SMD LED 25-21/GHC-YSU/2A 規格書 - 封裝尺寸 2.5x2.1mm - 順向電壓 3.5V - 亮綠色 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

25-21/GHC-YSU/2A 是一款表面黏著元件（SMD）LED，專為需要小巧尺寸、高可靠度與高效能表現的現代電子應用而設計。此元件屬於微型封裝且適合自動化組裝製程的 LED 系列。

1.1 核心優勢與產品定位

此 LED 的主要優勢在於其尺寸相較於傳統引線框架型元件顯著縮小。這種微型化為設計師與製造商帶來數項關鍵益處：

• 空間效率：允許更小的印刷電路板（PCB）設計，從而實現更緊湊的終端產品。
• 高元件密度：能在給定面積內放置更多元件，非常適合高密度電子組裝。
• 降低儲存與物流佔用空間：更小的元件尺寸與捲帶包裝，能將儲存空間需求降至最低。
• 輕量化結構：使其成為重量為關鍵因素的便攜式與微型應用的理想選擇。
• 製造相容性：此元件以 8mm 寬捲帶包裝於 7 吋直徑捲盤上供應，完全相容於大量生產中使用的標準自動貼片設備。

1.2 目標市場與應用領域

此 LED 針對廣泛的商業與工業電子市場。其規格使其同時適用於指示燈與背光功能。主要應用領域包括：

• 汽車內裝：儀表板儀器、開關與控制面板的背光。
• 通訊設備：電話與傳真機等裝置中的狀態指示燈與鍵盤背光。
• 消費性電子產品：液晶顯示器（LCD）的平面背光、開關照明與符號照明。
• 通用指示：任何需要可靠、明亮的綠色指示燈的應用。

2. 深入技術參數分析

本節詳細解析定義 LED 操作邊界與性能的電氣、光學及熱參數。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。在這些極限下或超過極限的操作不予保證，在可靠的設計中應予以避免。

• 逆向電壓（V_R）：5 V。超過此逆向電壓可能導致接面崩潰。
• 連續順向電流（I_F）：25 mA。可連續施加的最大直流電流。
• 峰值順向電流（I_FP）：100 mA。此電流僅允許在脈衝條件下使用，工作週期為 1/10，頻率為 1 kHz。適用於多工或短暫過驅動情境。
• 功率消耗（P_d）：95 mW。封裝可消耗的最大功率，計算方式為 V_F* I_F.
• 操作與儲存溫度：-40°C 至 +85°C（操作），-40°C 至 +90°C（儲存）。此寬廣範圍確保了在惡劣環境下的可靠性。
• 靜電放電（ESD）：人體放電模式（HBM）額定值為 150V。這是相對基礎的 ESD 防護等級；適當的處理程序至關重要。
• 焊接溫度：可承受 260°C 迴焊 10 秒，或每個端子以 350°C 手工焊接 3 秒。

2.2 電光特性

這些參數是在標準接面溫度 25°C 與順向電流 20mA 下量測，定義了 LED 的光輸出與電氣行為。

• 發光強度（I_v）：範圍從最小值 180 mcd 到最大值 715 mcd，典型值由分級系統定義。光輸出容差為 ±11%。
• 視角（2θ_1/2）：60 度（典型值）。此為發光強度降至峰值一半時的全角，定義了光束擴散範圍。
• 峰值波長（λ_p）：518 nm（典型值）。光譜功率分佈達到最大值時的波長。
• 主波長（λ_d）：範圍從 520 nm 到 535 nm。這是人眼對 LED 顏色的單一波長感知，具有嚴格的 ±1 nm 容差。它是顏色分級的主要參數。
• 頻譜頻寬（Δλ）：35 nm（典型值）。發射光譜在其最大功率一半處的寬度。
• 順向電壓（V_F）：3.5 V（典型值），在 20mA 時最大值為 4.3 V。此參數對於設計限流電路至關重要。
• 逆向電流（I_R）：施加 5V 逆向偏壓時，最大值為 50 µA。

3. 分級系統說明

為確保生產批次在亮度與顏色上的一致性，LED 會進行分級。這讓設計師能選擇符合特定應用需求的元件。

3.1 發光強度分級

LED 根據其在 I_F= 20mA 下量測的發光強度分為三個等級：

• 等級 S：180 mcd（最小值）至 285 mcd（最大值）
• 等級 T：285 mcd（最小值）至 450 mcd（最大值）
• 等級 U：450 mcd（最小值）至 715 mcd（最大值）

等級代碼（例如 S、T、U）標示於包裝標籤上（CAT 欄位）。

3.2 主波長分級

LED 亦根據其主波長進行分級以控制顏色一致性。其分組與分級如下：

• 群組 Y：
  • 等級 X：520 nm 至 525 nm
  • 等級 Y：525 nm 至 530 nm
  • 等級 Z：530 nm 至 535 nm

波長的群組與等級代碼（例如 YX、YY、YZ）標示於包裝標籤上（HUE 欄位）。

4. 機械與包裝資訊

4.1 封裝尺寸

此 LED 採用緊湊的晶片式 SMD 封裝。關鍵尺寸（單位：毫米）包括本體長度約 2.5mm，寬度約 2.1mm。規格書中的詳細機械圖面指定了確切的焊墊佈局、元件高度與公差（除非另有說明，通常為 ±0.1mm）。正確的焊墊設計對於迴焊過程中的焊點可靠性與對位至關重要。

4.2 包裝與處理

元件以防潮包裝（MSD）供應，以防止在儲存與運輸過程中因環境濕度造成損壞。

• 載帶：元件裝載於 8mm 寬的載帶中。
• 捲盤：載帶捲繞於標準 7 吋直徑捲盤上，每捲盤典型裝載數量為 2000 顆。
• 防潮袋（MBB）：捲盤與濕度指示卡及乾燥劑一同密封於鋁箔防潮袋內。

