SMD LED 0603 藍光規格書 - 尺寸 1.6x0.8x0.6mm - 電壓 2.8-3.8V - 功率 76mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供一款採用 0603 封裝尺寸的表面黏著裝置 (SMD) 發光二極體 (LED) 之完整技術規格。此元件採用透明透鏡，並利用氮化銦鎵 (InGaN) 半導體結構發射藍光。其設計適用於自動化組裝製程，並相容於各種迴焊技術，非常適合大量生產的電子製造。

1.1 核心特色與優勢

此 LED 具備多項關鍵特色，能提升其在現代電子應用中的可用性與可靠性。它符合 RoHS（有害物質限制）指令，屬於環保產品。元件以業界標準的 8mm 載帶包裝於 7 英吋直徑的捲盤上，便於與自動貼片設備相容。此包裝標準確保了高效處理並降低了組裝過程中的損壞風險。此元件亦設計成能承受紅外線 (IR) 與氣相迴焊製程的熱曲線，這些製程在無鉛 (Pb-free) 組裝線中相當常見。其封裝符合 EIA（電子工業聯盟）標準，且其電氣特性與標準積體電路 (IC) 驅動位準相容。

1.2 目標應用與市場

此藍光 SMD LED 旨在用於廣泛的普通電子設備。典型應用包括狀態指示燈、小型顯示器背光、面板照明，以及消費性電子產品、辦公室自動化設備、通訊裝置和家電中的裝飾照明。其小巧的外形與可靠性，使其成為尋求緊湊高效照明解決方案的設計師之通用元件。請務必注意，此 LED 並非專門針對需要極高可靠性的應用而設計，例如在航空、醫療生命維持系統或安全關鍵的交通控制中，若故障可能危及生命或健康。對於此類應用，必須諮詢製造商以尋求專用產品。

2. 技術參數：深入客觀解讀

透徹理解電氣與光學參數對於成功的電路設計與可靠運作至關重要。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能對元件造成永久損壞的極限。不建議在超出這些數值的條件下操作 LED。絕對最大額定值是在環境溫度 (Ta) 為 25°C 時指定的。

• 功率消耗 (Pd)：76 mW。這是 LED 封裝能以熱量形式消散的最大功率。
• 峰值順向電流 (I_F(峰值))：100 mA。此電流僅能在脈衝條件下施加，工作週期為 1/10，脈衝寬度為 0.1ms。在直流操作中超過此值將導致損壞。
• 直流順向電流 (I_F)：20 mA。這是正常操作時建議的連續順向電流。
• 降額：在環境溫度超過 50°C 時，最大允許直流順向電流以每 °C 0.25 mA 的速率線性遞減。這對於熱管理至關重要。
• 逆向電壓 (V_R)：5 V。施加高於此值的逆向電壓可能損壞 LED 接面。規格書明確指出，逆向電壓操作不能是連續的。
• 操作溫度範圍：-20°C 至 +80°C。保證元件在此環境溫度範圍內正常運作。
• 儲存溫度範圍：-30°C 至 +100°C。
• 焊接條件：LED 可承受 260°C 波焊 5 秒、260°C 紅外線迴焊 5 秒，以及 215°C 氣相迴焊 3 分鐘。

2.2 電氣與光學特性

這些是在 Ta=25°C 且 I_F=20mA 下測量的典型性能參數，除非另有說明。

• 發光強度 (I_V)：28.0 至 180.0 mcd（毫燭光）。此寬廣範圍表示元件提供不同的亮度分級（見第 3 節）。測量時使用近似 CIE 明視覺響應曲線的濾光片。
• 視角 (2θ_1/2)：130 度。這是發光強度為中心軸 (0°) 測得強度一半時的全角。寬視角是採用透明、非擴散透鏡之 LED 的典型特徵。
• 峰值發射波長 (λ_P)：468 nm。這是光譜功率分佈達到最大值時的波長。
• 主波長 (λ_d)：465.0 至 475.0 nm。這是人眼感知到的單一波長，定義了光的顏色，源自 CIE 色度圖。
• 光譜線半寬度 (Δλ)：25 nm。這表示光譜頻寬；數值越小表示光源單色性越好。
• 順向電壓 (V_F)：2.80 至 3.80 V。在 20mA 驅動下，LED 兩端的電壓降。此參數亦有分級（見第 3 節）。
• 逆向電流 (I_R)：10 μA（最大值）。施加 5V 逆向電壓時的漏電流。

