Power Top View LED 67-31A 系列技術資料表 - P-LCC-3 封裝 - 最大 3.95V - 110mW - 藍光 - 英文版

1. 產品概述

67-31A系列代表了一個採用緊湊型P-LCC-3表面黏著封裝設計的Power Top View LED家族。此元件旨在提供高光通量輸出與寬廣視角，使其特別適合需要均勻照明與指示功能的應用。該系列提供柔橙色、紅色和黃色等顏色變體，而本文件詳述的特定型號則採用封裝於無色透明樹脂中的藍色InGaN晶片。

此LED系列的核心優勢包括其高電流承受能力、適合自動貼裝的堅固結構，以及與迴流焊和波峰焊製程的相容性。其設計內置了能優化光耦合效率的內部反射器，此為導光管和背光應用的關鍵特性。其低電流需求進一步提升了其對電源效率至關重要的攜帶型電子設備的適用性。

2. Technical Parameter Deep-Dive Analysis

2.1 絕對最大額定值

該元件被指定在以下絕對最大極限內可靠運行，測量環境溫度 (T_A) 為 25°C。超過這些額定值可能會導致永久性損壞。

• 逆向電壓 (V_R): 5 V - 可施加於LED端子逆向方向的最大電壓。
• 順向電流 (I_F): 30 mA - 建議用於正常操作的最大連續直流順向電流。
• 峰值順向電流 (I_FP): 100 mA - 在 1 kHz 頻率、1/10 工作週期下所指定的最大允許脈衝順向電流。
• 功率散逸 (P_d): 110 mW - 裝置所能散逸的最大功率。
• Electrostatic Discharge (ESD) HBM: 150 V - 人體模型ESD耐受電壓，表示其敏感度需要標準的ESD處理預防措施。
• Operating Temperature (T_opr): -40°C 至 +85°C - 確保可靠運作的環境溫度範圍。
• Storage Temperature (T_stg): -40°C 至 +90°C - 安全儲存的溫度範圍。
• Soldering Temperature (T_sol): 迴焊：最高260°C持續10秒；手工焊接：最高350°C持續3秒。

2.2 電光特性

關鍵性能參數定義於標準測試條件下，I_F = 30 mA 且 T_A = 25°C，除非另有說明。

• 發光強度 (I_V): 範圍從最小值 285 mcd 到最大值 715 mcd。未指定典型值，表示性能是通過分檔系統進行管理的。
• 視角 (2θ_1/2): 120°（典型值）。此寬廣視角是定義性特徵，由封裝設計與內部反射器實現，確保寬廣且均勻的光線分佈。
• Peak Wavelength (λ_P): 468 nm（典型值）。此為光譜功率分佈達到最大值時的波長。
• Dominant Wavelength (λ_d): 464.5 nm 至 476.5 nm。此為人眼感知的單一波長，等同於發射光的顏色。應用 ±1 nm 的容差。
• 頻譜頻寬 (Δλ)： 35 nm（典型值）。此定義了在最大功率一半處（半高全寬，FWHM）的發射頻譜寬度。
• 順向電壓 (V_F): 2.75 V 至 3.95 V。此為 LED 在 30 mA 驅動電流下的壓降。標註容差為 ±0.1V。
• 反向電流 (I_R): 10 μA（最大值）於 V_R = 5V。

3. 分級系統說明

為確保生產中的色彩與亮度一致性，LED會根據三個關鍵參數進行分檔。

3.1 主波長分檔 (A組)

