SMD LED 15-11/BHC-ZL2N1QY/2T 資料手冊 - 藍光 - 1.6x0.8x0.6mm - 3.2V - 40mW - 英文技術文件

1. 產品概述

15-11/BHC-ZL2N1QY/2T 是一款緊湊型表面黏著藍色LED，專為需要高密度元件佈局的現代電子應用而設計。此元件採用InGaN（氮化銦鎵）半導體技術，產生典型主波長為468 nm的藍光。其微型佔位面積和薄型設計，使其成為空間受限應用的理想選擇。

1.1 核心功能與優勢

此LED的主要優勢源於其SMD（表面黏著元件）封裝。它以8mm載帶包裝，捲繞在直徑7英吋的捲盤上，確保與高速自動化取放組裝設備相容。與通孔元件相比，這顯著降低了製造時間和成本。該元件適用於標準紅外線和氣相迴焊製程，符合主流的PCB組裝技術。

Key product features include compliance with major environmental and safety standards: it is Pb-free (lead-free), incorporates ESD (Electrostatic Discharge) protection, adheres to the EU REACH regulation, and meets halogen-free requirements (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). The product is also designed to remain within RoHS (Restriction of Hazardous Substances) compliant specifications.

其微小尺寸（約1.6mm x 0.8mm x 0.6mm）能顯著節省電路板空間、提高封裝密度，並縮小終端產品體積。其輕量化結構進一步支援其在微型化與可攜式應用中的使用。

1.2 目標應用

此藍色LED適用於多種指示與背光功能。常見應用領域包括：汽車儀表板與開關背光、電話與傳真機等通訊設備中的狀態指示器與鍵盤背光、LCD面板的平面背光、開關照明，以及任何需要清晰、明亮藍色信號的通用指示用途。

2. 技術規格與客觀解讀

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了元件的壓力極限，超過此極限可能導致永久性損壞。它們不適用於正常操作。

• 逆向電壓 (V_R): 5V。逆向偏壓超過此電壓可能導致接面崩潰。
• 連續順向電流 (I_F): 10 mA。這是確保長期可靠運作的最大直流電流。
• 峰值順向電流 (I_FP): 100 mA (於 1/10 工作週期，1 kHz 條件下)。這允許較高電流的短暫脈衝，適用於多工或脈衝信號傳輸，但必須控制平均功率。
• 功率消耗 (P_d): 40 mW。這是最大允許功率損耗 (V_F * I_F在25°C環境溫度下。在更高溫度下需要進行降額。
• ESD耐受度（HBM）： 2000V。提供一定程度的靜電放電防護，但仍建議遵循適當的ESD處理程序。
• 工作溫度（T_opr): -40°C至+85°C。功能運作時的環境溫度範圍。
• 儲存溫度（T_stg): -40°C至+90°C。
• 焊接溫度： 迴焊曲線峰值260°C，最長10秒；手工焊接每接腳350°C，最長3秒。

2.2 電氣-光學特性 (Ta=25°C, I_F=5mA)

這些參數定義了LED在標準測試條件下的典型性能。

• 發光強度 (I_v): 14.5 至 36.0 mcd (毫燭光)。實際輸出已進行分檔 (參見第3節)。
• 視角 (2θ_1/2): 130度（典型值）。此寬廣視角是LED透鏡設計的特點，提供寬廣的發射模式。
• 峰值波長 (λ_p): 468 nm（典型值）。光譜功率分佈達到最大值時的波長。
• 主波長 (λ_d): 465 至 475 nm。這定義了光的感知顏色，並且同樣經過分檔。
• 頻譜帶寬 (Δλ)： 25 nm（典型值）。在最大強度一半處（半高全寬，FWHM）所量測的發射頻譜寬度。
• 順向電壓 (V_F): 2.70 至 3.20 V。在測試電流下，LED兩端的電壓降。此參數經過分檔，且在同一檔內具有±0.05V的公差。

3. Binning System 說明

為確保量產一致性，LED會依性能分級。15-11/BHC-ZL2N1QY/2T採用三維分級系統，針對發光強度、主波長和順向電壓進行分檔。

3.1 發光強度分級

分級代碼定義為L2、M1、M2和N1，最小強度範圍從14.5 mcd到28.5 mcd。零件編號中的分級代碼（例如ZL2中的'N1'）規定了保證的最小和最大發光輸出。發光強度容差為±11%。N1QY）指定了保證的最小和最大發光輸出。發光強度適用±11%的容差。

3.2 主波長 (顏色) 分級

波長分為兩個代碼：'X'（465-470 nm）和'Y'（470-475 nm）。零件編號標示此分級（例如ZL2N1QY）。主波長規定的容差為±1nm。

3.3 順向電壓分選

順向電壓分為五個等級，編碼為29至33，對應的電壓範圍從2.70-2.80V到3.10-3.20V。零件編號標示了此等級（例如，ZL2N1QY）。同一等級內的容差為±0.05V。

4. 性能曲線分析

雖然提供的文本中未詳述具體的圖形曲線，但此類LED典型的電光特性通常包括：

• I-V（電流-電壓）曲線： 顯示順向電流與順向電壓之間的指數關係。對於藍光InGaN LED，其膝點電壓通常在2.7-3.2V左右。
• 發光強度 vs. 順向電流： 強度通常在正常工作範圍內（最高至I）隨電流線性增加。_F），但在極高電流下，效率可能因發熱而下降。
• 發光強度 vs. 環境溫度： 光輸出通常隨著接面溫度升高而降低。理解這種降額特性對於在高環境溫度下運作的設計至關重要。
• 光譜分佈： 一張顯示跨波長相對功率發射的圖表，以468奈米為中心，具有約25奈米的半高全寬。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此LED的標稱本體尺寸為長1.6mm、寬0.8mm、高0.6mm。封裝圖規定了LED本體、焊墊以及陰極標記位置的確切尺寸與公差（除非另有說明，否則為±0.1mm）。陰極由封裝上的一個特定標記來識別，這對於PCB的正確方向至關重要。