3. 分級系統說明

為確保量產的一致性，LED 會根據關鍵參數進行分級。這讓設計師能選擇符合其應用中對顏色與亮度均勻性特定要求的元件。

3.1 順向電壓分級

LED 根據其在 20mA 下的順向電壓 (V_F) 進行分類。分級代碼 (D7 至 D11) 代表電壓範圍，每個分級內的容差為 ±0.1V。例如，D8 分級包含 V_F介於 3.00V 至 3.20V 之間的 LED。當多個 LED 並聯時，選用相同電壓分級的 LED 有助於實現更均勻的電流分配。

3.2 發光強度分級

這是確保亮度一致性的關鍵分級。分級 (N, P, Q, R) 定義了最小與最大發光強度值，每個分級的容差為 ±15%。N 級涵蓋 28.0-45.0 mcd，而 R 級則涵蓋最高亮度範圍 112.0-180.0 mcd。對於感知亮度均勻性很重要的應用，使用相同強度分級的 LED 至關重要。

3.3 主波長分級

此分級確保顏色一致性。兩個分級 AC (465.0-470.0 nm) 和 AD (470.0-475.0 nm) 具有嚴格的 ±1 nm 容差。AC 級代表波長稍短、更純的藍色，而 AD 級則是波長稍長、略帶綠色的藍色。一致的波長選擇對於顏色關鍵的指示燈應用或混色時至關重要。

4. 性能曲線分析

雖然規格書參考了典型特性曲線，但所提供的數據允許分析性能趨勢。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)

根據在 20mA 下指定的 V_F範圍 2.8-3.8V，LED 呈現出典型的二極體指數型 I-V 曲線特性。順向電壓具有負溫度係數，這意味著在給定電流下，隨著接面溫度升高，順向電壓會略微下降。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

在正常工作範圍內（最高至 20mA），發光強度大致與順向電流成正比。然而，在極高電流下，由於接面溫度升高和其他非線性效應，效率可能會下降。超過 50°C 的降額規格與管理此熱效應以維持光輸出和壽命直接相關。

4.3 光譜分佈

峰值波長為 468 nm，主波長範圍為 465-475 nm，此 LED 發射可見光譜中的藍光區域。25 nm 的光譜半寬度表示發射頻帶相對較窄，這是基於 InGaN 的藍光 LED 的特徵。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

LED 採用業界標準的 0603 封裝尺寸，標稱長度為 1.6mm，寬度為 0.8mm，高度為 0.6mm。除非另有規定，所有尺寸公差均為 ±0.10mm。封裝採用透明環氧樹脂透鏡。

5.2 極性識別與焊墊設計

陰極通常有標記，例如封裝相應側的綠色色調或載帶凹槽上的缺口。規格書包含建議的焊接焊墊尺寸，以確保可靠的焊點和迴焊過程中的正確對位。遵循這些焊墊圖案建議對於良好的焊接良率和機械穩定性至關重要。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

規格書提供了兩種建議的紅外線 (IR) 迴焊溫度曲線：一種用於常規（錫鉛）製程，另一種用於使用 SnAgCu 焊膏的無鉛製程。無鉛曲線通常具有更高的峰值溫度（最高 260°C），但液相線以上時間相似。遵守這些曲線對於防止 LED 環氧樹脂或半導體晶粒的熱損壞至關重要。

6.2 清潔與儲存

如果焊接後需要清潔，僅應使用指定的溶劑，如乙醇或異丙醇，在常溫下清洗少於一分鐘。未指定的化學品可能會損壞封裝。對於儲存，從原廠防潮袋中取出的 LED 應在一週內進行迴焊。若需在原包裝外長時間儲存，必須將其存放在乾燥環境中（例如使用乾燥劑），並可能在組裝前需要進行烘烤處理（例如 60°C 烘烤 24 小時），以去除吸收的水分並防止迴焊過程中發生爆米花效應。