定義LED的精確顏色（色調）。分檔標記為A9至A12，每個分檔在整體464.5-476.5 nm規格範圍內涵蓋3 nm的波長區間。

3.2 發光強度分檔

定義亮度輸出。分檔標記為T1、T2、U1和U2，其最小與最大mcd值依序遞增。這允許根據應用需求選擇合適的亮度。

3.3 順向電壓分級（M組）

定義電氣特性。分級標示為M5至M8，每個分級在整體2.75-3.95 V規格內涵蓋0.3 V的範圍。這對電路設計很有用，特別是在驅動多個串聯LED時。

4. 性能曲線分析

資料手冊中引用了典型的電光特性曲線。雖然提供的文字未詳細說明具體圖表，但此類曲線通常包括：

• I-V (電流-電壓) 曲線： 顯示順向電壓 (V_F) 與順向電流 (I_F) 之間的關係。它展示了二極體的指數特性，強調當電壓超過導通閾值時，需要使用限流電阻。
• 相對發光強度 vs. 順向電流： 說明光輸出如何隨著驅動電流增加，通常在指定工作範圍內呈現接近線性的關係。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度： 顯示光輸出如何隨著接面溫度升高而遞減。這對於高功率或高環境溫度應用中的熱管理至關重要。
• 光譜功率分佈： 相對強度對波長的圖表，顯示峰值約在468奈米處，以及35奈米的頻寬。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與極性

該LED採用P-LCC-3 (Plastic Leaded Chip Carrier)封裝。尺寸圖明確標示了長度、寬度、高度及接腳位置。圖中清晰顯示了極性標示（通常為凹口或陰極標記），以確保組裝時方向正確。同時提供了建議的焊墊設計圖，以確保焊接品質與機械穩定性。

5.2 捲盤與帶式包裝

本元件以捲帶包裝供應，適用於自動化組裝。載帶尺寸已明確規範，每捲標準裝載量為2000件。同時提供捲盤尺寸以供貼片機操作。包裝包含防潮措施：元件置於鋁箔防潮袋中，內附乾燥劑及濕度指示卡，以防止焊接前受潮損壞。

6. 焊接與組裝指南

此LED適用於標準焊接製程。

• 迴焊： 最高峰值溫度260°C，持續時間不超過10秒。
• 手工焊接： 烙鐵頭溫度不應超過350°C，每個引腳的接觸時間限制在3秒內。
• 注意事項： 提供一項關鍵警告：必須使用一個外部限流電阻與LED串聯。其指數型的電流-電壓特性意味著電壓的微小增加可能導致電流大幅且具破壞性的上升。在處理和組裝的所有階段都應遵循正確的靜電放電（ESD）處理程序。

7. 可靠性測試

該產品需進行一系列全面的可靠性測試，這些測試以90%的信心水準和10%的批允許不良率（LTPD）執行。主要測試包括：

• 迴流焊接耐受性
• 溫度循環 (-40°C 至 +100°C)
• 熱衝擊 (-10°C 至 +100°C)
• 高溫儲存測試 (100°C)
• 低溫儲存測試 (-40°C)
• DC Operating Life (30 mA, 25°C)
• High Temperature/Humidity (85°C/85% RH)

這些測試驗證了裝置在各種環境與操作壓力下的穩健性。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 消費性電子產品之指示燈與背光： Audio/video equipment, set-top boxes, gaming consoles.
• 辦公室與家庭設備： 印表機、路由器、設備、控制面板。
• 平面背光： 適用於LCD、薄膜開關及發光標誌。
• 導光管應用： 其寬廣視角與內部反射器設計，使其非常適合將光耦合至塑膠光導管中，用於狀態指示或裝飾照明。
• 通用指示： 任何需要明亮、可靠之表面黏著狀態指示燈的應用。

8.2 設計考量

• 電流限制： 務必使用串聯電阻。根據電源電壓 (V_cc), 發光二極體的正向電壓 (V_F - 為安全起見使用最大值), 以及所需的正向電流 (I_F). R = (V_cc - V_F) / I_F.
• 熱管理： 雖然功耗較低，但若在高環境溫度或最大電流下運作，仍需確保足夠的PCB銅箔面積或散熱設計，以維持光輸出與使用壽命。
• 光學設計： 對於導光管應用，LED應精確地貼合導光管的輸入表面。其寬廣的視角有助於最大化耦合效率。

