SMD 琥珀色 LED 120度視角 - AlInGaP 技術 - 2.05-2.5V @ 50mA - 175mW 功耗 - 繁體中文規格書

1. 產品概述

本文件詳細說明一款採用鋁銦鎵磷（AlInGaP）技術製造琥珀色光的高亮度表面黏著元件（SMD）LED 規格。此元件專為自動化印刷電路板（PCB）組裝製程設計，適用於空間受限的應用。其特點是採用擴散透鏡，造就了寬廣的 120 度視角，非常適合需要廣角照明或多角度可見度的應用。

此 LED 符合 AEC-Q101 標準認證，適用於汽車配件等應用。其結構與材料符合 ROHS 規範。元件以業界標準包裝供應，為 8mm 載帶捲繞於 7 吋捲盤上，便於高速取放組裝。

2. 技術參數詳解

2.1 絕對最大額定值

為確保可靠性並防止損壞，元件額定在特定的環境與電氣極限內運作。絕對最大額定值是在環境溫度（Ta）25°C 下指定的。

• 功耗（Pd）：175 mW。這是元件在不超過其熱極限下，能以熱能形式消散的最大功率。
• 直流順向電流（IF）：70 mA。可施加的最大連續順向電流。
• 峰值順向電流：100 mA。此電流僅允許在脈衝條件下（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）使用，且不得超過。
• 工作溫度範圍：-40°C 至 +100°C。元件設計可正常運作的環境溫度範圍。
• 儲存溫度範圍：-40°C 至 +100°C。非運作狀態下的儲存溫度範圍。

2.2 熱特性

有效的熱管理對於 LED 效能與壽命至關重要。熱阻值表示熱量從半導體接面傳遞到周圍環境或焊點的難易程度。

• 接面至環境熱阻（RθJA）：280 °C/W（典型值）。在具有 16mm² 銅墊的 FR4 基板（1.6mm 厚）上量測。數值越低表示散熱能力越好。
• 接面至焊點熱阻（RθJS）：130 °C/W（典型值）。這通常是電路板層級熱設計更相關的指標。
• 最高接面溫度（Tj）：125 °C。半導體接面溫度不得超過此限制。

設計人員必須計算預期的接面溫度（Tj = Ta + (Pd * RθJA)），以確保在最惡劣的工作條件下仍低於 125°C。

2.3 電光特性

這些參數定義了 LED 在標準測試條件下（Ta=25°C，IF=50mA）的光輸出與電氣行為。

• 發光強度（Iv）：2240 - 4500 mcd（毫燭光）。這是經由匹配人眼明視覺反應（CIE 曲線）的濾光片感測器量測到的感知亮度。此寬廣範圍透過分級系統進行管理。
• 視角（2θ½）：120 度（典型值）。定義為發光強度降至軸心（0°）值一半時的全角。
• 峰值發射波長（λP）：621 nm（典型值）。光譜功率分佈最高的波長。
• 主波長（λd）：612 - 621 nm。此單一波長最能代表 LED 的感知顏色，由其色度座標推導得出。容差為 ±1 nm。
• 光譜線半寬度（Δλ）：20 nm（典型值）。在最大強度一半處量測的光譜頻寬，表示色純度。
• 順向電壓（VF）：在 50mA 下為 2.05 - 2.5 V。LED 導通電流時的跨壓降。容差為 ±0.1 V。
• 逆向電流（IR）：在 VR=10V 下為 10 μA（最大值）。此元件並非設計用於逆向偏壓操作；此參數僅供測試用途。

