SMD LED 17-21 亮橘色規格書 - 封裝尺寸 2.0x1.25x0.8mm - 電壓 1.75-2.35V - 功率 60mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

17-21/S2C-AP1Q2B/3T 是一款專為高密度電子組裝設計的表面黏著元件 (SMD) LED。其主要功能是提供亮橘色的指示或背光照明。此元件的核心優勢在於其微型封裝尺寸，約為 2.0mm x 1.25mm，與傳統插件式 LED 相比，能在印刷電路板 (PCB) 上顯著節省空間。這種尺寸的縮減直接有助於實現更小的終端產品設計、降低元件儲存需求，並提高組裝捲帶與 PCB 上的元件密度。該元件採用 AIGaInP (磷化鋁鎵銦) 半導體晶片製成，並封裝於水清樹脂透鏡中。這種材料組合負責產生其特有的亮橘色發光顏色。本產品完全符合現代環保法規，為無鉛、符合 RoHS、符合歐盟 REACH 規範且為無鹵素 (溴 <900ppm，氯 <900ppm，溴+氯 < 1500ppm)。產品以 8mm 載帶包裝於 7 英吋直徑的捲盤上供應，完全相容於高速自動化貼片組裝設備。

2. 技術規格詳解

2.1 絕對最大額定值

本元件設計為在指定的電氣與熱限值內可靠運作。超過這些絕對最大額定值可能會導致永久性損壞。最大反向電壓 (VR) 為 5V。連續順向電流 (IF) 不應超過 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 (IFP) 為 60mA。封裝的總功耗 (Pd) 限制為 60mW。元件可承受人體放電模型 (HBM) 2000V 的靜電放電 (ESD)。工作溫度範圍 (Topr) 為 -40°C 至 +85°C，而儲存溫度範圍 (Tstg) 稍寬，為 -40°C 至 +90°C。對於焊接，它能承受峰值溫度 260°C 最長 10 秒的回焊溫度曲線，或每個端子以 350°C 手動焊接最長 3 秒。

2.2 電氣與光學特性

關鍵性能參數是在環境溫度 (Ta) 25°C、順向電流 (IF) 20mA 的標準測試條件下測量。發光強度 (Iv) 的典型範圍從 45.00 mcd 到 112.00 mcd，並分為特定等級。視角 (2θ1/2)，定義為半強度全角，典型值為 140 度，提供寬廣的發光模式，適用於許多指示燈應用。光譜特性由峰值波長 (λp) 611 nm 和主波長 (λd) 範圍 600.50 nm 至 612.50 nm 定義。光譜頻寬 (Δλ) 約為 17 nm。在 20mA 驅動 LED 所需的順向電壓 (VF) 範圍為 1.75V 至 2.35V，同樣分級管理。當施加 5V 反向電壓時，反向電流 (IR) 保證小於 10 μA，儘管本元件並非設計用於反向操作。

3. 分級系統說明

為確保生產中的顏色與亮度一致性，LED 會根據三個關鍵參數進行分級：發光強度、主波長和順向電壓。

3.1 發光強度分級

在 IF=20mA 驅動下，發光輸出分為四個等級 (P1, P2, Q1, Q2)。P1 等級涵蓋 45.00 mcd 至 57.00 mcd 的範圍。P2 涵蓋 57.00 mcd 至 72.00 mcd。Q1 涵蓋 72.00 mcd 至 90.00 mcd。最高輸出等級 Q2 涵蓋 90.00 mcd 至 112.00 mcd。每個等級內適用 ±11% 的公差。

3.2 主波長分級

定義感知顏色的主波長分為四個等級 (D8, D9, D10, D11)。D8 範圍從 600.50 nm 到 603.50 nm。D9 範圍從 603.50 nm 到 606.50 nm。D10 範圍從 606.50 nm 到 609.50 nm。D11 範圍從 609.50 nm 到 612.50 nm。指定公差為 ±1nm。

3.3 順向電壓分級

順向電壓降分為三個等級 (0, 1, 2)，以協助電路設計，特別是用於計算限流電阻。等級 0 涵蓋 1.75V 至 1.95V。等級 1 涵蓋 1.95V 至 2.15V。等級 2 涵蓋 2.15V 至 2.35V。註明公差為 ±0.1V。

