目錄
1. 產品概述
17-21 SMD LED 是一款緊湊型表面黏著元件，專為需要亮黃色光源的高密度應用而設計。其主要優勢在於相較於傳統引線框架 LED，其佔用面積顯著縮小，從而實現更小的印刷電路板設計、更高的元件封裝密度，最終打造出更為緊湊的終端用戶設備。其輕量化結構進一步使其成為對重量和空間有嚴格限制的微型與可攜式應用的理想選擇。
此 LED 為單色型，發射亮黃色光。其採用 AlGaInP（磷化鋁鎵銦）半導體材料製成，該材料在黃色至紅色光譜範圍內以高效率和色彩純度著稱。元件封裝於水清樹脂中，以實現最大光輸出。它完全符合 RoHS（有害物質限制）、歐盟 REACH 法規，且為無鹵素產品，滿足嚴格的環保標準（Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm）。產品以 8mm 載帶包裝於 7 英吋直徑捲盤上，完全兼容自動化貼片組裝設備以及標準紅外線或氣相迴焊製程。
2. 技術參數詳解
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。不保證在或接近這些極限下操作，為確保可靠性能應予以避免。
- 反向電壓 (VR):5 V。在反向偏壓下超過此電壓可能導致接面崩潰。
- 連續順向電流 (IF):25 mA。可持續施加的最大直流電流。
- 峰值順向電流 (IFP):60 mA。此為最大脈衝順向電流，僅在 1 kHz、工作週期 1/10 的條件下允許。此額定值適用於多工或短暫過電流情況。
- 功率消耗 (Pd):60 mW。封裝可消耗的最大功率，計算方式為順向電壓 (VF) 乘以順向電流 (IF)。
- 靜電放電人體模型 (ESD HBM):2000 V。這表示元件對靜電的敏感度。必須遵循正確的 ESD 處理程序。
- 操作溫度 (Topr):-40 至 +85 °C。元件指定可操作的環境溫度範圍。
- 儲存溫度 (Tstg):-40 至 +90 °C。
- 焊接溫度 (Tsol):對於迴焊，峰值溫度為 260°C，最長持續 10 秒。對於手工焊接，烙鐵頭溫度不應超過 350°C，每個端子接觸時間最長不超過 3 秒。
2.2 電光特性
這些參數是在接面溫度 (Tj) 25°C、順向電流 20 mA 的標準測試條件下量測。
- 發光強度 (Iv):範圍從最小值 57.00 mcd 到最大值 112.00 mcd。典型值在此範圍內。發光強度容差為 ±11%。
- 視角 (2θ1/2):半強度的典型全視角為 140 度，提供寬廣的發光模式，適用於背光與指示燈應用。
- 峰值波長 (λp):光譜功率分佈達到最大值時的波長。典型值為 591 nm，位於亮黃色區域。
- 主波長 (λd):範圍從 585.50 nm 到 591.50 nm。這是人眼感知到的、與 LED 輸出顏色相匹配的單一波長。指定了嚴格的 ±1 nm 容差。
- 頻譜頻寬 (Δλ):發射光譜的典型半高全寬 (FWHM) 為 15 nm，表示其發射顏色相對狹窄且純淨。
- 順向電壓 (VF):在 20 mA 下，範圍從 1.75 V 到 2.35 V。指定容差為 ±0.1 V。此參數對於設計限流電路至關重要。
- 反向電流 (IR):施加 5V 反向電壓時，最大值為 10 µA。必須注意，此元件並非設計用於反向偏壓操作；此測試條件僅用於特性描述。
3. 分級系統說明
為確保生產一致性，LED 會根據關鍵性能參數進行分級。這讓設計師能夠選擇符合特定亮度、顏色和電氣特性要求的元件。
3.1 發光強度分級
在 IF=20mA 下分級。定義了三個等級：P2 (57.00-72.00 mcd)、Q1 (72.00-90.00 mcd) 和 Q2 (90.00-112.00 mcd)。這允許根據所需亮度等級進行選擇。
3.2 主波長分級
在 IF=20mA 下分級。定義了兩個等級：D3 (585.50-588.50 nm) 和 D4 (588.50-591.50 nm)。這種嚴格的控制確保了應用中極小的顏色變化。
3.3 順向電壓分級
在 IF=20mA 下分級。定義了三個等級：0 (1.75-1.95 V)、1 (1.95-2.15 V) 和 2 (2.15-2.35 V)。從相同電壓等級中選擇 LED，有助於在使用恆壓源驅動時實現更均勻的亮度，或簡化限流電阻的計算。
4. 性能曲線分析
