SMD LED 15-21/BHC-AN1P2/2T 資料手冊 - 藍色 - 2.0x1.25x0.8mm - 3.3V - 20mA - 英文技術文件

1. 產品概述

15-21/BHC-AN1P2/2T是一款緊湊型表面黏著藍光LED，專為需要高密度元件佈局的現代電子應用而設計。其主要優勢在於，與傳統引線框架LED相比，其佔用面積顯著縮小，從而實現更小的印刷電路板（PCB）設計和更緊湊的終端產品。該元件採用InGaN（氮化銦鎵）晶片技術製造，封裝於水透明樹脂中，可發出藍色光譜的光。它完全符合RoHS、REACH和無鹵素指令，適用於注重環保的製造流程。

1.1 核心優勢

此LED的主要優點包括其微型尺寸（2.0mm x 1.25mm x 0.8mm），這直接有助於減少儲存空間並提高PCB上的封裝密度。其輕量特性使其成為便攜式和微型應用的理想選擇。元件以8mm載帶包裝，捲繞於7英吋直徑的捲盤上供應，確保與高速自動化取放組裝設備相容。此外，其設計可承受標準紅外線和氣相迴焊製程，有助於實現高效率的批量生產。

1.2 目標應用

此LED用途廣泛，適用於各種照明和指示角色。常見應用包括儀表板、開關和鍵盤的背光。在電信設備中，它可作為電話和傳真機等裝置的狀態指示燈和背光。它也適用於為液晶顯示器（LCD）提供平面背光，以及需要可靠、緊湊藍色光源的通用指示功能。

2. 技術參數深度解析

本節根據「絕對最大額定值」與「電氣光學特性」表格中的定義，對裝置的關鍵電氣、光學及熱規格提供詳細且客觀的分析。

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義了元件的應力極限，超過此極限可能導致永久性損壞。這些並非工作條件。最大反向電壓 (V_R) 為 5V。超過此值可能導致接面崩潰。連續順向電流 (I_F) 額定值為 25mA。對於脈衝操作，在 1kHz 頻率、1/10 工作週期下，允許的峰值順向電流 (I_FP) 為 100mA。最大功率耗散 (P_d) 為 95mW，計算方式為順向電壓與電流的乘積。根據人體放電模式 (HBM)，此元件可承受 150V 的靜電放電 (ESD)。工作溫度範圍 (T_opr) 為 -40°C 至 +85°C，儲存溫度 (T_stg) 範圍略寬，為 -40°C 至 +90°C。焊接溫度曲線至關重要：對於迴焊，規定峰值溫度為 260°C，最長持續 10 秒；對於手工焊接，每個接腳的烙鐵頭溫度不得超過 350°C，持續時間不得超過 3 秒。

2.2 電氣-光學特性

這些參數是在25°C環境溫度與20mA正向電流的標準測試條件下量測。發光強度（I_v）的典型值位於由分選系統定義的寬廣範圍內，最小值為28.5 mcd，最大值為72.0 mcd。視角（2θ1/2）通常為130度，表示其具有寬廣、擴散的發光模式。峰值波長（λ_p）通常為468 nm，主波長（λ_d）範圍從464.5 nm到476.5 nm，定義了感知的藍色。頻譜帶寬（Δλ）通常為25 nm。正向電壓（V_F）範圍從2.7V（最小）到3.7V（最大），在20mA下的典型值為3.3V。反向電流（I_R）非常低，在完整的5V反向偏壓下最大為50 µA。

3. 分選系統說明

為確保生產的一致性，LED會根據性能進行分選。這使得設計師能夠選擇符合特定亮度和顏色要求的元件。

3.1 發光強度分級

發光輸出分為四個獨立等級：N1 (28.5-36.0 mcd)、N2 (36.0-45.0 mcd)、P1 (45.0-57.0 mcd) 及 P2 (57.0-72.0 mcd)。各等級內適用 ±11% 的容差範圍。設計師在為應用設計最低亮度時，必須考量此變動範圍。