4. 性能曲線分析

規格書提供了幾條特性曲線，對於理解 LED 在不同條件下的行為至關重要。

4.1 輻射模式圖

輻射圖顯示了光強度的空間分佈。該模式通常為朗伯分佈或接近朗伯分佈，相對強度相對於視角繪製。140 度的視角證實了其寬廣、擴散的發光特性，適用於區域照明或需要寬廣可見度的指示燈。

4.2 相對發光強度 vs. 順向電流

此曲線說明了驅動電流與光輸出之間的非線性關係。發光強度隨電流增加而增加，但最終會飽和。在遠高於建議的 20mA 下操作可能導致效率降低和加速老化。

4.3 相對發光強度 vs. 環境溫度

此圖表對於熱管理至關重要。光輸出隨著環境溫度升高而降低。例如，在最高工作溫度 +85°C 時，輸出可能顯著低於 25°C 時的輸出。在需要於溫度範圍內保持亮度一致的設計中，必須考慮此點。

4.4 順向電流降額曲線

此曲線定義了最大允許順向電流作為環境溫度的函數。隨著溫度升高，最大安全電流會降低，以防止超過 60mW 的功耗限制並管理接面溫度，確保長期可靠性。

4.5 順向電壓 vs. 順向電流

此 IV (電流-電壓) 特性顯示了典型的二極體指數關係。了解此曲線有助於設計適當的限流電路。

4.6 光譜分佈圖

光譜功率分佈圖顯示了跨波長的發光強度，中心位於 611nm 峰值附近。窄頻寬 (~17nm) 表示相對純淨的橘色光。

5. 機械與包裝資訊

5.1 封裝尺寸

LED 具有緊湊的矩形封裝。關鍵尺寸包括總長度、寬度和高度。陰極由封裝本體上的特定標記識別，這對於組裝期間的正確方向至關重要。所有未指定的公差通常為 ±0.1mm。

5.2 捲盤、載帶與濕度敏感包裝

元件以防潮包裝供應。它們被放置在具有特定凹槽尺寸的載帶中，並捲繞在 7 英吋直徑的捲盤上。每捲包含 3000 個元件。包裝內含乾燥劑，並密封在鋁箔防潮袋中。袋上的標籤提供關鍵資訊：客戶產品編號 (CPN)、產品編號 (P/N)、包裝數量 (QTY)、發光強度等級 (CAT)、色度/主波長等級 (HUE)、順向電壓等級 (REF) 和批號 (LOT No)。

6. 焊接與組裝指南

6.1 儲存與操作注意事項

LED 是濕度敏感元件 (MSD)。未開封的防潮袋在元件準備使用前不得打開。開封後，未使用的 LED 應儲存在 30°C 或以下、相對濕度 60% 或以下的條件下。開袋後的 "車間壽命" 為 168 小時 (7 天)。如果元件超過此時間，或乾燥劑指示劑已變色，則在使用前需要進行 60 ±5°C 烘烤 24 小時的處理，以去除吸收的水分，防止在回焊焊接過程中發生 "爆米花效應"。

6.2 回焊焊接溫度曲線

指定了無鉛回焊焊接溫度曲線。關鍵參數包括：150-200°C 之間的預熱階段，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，最長保持 10 秒；最大升溫與降溫速率。同一元件不應執行超過兩次回焊焊接。

6.3 手動焊接與返工

若需手動焊接，必須極度小心。烙鐵頭溫度應低於 350°C，每個端子焊接時間不超過 3 秒。烙鐵功率應為 25W 或更低。焊接每個端子之間應至少間隔 2 秒。強烈不建議進行返工。若不可避免，應使用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，避免對焊點造成機械應力。返工期間損壞 LED 的可能性很高。

6.4 電路設計考量

必須使用外部限流電阻。LED 的順向電壓具有負溫度係數，意味著它會隨著溫度升高而降低。若無串聯電阻，供應電壓的微小增加或 VF 的降低可能導致順向電流大幅、可能具破壞性的增加。電阻值必須根據供應電壓、LED 的順向電壓等級和所需的工作電流 (通常為 20mA 或更低) 計算。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

亮橘色與小巧尺寸使此 LED 適用於多種應用：儀表板、開關和符號的背光照明；通訊設備（如電話和傳真機）中的狀態指示燈；消費性電子產品、工業控制和汽車內飾中的通用指示燈；小型 LCD 面板的平面背光照明。

