紅色LED 3.2x1.25x1.1mm - 順向電壓2.0V - 電流30mA - 功率72mW - 英文技術規格書

1. 產品概述

1.1 一般說明

此紅色SMD LED採用紅色發光二極體晶片製成，並封裝於標準3.2mm x 1.25mm x 1.1mm表面貼裝封裝中。此元件專為需要高亮度和廣視角的通用指示、標誌及顯示應用而設計。其緊湊的佔位面積使其適用於自動化SMT組裝和回流焊接製程。

1.2 特性

• 極寬視角：140度（半功率角），可從多個方向清楚觀看。
• 相容於所有SMT組裝和焊接製程，包括無鉛回流焊。
• 濕度敏感等級（MSL）：根據JEDEC標準為等級3，若暴露於超出指定限制的環境條件下，需在使用前進行適當處理和烘烤。
• 符合RoHS規定，不含鉛、汞、鎘和六價鉻等有害物質。
• 提供多種亮度和波長分檔，以增加設計靈活性。

1.3 應用

• 消費性電子產品、工業設備和汽車內飾中的光學指示器和狀態燈。
• 開關和符號背光，例如鍵盤、控制面板和標誌。
• 需要緊湊尺寸和低功耗的一般照明和裝飾應用。

2. 技術參數

2.1 電氣與光學特性（Ta = 25°C）

下表總結了在順向電流20 mA和環境溫度25°C條件下測量的關鍵電氣和光學參數，除非另有說明。

注意：順向電壓量測公差：±0.1 V。主波長量測公差：±2 nm。發光強度量測公差：±10%。

2.2 絕對最大額定值

超出下表所列應力的條件可能會對元件造成永久性損壞。這些僅為應力額定值，不表示元件可在這些或任何超出建議操作條件的其他條件下正常運作。

若熱阻和環境溫度導致接點溫度超過95°C，則必須降低最大允許順向電流。在高溫條件下應採用足夠的散熱措施或降低驅動電流。

3. 分檔系統

此LED提供多個順向電壓（VF）、主波長（λD）和發光強度（IV）分檔。此分檔讓設計人員能夠選擇參數公差嚴格的元件，以在整個照明系統中獲得一致的效能。

3.1 順向電壓分檔

定義了三個VF分檔：B0（1.8–2.0 V）、C0（2.0–2.2 V）和D0（2.2–2.4 V）。在20 mA下，B0分檔的典型順向電壓約為2.0 V。

3.2 主波長分檔

提供三個主波長分檔：F00（625–630 nm，深紅色）、G00（630–635 nm，紅色）和H00（635–640 nm，橙紅色）。典型峰值發射約為630 nm。

