SMD LED 22-23/R6GHBHC-A01/2C 規格書 - 多色 - 電壓 2.0-3.7V - 功率 60-95mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

22-23 系列是一款緊湊型多色表面黏著型 (SMD) LED，專為需要微型化與高可靠性的現代電子應用而設計。此元件體積顯著小於傳統引線框架型 LED，能大幅縮減印刷電路板 (PCB) 尺寸與整體設備佔用空間。其輕量化結構使其特別適合空間受限與可攜式裝置。

本系列提供三種不同的顏色型號，各自基於不同的半導體材料：亮紅色 (R6, AlGaInP)、亮綠色 (GH, InGaN) 與藍色 (BH, InGaN)。所有型號均採用透明樹脂封裝。產品完全符合無鉛 (RoHS) 製造要求，並相容於標準紅外線與氣相迴焊製程，便於整合至自動化組裝產線。產品以 8mm 載帶包裝，捲繞於直徑 7 英吋的捲盤上。

2. 技術參數：深入客觀解讀

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。這些並非建議的操作條件。

• 逆向電壓 (V_R):所有類型均為 5V。在逆向偏壓下超過此電壓可能導致接面崩潰。
• 順向電流 (I_F):所有 R6、GH 與 BH 類型的最大連續直流順向電流均為 25mA。
• 峰值順向電流 (I_FP):最大允許的脈衝順向電流，指定於工作週期 1/10 與頻率 1kHz 下，數值各異：R6 為 60mA，GH 為 95mA，BH 為 100mA。此參數對於脈衝操作應用至關重要。
• 功率耗散 (P_d):元件可耗散的最大功率為：R6 為 60mW，GH 與 BH 為 95mW。此限制由封裝的熱特性決定。
• 操作與儲存溫度:元件額定操作溫度範圍為 -40°C 至 +85°C，儲存溫度範圍為 -40°C 至 +90°C。
• 靜電放電 (ESD):所有型號的 ESD 耐受電壓均為 2000V (人體放電模型)，表示其具有標準的 ESD 敏感度。必須採取適當的 ESD 處理預防措施。
• 焊接溫度:元件可承受峰值溫度 260°C 持續 10 秒的迴焊，或 350°C 持續 3 秒的手動焊接。

2.2 電光特性

這些參數是在順向電流 (I_F) 為 20mA 且環境溫度 (T_a) 為 25°C 的典型操作條件下測量。

• 發光強度 (I_v):典型光輸出因類型而有顯著差異：R6 (45-180mcd)、GH (112-450mcd)、BH (28.5-112mcd)。GH (綠色) 型號提供最高的典型輸出。
• 視角 (2θ_1/2):所有顏色均具有典型的 120 度寬視角，提供適合指示燈與背光應用的寬廣發光模式。
• 峰值與主波長 (λ_p, λ_d):定義了發射光的顏色。典型值為：R6 (λ_p632nm, λ_d615-630nm)、GH (λ_p518nm, λ_d510-540nm)、BH (λ_p468nm, λ_d460-480nm)。
• 順向電壓 (V_F):LED 在 20mA 電流下的電壓降。R6 LED 具有較低的典型 V_F值 2.0V (最小值 1.7V，最大值 2.4V)，而 GH 與 BH 類型則具有較高的典型 V_F值 3.3V (最小值 2.7V，最大值 3.7V)。這是驅動電路設計與功耗計算的關鍵參數。
• 逆向電流 (I_R):施加 5V 逆向偏壓時的漏電流，R6 類型規定最大值為 10μA。

3. 分級系統說明

為確保生產中的顏色與亮度一致性，LED 會根據在 I_F= 20mA 時的發光強度進行分級。每種顏色型號都有其自身的分級結構。

• R6 (紅色):分級 P (45.0-72.0 mcd)、Q (72.0-112 mcd)、R (112-180 mcd)。
• GH (綠色):分級 R (112-180 mcd)、S (180-285 mcd)、T (285-450 mcd)。
• BH (藍色):分級 N (28.5-45.0 mcd)、P (45.0-72.0 mcd)、Q (72.0-112 mcd)。