9. 技術比較與差異化

67-31A系列透過以下幾項關鍵特性與眾不同：

• 封裝： 與更小的晶片LED相比，P-LCC-3封裝提供了堅固、業界標準的佔位面積，並具有良好的熱性能和機械性能。
• 視角： 120°的視角明顯比許多標準頂視LED（通常為60-80°）更寬廣。對於需要廣域照明的應用來說，這是一大優勢。
• 反射器間距： 這項整合光學特性增強了光提取效率與方向性，相較於不具備此特性的LED，能提升導光管與背光設計的效能。
• 電流承載能力： 相較於額定電流為5-20 mA的低電流指示燈LED，30 mA的連續電流額定值提供了更高的亮度潛力。

10. 常見問題（基於技術參數）

Q: 使用5V電源時，我應該使用多大的電阻值？
A: 使用最大V_F 為3.95V進行保守設計，且I_F 在30mA的情況下：R = (5V - 3.95V) / 0.03A = 35 歐姆。請使用最接近的標準值（例如33或39歐姆）並檢查額定功率。

Q: 我可以用PWM信號來驅動這個LED以進行調光嗎？
A: 可以。使用PWM能有效地對此LED進行調光。請確保脈衝中的峰值電流不超過100 mA的I_FP 額定值與平均電流不超過30 mA I_F.

Q: 溫度如何影響性能？
A: 發光強度通常會隨著接面溫度升高而降低。順向電壓也會隨著溫度上升而略微下降。在要求嚴苛的環境中，為保持亮度一致，可能需要進行熱管理和/或光學反饋。

Q: Peak和Dominant Wavelength有何區別？
A: Peak Wavelength（468 nm）是光譜發射的物理峰值。Dominant Wavelength（464.5-476.5 nm）是人眼感知的顏色，由全光譜計算得出。Dominant wavelength 與顏色指示更為相關。

11. 實際應用案例範例

Scenario: 使用光導管為網路路由器設計狀態指示燈面板。
1. 選擇： 為確保高可見度，請從U1或U2發光強度分級中選用67-31A LED。為使多個裝置的顏色保持一致，請選擇統一的主波長分級（例如A10）。
2. 電路設計： 路由器的內部邏輯以3.3V運行。使用典型的V_F 為3.2V和I_F 為節省功耗設定20 mA：R = (3.3V - 3.2V) / 0.02A = 5 歐姆。使用5.1歐姆電阻較為合適。
3. 佈局： 將LED置於PCB上，直接對準導光管的入射點。請遵循建議的焊墊佈局以確保可靠性。
4. 結果： 120°的寬廣視角能有效地將光線耦合至導光管，創造出明亮、均勻發光的指示燈，從不同角度皆能清晰可見，以簡單可靠的方案滿足了設計要求。

12. 工作原理

LED 的運作基於半導體中的電致發光原理。核心元件是一個 InGaN（氮化銦鎵）晶片。當施加超過二極體導通閾值的正向電壓時，電子和電洞會被注入半導體的主動區域。這些電荷載子重新結合，以光子（光）的形式釋放能量。InGaN 材料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）——在此例中為藍色。無色透明的環氧樹脂封裝體保護晶片，充當透鏡以塑造光輸出，並且若需要不同顏色（如提及的柔和橙色、紅色、黃色）則可能含有螢光粉，不過對於藍光版本，它保持透明。

13. 技術趨勢

LED產業持續朝著更高效率、更小尺寸及更高整合度的方向發展。與67-31A等器件相關的趨勢包括：

• 效率提升： 材料科學的持續進步旨在提升每瓦流明數（光效），從而實現相同電流下的更高亮度，或以更低功耗達到相同亮度。
• 微型化： 雖然 P-LCC-3 是標準封裝，但對於空間受限的應用，也存在朝向更小晶片級封裝 (CSP) LED 的平行趨勢，儘管這通常需要在視角與操作便利性之間做出取捨。
• 提升的色彩一致性： 磊晶生長與分選製程的進步，使得波長與強度分佈更為集中，降低了在大規模應用中進行選擇性分選的需求。
• 增強可靠性： 封裝材料（環氧樹脂、矽膠）與晶片貼合技術的持續改進，不斷拓展了操作溫度範圍與使用壽命的極限，特別是在高電流或高溫條件下。