橢圓形LED燈珠3474BFRR/MS規格書 - 橢圓形狀 - 最大2.6V - 30mA - 亮紅色 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供3474BFRR/MS橢圓形LED燈珠的全面技術分析。此元件是一款精密光學裝置，主要設計用於乘客資訊系統及各類標誌應用。其獨特的橢圓形狀與定義的輻射模式，是區別於標準圓形LED的關鍵設計特徵。

此LED的核心功能是提供具有特定空間發光輪廓的高亮度、可靠光源。它採用AlGaInP（磷化鋁鎵銦）晶片技術製造，該技術以能產生高效率紅光與琥珀光而聞名。發光顏色歸類為亮紅色，透鏡為紅色擴散型，有助於實現均勻的外觀與指定的視角。

1.1 核心優勢與目標市場

此橢圓形LED燈珠的主要優勢源於其針對特定應用的設計。

• 匹配的輻射模式：橢圓形光束輪廓（110° x 60°）是專為在彩色圖形應用中，能與黃光、藍光或綠光有效混合而設計，確保標誌區域內一致的色彩呈現。
• 高發光強度：在20mA下具有1605 mcd的典型輸出，為日光下可讀的標誌提供足夠亮度。
• 法規符合性：本產品設計符合RoHS、歐盟REACH及無鹵素要求（Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl <1500 ppm）等關鍵法規，適用於全球市場。
• 耐用性：使用抗紫外線環氧樹脂，增強了在需考量陽光曝曬的戶外環境中的長期可靠性。

目標市場明確定義為商業與交通標誌：

• 彩色圖形標誌
• 訊息看板
• 可變訊息標誌（VMS）
• 商業戶外廣告

2. 深入技術參數分析

透徹理解絕對最大額定值與電光特性，對於可靠的電路設計及確保LED壽命至關重要。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致永久損壞的應力極限。不建議在這些極限值或接近極限值下持續操作裝置。

• 反向電壓（V_R）：5V。在反向偏壓下超過此電壓可能導致接面立即崩潰。
• 連續順向電流（I_F）：30 mA。這是可靠操作的最大直流電流。
• 峰值順向電流（I_FP）：160 mA。此電流僅允許在脈衝條件下（工作週期1/10 @ 1kHz），適用於多工或短期超驅動以獲得額外亮度。
• 功率消耗（P_d）：110 mW。此限制與熱阻共同決定了最大允許接面溫度。
• 操作與儲存溫度：-40°C 至 +85°C（操作），-40°C 至 +100°C（儲存）。寬廣的範圍確保了在惡劣環境下的功能性。
• 焊接溫度：260°C 持續5秒。此為標準迴焊溫度曲線，但須注意避免熱衝擊。

2.2 電光特性

這些參數是在20mA順向電流與25°C環境溫度（Ta）的標準測試條件下量測，定義了LED的性能。

• 發光強度（I_v）：1205-2490 mcd。寬廣的範圍表示採用了分級系統（見第3節）。典型值為1605 mcd。
• 視角（2θ_1/2）：110°（X軸） / 60°（Y軸）。此橢圓形模式是定義特徵，提供更寬的水平擴散，適合從各種角度觀看的標誌。
• 峰值波長（λ_p）：632 nm（典型值）。這是光譜功率分佈達到最大值的波長。
• 主波長（λ_d）：619-629 nm。這是人眼感知的單一波長，定義了顏色。此參數亦經過分級（見第3節）。
• 順向電壓（V_F）：在20mA下為1.6V至2.6V。設計限流電路時，設計師必須考量此變異。
• 反向電流（I_R）：在V_R=5V時最大為10 μA。低值表示良好的接面品質。

3. 分級系統說明

為確保應用中的顏色與亮度一致性，LED在生產後會進行分類（分級）。本規格書定義了兩個關鍵的分級參數。

3.1 發光強度分級

LED根據其在20mA下量測的發光強度，分為四個等級（RA, RB, RC, RD）。等級範圍從1205 mcd到2490 mcd連續分佈。每個等級內註明有±10%的容差。設計師應指定所需的等級代碼，以確保其應用所需的最低亮度水準。

