橢圓形LED燈珠 3474BARR/MS 規格書 - 橢圓形狀 - 110°/60°視角 - 1.6-2.6V順向電壓 - 亮紅色 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一款高效能橢圓形LED燈珠的規格。此元件專為資訊顯示系統中需要精確光學性能與可靠照明的應用所設計。

1.1 核心優勢與產品定位

此LED的主要優勢在於其獨特的橢圓形輻射圖案，特別適用於黃色、藍色或綠色系統中的混色應用。其設計旨在明確的空間輻射範圍內提供高發光強度輸出。本產品定位為商業與公共資訊顯示器的專業元件，適用於清晰度、可靠性及特定光束成形至關重要的場合。

1.2 目標市場與應用領域

目標市場涵蓋專業標誌與資訊系統的製造商。主要應用包括：

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

這些應用受益於LED的高亮度、明確的光束圖案及環境耐受性。

2. 技術參數深度解析

本節客觀分析元件的關鍵電氣、光學及熱特性。

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。不建議持續在或接近這些極限下操作，這將影響可靠性。

• 逆向電壓 (V_R):5 V。在逆向偏壓下超過此電壓可能導致接面崩潰。
• 順向電流 (I_F):50 mA (連續)。
• 峰值順向電流 (I_FP):160 mA (脈衝，工作週期 1/10 @ 1kHz)。此額定值允許短時間超載驅動，適用於多工顯示應用。
• 功率消耗 (P_d):120 mW。這是封裝在Ta=25°C時可消耗的最大功率。在較高的環境溫度下必須降額使用。
• 操作溫度 (T_opr):-40°C 至 +85°C。此寬廣範圍確保在嚴苛的戶外環境中仍能正常運作。
• 儲存溫度 (T_stg):-40°C 至 +100°C。
• 焊接溫度 (T_sol):260°C 持續 5 秒。此定義了迴流焊接溫度曲線的耐受度。

2.2 電氣與光學特性

這些參數是在標準測試條件 I_F= 15mA 且 Ta = 25°C 下量測，為性能比較提供了基準。

• 發光強度 (I_v):715 mcd (最小)，1573 mcd (最大)。典型值落在此分級範圍內 (參見第3節)。高強度對於標誌在日光下的可見度至關重要。
• 視角 (2θ_1/2):110° (X軸) / 60° (Y軸)。此非對稱橢圓圖案是一項關鍵特色，提供寬廣的水平覆蓋範圍和更集中的垂直發射，非常適合從各種水平角度觀看的標誌。
• 峰值波長 (λ_p):632 nm (典型)。這是光譜功率分佈達到最大值的波長。
• 主波長 (λ_d):619 nm (最小)，621 nm (典型)，629 nm (最大)。這是人眼對LED顏色的單一波長感知，並受分級影響。
• 光譜輻射頻寬 (Δλ):20 nm (典型)。這表示AlGaInP晶片所發射紅光的光譜純度。
• 順向電壓 (V_F):1.6 V (最小)，2.6 V (最大) @ I_F=15mA。設計驅動器與電源供應時必須考慮此範圍。
• 逆向電流 (I_R):10 μA (最大) @ V_R=5V。低逆向電流表示良好的接面品質。

2.3 熱特性

雖然未在獨立表格中明確列出，但熱性能可透過功率消耗額定值與操作溫度範圍推知。元件的性能會隨環境溫度變化，如特性曲線所示。尤其是在高順向電流或高環境溫度下操作時，需要適當的PCB佈局，必要時加上散熱片，以將接面溫度維持在安全限度內。

3. 分級系統說明

為確保組裝件顏色與亮度的一致性，LED會根據關鍵參數進行分類 (分級)。

3.1 發光強度分級

LED根據其在 I_F= 15mA 下量測的發光強度，分為三個等級 (RH, RJ, RK)。等級內的公差為 ±10%。

• 等級 RH:715 mcd 至 930 mcd
• 等級 RJ:930 mcd 至 1210 mcd
• 等級 RK:1210 mcd 至 1573 mcd

對於需要均勻面板亮度的應用，指定等級代碼至關重要。

3.2 主波長分級

LED也會根據其主波長進行分級，以控制顏色一致性。公差為 ±1nm。

• 等級 R1:619 nm 至 624 nm
• 等級 R2:624 nm 至 629 nm

對於混色應用或需要特定紅色色調的標誌，指定波長等級是關鍵。

4. 性能曲線分析

典型特性曲線提供了元件在非標準條件下行為的深入見解。

4.1 相對強度 vs. 波長

此曲線顯示光譜功率分佈，峰值約在 632 nm，典型頻寬 (半高全寬) 為 20 nm。它確認了發射光位於AlGaInP晶片的紅色光譜範圍內。

4.2 指向性圖案

極座標圖直觀地呈現了非對稱視角：水平 (X) 平面約 110°，垂直 (Y) 平面約 60°，證實了橢圓形輻射圖案。

4.3 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V曲線)

