LED 燈珠 264-7SURD/S530-A3 規格書 - 亮紅色 - 20mA - 125mcd - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供一款高亮度亮紅色 LED 燈珠的技術規格。此元件屬於專為要求卓越發光輸出的應用所設計的系列產品。它採用 AlGaInP 晶片技術，並封裝於紅色擴散樹脂中，從而產生獨特且鮮豔的紅色光。本產品以可靠性和堅固性為核心設計原則，確保在各種電子組裝中性能一致。

此 LED 符合關鍵的環境與安全標準，包括 RoHS、歐盟 REACH，且為無鹵素 (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm)。它提供不同的視角選擇，並可提供捲帶包裝以配合自動化組裝製程，滿足大量生產需求。

2. 技術參數：深入客觀解讀

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。這些並非正常操作條件。

• 連續順向電流 (IF)：25 mA。這是在無退化風險下，可持續施加於 LED 的最大直流電流。
• 峰值順向電流 (IFP)：60 mA。此額定值適用於 1 kHz、工作週期 1/10 的脈衝條件。在穩態操作中超過此值很可能導致故障。
• 逆向電壓 (VR)：5 V。施加超過此值的逆向偏壓可能擊穿 LED 的半導體接面。
• 功率消耗 (Pd)：60 mW。這是封裝所能散發的最大功率，計算方式為順向電壓 (VF) x 順向電流 (IF)。
• 操作與儲存溫度：元件額定操作溫度範圍為 -40°C 至 +85°C，儲存溫度範圍為 -40°C 至 +100°C。
• 焊接溫度 (Tsol)：在焊接過程中，引腳可承受 260°C 達 5 秒鐘。

2.2 電光特性

這些參數是在標準測試條件 Ta=25°C 和 IF=20mA 下測量，提供基準性能數據。

• 發光強度 (Iv)：典型值為 125 mcd (毫燭光)，最小值為 63 mcd。此數值量化了人眼感知的紅光輸出亮度。
• 視角 (2θ1/2)：60 度 (典型值)。這是發光強度降至其峰值一半時的全角度，定義了光束擴散範圍。
• 峰值波長 (λp)：632 nm (典型值)。這是光譜功率分佈達到最大值時的波長。
• 主波長 (λd)：624 nm (典型值)。這是人眼感知的單一波長，定義了色調 (亮紅色)。
• 順向電壓 (VF)：範圍從 1.7V (最小) 到 2.4V (最大)，在 20mA 下典型值為 2.0V。這是 LED 工作時兩端的電壓降。
• 逆向電流 (IR)：施加 5V 逆向偏壓時，最大值為 10 µA。

測量不確定度註記：VF 為 ±0.1V，Iv 為 ±10%，λd 為 ±1.0nm。

3. 分級系統說明

規格書指出對關鍵參數使用分級系統，如包裝標籤說明中所述。此系統確保生產批次在定義的公差範圍內具有顏色和亮度的一致性。

• CAT (發光強度等級)：發光輸出 (Iv) 的分級。
• HUE (主波長等級)：色座標 (λd) 的分級，對於需要精確顏色匹配的應用至關重要。
• REF (順向電壓等級)：順向電壓降 (VF) 的分級，這對於驅動器設計和電源管理可能很重要。

具體的分級代碼值及其範圍未在此摘錄中詳細說明，但通常由製造商在單獨的分級文件中提供。

4. 性能曲線分析

規格書包含數個特性圖表，說明元件在不同條件下的行為。

4.1 相對強度 vs. 波長

此光譜分佈曲線顯示光輸出隨波長的變化，中心位於 632 nm 峰值附近。窄頻寬 (Δλ 典型值 20 nm) 確認了飽和的紅色。

4.2 指向性圖案

一個極座標圖，說明光的空間分佈，與 60 度視角相關。它顯示強度如何從中心軸線遞減。

4.3 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)