規格書註明每個分級內的發光強度容差為 ±11%。為實現精確的色彩匹配，主波長與順向電壓也分別以 ±1nm 與 ±0.1V 的容差進行控制。這些資訊通常會以 HUE 與 REF 代碼標示於包裝標籤上。

4. 性能曲線分析

規格書提供了每種 LED 類型 (R6, GH, BH) 的典型特性曲線，對於理解元件在非標準條件下的行為至關重要。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)

曲線顯示了電流與電壓之間的指數關係。與 GH/綠色和 BH/藍色 LED (~3.0V) 相比，R6 (紅色) LED 具有較低的膝點電壓 (~1.8V)，這與其不同的半導體材料 (AlGaInP vs. InGaN) 一致。此圖表對於選擇適當的限流電阻或恆流驅動器至關重要。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

這些圖表顯示，在相當大的範圍內，光輸出隨電流增加大致呈線性增長。然而，操作超過絕對最大額定值將縮短使用壽命並可能導致故障。這些曲線有助於設計師針對所需亮度優化驅動電流，同時保持可靠性。

4.3 發光強度 vs. 環境溫度

所有 LED 類型均顯示出隨著環境溫度升高，光輸出會下降。輸出通常在 25°C 時歸一化為 100%。下降速率各不相同，但理解這種熱降額對於在寬廣溫度範圍內操作的應用（例如汽車儀表板）至關重要，以確保在高溫下仍能維持足夠的亮度。

4.4 順向電流降額曲線

此曲線規定了最大允許連續順向電流隨環境溫度變化的函數關係。隨著溫度升高，最大安全電流會降低，以防止超過元件的功率耗散極限並導致熱失控。遵循此曲線是確保可靠運作的必要條件。

4.5 光譜分佈

圖表顯示了在不同波長下發射光的相對強度。它們顯示了 LED 典型的窄發射波段，中心位於其峰值波長 (λ_p) 附近。表格中提供了光譜頻寬 (Δλ)（例如，R6 為 20nm）。

4.6 輻射圖

這些極座標圖說明了光強度的空間分佈，確認了 120 度的視角。其模式通常是朗伯型（類似餘弦），這在具有簡單圓頂透鏡的 LED 中很常見。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

LED 具有緊湊的 SMD 佔位面積。關鍵尺寸（單位：mm，除非註明，否則容差為 ±0.1mm）包括本體尺寸約為 2.0mm x 2.0mm，以及典型高度。提供了詳細的尺寸圖，顯示了陽極與陰極焊盤位置。

5.2 焊盤設計與極性識別

包含建議的 PCB 焊盤圖案（焊盤佈局）供參考，但建議設計師根據其特定製程要求進行修改。LED 的陰極側在封裝本體上以綠色阻焊層清晰標記，這對於組裝時的正確方向至關重要。

6. 焊接與組裝指南

本元件相容於標準紅外線與氣相迴焊製程。關鍵參數是峰值焊接溫度，不得超過 260°C 持續 10 秒以上。對於手動焊接，烙鐵頭溫度應限制在 350°C，最多持續 3 秒。這些限制可防止損壞 LED 的內部結構與環氧樹脂透鏡。元件對濕氣敏感，並以帶有乾燥劑的防潮包裝運輸。若包裝被打開，應遵循標準的 MSL（濕氣敏感等級）處理程序，以避免在迴焊過程中發生爆米花現象。

7. 包裝與訂購資訊

LED 以寬度 8mm 的凸版載帶供應，捲繞於直徑 7 英吋的捲盤上。每捲包含 2000 個元件。包裝包括含有乾燥劑的防潮鋁袋。捲盤標籤包含用於追溯性與分級選擇的關鍵資訊，包括發光強度等級代碼 (CAT)、主波長等級代碼 (HUE) 與順向電壓等級代碼 (REF)，以及產品編號 (P/N)、批號與數量。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 背光照明:非常適合消費性電子產品、汽車儀表板與工業控制面板中的符號、開關與小型 LCD 面板背光。
• 狀態指示燈:非常適合通訊設備（電話、傳真機）、電腦周邊設備與家電中的電源、連線與模式指示燈。
• 一般照明:適用於裝飾照明、重點照明以及其他優先考慮緊湊尺寸與低功耗的應用。