3.3 發光強度分檔

發光強度分為三個範圍：1BS（40–90 mcd）、1DN（90–140 mcd）和1GK（140–200 mcd）。這些分檔可在多LED應用中實現亮度匹配。

分檔代碼印在包裝標籤上，以及批號和日期代碼等其他標識。

4. 性能曲線

典型光學和電氣特性如下列曲線所示。這些曲線旨在作為設計指南；實際性能可能因操作條件而異。

4.1 順向電壓與順向電流關係圖（圖1-6）

該圖顯示了二極體典型的指數關係。在20 mA時，順向電壓約為2.0 V。該曲線可用於估算給定電壓下的電流，但始終建議使用限流電阻。

4.2 順向電流與相對強度關係圖（圖1-7）

相對發光強度在順向電流高達30 mA時幾乎呈線性增加。由於發熱，在更高電流下可能會出現輕微飽和。

4.3 引腳溫度與相對強度關係圖（圖1-8）

隨著焊點溫度升高，相對輸出降低。在85°C時，強度約為25°C時的90%。熱管理對於保持穩定的光輸出至關重要。

4.4 引腳溫度與順向電流關係圖（圖1-9）

隨著引腳溫度升高，必須降低最大允許順向電流。在85°C時，最大電流降低至約20 mA，以保持接點溫度低於95°C。

4.5 順向電流與主波長關係圖（圖1-10）

主波長隨著電流增加而略有偏移，通常在整個操作範圍內小於2 nm。這是由於半導體中的能帶填充效應所致。

4.6 相對強度與波長關係圖（圖1-11）

光譜功率分佈在大約630 nm處達到峰值，光譜半帶寬為15 nm（典型值）。這確保了飽和的紅色。

4.7 輻射模式（圖1-12）

此LED展現出寬廣的朗伯輻射模式，半功率角為140°。這使其非常適合需要寬廣照明或廣角指示的應用。

5. 機械與包裝資訊

5.1 封裝尺寸

封裝主體尺寸為3.2 mm（長）x 1.25 mm（寬）x 1.1 mm（高）。底部設有兩個焊盤。陽極焊盤在圖紙中以加號或標識標記。詳細機械圖紙可參閱規格書（圖1-1至1-5）。

5.2 建議焊接圖案

回流焊接的建議銅焊盤尺寸顯示在規格書中。足夠的焊盤尺寸可確保良好的熱和電接觸。通常建議使用0.12 mm的焊膏鋼網厚度。

5.3 極性識別

陰極側通常由封裝上的缺口或平面標記。在底部視圖中，焊盤1為陽極，焊盤2為陰極（如圖1-4所示）。組裝時必須注意正確極性。

6. SMT回流焊接

6.1 回流曲線

建議的回流焊接曲線基於JEDEC標準。關鍵參數如下：

• 平均升溫速率（Tsmax至TP）：最大值3°C/s
• 預熱溫度範圍（Tsmin至Tsmax）：150°C至200°C
• 預熱時間（ts）：60至120秒
• 超過217°C的時間（tL）：60至150秒
• 峰值溫度（TP）：260°C（最大值）
• 峰值溫度5°C以內的時間（tp）：最大值30秒
• 峰值溫度（>255°C）下的時間：最大值10秒
• 平均冷卻速率：最大值6°C/s
• 從25°C到峰值溫度的時間：最大值8分鐘

回流焊接次數不應超過兩次。若兩次焊接循環間隔超過24小時，LED可能吸收水分，應在第二次回流前進行烘烤。

6.2 手工焊接

如需手工焊接，烙鐵頭溫度必須低於300°C，焊接時間不得超過3秒。每個LED僅允許一次手工焊接操作。

6.3 返工與修復

不建議在回流後進行返工。若無法避免，應使用雙頭烙鐵以最小化熱應力。需要進行預先認證測試，以確保LED不受損壞。

7. 操作注意事項

7.1 儲存

LED以防潮袋（MBB）出貨，內含乾燥劑和濕度指示卡。開袋前，應儲存在≤30°C和≤75% RH的環境中。開袋後，若儲存在≤30°C和≤60% RH的環境中，LED必須在168小時（7天）內使用。若儲存時間超過或濕度指示卡顯示粉紅色（表示已吸濕），則需要烘烤：60±5°C，超過24小時。

7.2 靜電放電（ESD）保護

LED對靜電放電敏感。應採取適當的ESD預防措施，包括接地工作檯、導電包裝和防靜電腕帶。此元件的額定靜電放電為2000V HBM。

7.3 化學與環境考量

LED封裝材料為矽膠，對某些氣體和化學物質具有滲透性。環境或配合材料中的硫化合物應保持在100 ppm以下。外部材料中的溴和氯含量應各自低於900 ppm，總和低於1500 ppm。揮發性有機化合物（VOCs）可能逸氣並沉積在LED上，導致變色和光衰。LED附近使用的黏合劑不得排放有機蒸氣。