7.2 設計考量

整合此 LED 時，設計師必須考慮以下幾個因素：電流驅動：始終使用恆流源或帶有串聯電阻的電壓源。熱管理：若在高環境溫度或接近最大電流下操作，需確保足夠的 PCB 銅箔面積或散熱孔，以管理接面溫度。光學設計：寬視角可能需要導光板或擴散片來為特定應用塑形光線。ESD 防護：在操作和組裝過程中實施標準的 ESD 預防措施，因為 2000V HBM 等級雖然穩健，但在不受控環境中仍可能被超過。

8. 技術比較與差異化

與舊式插件 LED 技術相比，此 SMD LED 提供了顯著優勢：電路板空間減少超過 70%，相容於全自動組裝降低人力成本，以及由於沒有彎曲引腳而提高了可靠性。在 SMD LED 市場中，其關鍵差異化在於使用 AIGaInP 技術實現高效率橘光（優於濾光或染色 LED）、具體符合無鹵素要求，以及詳細的分級結構，允許在生產批次中精確匹配顏色和亮度。其尺寸相對較高的發光強度與低順向電壓的結合，貢獻了良好的整體電源效率。

9. 常見問題解答 (基於技術參數)

問：使用 5V 電源時，我應該使用多大的電阻值？

答：電阻值取決於 LED 的順向電壓 (VF) 等級。使用最壞情況（最低 VF）1.75V 和目標電流 20mA 計算：R = (電源電壓 - Vf) / If = (5V - 1.75V) / 0.02A = 162.5 歐姆。標準的 160 或 180 歐姆電阻將是合適的。請務必根據您使用的特定 VF 等級進行計算，並驗證電阻上的功耗。

問：我可以用 PWM 信號驅動此 LED 進行調光嗎？

答：可以，脈衝寬度調變 (PWM) 是調暗 LED 的有效方法。確保每個脈衝的峰值電流不超過 60mA 額定值，且隨時間的平均電流不超過 25mA 連續額定值。典型頻率為 100Hz 至 1kHz。

問：為什麼開袋後的儲存時間限制為 7 天？

答：塑膠封裝材料會吸收空氣中的水分。在高溫回焊焊接過程中，這些被困住的水分會迅速膨脹成蒸汽，導致內部分層或破裂（"爆米花效應"），從而損壞元件。7 天的限制是基於封裝的濕度敏感等級 (MSL)。

問：溫度如何影響光輸出？

答：光輸出具有負溫度係數。隨著接面溫度升高，發光效率降低，導致在相同驅動電流下光輸出降低。第 4 節中的性能曲線量化了這種關係，這對於在炎熱環境中運行的應用至關重要。

10. 設計與使用案例研究

情境：為工業控制器設計一個多指示燈狀態面板。該面板需要 20 個相同的亮橘色 LED 來顯示各種系統狀態。為確保外觀均勻，指定來自相同發光強度等級（例如 Q1）和相同主波長等級（例如 D10）的 LED 至關重要。PCB 佈局必須根據封裝圖紙包含正確尺寸的焊盤，以及為每個 LED 計算的限流電阻，計算基於系統的 3.3V 邏輯電源和所選的 VF 等級。為簡化組裝，設計應直接使用載帶捲盤格式與自動貼片設備。製造過程必須遵守回焊溫度曲線，並管理開封捲盤的 7 天車間壽命，以防止與濕度相關的良率損失。熱分析應確認將 20 個 LED 緊密放置不會導致局部過熱，從而降低最大允許電流。

11. 工作原理簡介

此 LED 中的發光基於 AIGaInP（磷化鋁鎵銦）半導體 p-n 接面的電致發光。當施加超過接面內建電位的順向電壓時，來自 n 型區域的電子和來自 p 型區域的電洞被注入到主動區域。在此，它們復合，以光子的形式釋放能量。AIGaInP 合金的特定能隙決定了發射光的波長（顏色），在本例中為橘色光譜 (~611 nm)。水清環氧樹脂封裝體保護半導體晶片，提供機械穩定性，並作為透鏡來塑形光輸出模式。

12. 技術趨勢

SMD 指示燈 LED 的總體趨勢持續朝向更高效率（每瓦更多流明或毫燭光）、更小封裝尺寸以增加密度，以及通過更嚴格的分級來改善顏色一致性。同時，強烈驅動在更廣泛的環境條件下（包括汽車和工業應用的更高溫操作）實現更高的可靠性和更長的使用壽命。整合功能，例如在同一封裝內內建限流電阻或保護二極體，是另一項持續發展，旨在簡化電路設計並進一步節省電路板空間。環境合規性，包括無鹵素材料和完全符合 RoHS，已成為標準要求而非差異化因素。