雖然提供的文本中未詳細說明具體的圖形曲線，但此類 LED 典型的電光特性將包含幾個關鍵關係。電流對電壓 (I-V) 曲線將顯示指數關係，順向電壓隨電流和溫度增加而增加。發光強度對順向電流 (I-L) 曲線通常在操作範圍內近乎線性，顯示光輸出與電流成正比。發光強度對環境溫度曲線將顯示輸出隨溫度升高而降低，這是所有 LED 的特性。光譜分佈圖將顯示一個約在 591 nm 處的單一峰值，半高全寬約為 15 nm，證實了窄頻黃光發射。理解這些曲線對於熱管理和驅動電路設計至關重要，以確保在操作溫度範圍內維持一致的性能。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
17-21 SMD LED 採用緊湊型表面黏著封裝。關鍵尺寸（除非另有說明，標準容差為 ±0.1 mm）包括長度 1.6 mm、寬度 0.8 mm、高度 0.6 mm。封裝設有陰極標記，以便在組裝時正確識別極性。應從詳細的尺寸圖中獲取精確的焊墊圖形建議，以確保正確的焊接和對齊。
5.2 極性識別
正確的極性對於元件操作至關重要。封裝包含一個明顯的陰極標記。將 LED 反向放置將使其無法發光，且若反向電壓超過 5V 的絕對最大額定值，可能導致永久損壞。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴焊溫度曲線
此元件兼容無鉛迴焊製程。建議的溫度曲線包括：預熱階段 150-200°C，持續 60-120 秒；液相線以上時間（217°C）為 60-150 秒；峰值溫度不超過 260°C，最長持續 10 秒；最大升溫和降溫速率分別為 6°C/秒和 3°C/秒。迴焊不應執行超過兩次。必須避免加熱期間對 LED 本體的應力以及焊接後 PCB 的翹曲。
6.2 手工焊接
若必須進行手工焊接，則需極度小心。烙鐵頭溫度應低於 350°C，與每個端子的接觸時間不應超過 3 秒。建議使用低功率烙鐵 (<25W)。焊接每個端子之間至少間隔 2 秒。手工焊接有較高的熱損壞風險。
6.3 儲存與濕度敏感性
LED 包裝在帶有乾燥劑的防潮袋中。在準備使用元件前，不得打開袋子。打開後，未使用的 LED 應儲存在 30°C 或以下、相對濕度 60% 或以下的環境中。打開後的車間壽命為 168 小時（7 天）。若超過此時間或乾燥劑指示劑顯示飽和，則在使用前必須將元件在 60 ± 5°C 下烘烤 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
標準包裝為每捲 3000 顆。載帶和捲盤尺寸均有規定，以確保與自動化組裝設備的兼容性。包裝標籤包含用於追溯和正確應用的關鍵資訊：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)。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
- 背光照明：憑藉其寬視角和均勻的光輸出，非常適合儀表板指示燈、開關背光以及 LCD 和符號的平面背光。
- 通訊設備：適合作為電話和傳真機中的狀態指示燈和鍵盤背光。
- 通用指示：可用於各種需要亮黃色指示燈的消費電子產品、工業控制和家電中。
8.2 設計考量
電流限制：外部限流電阻絕對是必需的。LED 是電流驅動元件，順向電壓的微小變化會導致電流大幅變化，可能引發熱失控和故障。電阻值 (R) 可使用歐姆定律計算：R = (電源電壓 - VF) / IF，其中 VF 是 LED 在所需電流 IF 下的順向電壓。設計時應始終以最大規格 VF 為準，以確保電流不超過限制。熱管理：雖然功率消耗低，但維持低接面溫度是長期可靠性和穩定光輸出的關鍵。若在高環境溫度或接近最大電流下操作，請確保 PCB 有足夠的銅面積或散熱孔。ESD 保護：由於此元件的額定值為 2000V HBM，請在電路中和處理過程中實施適當的 ESD 保護措施。
9. 技術比較與差異化
17-21 LED 的主要差異化在於其極小的外形尺寸 (1.6x0.8mm) 與 AlGaInP 技術性能特性的結合。相較於舊式穿孔黃色 LED，它大幅減少了電路板空間和重量。相較於其他 SMD 黃色 LED，其針對發光強度 (P2, Q1, Q2)、主波長 (D3, D4) 和順向電壓 (0, 1, 2) 的特定分級結構，為設計師提供了對其終端產品視覺和電氣性能一致性的高度控制。寬廣的 140 度視角是其相較於窄視角元件在背光應用中的關鍵優勢。
10. 常見問題 (FAQ)
問：應用中 LED 故障的主要原因為何？
答：最常見的原因是因限流電路不足或缺失，或從未穩壓的電源驅動 LED 而導致的過電流。過度焊接熱量或高環境溫度操作造成的熱過應力是另一個主要因素。