7.4 機械處理

請勿直接施加壓力於矽膠透鏡上。使用鑷子夾持元件的側面進行操作。焊接後避免彎曲PCB，否則可能導致LED封裝破裂。

7.5 清潔

建議使用異丙醇進行清潔。其他溶劑必須測試與矽膠封裝材料的相容性。不建議使用超音波清潔，因為可能會損壞LED。

8. 包裝與訂購資訊

8.1 包裝規格

LED以編帶和捲軸形式包裝：每捲3000個。承載帶由導電塑膠製成，寬度8 mm，口袋間距4 mm。捲軸直徑178 mm，輪轂直徑60 mm，帶寬8 mm。

8.2 標籤資訊

每個捲軸上貼有標籤，包含以下資訊：零件號、規格號、批號、分檔代碼（包括VF、波長和強度分檔）、數量和日期代碼。分檔代碼對於確保生產中的一致性能至關重要。

8.3 防潮包裝

捲軸密封在防潮袋中，內含乾燥劑和濕度指示卡。然後將袋子裝入紙板箱中進行運輸。

9. 可靠性與測試

9.1 可靠性測試條件

產品已根據JEDEC標準獲得認證。以下測試各使用22個樣品進行，驗收標準：允許0個故障（Ac=0, Re=1）。

9.2 失效標準

以下標準定義可靠性測試後的失效：

• 順向電壓（VF）超過上限規格（U.S.L.）的1.1倍
• 反向電流（IR）超過上限規格（U.S.L.）的2.0倍
• 光通量（Φ）低於下限規格（L.S.L.）的0.7倍

10. 應用說明

設計LED電路時，務必包含限流電阻以防止過電流。電阻值可計算為 R = (V_supply - VF_typ) / IF_desired。例如，在5V電源和目標電流20 mA下，R = (5 - 2.0) / 0.02 = 150 Ω。使用最差情況的VF最小值/最大值，以確保在各種條件下的安全操作。

對於串聯或並聯連接，需考慮電流分配和熱效應。並聯時應使用相同分檔的LED以最小化亮度差異。應提供足夠的PCB銅面積用於散熱，特別是在較高電流或環境溫度下操作時。

寬廣的視角使此LED適用於需要均勻照明的邊緣照明和背光應用。

11. 常見問題

問：為什麼LED亮度會隨著溫度升高而降低？

答：半導體的內部量子效率隨著溫度升高而降低，導致在相同驅動電流下光輸出降低。熱管理是關鍵。

問：我可以直接從電壓源驅動LED嗎？

答：不行，必須使用限流電阻或恆流驅動器，以避免損壞LED。

問：如果施加反向電壓會發生什麼？

答：超過崩潰電壓的反向電壓可能會導致漏電流，最終損壞LED。最大反向電壓為5V測試條件；應避免長時間反向偏壓。

問：我應該如何儲存未使用的LED？

答：存放在原防潮袋中，溫度≤30°C，濕度≤75% RH。若已開封，請在168小時內使用，或在使用前烘烤。

問：此LED是否相容無鉛焊接？

答：是的，260°C的峰值溫度符合RoHS要求的無鉛焊接製程。

12. 工作原理

LED是一種半導體二極體，當電子與PN接面中的電洞復合時會發光。在此紅色LED中，主動區域通常由鋁鎵銦磷（AlGaInP）或砷化鎵磷（GaAsP）材料製成。當施加順向偏壓時，來自n側的電子和來自p側的電洞在主動區域復合，以光子形式釋放能量。發射光的波長對應於半導體材料的能隙能量——在此情況下，紅光（630 nm）約為1.96 eV。LED封裝在透明或有色矽膠透鏡中，該透鏡同時提供保護並塑造輻射模式。

13. 發展趨勢

紅色LED持續演進，效率更高（更高的 lm/W）和更好的熱穩定性。趨勢朝向更小的封裝（例如，3.2×1.25 mm 已經很緊湊）和更高的亮度分檔。晶片技術的進步，例如改善的光萃取和覆晶設計，有望進一步提升性能。此外，與智能驅動電路和物聯網連接的整合，預計將擴展在智能照明和顯示器中的應用。