反向安裝SMD LED 橙色611nm - EIA封裝 - 30mA - 75mW - 繁體中文規格書

1. 產品概述

本文件詳細說明一款高亮度、反向安裝的表面黏著裝置（SMD）發光二極體（LED）的規格。此元件採用磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體晶片，以其在橙紅色波長光譜中的高效率與高性能而聞名。LED封裝於標準EIA相容封裝內，配備水清透鏡，專為需要可靠且一致的橙色照明應用而設計。其主要設計優勢包括與自動化取放組裝系統的相容性，以及適用於高溫紅外線（IR）迴焊製程，使其成為現代化、大量生產的電子製造的理想選擇。

2. 深入技術參數分析

2.1 絕對最大額定值

元件的操作限制定義於環境溫度（Ta）為25°C的條件下。超過這些額定值可能導致永久性損壞。

• 功率消耗（Pd）：75 mW。這是元件能夠安全地以熱能形式消散的最大功率。
• 峰值順向電流（I_FP）：80 mA。此電流僅允許在脈衝條件下，具體為1/10工作週期、0.1ms脈衝寬度，適用於短暫的高強度閃光。
• 連續順向電流（I_F）：30 mA。這是連續直流操作的最大建議電流，定義了發光強度測量的標準工作點。
• 逆向電壓（V_R）：5 V。施加超過此限制的逆向電壓可能擊穿LED的PN接面。
• 操作與儲存溫度範圍：-55°C 至 +85°C。此元件額定適用於工業級溫度耐受性。
• 紅外線迴焊峰值溫度：最高260°C，持續時間最長10秒，符合無鉛（Pb-free）組裝要求。

2.2 電光特性

關鍵性能參數在Ta=25°C、順向電流（I_F）為20 mA的條件下測量，除非另有說明。

• 發光強度（I_V）：範圍從最小值45.0 mcd到典型值90.0 mcd。強度使用經過濾波以匹配明視覺（CIE）人眼反應曲線的感測器進行測量。
• 視角（2θ_1/2）：130度。此寬廣視角定義為強度降至軸向值一半時的全角，表示其為朗伯或近朗伯發光模式，適用於區域照明或需要寬廣可見度的指示器。
• 峰值波長（λ_P）：611 nm。這是光譜功率分佈達到最大值時的波長。
• 主波長（λ_d）：605 nm。此數值源自CIE色度座標，是單一波長，最能代表LED的感知顏色（橙色）。
• 頻譜頻寬（Δλ）：17 nm。此窄頻寬是AlInGaP技術的特徵，提供飽和的色彩純度。
• 順向電壓（V_F）：典型值為2.4 V，在I_F=20mA時最大值為2.4 V。設計師在計算串聯限流電阻時必須考慮此電壓降。
• 逆向電流（I_R）：在V_R=5V時最大值為10 μA，表示接面品質良好。
• 電容（C）：在0V偏壓和1 MHz下為40 pF。此參數與高頻切換或多工應用相關。

3. 分級系統說明

為確保生產中的顏色與亮度一致性，LED根據在20mA下測量的發光強度進行分級。

• 分級代碼 P：45.0 – 71.0 mcd
• 分級代碼 Q：71.0 – 112.0 mcd
• 分級代碼 R：112.0 – 180.0 mcd
• 分級代碼 S：180.0 – 280.0 mcd

每個亮度分級內應用+/-15%的公差。本規格書未針對此料號指定單獨的波長或順向電壓分級，表示對這些參數有嚴格控制或僅提供單一分級。

4. 性能曲線分析

雖然參考了特定的圖形曲線但未在提供的文字中顯示，但可以推斷此類LED的典型關係，這對設計至關重要：

• I-V（電流-電壓）曲線：呈現標準的二極體指數特性。順向電壓具有負溫度係數，意味著V_F會隨著接面溫度升高而略微下降。
• 發光強度 vs. 順向電流：在正常工作範圍內，強度大致與順向電流成正比，但在極高電流下會因熱效應和效率下降而飽和。
• 發光強度 vs. 環境溫度：對於AlInGaP LED，發光強度通常會隨著環境（及接面）溫度升高而降低。在高溫環境中必須考慮此熱降額。
• 光譜分佈：一個以611 nm（峰值）為中心、半寬度為17 nm的窄高斯型曲線，證實了其單色橙色輸出。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與極性

此LED符合標準EIA封裝外形。關鍵尺寸註記包括：

• 所有尺寸均以毫米為單位提供，除非另有說明，一般公差為±0.10 mm。
• 反向安裝的標示通常表示LED的主要發光面朝向印刷電路板（PCB）安裝，光線透過開孔射出或被反射。確切的機械圖面將闡明透鏡相對於焊墊的方向。
• 極性標示於元件封裝上（例如，陰極標記、凹口或圓點），必須與PCB的焊墊圖案正確對齊。

5.2 建議焊墊設計

提供建議的焊墊圖案，以確保在迴焊過程中焊接正確、機械穩定性和散熱。遵循此焊墊圖案對於防止墓碑效應（元件立起）或焊點形成不良至關重要。

6. 組裝與操作指南

6.1 焊接製程

此元件完全相容於使用無鉛焊料的紅外線（IR）迴焊製程。提供建議的迴焊溫度曲線，遵循JEDEC標準。

• 預熱：150–200°C，最長120秒，以逐漸加熱電路板並活化助焊劑。
• 峰值溫度：最高260°C。元件不得超過此溫度。
• 液相線以上時間：溫度曲線應限制元件處於焊料熔點以上的時間，僅為形成可靠焊點所需，通常在峰值溫度下最長約10秒。
• 烙鐵：若需進行維修手動焊接，建議烙鐵頭最高溫度為300°C，接觸時間為3秒或更短，且僅限一次。

6.2 清潔

若需進行焊後清潔，僅應使用指定的溶劑。建議使用室溫下的乙醇或異丙醇，浸泡時間少於一分鐘。未指定的化學品可能損壞環氧樹脂透鏡或封裝。

6.3 儲存與濕度敏感性

此LED具有濕度敏感性（MSL 2a）。

• 密封袋：儲存於≤30°C且≤90% RH的環境中。當帶有乾燥劑的原廠防潮袋未開封時，保存期限為一年。
• 已開封袋：開封後，儲存環境不應超過30°C / 60% RH。元件應在672小時（28天）內進行紅外線迴焊。
• 長時間暴露：若元件離開原廠袋儲存超過672小時，在焊接前應以約60°C烘烤至少20小時，以去除吸收的水分並防止爆米花現象（迴焊時封裝破裂）。

6.4 靜電放電（ESD）預防措施

LED容易受到靜電放電損壞。操作預防措施包括使用接地腕帶、防靜電手套，並確保所有設備和工作檯面妥善接地。

7. 包裝與訂購

• 捲帶包裝：元件以8mm寬的凸版載帶供應，捲繞在7英吋（178mm）直徑的捲盤上。
• 每捲數量：3000個。
• 最小訂購量（MOQ）：剩餘數量為500個。
• 包裝標準：符合ANSI/EIA-481規範。載帶有封蓋，最多允許連續兩個空穴。

8. 應用說明與設計考量

8.1 典型應用場景

此橙色LED適用於廣泛的指示器與照明應用，包括但不限於：

• 消費性電子產品、工業控制面板和網路設備上的狀態指示燈。
• 開關、鍵盤或薄膜面板上標誌的背光。
• 汽車內部照明（非關鍵性）。
• 需要橙色顏色的標誌與裝飾照明。

重要通知：此元件適用於標準電子設備。若應用於需要極高可靠性、故障可能危及生命或健康的領域（例如航空、醫療生命維持、運輸安全系統），需事先諮詢並進行資格認證。

8.2 驅動電路設計

LED是電流驅動元件。當從電壓源驅動時，必須使用串聯限流電阻來設定所需的工作電流並防止熱失控。電阻值（R_s）可使用歐姆定律計算：R_s= (V_電源- V_F) / I_F。為了在溫度變化下穩定操作，建議使用恆流驅動器，特別是對於在接近最大額定值或不同熱環境下運作的設計。

