SMD LED 17-21/Y2C 亮黃色規格書 - 尺寸 1.6x0.8x0.6mm - 電壓 2.0V - 功率 60mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳細說明型號為 17-21/Y2C-AN1P2/3T 的表面黏著元件 (SMD) LED 之規格。這是一款單色、亮黃色的 LED，專為需要緊湊、高效且可靠的指示燈或背光解決方案的現代電子應用而設計。本產品為無鉛製程，並符合主要環境與安全標準，包括 RoHS、歐盟 REACH 及無鹵素要求 (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm)。

1.1 核心優勢與目標市場

相較於傳統引線框架元件，17-21 SMD LED 封裝提供顯著優勢。其微型佔位面積 (1.6mm x 0.8mm) 可在印刷電路板 (PCB) 上實現更高的元件密度，從而縮小電路板尺寸，最終使終端用戶設備更為小巧。SMD 封裝的輕量化特性使其非常適合可攜式與微型應用。主要目標市場包括消費性電子產品、通訊設備（用於指示燈與鍵盤背光）、汽車儀表板與開關背光，以及空間與重量為關鍵限制因素的一般用途指示燈應用。

2. 技術參數深度解析

本節客觀且詳細地分析 LED 的關鍵電氣、光學與熱特性。

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應力極限。不建議在此極限之外操作。

• 逆向電壓 (V_R):5V。在逆向偏壓下超過此電壓可能導致接面崩潰。
• 連續順向電流 (I_F):25 mA。可靠操作的最大直流電流。
• 峰值順向電流 (I_FP):60 mA。此電流僅允許在脈衝條件下使用 (工作週期 1/10 @ 1kHz)。
• 功率消耗 (P_d):60 mW。在環境溫度 Ta=25°C 時，封裝所能散發的最大功率。
• 靜電放電 (ESD) 人體模型 (HBM):2000V。這表示具有中等程度的 ESD 耐受性；仍須遵循適當的處理程序。
• 操作溫度 (T_opr):-40°C 至 +85°C。正常操作的環境溫度範圍。
• 儲存溫度 (T_stg):-40°C 至 +90°C。
• 焊接溫度 (T_sol):迴流焊：最高 260°C，持續時間不超過 10 秒。手工焊接：每個端子最高 350°C，持續時間不超過 3 秒。

2.2 電氣與光學特性

測量條件為順向電流 (I_F) 20 mA 與環境溫度 (T_a) 25°C，除非另有說明。

• 發光強度 (I_v):28.5 mcd (最小值)，72.0 mcd (最大值)。未指定典型值，表示分級範圍較廣 (參閱第 3 節)。適用 ±11% 的容差。
• 視角 (2θ_1/2):140 度 (典型值)。此寬廣視角使 LED 適合需要從離軸角度觀看的重要應用。
• 峰值波長 (λ_p):591 nm (典型值)。光譜發射最強時的波長。
• 主波長 (λ_d):585.5 nm (最小值)，594.5 nm (最大值)。此定義了光線的感知顏色。適用 ±1nm 的容差。
• 頻譜頻寬 (Δλ):15 nm (典型值)。在最大強度一半處的發射頻譜寬度 (半高全寬，FWHM)。
• 順向電壓 (V_F):1.7V (最小值)，2.0V (典型值)，2.4V (最大值)，測量條件為 I_F=20mA。此參數對於電路設計中的限流電阻計算至關重要。
• 逆向電流 (I_R):10 μA (最大值)，測量條件為 V_R=5V。本元件並非設計用於逆向偏壓操作；此參數僅供漏電流測試使用。

3. 分級系統說明

為管理製造過程中的變異，LED 會根據性能進行分級。這讓設計師能為其應用選擇符合特定亮度與顏色一致性要求的元件。

3.1 發光強度分級

分級依據 I_F=20mA 時的發光強度最小值與最大值定義。

• N1:28.5 mcd 至 36.0 mcd
• N2:36.0 mcd 至 45.0 mcd
• P1:45.0 mcd 至 57.0 mcd
• P2:57.0 mcd 至 72.0 mcd

3.2 主波長分級

分級依據 I_F=20mA 時的主波長最小值與最大值定義。

• D3:585.5 nm 至 588.5 nm
• D4:588.5 nm 至 591.5 nm
• D5:591.5 nm 至 594.5 nm

強度分級代碼 (例如 P1) 與波長分級代碼 (例如 D4) 的組合，完整定義了 LED 的關鍵光學性能。

4. 性能曲線分析

雖然提供的文本中未詳述具體圖表，但此類 LED 典型的電氣與光學特性曲線將包括：

• I-V (電流-電壓) 曲線:顯示順向電壓與電流之間的指數關係。曲線將在典型 V_F值 2.0V 附近有一個膝點電壓。
• 發光強度 vs. 順向電流:通常顯示強度隨電流增加呈近乎線性的上升，直到達到最大額定值，之後效率可能下降。
• 發光強度 vs. 環境溫度:顯示隨著接面溫度升高，光輸出會降低。對於 AlGaInP LED，輸出通常隨溫度升高而降低。
• 頻譜分佈:顯示各波長相對強度的圖表，峰值約在 591 nm，半高全寬約 15 nm，確認了亮黃色的色彩。
• 順向電壓 vs. 環境溫度:通常顯示負溫度係數，即 V_F會隨著溫度升高而略微下降。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