8.2 設計考量

• 電流限制:務必使用串聯電阻或恆流驅動器將順向電流限制在所需值（例如，典型規格為 20mA）。使用公式 R = (V_電源- V_F) / I_F.
• 計算電阻值。熱管理:
• 雖然功率較低，但若在高環境溫度或接近最大電流下操作，仍需確保足夠的 PCB 銅箔面積或散熱孔，以將接面溫度維持在安全範圍內。ESD 保護:
• 若 LED 位於使用者可接觸的位置，應在輸入線路上實施 ESD 保護，因為其 2000V HBM 等級僅屬中等。光學設計:

寬視角在背光應用中可能需要導光板或擴散片來實現均勻照明。

9. 技術比較與差異化

22-23 系列的主要優勢在於其結合了極小的外形尺寸（實現高密度 PCB 佈局）以及單一封裝外型下提供三種不同的鮮豔顏色。與較大的穿孔式 LED 相比，它能顯著節省空間與重量。使用 InGaN 技術製造綠色與藍色 LED，相較於舊技術提供了更高的效率與亮度。其與自動化取放與迴焊的相容性簡化了製造流程，相較於手動插件降低了組裝成本。

10. 常見問題（基於技術參數）

10.1 峰值波長與主波長有何不同？_p峰值波長 (λ_d) 是發射光譜強度達到最大值時的單一波長。主波長 (λ_d) 是與 LED 輸出感知顏色相匹配的單色光波長。在應用中，λ

對於顏色規格更為相關。

10.2 我可以用 5V 電源直接驅動 LED 嗎？_F不行。將 5V 直接施加到 LED（特別是 V

約為 2.0V 的紅色類型）會導致過大電流流過，立即損壞元件。始終需要限流機制（電阻或穩壓器）。

10.3 為什麼紅色與綠色/藍色的順向電壓不同？

順向電壓由半導體材料的能隙能量決定。AlGaInP（紅色）的能隙低於 InGaN（綠色/藍色），因此實現發光所需的順向電壓較低。

10.4 如何解讀標籤上的分級代碼 (CAT, HUE, REF)？

這些代碼讓您可以選擇參數受到嚴格控制的 LED。CAT 對應發光強度分級（例如，紅色為 P, Q, R）。HUE 對應主波長分級。REF 對應順向電壓分級。使用相同分級的 LED 可確保產品中亮度與顏色的一致性。

11. 實務設計與使用案例情境：為可攜式裝置設計多狀態指示燈。

1. 設計師需要緊湊、低功耗的 LED 來指示充電中（紅色）、已充滿（綠色）與藍牙活動（藍色）。22-23 系列是理想選擇。他們將：
2. 選擇 R6、GH 與 BH 型號。_{設計具有三個獨立驅動電路的 PCB。對於 3.3V 系統電源，計算串聯電阻：R}紅色_{= (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65Ω（使用 68Ω 標準值）。R}綠色/藍色_F= (3.3V - 3.3V) / 0.020A = 0Ω。這表示電源電壓處於典型 V
3. 值，需要恆流驅動器或稍高的電源電壓才能透過電阻穩定運作。
4. 根據建議的焊盤佈局將 LED 放置在電路板上，透過綠色阻焊層標記確保極性對齊正確。
5. 透過微控制器驅動其 GPIO 腳位（具備適當的電流吸收/供給能力）以 20mA 驅動 LED。

在採購時指定相同的發光強度分級（例如，紅色/藍色為 Q，綠色為 R）以驗證亮度均勻性。

12. 原理介紹

發光二極體 (LED) 是一種當電流通過時會發光的半導體元件。這種稱為電致發光的現象發生在電子與元件內部的電洞重新結合時，以光子的形式釋放能量。發射光的顏色（波長）由主動區所使用的半導體材料的能隙決定。22-23 系列使用 AlGaInP（磷化鋁鎵銦）產生紅光，使用 InGaN（氮化銦鎵）產生綠光與藍光。這些化合物半導體能夠在可見光譜範圍內高效產生光線。SMD 封裝將微小的半導體晶片封裝在透明環氧樹脂中，該樹脂充當透鏡，塑造光輸出並提供機械與環境保護。

13. 發展趨勢