3. 分級系統說明

為確保生產批次的一致性，LED 會根據關鍵參數進行分級。批次標籤標示了順向電壓（Vf）、發光強度（Iv）和主波長（Wd）的特定分級代碼。

3.1 順向電壓（Vf）分級

在 IF=50mA 下進行分級，以輔助電流調節電路設計。

• 分級 D：2.05V - 2.20V
• 分級 E：2.20V - 2.35V
• 分級 F：2.35V - 2.50V

各分級內的容差為 ±0.1V。

3.2 發光強度（Iv）分級

在 IF=50mA 下進行分級，以控制亮度變化。

• 分級 X2：2240 mcd - 2800 mcd
• 分級 Y1：2800 mcd - 3550 mcd
• 分級 Y2：3550 mcd - 4500 mcd

各分級內的容差為 ±11%。

3.3 主波長（Wd）分級

在 IF=50mA 下進行分級，以確保顏色一致性。

• 分級 3：612 nm - 615 nm
• 分級 4：615 nm - 618 nm
• 分級 5：618 nm - 621 nm

各分級內的容差為 ±1 nm。

4. 性能曲線分析

雖然提供的摘要提及典型曲線，但標準 LED 性能由幾個關鍵關係來表徵。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V 曲線）

AlInGaP LED 的 I-V 曲線本質上是指數型的，類似於標準二極體。在 50mA 的典型工作電流下，順向電壓落在指定的 2.05V 至 2.5V 範圍內。設計人員應使用限流電阻或恆流驅動器以確保穩定運作並防止熱失控，因為 LED 的順向電壓會隨著溫度升高而降低。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

在相當大的範圍內，光輸出（發光強度）大致與順向電流成正比。在建議的直流電流（70mA）以上運作將增加光輸出，但也會產生更多熱量，可能因加速的熱劣化而降低效率（發光效率）並縮短元件壽命。

4.3 溫度相依性

LED 性能對溫度高度敏感。隨著接面溫度升高：

• 發光輸出降低：光輸出通常會下降。確切的係數會變化，但對於高可靠性應用而言是關鍵因素。
• 順向電壓降低：若由電壓源驅動，這可能導致電流增加，形成熱量產生的正回饋迴路。
• 主波長偏移：對於 AlInGaP LED，波長通常會隨溫度輕微偏移，這可能影響嚴格容差應用中的顏色感知。

因此，有效的散熱片與 PCB 上的熱設計對於維持一致的光學性能至關重要。

4.4 空間分佈（視角）

空間輻射模式由 LED 晶片結構與擴散透鏡定義。120 度視角（2θ½）表示非常寬廣、類似朗伯分佈的模式。此模式非常適合需要均勻、廣域照明或需從多角度可見的指示燈應用，例如面板燈或狀態指示燈。

5. 機械與包裝資訊

.1 Package Dimensions

5.1 封裝尺寸

此 LED 符合 EIA 標準 SMD 封裝外型。PCB 焊墊設計的所有關鍵尺寸，如焊墊間距、元件高度和透鏡尺寸，均在詳細的封裝圖中提供，除非另有說明，一般容差為 ±0.2mm。此標準化確保了與自動化組裝設備的相容性。

5.2 建議 PCB 焊墊設計

提供了適用於紅外線與氣相迴焊製程的焊墊圖形（Footprint）。遵循此建議的焊墊幾何形狀對於實現可靠的焊點、確保迴焊期間正確的自動對位，以及促進從 LED 散熱墊（如有）到 PCB 的有效熱傳遞至關重要。

5.3 極性識別

SMD LED 通常在封裝上有一個標記來指示陰極（負極）側。這通常是綠色標記、凹口或透鏡/封裝本體上的切角。放置時正確的極性方向對於元件功能至關重要。

6. 焊接與組裝指南

6.1 紅外線迴焊溫度曲線

• 此元件相容於使用無鉛焊料的紅外線（IR）迴焊製程。建議的溫度曲線符合 J-STD-020 標準。關鍵參數包括：預熱：
• 最高 150-200°C。預熱時間：
• 最長 120 秒。峰值溫度：
• 最高 260°C。液相線以上時間：