LED 採用標準 17-21 SMD 封裝。關鍵尺寸 (單位 mm，容差 ±0.1mm，除非另有註明) 為：長度=1.6，寬度=0.8，高度=0.6。封裝包含一個陰極標記，用於組裝時的極性辨識。提供精確的焊墊佈局 (焊盤圖案) 以確保在 PCB 上形成正確的焊點與機械穩定性。

5.2 極性辨識

正確的極性對於操作至關重要。封裝具有一個明顯的陰極標記。規格書提供了清晰的圖示，顯示此標記相對於內部晶片與外部焊墊的位置。設計師必須將其與 PCB 佈局上的對應焊盤圖案對齊。

6. 焊接與組裝指南

遵循這些指南對於可靠性及防止製造過程中的損壞至關重要。

6.1 迴流焊溫度曲線

指定了無鉛迴流焊溫度曲線：

• 預熱:150°C 至 200°C，持續 60-120 秒。
• 液相線以上時間 (217°C):60-150 秒。
• 峰值溫度:最高 260°C，持續時間不超過 10 秒。
• 升溫速率:最高 6°C/秒，直到 255°C。
• 冷卻速率:最高 3°C/秒。

迴流焊不應執行超過兩次。

6.2 手工焊接

若必須進行手工焊接：

• 使用烙鐵頭溫度 < 350°C 的烙鐵。
• 對每個端子加熱 < 3 秒。
• 使用額定功率 < 25W 的烙鐵。
• 焊接每個端子之間至少間隔 2 秒。
• 請極度謹慎，因為手工焊接有較高的熱損壞風險。

6.3 儲存與濕度敏感性

產品包裝在含有乾燥劑的防潮袋中。

• 在準備使用前請勿打開袋子。
• 開封後，未使用的 LED 必須儲存在 ≤ 30°C 且 ≤ 60% 相對濕度的環境中。
• 開封後的 "車間壽命" 為 168 小時 (7 天)。
• 若超過車間壽命或乾燥劑顯示已吸濕，則在進行迴流焊前需要以 60 ± 5°C 烘烤 24 小時。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

LED 以 8mm 載帶包裝在直徑 7 英吋的捲盤上供應。每捲包含 3000 個元件。提供載帶凹槽與捲盤的詳細尺寸，以確保與自動貼片設備的相容性。

7.2 標籤資訊

捲盤標籤包含用於追溯性與正確應用的關鍵資訊：

• CPN:客戶產品編號。
• P/N:製造商產品編號 (17-21/Y2C-AN1P2/3T)。
• QTY:包裝數量。
• CAT:發光強度等級 (例如 N1, P2)。
• HUE:色度/主波長等級 (例如 D4, D5)。
• REF:順向電壓等級。
• LOT No:製造批號，用於追溯。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 背光照明:憑藉其寬廣視角與一致的顏色，非常適合儀表板儀器、薄膜開關與符號照明。
• 通訊設備:電話、傳真機與網路設備中的狀態指示燈與鍵盤背光。
• 消費性電子產品:各種可攜式裝置中的一般狀態指示、電源指示燈與小型 LCD 顯示器背光。
• 一般用途指示:任何需要緊湊、可靠、亮黃色視覺信號的應用。

8.2 關鍵設計考量

• 電流限制:外部串聯電阻是必需的，用以限制順向電流。LED 的 V_F有一個範圍 (1.7V-2.4V)，因此電阻值必須根據最壞情況 (最小 V_F) 計算，以防止過電流與燒毀。公式為 R = (V_電源- V_F) / I_F.
• 熱管理:雖然功率消耗低，但確保從 LED 焊墊到 PCB 的良好熱路徑對於維持發光強度與使用壽命非常重要，特別是在高環境溫度的應用中。
• ESD 防護:在處理與組裝過程中實施標準的 ESD 預防措施。雖然額定為 2000V HBM，但在敏感環境中可能需要額外的電路保護。
• 光學設計:設計導光板、透鏡或擴散片時，需考慮 140 度的視角，以達到預期的照明效果。

9. 技術比較與差異化

與舊式穿孔 LED 技術相比，此 SMD LED 提供：

• 尺寸縮小:大幅減小的佔位面積與高度，實現微型化。
• 自動化相容性:專為高速、自動化的貼片與迴流焊設計，降低組裝成本。
• 提升可靠性:SMD 結構通常能提供更好的抗振動與耐熱循環能力。
• 更寬廣的視角:140 度的視角通常優於許多具有較窄光束的傳統 LED。