3.2 主波長分檔

顏色（主波長）亦會進行分檔以控制色調變異。分檔區間為 A9 (464.5-467.5 nm)、A10 (467.5-470.5 nm)、A11 (470.5-473.5 nm) 及 A12 (473.5-476.5 nm)。並指定了 ±1nm 的容差。此分檔對於多顆LED間顏色一致性至關重要的應用（例如背光陣列）極為關鍵。

4. 性能曲線分析

雖然PDF文件標示了典型電光特性曲線的章節，但擷取的文本中並未提供具體的圖形數據（例如，I-V曲線、強度 vs. 電流、波長 vs. 溫度）。在完整的數據手冊中，這些曲線對於理解元件在非標準條件下的行為至關重要。設計人員通常依賴此類曲線來預測不同工作電流與環境溫度下的性能，這直接影響發光輸出、順向電壓與長期可靠性。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此LED符合15-21 SMD封裝標準。其關鍵尺寸約為長2.0mm、寬1.25mm、高0.8mm。封裝圖規定了焊墊的位置與尺寸（通常為0.6mm x 0.9mm）、焊墊間距以及整體公差（除非另有說明，一般為±0.1mm）。此精確的尺寸數據對於建立準確的PCB焊墊圖形（footprint）至關重要，以確保正確的焊接與對位。

5.2 極性識別

陰極（負極端）通常在元件上標示，常見方式包括封裝上的小凹口、綠色圓點或切角。提供的尺寸圖應清楚標示此記號。組裝時必須確保極性方向正確，元件方能正常運作。

6. 焊接與組裝指南

正確的處理與焊接對於維持元件完整性與效能至關重要。

6.1 迴流焊接參數

指定使用無鉛迴流焊接溫度曲線。預熱區應在60-120秒內從150°C升溫至200°C。溫度高於焊料液相線溫度（217°C）的時間應為60-150秒。峰值溫度不得超過260°C，且處於此峰值的時間最長為10秒。最大升溫速率為6°C/秒，最大降溫速率為3°C/秒。同一元件不應執行超過兩次的迴流焊接。

6.2 儲存與濕度敏感度

LED以內含乾燥劑的防潮阻隔袋包裝。在準備使用元件前，請勿打開包裝袋。開封前，儲存條件應為≤30°C且≤90% RH。開封後，在≤30°C且≤60% RH的條件下，「車間壽命」為1年。若乾燥劑指示劑顯示飽和或超過儲存時間，則需在迴焊前進行60±5°C、24小時的烘烤處理，以防止焊接過程中發生「爆米花」損壞。

6.3 手工焊接與維修注意事項

若必須進行手工焊接，建議極度謹慎。應使用烙鐵頭溫度低於350°C且額定功率低於25W的烙鐵。每個端子的接觸時間不得超過3秒。焊接每個端子之間應至少間隔2秒。強烈不建議在初次焊接後進行維修。若不可避免，應使用專用的雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，以避免對封裝造成機械應力。

7. 封裝與訂購資訊

7.1 封裝規格

本產品以壓紋載帶供應，其尺寸專為15-21封裝而設計。載帶捲繞於標準7英吋（178毫米）直徑的捲盤上。每捲盤包含2000件產品。捲盤、載帶及封蓋帶的尺寸詳見資料手冊圖紙，以確保與自動送料器相容。

7.2 標籤說明

捲盤標籤包含數個關鍵代碼：P/N (產品編號: 15-21/BHC-AN1P2/2T)、QTY (包裝數量: 2000)、CAT (發光強度等級，例如 N1, P2)、HUE (色度/主波長等級，例如 A10, A12)、REF (順向電壓等級) 以及 LOT No (可追溯批號)。CPN 欄位用於客戶內部零件編號。

8. 應用設計建議

8.1 限流要求

LED是電流驅動元件。在電路設計中，串聯一個限流電阻是絕對必要的，以防止熱失控和元件損壞。數據手冊顯示，順向電壓的輕微增加會導致電流大幅上升。電阻值應根據電源電壓 (V_supply)、LED的典型順向電壓 (V_F，例如 3.3V) 以及所需的工作電流 (I_F，必須 ≤25mA 連續) 來計算。公式為 R = (V_supply - V_F) / I_F。