遵循溫度曲線限制，以確保形成適當的焊點，同時不讓 LED 承受過度的熱應力。

LED 最多只能承受兩次迴焊循環。

6.2 手工焊接

• 若必須進行手工焊接，必須極度小心：烙鐵溫度：
• 最高 300°C。焊接時間：
• 每個接腳最長 3 秒。限制：

僅允許一次手工焊接循環，以防止對塑膠封裝與內部打線造成熱損傷。

6.3 清潔

組裝後清潔必須小心進行。僅應使用指定的醇類溶劑，如乙醇或異丙醇。LED 應在常溫下浸泡少於一分鐘。強烈或未指定的化學品可能損壞環氧樹脂透鏡與封裝材料，導致變色或破裂。

7. 儲存與操作注意事項

7.1 濕度敏感性

• 根據 JEDEC J-STD-020，此產品歸類為濕度敏感等級（MSL）2a。這表示封裝在需要於迴焊前進行烘烤之前，最多可暴露於工廠環境條件（≤30°C/60%RH）下 4 週。密封袋：
• 儲存於 ≤30°C 且 ≤70% RH。請於袋密封日期起一年內使用。已開封袋：
• 儲存於 ≤30°C 且 ≤60% RH。請於開封後 4 週內完成紅外線迴焊。長期儲存（袋外）：
• 儲存於帶有乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥櫃中。烘烤：

若暴露超過 4 週，請在焊接前以約 60°C 烘烤至少 48 小時，以去除吸收的濕氣並防止迴焊期間發生 "爆米花效應"。

7.2 應用備註

此 LED 專為一般用途電子設備設計。對於需要極高可靠性，且故障可能危及安全的應用（例如航空、醫療、關鍵運輸系統），必須進行專屬技術諮詢，以評估適用性與可能的降額要求。

8. 包裝與訂購資訊

8.1 載帶與捲盤規格

元件以帶有保護蓋帶的壓紋載帶供應，捲繞於直徑 7 吋（178mm）的捲盤上。標準捲盤數量為每捲 2000 顆。包裝符合 ANSI/EIA-481 規範，以確保與自動送料器的相容性。載帶尺寸（口袋大小、間距等）提供用於送料器設定。

9. 應用建議

• 9.1 典型應用場景汽車配件：
• 車內環境照明、儀表板背光、開關照明與非關鍵狀態指示燈。消費性電子產品：
• 路由器、數據機、印表機與影音設備的狀態指示燈。可攜式裝置：
• 空間寶貴的裝置中的電源/電池狀態指示燈。一般信號指示：

面板燈、出口標誌與裝飾照明，其中琥珀色與寬視角具有優勢。

• 9.2 設計考量電流驅動：
• 務必使用恆流源或與 LED 串聯的限流電阻。使用公式 R = (Vsupply - VF) / IF 計算電阻值，其中 VF 應從其分級中的最大值選取以進行保守設計。熱管理：
• 對於在最大電流或接近最大電流下的連續運作，請在 PCB 上提供足夠的銅面積，連接至 LED 的散熱墊（如適用）或相鄰焊墊作為散熱片。監控接面溫度計算。靜電防護：

雖然未明確標示為敏感元件，但在操作與組裝過程中實施基本的靜電防護措施，對於所有半導體元件都是良好的實務。

10. 技術介紹與趨勢

10.1 AlInGaP 技術原理

鋁銦鎵磷（AlInGaP）是一種 III-V 族半導體材料，主要用於生產紅、橙、琥珀與黃色波長區域（約 590-650 nm）的高效率 LED。透過調整主動量子井區域中鋁、銦與鎵的比例，可以精確調諧材料的能隙，這直接決定了發射光的峰值波長。與舊技術如砷化鎵磷（GaAsP）相比，AlInGaP LED 以其高發光效率與良好的溫度穩定性而聞名。擴散透鏡通常由環氧樹脂或矽膠製成，並含有散射粒子以加寬光束角度並柔化光源外觀。

10.2 發展趨勢