在 SMD LED 類別中，使用 AIGaInP (磷化鋁鎵銦) 晶片材料來產生黃光，相較於 GaAsP 等舊技術，通常能提供更高的效率與更好的溫度穩定性。

10. 常見問題 (FAQ)

Q1: 如何計算限流電阻值？

A: 使用公式 R = (V_電源- V_F) / I_F。對於 5V 電源，使用規格書中的最小值 V_F(1.7V) 與目標 I_F20mA：R = (5 - 1.7) / 0.02 = 165 Ω。選擇最接近的標準值 (例如 160 Ω 或 180 Ω) 並確認其額定功率。

Q2: 如果我的電源電壓與典型 V_F(2.0V) 相符，是否可以不加電阻驅動此 LED？

A:No.V_F有一個範圍 (1.7V-2.4V)。2.0V 的電源可能會對實際 V_F較低的 LED 造成過驅動。此外，V_F會隨溫度下降，存在熱失控的風險。請務必使用串聯電阻。

Q3: "亮黃色" 的色彩規格是什麼意思？

A: 它指的是由 AIGaInP 晶片產生的特定黃色色調，其特徵是主波長在 585-595 nm 範圍內。這是一種飽和、鮮豔的黃色。

Q4: 為什麼打開防潮袋後有 7 天的限制？

A: SMD 封裝會從空氣中吸收濕氣。在迴流焊過程中，這些被吸收的濕氣會迅速膨脹 ("爆米花效應")，導致內部剝離或破裂。7 天的車間壽命與烘烤指示就是用來管理此風險。

11. 設計與使用案例研究

情境：為可攜式醫療設備設計狀態指示燈面板。

需求：多個狀態 LED (電源、低電量、錯誤)，電路板空間非常有限，必須能承受偶爾的清潔，所有單位的亮度與顏色必須一致。

使用 17-21/Y2C LED 的實作：

1. 元件選擇：指定來自單一強度分級 (例如 P1) 與波長分級 (例如 D4) 的 LED，以確保視覺一致性。
2. PCB 佈局：利用 1.6x0.8mm 的小型佔位面積，在極小的區域內放置 3-4 個 LED。遵循建議的焊盤圖案以確保可靠的焊接。
3. 電路設計：使用共用的 3.3V 電源軌。為每個 LED 計算電阻：R = (3.3 - 1.7) / 0.02 = 80 Ω (使用 82 Ω)。確認電阻功率：P = I²R = (0.02)²*82 = 0.033W，因此 0603 或 0402 封裝的電阻已足夠。
4. 組裝流程：在生產線準備好之前保持捲盤密封。遵循精確的迴流焊溫度曲線。焊接後進行目視檢查。
5. 結果：一個緊湊、可靠的指示燈面板，具有均勻的亮黃色信號，滿足了空間、可靠性與美觀要求。

12. 工作原理

此 LED 是一種半導體光子元件。其核心是由 AIGaInP (磷化鋁鎵銦) 材料製成的晶片。當施加超過二極體接面電位 (V_F) 的順向電壓時，電子與電洞被注入半導體的主動區域。這些電荷載子重新結合，以光子 (光) 的形式釋放能量。AIGaInP 層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) — 在本例中為亮黃色 (~591 nm)。環氧樹脂封裝體保護晶片，作為透鏡來塑形光輸出 (實現 140 度視角)，並且可能含有螢光粉或染料，但對於水清亮黃色 LED，通常未經修飾。

13. 產業趨勢與背景

17-21 SMD LED 代表了電子產業中一個成熟且廣泛採用的封裝標準。影響此產品領域的當前趨勢包括：

• 微型化程度提高：雖然 17-21 (1608 公制) 仍然流行，但產業持續推動更小的封裝，如 15-21 (1508) 和 10-20 (1005)，以用於超緊湊設備。
• 更高效率：磊晶生長與晶片設計的持續改進，旨在以相同或更低的驅動電流提供更高的發光強度 (mcd)，從而提升整體系統的能源效率。
• 增強顏色一致性：更嚴格的分級規格與先進的製造控制正在減少生產批次內與批次間的變異，這對於需要外觀均勻的應用至關重要。
• 擴大環境合規性：除了 RoHS 和 REACH，業界越來越關注完整的材料宣告，並減少整個供應鏈中其他關注物質的使用。
• 整合化：觀察到將多個 LED 晶片 (RGB 或多個單色) 整合到單一封裝中，或將 LED 與驅動 IC 結合的趨勢，以實現更先進的照明與信號解決方案，儘管像此類簡單的分立 LED 對於基本指示功能仍然至關重要。

此 LED 憑藉其標準封裝、成熟的 AIGaInP 技術與全面的合規性，在這些趨勢中作為一個可靠、通用的元件，具有良好的定位。