此曲線對於驅動器設計至關重要。它顯示了電流與電壓之間的指數關係。在典型操作電流下，順向電壓預計在 1.6V 至 2.6V 之間。此曲線有助於計算串聯電阻或設計恆流驅動器。

4.4 相對強度 vs. 順向電流

此曲線展示了光輸出對驅動電流的依賴性。雖然輸出隨電流增加而增加，但並非完全線性，且在極高電流下，由於熱效應，效率可能會下降。禁止在超過絕對最大額定值下操作。

4.5 溫度依存性曲線

相對強度 vs. 環境溫度:顯示光輸出隨環境溫度升高而降低。在熱設計中必須考慮此降額，以在高溫環境中維持足夠的亮度。
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，這對於恆壓驅動情境很重要。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

尺寸圖提供了PCB佔位面積設計、放置與間隙的關鍵尺寸。主要特徵包括橢圓形透鏡形狀、接腳間距 (2.54mm 節距)，以及樹脂在凸緣下方的最大突出量 (1.5mm)。所有未指定的尺寸公差為 ±0.25mm。設計師必須遵守這些尺寸，以確保正確的安裝與焊接。

5.2 極性識別

規格書圖示標示了陽極與陰極接腳。通常，較長的接腳是陽極 (+)，但PCB佔位面積設計必須與封裝圖明確匹配，以防止反向安裝。正確的極性對於元件運作及防止逆向偏壓損壞至關重要。

6. 焊接與組裝指南

正確的處理對於可靠性至關重要。

6.1 接腳成型

• 彎曲必須在距離環氧樹脂燈泡底部至少 3mm 處進行。
• 在彎曲 soldering.
• 前成型接腳。彎曲過程中避免對封裝施加應力。
• 在室溫下剪裁接腳。
• 確保PCB孔位與LED接腳完美對齊，以避免安裝應力。

6.2 儲存條件

• 建議儲存條件：≤30°C 且 ≤70% 相對濕度。
• 出貨後保存期限：在此條件下為 3 個月。
• 如需更長時間儲存 (最長 1 年)：請使用帶有氮氣環境和乾燥劑的密封容器。
• 避免在潮濕環境中溫度劇烈變化，以防止凝結。

6.3 焊接製程

• 保持焊接點與環氧樹脂燈泡的距離超過 3mm。
• 焊接不應延伸超過引線框架上連接桿的底部。
• 在迴流焊接過程中，遵循峰值焊接溫度限制 260°C 持續 5 秒。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 防潮包裝

元件以防潮包裝供應，包括載帶與捲盤，置於內盒與外箱中。

7.2 包裝數量

• 每內盒 2500 顆。
• 每外箱 10 個內盒 (總計 25,000 顆)。

7.3 標籤說明

捲盤標籤包含可追溯性與驗證所需的基本資訊：客戶產品編號 (CPN)、產品編號 (P/N)、包裝數量 (QTY)，以及發光強度 (CAT)、主波長 (HUE) 和順向電壓 (REF) 的分級代碼，連同批號 (LOT No)。

7.4 載帶與捲盤規格

提供了載帶 (口袋節距、深度等) 與捲盤的詳細尺寸，以確保與自動化取放組裝設備的相容性。關鍵參數包括元件節距 (F) 為 2.54mm，載帶送料孔節距 (P) 為 12.70mm。

7.5 產品型號 / 料號編碼

料號遵循結構化格式：3474 B A R R - □ □ □ □。"3474" 可能表示封裝系列/尺寸。後續字母 (B, A, R, R) 指定了屬性，例如顏色 (亮紅色)、透鏡類型和性能等級。最後四個佔位符 (□) 用於指定強度 (CAT) 和波長 (HUE) 的分級代碼，允許使用者訂購其應用所需的確切性能等級。

8. 應用建議與設計考量

8.1 典型應用電路

對於簡單的恆壓電源 (例如 5V)，必須使用串聯限流電阻。電阻值 (R_s) 可使用歐姆定律計算：R_s= (V_電源- V_F) / I_F。使用規格書中的最大 V_F值，以確保電流不超過限制。對於多LED陣列或關鍵應用，強烈建議使用恆流驅動器，以確保穩定的亮度和壽命，因為它能補償 V_F的變化和溫度效應。

