長期戶外使用的耐用性。其設計目標市場為商用戶外廣告與交通標誌市場，包括彩色圖形標誌、訊息看板與可變訊息標誌（VMS）。

2. 深入技術參數分析

以下章節提供此元件電氣、光學與熱特性的詳細分析。

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極限。不保證在此條件下運作。

• 順向電流 (I_F): 30 mA (直流)
• 脈衝順向電流 (I_FP): 100 mA (工作週期 1/10 @ 1 kHz)
• 逆向電壓 (V_R): 5 V
• 功率消耗 (P_d): 100 mW
• 操作溫度 (T_opr): -40°C 至 +85°C
• 儲存溫度 (T_stg): -40°C 至 +100°C
• 焊接溫度 (T_sol): 最高260°C，持續時間最長5秒
• 靜電放電 (ESD): 可承受1000V（人體放電模型）

2.2 電光特性

除非另有說明，這些參數均在接面溫度 (T_a) 25°C 與標準測試電流20 mA下量測。

• 發光強度 (I_V): 範圍從2880 mcd至4970 mcd，分為特定等級（M1, M2, N1）。
• 視角 (2θ_1/2): 110° (X軸) / 40° (Y軸)。此橢圓形圖案非常適合水平標誌。
• 峰值波長 (λ_p): 典型值為522 nm。
• 主波長 (λ_d): 範圍從525 nm至535 nm，細分為精密等級（1a, 1b, 2a, 2b），以實現精確的色彩匹配。
• 光譜半高寬 (Δλ): 典型值為35 nm。
• 順向電壓 (V_F): 在20 mA下範圍從2.8 V至3.6 V，分為等級（0, 1, 2, 3）。
• 逆向電流 (I_R): 在逆向電壓5V下，最大為50 μA。

3. 分級系統說明

為確保量產的一致性，LED會根據關鍵參數進行分級。這使得設計師能夠選擇符合特定應用亮度與色彩要求的元件。

3.1 發光強度分級

強度分為三個主要等級：

• M1: 2880 ~ 3450 mcd
• M2: 3450 ~ 4140 mcd
• N1: 4140 ~ 4970 mcd

量測不確定度為±10%。

3.2 主波長分級

色彩（波長）被精細地分為四個等級，以實現精確的混色，特別是與其他顏色LED混合時：

• 1a: 525.0 ~ 527.5 nm
• 1b: 527.5 ~ 530.0 nm
• 2a: 530.0 ~ 532.5 nm
• 2b: 532.5 ~ 535.0 nm

量測不確定度為±1.0 nm。

3.3 順向電壓分級

順向電壓分級有助於電流調節的電路設計：

• 0: 2.8 ~ 3.0 V
• 1: 3.0 ~ 3.2 V
• 2: 3.2 ~ 3.4 V
• 3: 3.4 ~ 3.6 V

量測不確定度為±0.1 V。

4. 性能曲線分析

雖然摘要中未提供具體的圖形數據，但此類元件的典型性能曲線包括：

• 相對發光強度 vs. 順向電流 (I_V-I_F): 顯示光輸出如何隨電流增加而增加，直至達到最大額定值。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度: 說明光輸出隨溫度升高而下降的情況，這對於封閉式標誌內的熱管理至關重要。
• 順向電壓 vs. 順向電流 (V_F-I_F): 對於設計驅動電路非常重要。
• 光譜分佈: 顯示圍繞主波長在不同波長下發射光強度的圖形。

設計師應參考完整的資料表以獲取這些圖形，從而優化性能與可靠性。

5. 機械與封裝資訊

此LED採用帶有橢圓形透鏡的穿孔式封裝。關鍵尺寸註記包括：

• 除非另有說明，所有尺寸單位為毫米，標準公差為±0.25 mm。
• 法蘭下方樹脂的最大突出量為1.5 mm。
• 引線框架碗狀結構的幾何形狀經過定義，以確保適當的光提取與機械穩定性。

精確的機械圖紙對於PCB佔位面積設計以及確保在最終組裝中的正確配合至關重要。

6. 焊接與組裝指南

正確的處理對於防止LED損壞至關重要。

6.1 引腳成型

• 彎曲必須在距離環氧樹脂燈泡底部至少3 mm處進行。
• 在焊接前進行引腳成型。
• 在成型或插入PCB孔時，避免對封裝施加應力。
• 在室溫下剪斷引腳。

6.2 焊接製程

保持焊點與環氧樹脂燈泡之間的最小距離為3 mm。

• 手工焊接: 烙鐵頭溫度最高300°C（最大功率30W），焊接時間最長3秒。
• 波峰/浸焊: 預熱最高100°C，最長60秒；焊錫槽最高260°C，最長5秒。

避免多次焊接循環以及在LED高溫時受到機械衝擊。讓其逐漸冷卻至室溫。

6.3 儲存條件

• 收到後，儲存於≤30°C且≤70%相對濕度的環境中。
• 在此條件下的保存期限為3個月。
• 如需更長時間儲存（最長1年），請使用帶有氮氣環境與乾燥劑的密封容器。
• 避免在潮濕環境中溫度劇烈變化，以防止凝結。

7. 包裝與訂購資訊

此元件的包裝旨在防止運輸過程中的靜電放電（ESD）與物理損壞。

7.1 包裝規格

• LED放置於防靜電袋中。
• 包裝數量: 每袋500顆。每內箱5袋（共2500顆）。每主（外）箱10個內箱（共25,000顆）。

7.2 標籤資訊

包裝上的標籤包含用於追溯與正確應用的關鍵資訊：

• CPN（客戶料號）
• P/N（製造商料號）
• QTY（數量）
• CAT（發光強度與順向電壓分級代碼，例如 M2-2）
• HUE（主波長分級代碼，例如 1a）
• REF（參考代碼）
• LOT No.（生產批號）

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 乘客資訊標誌: 用於公車、火車與機場，橢圓形光束圖案提供寬廣的水平可見度。
• 可變訊息標誌（VMS）與訊息看板: 用於交通管理與戶外廣告。
• 彩色圖形標誌: 此綠色LED與紅色和藍色LED混合，以創建全彩影像或特定色調。

8.2 設計考量

• 電流驅動: 務必使用恆流驅動器或限流電阻。切勿超過30 mA直流的絕對最大順向電流。
• 熱管理: 儘管功率消耗較低，仍需確保封閉式標誌內有足夠的通風，特別是在高環境溫度下，以維持光輸出與使用壽命。
• 光學設計: 不對稱視角應與標誌的預期觀看方向對齊（通常使110°軸保持水平）。
• ESD防護在組裝過程中實施標準的ESD處理程序。

9. 技術比較與差異化

此LED透過其功能組合實現差異化：

• 橢圓形輻射圖案: 與標準圓形LED不同，此形狀專為標誌應用打造，無需二次光學元件來水平擴散光線。
• 穿孔式封裝中的高強度: 與某些表面黏著替代方案相比，提供了簡單、穩固的安裝解決方案，同時仍能提供適合日光下可讀標誌的高亮度。
• 精細的色彩與強度分級: 能在大型顯示器上實現卓越的色彩一致性，這對於圖形品質至關重要。
• 抗紫外線封裝: 專為戶外、陽光照射環境中的長期可靠性而設計。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：橢圓形光束圖案的目的是什麼？

答：110°/40°的視角提供了非常寬廣的水平覆蓋範圍與較窄的垂直覆蓋範圍。這對於旨在讓站立或坐在廣闊區域的人們閱讀的標誌來說是理想的，能將光線集中在觀看者可能所在的位置。

問：如何為我的應用選擇正確的等級？

答：對於單色標誌，根據所需的亮度選擇發光強度等級（M1, M2, N1）。對於混色應用，您還必須指定主波長等級（1a, 1b等），以確保不同LED與生產批次之間的綠色完美匹配。

問：我可以以高於20 mA的電流驅動此LED以獲得更高亮度嗎？

答：您可以在最高30 mA直流的絕對最大額定值內操作。然而，這將增加順向電壓、功率消耗與接面溫度，從而可能縮短使用壽命並降低發光效率。務必參考降額曲線（如果可用）並確保適當的熱管理。

問：為什麼儲存條件與保存期限很重要？

答：環氧樹脂材料與內部元件會吸收空氣中的濕氣。如果一個潮濕的元件經受高溫焊接，濕氣的快速蒸發可能導致內部分層或破裂（爆米花效應），從而導致故障。

11. 實務設計與使用案例

情境：設計全彩戶外公車站顯示器

一位設計師正在為即時公車資訊創建一個LED矩陣顯示器。該顯示器必須在陽光直射下可讀，並具有一致的白平衡。

• LED選擇: 選擇此橢圓形綠色LED以及等效的紅色與藍色LED。橢圓形光束確保了在月台上等待的乘客具有良好的水平視角。
• 分級策略: 為實現一致的白點，設計師訂購所有綠色LED均來自單一、狹窄的主波長等級（例如1b）與特定的強度等級（例如M2）。紅色與藍色LED則採購相對於綠色具有匹配強度等級的產品，以維持所需的白平衡公式。
• 電路設計: 為每個顏色通道設計恆流驅動器。順向電壓等級資訊（例如，等級1對應3.0-3.2V）用於計算所需的最低驅動器電壓，確保其能處理該批次中最差情況（最高V_F）的LED。
• 組裝: 在PCB組裝過程中，嚴格控制波峰焊溫度曲線至建議的260°C持續5秒，以防止熱損壞。遵循3mm引腳彎曲規則，以避免對環氧樹脂施加應力。

12. 技術原理介紹

此LED基於氮化銦鎵（InGaN）半導體晶片。當順向電壓施加於p-n接面時，電子與電洞重新結合，以光子的形式釋放能量。InGaN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）——在此例中為綠色（約530 nm）。橢圓形環氧樹脂透鏡是主要光學元件，將晶片的原始光線塑造成所需的不對稱輻射圖案，從而提高目標應用的光學效率。

13. 技術趨勢

用於標誌的LED發展遵循幾個關鍵趨勢：

• 效率與發光強度提升: 磊晶生長與晶片設計的持續改進，使得每單位電能輸入能產生更多的光輸出，從而實現更亮的顯示器或更低的功耗。
• 增強色域與一致性: 螢光粉技術（用於白光LED）與磊晶精度（用於此類彩色LED）的進步，使得顯示器能夠呈現更豐富、更準確且更一致的色彩。
• 提高可靠性與使用壽命: 更好的封裝材料，如高性能、抗紫外線穩定的環氧樹脂或矽膠，以及穩固的晶片貼裝方法，延長了操作壽命，這對於24/7運作的戶外安裝尤其關鍵。
• 與智慧驅動器整合: LED越來越多地與智慧驅動IC配對，這些IC可以單獨調整亮度並執行診斷，從而實現更動態、更可靠的顯示系統。

雖然表面黏著元件（SMD）封裝在高密度顯示器中很普遍，但像此類的穿孔式封裝對於需要機械穩固性、更簡單的金屬核心PCB熱路徑或更容易現場更換的應用仍然具有相關性。