7. 包裝與訂購資訊

LED 以 8mm 寬的凸版載帶包裝，捲繞在直徑 7 英吋 (178mm) 的捲盤上。每捲包含 3000 個元件。載帶與捲盤規格符合 ANSI/EIA 481-1-A-1994 標準。載帶上的空位以蓋帶密封。允許的最大連續缺失元件（跳位）數量為兩個。對於少於整捲的數量，剩餘批次的最小包裝數量指定為 500 個。

8. 應用建議與設計考量

8.1 驅動電路設計

LED 是電流驅動裝置。驅動多個 LED 最可靠的方法是為每個 LED 使用一個串聯限流電阻（規格書中的電路模型 A）。儘管個別 LED 的順向電壓 (V_F) 存在差異，這仍能確保亮度均勻。不建議將多個 LED 直接並聯而不使用個別電阻（電路模型 B），因為 V_F的微小差異可能導致顯著的電流不平衡，造成亮度不均，並使 V_F.

最低的 LED 可能承受過電流。

8.2 靜電放電 (ESD) 防護

LED 對靜電放電敏感。為防止在處理和組裝過程中發生 ESD 損壞，必須採取以下預防措施：人員必須佩戴接地腕帶或防靜電手套；所有工作站、設備和儲物架必須妥善接地；建議使用離子風機來中和工作環境中的靜電荷。

9. 技術比較與差異化

與舊式 LED 技術相比，這款基於 InGaN 的藍光 LED 在微小的 0603 封裝中提供了高效率和高亮度。其與無鉛、高溫迴焊製程的相容性，使其符合現代環保法規和製造趨勢。嚴格的電氣與光學分級可用性，滿足了對一致性要求極高的高精度應用需求。寬廣的 130 度視角使其適用於需要廣泛照明而非聚焦光束的應用。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

問：我可以用 3.3V 直接驅動這個 LED 嗎？

答：可能可以，但不可靠。順向電壓範圍為 2.8V 至 3.8V。在 3.3V 下，來自 D11 分級 (3.6-3.8V) 的 LED 可能完全不會亮，而來自 D7 分級 (2.8-3.0V) 的 LED 則會被嚴重過度驅動。無論供電電壓為何，都應始終使用串聯電阻將電流精確設定為 20mA（或更低）。

問：為什麼發光強度範圍這麼大（28 到 180 mcd）？

答：這是總生產範圍。對於特定訂單，您可以選擇一個分級 (N, P, Q, R) 以獲得更緊密的範圍。此分級過程確保您為專案獲得亮度一致的 LED。

問：如何在產品中實現一致的顏色？

答：訂購來自相同主波長分級（AC 或 AD）的 LED。混合分級可能導致明顯不同的藍色色調。

11. 實務設計與使用案例

1. 情境：設計一個包含 10 個藍光 LED 的狀態指示燈面板。亮度要求：

2. 決定所需的亮度。對於高環境光環境，選擇 Q 或 R 級 (71-180 mcd)。對於昏暗環境，N 或 P 級可能就足夠了。顏色一致性：

3. 指定單一的主波長分級（例如 AC），以確保所有指示燈都是相同的藍色色調。電路設計：_{使用 5V 電源。計算每個 LED 的串聯電阻：R = (V}電源_F- V_F) / I_F。使用您所選電壓分級中的最壞情況 V_F（例如 D9 級最大值 3.4V），R = (5V - 3.4V) / 0.020A = 80 歐姆。使用最接近的標準值（82 歐姆）。這確保即使 LED 的 V

4. 處於該分級的低端，也不會超過 20mA。佈局：

5. 遵循規格書中建議的焊墊佈局以確保可靠的焊接。組裝：

如果適用，請遵循建議的無鉛迴焊溫度曲線。如果未立即使用，請將已開封的捲盤存放在乾燥櫃中。

12. 工作原理簡介

此 LED 基於氮化銦鎵 (InGaN) 製成的半導體異質結構。當施加順向電壓時，電子和電洞被注入活性區域，並在那裡復合。此復合過程以光子（光）的形式釋放能量。InGaN 合金的特定成分決定了能隙能量，這直接對應於發射光的波長（顏色）。對於藍光發射，需要具有相對較寬能隙（約 2.7 eV）的材料。透明環氧樹脂透鏡用於保護半導體晶粒並塑造光輸出，從而產生寬廣的視角。

13. 技術趨勢與發展