5.2 建議的PCB封裝尺寸

應使用能容納封裝尺寸並允許形成適當焊錫圓角的焊墊圖設計。資料手冊中的尺寸圖為在PCB CAD軟體中建立此焊墊圖提供了基礎。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴流焊溫度曲線

對於無鉛組裝，提供推薦的迴焊曲線：預熱在150-200°C之間持續60-120秒，液相線以上（217°C）時間為60-150秒，峰值溫度不超過260°C且最長持續10秒。最大升溫速率為6°C/秒，最大降溫速率為3°C/秒。迴焊次數不應超過兩次。

6.2 手工焊接

If hand soldering is necessary, the soldering iron tip temperature 必須 be below 350°C, and contact time per terminal 必須 not exceed 3 seconds. A low-power iron (<25W) is recommended. A cooling interval of at least 2 seconds should be allowed between soldering each terminal to prevent thermal stress.

6.3 儲存與濕度敏感性

本產品以含乾燥劑的防潮袋包裝。在準備使用元件前，請勿打開包裝袋。開封後，LED應儲存於溫度≤30°C且相對濕度≤60%的環境中。在此條件下的「車間壽命」為1年。若超過儲存時間或乾燥劑顯示已吸濕，則在焊接前需進行60±5°C、24小時的烘烤處理。

7. 封裝與訂購資訊

7.1 捲帶與捲盤規格

LED 以壓紋載帶包裝供貨，其尺寸規格詳見資料手冊。每捲包含 2000 顆。亦提供捲盤尺寸以供自動化設備處理。

7.2 標籤資訊

捲盤標籤包含關鍵資訊：客戶產品編號 (CPN)、製造商料號 (P/N)、包裝數量 (QTY)，以及發光強度等級 (CAT)、色度/主波長等級 (HUE) 和順向電壓等級 (REF) 的具體分檔代碼，連同批號。

8. 應用設計考量

8.1 電流限制

關鍵： 必須使用外部限流電阻或恆流驅動器 必須 與LED串聯使用。其順向電壓具有負溫度係數，意味著它會隨著接面溫度升高而下降。若無電流限制，可能導致熱失控並迅速失效（燒毀）。電阻值計算公式為 R = (V_電源 - V_F) / I_F.

8.2 熱管理

儘管功耗很低（最大40mW），適當的PCB佈局有助於管理接面溫度。請確保有足夠的銅箔面積連接到LED的散熱焊盤（如有）或陽極/陰極走線，以作為散熱途徑，特別是在高環境溫度或接近最大電流下工作時。

8.3 ESD 與操作處理

儘管內建了ESD保護，在操作和組裝過程中仍應遵循標準的ESD預防措施（如佩戴靜電手環、使用接地工作站、導電泡棉），以防止潛在損壞。

9. 技術比較與差異化分析

15-11封裝在微型化與易於操作/製造之間取得了平衡。相較於更大的SMD LED（例如3528、5050），它能顯著節省電路板空間。與更小的晶片級封裝（CSP）相比，它通常更容易使用標準SMT製程進行組裝、檢驗和返修。其130度的寬廣視角，使其有別於為聚光照明設計、光束角度較窄的LED。

10. 常見問題集 (FAQ)

Q: 如果我的電源供應是3.0V，是否可以不加串聯電阻來驅動此LED？
答：不行。即使電源電壓接近典型的V_F，V_F 的變化（批次之間以及隨溫度變化）以及電源電壓的公差，都使得直接連接具有風險。始終需要一個限流機制。

問：峰值波長與主波長有何區別？
答：峰值波長（λ_p）是最大光譜發射的物理波長。主波長（λ_d）是指與LED感知顏色相匹配的單色光波長。對於藍光LED，兩者通常非常接近。

問：我該如何解讀零件編號「15-11/BHC-ZL2N1QY/2T」？
答：「15-11」是封裝代碼。「BHC」可能表示顏色（藍色）和其他屬性。「ZL2N1QY」包含分檔代碼：發光強度（N1）、主波長（Q）和順向電壓（Y）。「2T」可能指的是捲帶包裝。

11. 設計導入應用範例

情境：為薄膜開關面板提供背光。 多個15-11藍色LED被放置在面板的半透明圖標後方。一個簡單的設計會使用5V電源。對於I_F 為5mA且典型V_F 為3.0V的情況，串聯電阻值為 R = (5V - 3.0V) / 0.005A = 400Ω。標準的390Ω或430Ω電阻是合適的。LED可以並聯連接，每個都有其專用的電阻，以確保在V_F 存在變化的情況下亮度均勻。寬廣的視角確保了圖標區域的均勻照明。

12. 工作原理

此LED基於由InGaN材料製成的半導體p-n接面。當施加超過接面內建電位的順向電壓時，電子和電洞被注入到活性區域並在其中復合。在InGaN中，此復合過程釋放的能量主要以可見光譜中藍色區域的光子（光）形式呈現。特定波長由InGaN合金成分的能隙能量決定。

13. 技術趨勢

藉由InGaN技術實現的高效藍光LED發展，是固態照明領域的一項基礎成就，它促成了白光LED（透過螢光粉轉換）的誕生，並於2014年獲得了諾貝爾物理學獎。當前SMD LED的趨勢持續朝向更高效率（每瓦更多流明）、更小封裝內更高的功率密度、更佳的顯色性，以及更嚴格的分檔公差，以確保在顯示器背光與汽車照明等嚴苛應用中性能一致。