問：我可以直接從 3.3V 或 5V 邏輯電源驅動此 LED 嗎？
答：不行。您必須始終使用串聯限流電阻。例如，使用 5V 電源，在 20mA 下典型 VF 為 2.0V，所需電阻為 (5V - 2.0V) / 0.02A = 150 歐姆。始終以最大 VF 計算，以確保電流安全。
問：為什麼儲存和烘烤資訊如此重要？
答：SMD 封裝會從空氣中吸收水分。在高溫迴焊過程中，這些被困住的水分會迅速蒸發，產生內部壓力，可能導致環氧樹脂封裝破裂（爆米花效應），從而引發立即或潛在的故障。
問：如何解讀標籤上的分級代碼？
答：CAT 代碼對應發光強度等級（例如 Q1），HUE 代碼對應主波長等級（例如 D4），REF 代碼對應順向電壓等級（例如 1）。從相同分級代碼中選擇元件可確保生產批次內的變化最小。
11. 實務設計與使用案例
案例：設計具有均勻亮度的狀態指示燈面板。一位設計師正在創建一個帶有 20 個黃色 LED 指示燈的控制面板。為確保所有 LED 看起來亮度一致，他們指定來自相同發光強度等級的 LED（例如，全部來自 Q1 等級：72-90 mcd）。為簡化驅動電路設計並確保電流一致，他們也指定來自相同順向電壓等級的 LED（例如，全部來自等級 1：1.95-2.15V）。他們使用該等級的最大 VF (2.15V) 計算單一限流電阻值，以確保即使電源電壓有容差，也沒有 LED 會超過 20mA。寬廣的 140 度視角確保指示燈能從不同操作者位置看到。小巧的 17-21 封裝使他們能夠在密集的 PCB 上將指示燈放置得非常靠近。
12. 工作原理簡介
發光二極體 (LED) 是一種透過電致發光發射光線的半導體元件。當順向電壓施加於 p-n 接面時，來自 n 型材料的電子在主動區與來自 p 型材料的電洞復合。對於此特定的亮黃色 LED，半導體材料為 AlGaInP。此化合物半導體的能隙決定了發射光子的波長（顏色）。在此情況下，能隙經過設計，以產生波長中心約在 591 nm 的光子，人眼感知為亮黃色。水清環氧樹脂封裝體保護半導體晶片並充當透鏡，將光輸出塑造成指定的 140 度視角。
13. 技術趨勢
指示燈和背光 LED 的趨勢持續朝向更高效率（每單位電功率產生更多光輸出）、更小的封裝尺寸以實現更緊湊的設備，以及改善在溫度和使用壽命期間的顏色一致性和穩定性。此外，也強力推動更廣泛採用環保材料和製造流程，正如本產品符合 RoHS、REACH 和無鹵素規範所證明。整合，例如將限流電阻或保護二極體納入 LED 封裝本身，是另一個持續的趨勢，旨在簡化電路設計並節省電路板空間。對於黃色 LED，AlGaInP 仍然是主導的高性能材料技術，其磊晶生長製程不斷改進，以產生更好的效率和更嚴格的波長控制。
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差（SDCM） | 麥克亞當橢圓步數，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓（Forward Voltage） | Vf | LED點亮所需的最小電壓，類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流（Forward Current） | If | 使LED正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED晶片內部的實際工作溫度。 | 每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小時） | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼如 2G、2H | 按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配，提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組，確保顏色落在極小範圍內。 | 保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 在恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命（結合TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |