SMD LED 17-21/BHC-AP1Q2/3T 資料表 - 藍光 - 2.0x1.25x0.8mm - 3.3V - 75mW - 英文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一款專為現代電子應用設計的微型表面黏著藍光LED規格。該元件採用InGaN（氮化銦鎵）半導體晶片，可產生典型主波長為468 nm的藍光。其主要優勢來自其微型SMD（表面黏著元件）封裝，能顯著減少PCB（印刷電路板）佔用面積、提高元件組裝密度，並有助於整體設備小型化。此封裝的輕量化特性更使其適用於可攜式與空間受限的應用場景。

1.1 核心特性與符合性

The LED is supplied on 8mm tape wound onto 7-inch diameter reels, making it fully compatible with automated pick-and-place assembly equipment. It is designed for use with standard infrared and vapor phase reflow soldering processes. The device is a mono-color (blue) type. From a materials and environmental compliance perspective, it is lead-free (Pb-free), conforms to the RoHS (Restriction of Hazardous Substances) directive, is compliant with EU REACH regulations, and meets halogen-free standards with limits of Bromine (Br) < 900 ppm, Chlorine (Cl) < 900 ppm, and their sum (Br+Cl) < 1500 ppm.

1.2 目標應用

此LED的典型應用包括儀表板、開關及符號的背光。在電信領域，它可作為電話和傳真機等裝置的指示燈或背光。它也適合作為LCD的平面背光源，以及需要可靠、緊湊藍光源的通用指示燈用途。

2. 技術規格深入探討

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的極限條件，不適用於連續操作。絕對最大額定值是在環境溫度 (Ta) 為 25°C 時所指定的。

• 反向電壓（VR）： 5 V。在反向偏壓下超過此電壓可能導致接面崩潰。
• 連續順向電流（IF）： 20 mA.
• 峰值順向電流 (IFP): 40 mA，僅允許在脈衝條件下，於 1 kHz 頻率、工作週期為 1/10 時使用。
• 功率消耗 (Pd): 75 mW。這是該元件能以熱能形式消耗的最大功率。
• 靜電放電 (ESD) 人體模型 (HBM): 150 V。必須遵循正確的ESD處理程序。
• 工作溫度範圍 (Topr)： -40°C 至 +85°C。
• 儲存溫度範圍 (Tstg)： -40°C 至 +90°C。
• 焊接溫度 (Tsol): 對於迴流焊接，規定峰值溫度為260°C，最長持續時間10秒。對於手工焊接，烙鐵頭溫度不得超過350°C，每個端子最長持續時間3秒。

2.2 電光特性

這些參數定義了器件在正常工作條件下的性能，除非另有說明，通常是在Ta=25°C、正向電流(IF)為20 mA的條件下測量。

• Luminous Intensity (Iv): 範圍從最小值45.0 mcd到最大值112.0 mcd。表格中未指定典型值，其值落在這個依分級而定的範圍內。
• 視角 (2θ1/2)： 半強度角通常為140度，表示具有寬廣的視角錐。
• 峰值波長 (λp): 通常為 468 nm。此為光譜功率分佈達到最大值時的波長。
• 主波長 (λd): 範圍從464.5奈米到476.5奈米。這是感知到的顏色波長。
• 頻譜頻寬 (Δλ)： 通常為25奈米，以半高全寬 (FWHM) 量測。
• 順向電壓 (VF)： 範圍從 2.7 V (最小值) 到 3.7 V (最大值)，在 IF=20mA 時的典型值為 3.3 V。
• 逆向電流 (IR)： 當施加 5V 逆向電壓 (VR) 時，最大值為 50 µA。本元件並非設計用於逆向偏壓操作。

重要注意事項： 發光強度公差為±11%，主波長公差為±1 nm，順向電壓公差為±0.1V。反向電壓額定值僅適用於紅外線測試條件。

3. 分檔系統說明

為確保生產一致性，LED會根據關鍵性能參數進行分檔。這讓設計師能選用符合特定亮度與色彩要求的元件。

3.1 發光強度分檔

分檔以代碼P1、P2、Q1和Q2定義，每個代碼涵蓋在IF=20mA條件下以毫燭光（mcd）測量的特定發光強度範圍。

• P1： 45.0 – 57.0 mcd
• P2： 57.0 – 72.0 mcd
• Q1: 72.0 – 90.0 mcd
• Q2: 90.0 – 112.0 mcd

3.2 主波長分選

波長區間由代碼A9至A12定義，每個區間涵蓋3奈米範圍，以確保嚴格的色彩控制。

• A9: 464.5 – 467.5 nm
• A10: 467.5 – 470.5 nm
• A11: 470.5 – 473.5 nm
• A12: 473.5 – 476.5 nm

4. Performance Curve Analysis

該數據手冊提供了數個對電路設計與熱管理至關重要的特性曲線。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)

此曲線顯示流經LED的電流與其兩端電壓之間的非線性關係。正向電壓(VF)隨電流增加而上升。設計師利用此曲線，針對給定的電源電壓，計算所需的限流電阻值以達成目標工作電流（例如20 mA）。典型的3.3V VF是關鍵的設計參數。

4.2 相對發光強度 vs. 正向電流

此圖表說明光輸出如何隨驅動電流變化。雖然增加電流能提升亮度，但此關係並非線性，且受最大額定電流與熱效應所限制。操作條件若超出絕對最大額定值，將縮短使用壽命並可能導致故障。

4.3 相對發光強度 vs. 環境溫度

LED的光輸出與溫度相關。此曲線通常顯示發光強度隨接面溫度上升而下降。理解此降額特性對於在高環境溫度下運作的應用至關重要，以確保維持足夠亮度。

4.4 順向電流降額曲線

此圖表對可靠性至關重要。它顯示了最大允許連續順向電流與環境溫度的函數關係。隨著溫度升高，最大安全電流會降低，以防止過熱並確保長期性能。設計人員必須確保其工作點落在這個降額區域內。

4.5 頻譜分佈

光譜圖繪製了相對輻射功率與波長的關係。它確認了藍色光發射，峰值約在468 nm，典型光譜帶寬（Δλ）為25 nm，顯示了其色彩純度。

4.6 輻射圖

此極座標圖可視化光強度的空間分佈，證實了其寬廣的140度視角。強度已歸一化至其最大值（通常位於0度，即垂直於發光面的方向）。

5. Mechanical and Package Information

5.1 Package Dimensions

該LED採用緊湊型表面黏著封裝。關鍵尺寸（單位為毫米，除非另有說明，典型公差為±0.1mm）包括本體長度2.0 mm、寬度1.25 mm及高度0.8 mm。數據手冊提供詳細圖示，顯示焊墊佈局、端子間距以及陰極識別標記的位置，這對於組裝時正確的PCB方向至關重要。

5.2 極性識別

正確的極性是強制性要求。封裝上有明顯的陰極標記。將裝置反向偏壓連接可能導致損壞，因為其最大反向電壓僅為5V。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴流焊接溫度曲線

指定了無鉛迴流焊接溫度曲線。關鍵參數包括：預熱階段溫度介於150°C至200°C，持續60-120秒；液相線（217°C）以上時間為60-150秒；峰值溫度不超過260°C，且持續時間最長不超過10秒；以及受控的升溫與降溫速率（例如：最大升溫速率3°C/秒，最大降溫速率6°C/秒）。迴流焊接次數不應超過兩次。

6.2 手動焊接注意事項

若必須進行手工焊接，需極度謹慎。烙鐵頭溫度必須低於350°C，且每個端子的接觸時間不得超過3秒。建議使用低功率烙鐵（<25W）。為防止熱衝擊，每個端子焊接之間應至少間隔2秒冷卻時間。

6.3 儲存與濕度敏感性

LED封裝於含有乾燥劑的防潮袋中。在元件準備使用前，請勿打開包裝袋。開封後，未使用的LED應儲存於溫度≤30°C、相對濕度≤60%的環境中。開封後的「車間壽命」為168小時（7天）。若超過此時限或乾燥劑指示劑已變色，使用前需進行60±5°C、24小時的烘烤處理，以去除吸收的濕氣，防止迴焊時發生「爆米花」現象。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 捲盤與載帶規格

元件以壓紋載帶包裝，供應於直徑7英吋的捲盤上。載帶寬度為8毫米。每捲盤包含3000件。提供捲盤、載帶凹槽及封蓋帶的詳細尺寸，以確保與自動送料器相容。

7.2 標籤說明

包裝標籤包含多種代碼：CPN（客戶產品編號）、P/N（產品編號）、QTY（包裝數量）、CAT（發光強度分級代碼）、HUE（色度/主波長分級代碼）、REF（順向電壓等級）及 LOT No（追溯用批號）。

8. 應用說明與設計考量

8.1 必須進行電流限制

LED是電流驅動元件。在電路設計中，串聯限流電阻絕對不可或缺。若無此電阻，由於二極體的指數型I-V特性，即使電源電壓僅微幅上升，也可能導致順向電流大幅且具破壞性的增加。

8.2 Thermal Management

儘管封裝尺寸小，仍需考量功率耗散（最高達75 mW）以及光輸出的負溫度係數。為達最佳效能與使用壽命，應確保使用足夠的PCB銅箔面積或散熱孔來消散熱能，特別是在高環境溫度或接近最大電流下運作時。

8.3 光學設計

140度的寬廣視角使此LED適合需要廣域照明或多角度可見性的應用。如需聚光，則需使用二次光學元件（透鏡）。其水清樹脂封裝能實現良好的取光效率。

9. 技術比較與定位

相較於傳統的插件式LED，此種SMD類型在組裝速度（相容於貼片機）、節省電路板空間以及設計靈活性方面具有顯著優勢。在SMD藍光LED類別中，其主要差異點在於其特定的封裝尺寸（2.0x1.25mm）、典型的3.3V順向電壓、寬廣視角，以及為確保亮度和顏色一致性而設定的分檔結構。InGaN晶片技術提供了高效的藍光發射。

10. 常見問題（基於技術參數）

Q: 使用5V電源時，應選用多大的電阻值？
A: 使用歐姆定律（R = (Vsupply - Vf) / If）與典型數值計算：R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85 歐姆。請選用最接近的標準值（例如82或91歐姆），並考慮Vf的最小/最大值以確保電流維持在限值內。

Q: 為了提高亮度，我可以將此LED驅動至30 mA嗎？
A: 不行。絕對最大連續順向電流為20 mA。超過此額定值會影響可靠性，並可能導致立即或提早失效。若在高溫下操作，請使用降額曲線。

Q: LED非常暗。可能出了什麼問題？
A> First, check polarity. Second, verify the forward current using the voltage drop across the current-limiting resistor. Third, ensure the ambient temperature is not excessively high, as light output decreases with temperature.

Q: 我需要在焊接前烘烤LED嗎？
A> Only if the moisture-proof bag has been opened for more than 168 hours (7 days) or if the desiccant indicator shows moisture exposure. Follow the specified baking procedure (60°C for 24 hours).

11. Design and Usage Case Study

情境：設計一個配有多個藍色LED的狀態指示燈面板。
設計師需要在控制面板上設置10個均勻的藍色指示燈。他們會：
1. 從相同的光強度分級（例如Q1）和主波長分級（例如A10）中選擇LED，以確保視覺一致性。
2. 在PCB上為每個LED設計一個限流電阻（針對3.3V典型Vf計算），以防止電流不均。
3. 佈局電路板時，請在LED焊墊周圍鋪設銅箔區域以提供輕微的散熱效果。
4. 指定組裝廠使用提供的無鉛迴焊溫度曲線，並依據指南處理濕度敏感元件（存放於密封袋中，在有效期限內使用）。
此方法確保了可靠的操作、一致的外觀以及長期的性能表現。

12. Operating Principle

此LED基於半導體p-n接面的電致發光原理運作。其發光區域由InGaN材料製成。當施加超過接面內建電位的正向電壓時，電子與電洞被注入發光區域並在此復合。此復合過程以光子（光）形式釋放能量。InGaN材料的特定能隙能量決定了發射光子的波長，本例中位於可見光譜的藍光區域（約468奈米）。透明環氧樹脂封裝體保護晶片並有助於塑造光輸出光束。

13. 技術趨勢

基於InGaN技術的藍光LED代表著固態照明中一項成熟且基礎的技術。它們不僅是藍色指示燈的關鍵元件，更是主導通用照明市場的螢光粉轉換型白光LED中，產生白光的激發光源。該領域的持續發展重點在於提升發光效率（每瓦電能產生更多光輸出）、改善使用壽命內的颜色一致性和穩定性、增強在高溫與高電流操作下的可靠性，以及實現更小的封裝尺寸以用於超微型應用。追求更高效率與更低每流明成本，持續是產業的關鍵趨勢。