8.2 熱管理

雖然是低功率元件，但在密集排列的標誌或高環境溫度環境 (例如戶外機櫃) 中，熱管理仍然重要。確保足夠的通風，並考慮對大型陣列使用金屬核心PCB (MCPCB)，以有效散熱並維持光輸出。

8.3 光學整合

橢圓形光束圖案設計用於與其他顏色混合。在設計多色像素時 (例如全彩標誌)，紅、綠、藍LED的物理放置與方向必須考慮其各自的視角，以在預期的觀看位置實現正確的混色。

9. 技術比較與差異化

此LED的主要區別在於其橢圓形輻射圖案 (110°x60°)。與具有對稱視角 (例如 120°) 的標準圓形LED相比，此形狀為水平標誌提供了優化的光分佈，可能減少光線浪費並提高目標應用的效率。使用抗紫外線環氧樹脂對於戶外應用至關重要，可防止透鏡黃化並隨時間維持光輸出。符合無鹵素(Br/Cl 限制) 和RoHS/REACH標準，使其適用於具有嚴格環保法規的全球市場。

10. 常見問題 (FAQ)

Q1: 峰值波長與主波長有何不同？
A1: 峰值波長 (λ_p) 是光譜輸出曲線的物理峰值 (此處為 632 nm)。主波長 (λ_d) 是感知的色點 (典型為 621 nm)。對於顯示器中的顏色規格，主波長更為相關。

Q2: 我可以用 20mA 驅動此LED，而不是 15mA 嗎？
A2: 可以，但您必須參考相對強度 vs. 順向電流曲線。發光強度會更高，但您必須確保 I_F和 V_F的乘積不超過絕對最大功率消耗 (120mW)，特別是在高環境溫度下。可能需要降額使用。

Q3: 為什麼保存期限只有 3 個月？
A3: 這是對濕氣敏感元件的預防措施。環氧樹脂封裝會從空氣中吸收濕氣。如果潮濕的元件經受高溫焊接，濕氣的快速汽化可能導致內部損壞 ("爆米花效應")。3個月的限制是基於標準工廠環境條件。如需更長時間儲存，則規定使用氮氣袋方法。

Q4: 訂購時如何解讀分級代碼？
A4: 您必須在料號佔位符欄位中指定所需的發光強度等級 (例如 RK) 和主波長等級 (例如 R1) 的組合。這確保您收到具有一致亮度與顏色的LED。

11. 設計與使用案例研究

情境：設計用於高速公路的單行可變訊息標誌。
一位工程師正在設計一個可變訊息標誌。每個像素需要一個紅色子像素。他們選擇此橢圓形LED，因為其高亮度 (日光下可見) 和寬廣的水平視角，確保了多車道駕駛的可讀性。他們選擇等級 RK 以獲得最大強度，並選擇等級 R1 以獲得一致的紅色調。LED由恆流驅動器驅動，設定為每顆LED 15mA，以確保壽命和穩定輸出。PCB佈局完全遵循封裝尺寸，並且設計在LED焊墊下方包含散熱孔，以將熱量散發到金屬標誌外殼中。非對稱光束圖案以 110° 軸水平方向放置，以最大化沿著高速公路的觀看走廊。

12. 工作原理

此LED基於AlGaInP (磷化鋁鎵銦) 半導體晶片。當順向電壓施加於p-n接面時，電子和電洞被注入到主動區域，在那裡它們復合。在AlGaInP材料中，此復合事件以可見光譜中紅色到琥珀色部分的光子 (光) 形式釋放能量。AlGaInP層的特定成分決定了主波長。產生的光隨後由成型的橢圓形環氧樹脂透鏡塑形，該透鏡作為主要光學元件，以產生所需的 110°x60° 輻射圖案。

13. 技術趨勢

在標誌與顯示器LED市場中，趨勢持續朝向更高效率 (每瓦更多流明)，這降低了功耗和熱負載。同時也推動改善顏色一致性和更嚴格的分級公差，以實現高品質全彩顯示器，而無需複雜的校準。封裝技術正在發展，以提供更高的可靠性和更高的最大操作溫度，適用於具有挑戰性的環境。雖然此產品使用傳統的引腳式封裝，但業界普遍朝向表面黏著元件 (SMD) 封裝發展以實現自動化組裝，儘管引腳式封裝在某些需要通孔安裝穩固性或特定光學特性的應用中仍然相關。