此圖表顯示電流與電壓之間的指數關係，這是二極體的典型特性。該曲線有助於設計限流電路。

4.4 相對強度 vs. 順向電流

顯示光輸出隨電流增加而增加，但在較高電流下可能因效率下降和熱效應而變得次線性。

4.5 相對強度 vs. 環境溫度

展示了光輸出的負溫度係數。隨著環境溫度升高，發光強度降低，這對於應用中的熱管理至關重要。

4.6 順向電流 vs. 環境溫度

可能說明降額指南，顯示在較高的環境溫度下應如何降低最大允許順向電流，以保持在功率消耗限制內。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸圖

提供詳細的機械圖，顯示 LED 的物理尺寸。關鍵註記包括：所有尺寸單位為毫米，凸緣高度必須小於 1.5mm，除非另有說明，一般公差為 ±0.25mm。該圖定義了引腳間距、本體尺寸和整體形狀，這些對於 PCB 焊盤設計至關重要。

5.2 極性識別

陰極通常由 LED 透鏡上的平面或較短的引腳來識別。規格書圖面應清楚標示此點，這對於正確安裝以防止逆向偏壓至關重要。

6. 焊接與組裝指南

正確的處理對於維持 LED 性能和可靠性至關重要。

6.1 引腳成型

• 在距離環氧樹脂燈泡基座至少 3mm 處彎曲引腳。
• 在焊接前進行成型。
• 避免對封裝施加應力；應力可能損壞內部鍵合或使環氧樹脂破裂。
• 在室溫下剪裁引腳。
• 確保 PCB 孔位與 LED 引腳完美對齊，以避免安裝應力。

6.2 儲存

• 儲存於 ≤30°C 和 ≤70% RH 的環境中。出貨後保存期限為 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

一般規則：保持焊點與環氧樹脂燈泡之間的最小距離為 3mm。

手工焊接：烙鐵頭最高溫度 300°C (適用於 30W 烙鐵)，焊接時間最長 3 秒。

波峰/浸焊：預熱最高溫度 100°C，最長 60 秒。焊錫槽最高溫度 260°C，最長 5 秒。

溫度曲線：包含建議的焊接溫度曲線圖，顯示預熱、均熱、回流和冷卻區域，以最小化熱衝擊。

關鍵注意事項：

• 在高溫階段避免對引腳施加應力。
• 不要焊接 (浸焊或手工焊) 超過一次。
• 焊接後，在 LED 冷卻至室溫前，保護其免受機械衝擊。
• 避免從峰值溫度快速冷卻。
• 使用最低的有效焊接溫度。

6.4 清潔

• 如有必要，僅在室溫下使用異丙醇清潔，時間 ≤1 分鐘。
• 避免超音波清洗。如果絕對需要，請預先驗證製程以確保不會造成損壞。

6.5 熱管理

一個簡短但關鍵的註記強調，必須在應用設計階段考慮熱管理。設定操作電流時應考慮接面溫度，因為過熱會降低光輸出和使用壽命。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 包裝規格

LED 以抗靜電袋包裝，放入內盒，然後再放入外箱以提供運輸保護。

包裝數量：每袋最少 200 至 1000 顆。四袋裝入一個內盒。十個內盒裝入一個外箱。

7.2 標籤說明

包裝標籤包含數個代碼：

• CPN：客戶生產編號
• P/N：生產編號 (例如：264-7SURD/S530-A3)
• QTY：包裝數量
• CAT, HUE, REF：分別為發光強度、主波長和順向電壓的分級代碼。
• LOT No：製造批號，用於追溯。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

列出的應用包括電視、顯示器、電話和電腦。這表明其用作指示燈、小型顯示器的背光或消費性電子和 IT 設備中的狀態 LED。

8.2 設計考量

• 限流：始終使用串聯電阻或恆流驅動器將 IF 限制在所需值 (例如，典型亮度為 20mA)，切勿直接連接到電壓源。
• 熱設計：確保 PCB 和周邊環境允許充分的散熱，特別是在接近最大額定值操作或在密閉空間時。
• 光學設計：60 度視角適合寬視角觀看。如果需要光束整形，請考慮透鏡或導光板設計。
• 靜電防護：雖然敏感度不高，但仍建議在組裝過程中採取標準的 ESD 處理預防措施。

9. 技術比較與差異化

雖然此單一規格書未提供與其他料號的直接比較，但可以推斷此 LED 系列的關鍵差異化特點：

• 材料：使用 AlGaInP 半導體材料，相較於舊技術，對於紅色和琥珀色具有高效率。
• 亮度：在其類別中被定位為更高亮度系列。
• 合規性：完全符合現代環保法規 (RoHS、REACH、無鹵素) 是一大優勢。
• 堅固性：規格書強調可靠且堅固的結構，暗示具有良好的機械和熱耐受性。

10. 常見問題 (基於技術參數)

Q1：使用 5V 電源時，我應該使用多大的電阻值才能達到 20mA？

A1：使用歐姆定律：R = (V_電源 - VF) / IF。假設 V_電源=5V，VF(典型)=2.0V，IF=0.02A，則 R = (5-2)/0.02 = 150 Ω。使用標準 150 Ω 電阻。始終以最壞情況 VF(最小) 計算，以確保電流不超過限制。

Q2：我可以用 3.3V 電源驅動這個 LED 嗎？

A2：可以。使用相同計算：R = (3.3-2.0)/0.02 = 65 Ω。一個 68 Ω 的標準電阻是合適的。確保電源能提供所需電流。

Q3：為什麼在高溫下光輸出會降低？

A3：這是半導體 LED 的基本特性。溫度升高會增加晶片內部的非輻射復合率，降低內部量子效率 (IQE)，從而降低光輸出。

Q4：峰值波長和主波長有什麼區別？

A4：峰值波長 (λp) 是發射光譜的物理峰值。主波長 (λd) 是與 LED 光的顏色感知相匹配的單色光波長。對於像這種紅色這樣的飽和色，它們很接近但並不完全相同。

11. 實際使用案例

情境：為網路路由器設計狀態指示燈面板。

選擇 LED (264-7SURD/S530-A3) 是因為其亮紅色輸出和可靠性。使用四個 LED 來指示電源、網際網路、Wi-Fi 和乙太網路活動。

設計步驟：

1. PCB 佈局：根據機械圖放置 LED，確保焊盤與面板上任何透鏡開孔之間有 3mm 間隙。

2. 電路設計：使用 3.3V 系統電源軌，計算串聯電阻：R = (3.3V - 2.0V) / 0.02A = 65Ω。選擇 68Ω，1/8W 電阻。電阻上的功率消耗為 I^2*R = (0.02^2)*68 = 0.0272W，完全在額定值內。

3. 熱考量：面板有通風孔，且 LED 間隔開。估計操作環境溫度為 45°C。參考相對強度 vs. 環境溫度曲線，輸出將略有降低，但可接受。

4. 組裝：遵循指定的波峰焊接溫度曲線。組裝後，進行目視檢查和功能測試。

12. 原理介紹

此 LED 基於半導體 p-n 接面的電致發光原理運作。主動區由磷化鋁鎵銦 (AlGaInP) 組成。當施加順向電壓時，來自 n 型區域的電子和來自 p 型區域的電洞被注入主動區。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，進而定義了發射光的波長 (顏色) — 在此例中，位於紅色光譜 (~624-632 nm)。紅色擴散環氧樹脂封裝用於保護半導體晶片，作為主要透鏡以塑造光輸出，並擴散光線以產生均勻的外觀。

13. 發展趨勢

像此類指示 LED 的演進遵循幾個產業趨勢：

• 效率提升：持續的材料科學和外延生長改進旨在每單位電輸入功率 (瓦特) 產生更多光 (流明)，從而降低能耗。
• 微型化：雖然插件式封裝因其堅固性而仍然流行，但同時也存在向更小的表面黏著元件 (SMD) 封裝發展的趨勢，以適應高密度 PCB 設計。
• 增強可靠性和壽命：封裝材料、晶片黏著技術和螢光粉技術 (用於白光 LED) 的改進持續推動額定壽命延長，即使在更高的操作溫度下也是如此。
• 顏色一致性和分級：對主波長、光通量和順向電壓的更嚴格分級公差正成為標準，使得在多 LED 應用中無需手動分揀即可實現更好的顏色匹配。
• 整合化：趨勢包括將限流電阻或控制 IC 整合到 LED 封裝內，以簡化電路設計。