8.3 熱管理

雖然封裝體積小，但管理75mW的最大功率消耗對於延長壽命和維持光輸出非常重要。PCB上連接到散熱焊墊（如有）或LED焊點的足夠銅面積有助於將熱量從接面導出。以低於最大30mA的電流操作可顯著降低功率消耗和接面溫度，延長操作壽命。

9. 技術比較與差異化

此特定LED平台的主要優勢包括：

• 反向安裝能力：為創造特定光學效果或實現光源隱藏的低剖面安裝提供設計靈活性。
• AlInGaP技術：與GaAsP等舊技術相比，為橙色/紅色提供更高的效率和更好的溫度穩定性。
• 寬廣視角（130°）：提供寬廣、均勻的照明，是面板指示器的理想選擇。
• 穩固的組裝相容性：通過自動化放置和標準無鉛紅外線迴焊溫度曲線認證，降低製造複雜性和成本。

10. 常見問題（FAQ）

Q1：峰值波長（611nm）和主波長（605nm）有何不同？

A1：峰值波長是發射光譜的物理峰值。主波長是基於人類色彩感知（CIE圖表）計算出的數值，最能匹配感知的色調。對於像這樣的單色LED，兩者接近但不完全相同。

Q2：我可以連續以30mA驅動此LED嗎？

A2：可以，30mA是最大連續直流順向電流額定值。然而，為了獲得最佳壽命和可靠性，通常建議以較低電流（例如20mA）驅動，因為這可以降低接面溫度和應力。

Q3：為什麼發光強度需要分級系統？

A3：製造變異會導致光輸出略有不同。分級將LED分類到性能相似的組別中，讓設計師可以選擇符合其亮度要求的分級，並確保產品中多個元件的一致性。

Q4：開袋後672小時的車間壽命有多關鍵？

A4：對於可靠的焊接非常重要。超過此暴露時間而未進行烘烤，可能導致吸收的水分在迴焊過程中蒸發，從而可能引起LED封裝內部脫層或破裂。

11. 設計與使用案例研究

情境：為工業路由器設計狀態指示燈面板。

設計師需要在前面板上安裝多個橙色活動指示燈。他們選擇此LED是因為其亮度、寬廣視角以及與自動化組裝的相容性。設計使用3.3V電源軌。目標標準工作電流為20mA，計算串聯電阻：R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45歐姆。選擇標準的47歐姆電阻。PCB佈局使用建議的焊墊圖案，並包含一個連接到接地層的小型散熱連接以利散熱。LED指定為分級代碼Q（71-112 mcd），以確保足夠且均勻的亮度。組裝好的電路板使用符合JEDEC標準的溫度曲線通過標準無鉛迴焊爐，形成可靠的焊點，且元件未受熱損傷。

12. 技術原理介紹

此LED基於生長在基板上的磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體材料。當順向電壓施加於PN接面時，電子和電洞在主動區複合，以光子的形式釋放能量——此過程稱為電致發光。晶格中鋁、銦和鎵的特定比例決定了能隙能量，直接定義了發射光的波長（顏色）——在本例中為橙色（約605-611 nm）。水清環氧樹脂透鏡封裝晶片，提供機械保護、塑造光輸出光束（130°視角）並提高光提取效率。

13. 產業趨勢與發展

SMD指示燈LED的趨勢持續朝向更高效率（每單位電能輸入產生更多光輸出）、通過更嚴格的分級提高顏色一致性，以及在更高溫焊接和操作條件下增強可靠性。同時，在保持或提高光學性能的同時實現小型化也是一個驅動力。此外，在更先進的封裝中與板上電子元件（如內建限流電阻或驅動IC）整合正變得越來越普遍，以簡化設計。AlInGaP在橙色/紅色/琥珀色中的使用仍然是主導的高性能技術，儘管對鈣鈦礦等新型材料的持續研究可能提供未來的替代方案。