3.2 主波長分級

顏色一致性透過兩個波長等級管理：R1（619-624 nm）和R2（624-629 nm）。規定了±1nm的嚴格容差。為標誌中所有LED選擇單一等級（例如R1），可確保均勻的紅色色調，這對圖形顯示至關重要。

4. 性能曲線分析

所提供的特性曲線提供了LED在非標準條件下行為的深入見解。

4.1 光譜分佈與指向性

相對強度 vs. 波長曲線顯示了以632 nm為中心、具有窄頻寬（約20 nm）的典型AlGaInP光譜，從而產生飽和的紅色。指向性圖則直觀地確認了具有指定110° x 60°視角的橢圓形輻射模式。

4.2 電氣與熱特性

• 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）：顯示了指數關係。此曲線讓設計師能估算20mA以外電流下的電壓降。
• 相對強度 vs. 順向電流：顯示光輸出在一定範圍內與電流呈相對線性關係，超過該點後效率可能因發熱而下降。
• 相對強度 vs. 環境溫度：顯示了光輸出的負溫度係數。發光強度隨環境溫度升高而降低，在設計用於高溫環境的產品時必須考量此因素。
• 順向電流 vs. 環境溫度：可能描繪了最大允許順向電流如何隨溫度升高而降額，以保持在功率消耗限制內。

5. 機械與封裝資訊

此封裝設計用於通孔安裝。標註尺寸的圖面提供了PCB佈局與機械整合的關鍵尺寸。

• 引腳間距：引腳間標準的2.54mm（0.1英吋）間距。
• 本體尺寸：橢圓形透鏡尺寸與整體封裝高度。
• 極性識別：通常由透鏡上的平面或較長的陽極引腳標示。應查閱規格書圖面以確認確切標記。
• 註記：除非另有規定，一般公差為±0.25mm。法蘭下方的樹脂最大突出量為1.5mm，這對PCB上的間隙很重要。

6. 焊接與組裝指南

正確的操作對於防止損壞至關重要。

• 引腳成型：必須在焊接前進行。在距離環氧樹脂燈體大於3mm處彎折。避免對封裝施加應力。在室溫下剪裁引腳。
• PCB安裝：孔位必須與引腳完美對齊，以避免安裝應力，該應力可能導致環氧樹脂破裂或性能下降。
• 焊接：焊點應距離環氧樹脂燈體大於3mm。建議在連接桿基座以外進行焊接。遵循260°C持續5秒的溫度曲線。
• 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），請使用充氮並放置乾燥劑的密封容器。在潮濕環境中避免溫度劇烈變化，以防止凝結。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 防潮包裝

元件以防潮包裝供應，通常涉及載帶與捲盤。

• 載帶尺寸：詳細圖面包含關鍵尺寸，如凹槽間距（P=12.70mm）、進料孔直徑及整體載帶寬度（W3=18.00mm）。
• 標籤說明：捲盤標籤包含客戶料號（CPN）、產品料號（P/N）、數量（QTY），以及發光強度（CAT）、主波長（HUE）和順向電壓（REF）的等級代碼欄位。

7.2 包裝數量與紙箱

標準包裝層級為：每個內盒2500件，每外箱10個內盒（總計25,000件）。提供了兩種紙箱的圖示。

7.3 型號命名規則

料號3474BFRR/MS遵循結構化格式：3474（系列/基礎）、B（可能為封裝代碼）、F（可能為顏色/強度代碼）、RR（亮紅色）、MS（可能為包裝方式）。連字號表示在完整訂購代碼中可插入選用等級代碼（例如CAT、HUE）的位置。

8. 應用建議與設計考量

典型應用電路：強烈建議使用恆流驅動器而非簡單的串聯電阻，以獲得最佳穩定性與壽命，特別是在溫度變化的環境中。驅動器應設定為提供20mA以獲得標稱亮度，或設定較低值以延長壽命。