8.2 熱管理考量

儘管體積小，LED 仍會散發熱量（最高可達 95mW）。為確保長期可靠運作，特別是在高環境溫度或接近最大電流的情況下，應使用足夠的 PCB 銅箔面積（散熱焊盤）將熱量從焊點和 LED 晶片本身導出。以低於最大額定值的電流運作，能顯著提升使用壽命與可靠性。

9. Technical Comparison and Differentiation

15-21封裝LED相較於較大的SMD LED（例如3528、5050）或插件式LED，其主要差異在於其超緊湊尺寸，能夠實現設計微型化。與其他微型化LED相比，其關鍵優勢包括寬達130度的視角以實現均勻照明、符合嚴格的環境法規（RoHS、無鹵素），以及適用於自動回流焊組裝的穩健規格。詳細的分級系統為設計師提供了可預測的色彩與亮度性能參數。

10. 常見問題（基於技術參數）

Q: 我能否不透過電阻，直接以5V電源驅動這個LED？
A: 不行。這樣做幾乎肯定會損壞LED。您必須按照第8.1節所述，使用一個串聯的限流電阻。
Q: Peak Wavelength 和 Dominant Wavelength 有什麼區別？
A: 峰值波長 (λ_p) 是指發射光譜強度最高的波長。主波長 (λ_d) 是指與LED感知顏色相匹配的單色光波長。λ_d 對於顏色規格更為相關。
Q: 下單時應如何解讀分檔代碼（例如 P2 A11）？
A> The bin code specifies the guaranteed performance range. "P2" means the luminous intensity is between 57.0 and 72.0 mcd. "A11" means the dominant wavelength is between 470.5 and 473.5 nm. You should select bins that meet your application's minimum brightness and color consistency requirements.
Q: 此LED是否適用於汽車儀表板照明？
A: 雖然它被列為儀表板背光用途，但「應用限制」章節明確指出，像汽車安全系統這類高可靠性應用可能需要不同的產品。對於此類關鍵應用，必須諮詢製造商，並可能需要使用通過AEC-Q102認證的元件。

11. 設計與使用案例研究

情境：為一款攜帶式醫療設備設計一個緊湊的狀態指示燈面板。
該設計要求在狹小空間內安裝四個藍色狀態LED。選用15-21封裝是因其尺寸小巧。設計師選擇P1亮度等級（45-57 mcd）以確保足夠的可視性。選用A10波長等級（467.5-470.5 nm）以保持顏色一致性。電路由3.3V電源軌供電。考慮到在20mA下的典型V_F為3.3V，將使用一個極小的串聯電阻（例如0-1歐姆）或一個設定為18mA（預留餘量）的恆流驅動器。PCB佈局包含連接至接地層的散熱焊盤以利散熱。組裝遵循指定的回流焊溫度曲線，且濕度敏感元件在開袋後於規定的車間壽命內使用。

12. 工作原理

此LED基於半導體p-n接面中的電致發光原理運作。其發光層由InGaN製成。當施加超過接面內建電位的前向電壓時，電子和電洞被注入發光層。當這些電荷載子復合時，會以光子（光）的形式釋放能量。InGaN合金的特定成分決定了能隙能量，進而決定了發射光的波長（顏色），在此例中為藍光。透明樹脂封裝保護半導體晶片，並作為透鏡來塑造輸出光束。

13. 技術趨勢

諸如15-21封裝等SMD LED的發展，是由電子設備持續朝向微型化與功能增強的趨勢所驅動。此領域的關鍵趨勢包括：在維持或增加光輸出（更高光效）的同時持續縮小封裝尺寸、透過先進的分檔與晶片技術改善顯色性與一致性，以及提升在惡劣環境（更高溫、濕度）下運作的可靠性。此外，與智慧驅動器的整合，以及用於顯示應用的微LED陣列發展，代表了固態照明技術未來的重要方向。