熱管理：雖然功率較低（最大110mW），但在封閉的標誌箱體內確保足夠的通風仍很重要。高環境溫度將降低光輸出，並可能需要電流降額。

光學設計：橢圓形光束模式非常適合用於標誌中矩形或寬幅區段的背光照明。對於混色應用，必須在標誌擴散板或導光板的光學設計中，仔細考量與其他顏色LED的空間重疊。

9. 技術比較與差異化

3474BFRR/MS的主要差異化在於其橢圓形輻射模式。相較於具有圓形視角（例如120°）的標準圓形LED，此燈珠提供了更接近矩形的照明區域。這減少了在所需標誌區域外的光線浪費，提高了效率，並能在相鄰區段實現更好的混色控制。其針對乘客資訊標誌的特定設計，表明其針對長期可靠性、抗紫外線能力及符合交通產業標準進行了優化。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以持續以30mA驅動此LED嗎？

答：可以，30mA是連續順向電流的絕對最大額定值。為了獲得最高的可靠性與使用壽命，建議在典型測試電流20mA或以下操作。

問：峰值波長（632nm）與主波長（典型值621nm）有何不同？

答：峰值波長是發射光譜的物理峰值。主波長是我們眼睛感知的顏色，對於紅色AlGaInP LED，由於光譜曲線形狀與人眼敏感度（明視覺反應）的關係，主波長通常略短於峰值波長。設計師應使用主波長進行顏色規格定義。

問：分級選擇有多關鍵？

答：對於多個LED並排使用的應用（如訊息看板），為發光強度（CAT）和主波長（HUE）選擇單一等級，對於避免顯示器上出現可見的亮度與顏色差異是至關重要的。

問：儲存條件似乎很嚴格。如果超出會發生什麼？

答：若儲存在高濕度環境中，可能會發生吸濕。在後續焊接（迴焊）過程中，快速加熱會導致內部積聚的水分劇烈膨脹，從而導致封裝內部破裂（爆米花效應）並失效。遵守儲存指南至關重要。

11. 實際使用案例

情境：為公車站設計單行VMS。

顯示器使用7段式字元。每個區段由多個LED背光照明。使用橢圓形3474BFRR/MS LED，並將其寬軸（110°）水平放置，可以有效地用紅光填充矩形區段區域，與圓形LED相比，減少了每個區段所需的LED數量。設計師會指定主波長等級R1，以確保所有字元具有相同的紅色色調；並指定發光強度等級RC或RD，以保證日光下可讀所需的足夠亮度。將設計一個恆流驅動板，為每串LED提供18-20mA電流，並為封閉的標誌箱體進行適當的熱設計。

12. 運作原理

此LED基於半導體二極體中的電致發光原理運作。AlGaInP晶片形成一個p-n接面。當施加超過接面閾值電壓（約1.6-2.6V）的順向電壓時，電子和電洞被注入跨越接面。當這些電荷載子復合時，它們以光子（光）的形式釋放能量。AlGaInP合金的特定成分決定了能隙能量，這直接定義了發射光的波長（顏色）——在此例中為紅色光譜（約621-629 nm）。橢圓形環氧樹脂透鏡接著封裝晶片，並將發射的光精確塑造成所需的110° x 60°輻射模式。

13. 技術趨勢

雖然這是一個成熟的通孔元件，但影響其應用領域的更廣泛LED產業趨勢包括：

效率提升：持續的材料與製程改進帶來更高的發光效率（每瓦更多光），使得標誌應用能實現更低的功耗或更高的亮度。

可靠性增強：環氧樹脂、封裝技術及晶片封裝的改進持續延長操作壽命，這對於交通標誌等基礎設施應用至關重要。

混色與控制：趨勢朝向更複雜的多色與全彩LED標誌發展。具有明確且穩定輻射模式的元件，例如此橢圓形LED，在這些先進系統中對於實現均勻混色與高品質圖形輸出仍然至關重要。

微型化與表面黏著：總體趨勢是朝向表面黏著元件（SMD）封裝以實現自動化組裝。然而，像3474系列這樣的通孔元件，在需要極高機械穩固性、易於手動維修或特定光學格式（SMD不易提供）的應用中，仍保持其相關性。