4.3 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：25-21/GHC-YSU/2A）
• QTY（包裝數量）
• CAT（發光強度等級代碼：S、T 或 U）
• HUE（色度/主波長等級代碼：例如 YX）
• REF（順向電壓等級，如適用）
• LOT No（製造批號，用於追溯）

5. 焊接與組裝指南

遵循這些指南對於在不損壞 LED 的情況下實現可靠的焊點至關重要。

5.1 迴焊溫度曲線

此 LED 相容於紅外線與氣相迴焊製程。提供建議的無鉛迴焊溫度曲線如下：

• 預熱：在 60-120 秒內從環境溫度升溫至 150-200°C。
• 均溫/預流：維持在 150-200°C 之間。
• 迴焊：以最高 3°C/秒的速率快速升溫至峰值溫度。
• 峰值溫度：最高 260°C，在 217°C 以上維持 60-150 秒，在 255°C 以上最多維持 30 秒。在 260°C 的時間不得超過 10 秒。
• 冷卻：以最高 6°C/秒的速率冷卻。

重要注意事項：同一 LED 組裝不應進行超過兩次的迴焊。

5.2 手工焊接說明

若必須進行手工焊接，務必極度小心：

• 使用烙鐵頭溫度不超過 350°C 的烙鐵。
• 對每個端子加熱時間最多 3 秒。
• 使用額定功率 25W 或更低的烙鐵。
• 焊接每個端子之間至少間隔 2 秒，以防止熱量累積。
• 焊接過程中或之後，避免對 LED 施加機械應力。

5.3 返工與維修

強烈不建議在焊接後進行維修。若絕對無法避免，必須使用專用的雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，以便在焊點上不產生過度扭轉應力的情況下移除元件。損壞的可能性很高，且返工後 LED 的特性無法保證。

6. 儲存與濕度敏感性

作為濕度敏感性元件，必須遵循嚴格的儲存程序，以防止在迴焊過程中發生爆米花效應或內部剝離。

• 未開封袋：儲存於 ≤30°C 且 ≤90% 相對濕度環境下。
• 車間壽命：一旦防潮袋開封，LED 必須在168 小時（7 天）內使用完畢.
• 重新封裝：若未在車間壽命內使用完畢，未使用的零件必須與新的乾燥劑一同重新密封於防潮袋中。
• 烘烤：若濕度指示卡顯示過度受潮或超過車間壽命，在使用前必須將 LED 在 60 ±5°C 下烘烤 24 小時以去除濕氣。

7. 應用設計考量

7.1 限流電路為必要條件

規格書明確警告："客戶必須使用電阻進行保護，否則輕微的電壓偏移將導致電流大幅變化（可能導致燒毀）。"LED 呈現非線性、指數型的 V-I 關係。順向電壓稍微超過典型值，就可能導致電流極大幅且可能具破壞性的增加。外部限流電阻或恆流驅動電路對於可靠操作絕對必要。

7.2 熱管理

雖然封裝的功率消耗額定值為 95mW，但有效的熱管理是維持性能與壽命的關鍵。在最大順向電流（25mA）或接近此值下操作會產生熱量。設計師應確保足夠的 PCB 銅箔面積（散熱焊墊）以幫助散熱，特別是在高環境溫度環境下或多顆 LED 聚集使用時。

7.3 應用限制

規格書包含關於高可靠性應用的明確免責聲明。本產品適用於一般商業與工業用途。明確指出其可能不適用於需要超高可靠性的應用，例如：

• 軍事/航太系統
• 汽車安全/保全系統（例如：安全氣囊控制、煞車燈）
• 醫療生命維持設備

對於此類應用，必須採購具有不同資格認證與規格的元件。

8. 環境與法規符合性

本產品設計符合數項關鍵國際環境標準：

• 符合 RoHS：本產品不含歐盟《危害性物質限制指令》所限制的危害物質。
• 無鉛：端子與焊接製程均為無鉛。
• 符合歐盟 REACH：遵守《化學品註冊、評估、授權和限制法規》。
• 無鹵素：符合無鹵素要求，溴（Br）含量低於 900 ppm，氯（Cl）含量低於 900 ppm，且 Br+Cl 總和低於 1500 ppm。

9. 技術比較與差異化

25-21/GHC-YSU/2A 透過數項關鍵屬性在 SMD LED 市場中展現其差異化：

• 封裝尺寸：2.5x2.1mm 的佔位面積是常見且高效的尺寸，在光輸出與電路板空間之間取得平衡。它比傳統的 3mm 和 5mm 穿孔式 LED 更小，能實現現代微型化設計。
• 材料技術：採用 InGaN（氮化銦鎵）晶片，可產生亮綠色光。相較於 AlGaAs（紅色）等舊技術，InGaN 技術以其高效率及產生較短波長光（藍、綠、白）的能力而聞名。
• 光學性能：發光強度最高可達 715 mcd，視角為 60 度，在指示燈與背光角色上提供了亮度與光束擴散的良好平衡。
• 穩健性：包含基礎的 ESD 防護（150V HBM）與寬廣的操作溫度範圍（-40°C 至 +85°C），提供了適合許多非關鍵環境的穩健性。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：我應該使用多大的電阻值，從 5V 電源以 20mA 驅動此 LED？

答：使用歐姆定律（R = (V_電源- V_F) / I_F) 以及典型的 V_F值 3.5V：R = (5V - 3.5V) / 0.020A = 75 歐姆。標準的 75Ω 或 82Ω 電阻是合適的。務必使用最大 V_F值（4.3V）進行計算，以確保在最壞情況下電流不會超過限制。

問：我可以將此 LED 用於戶外應用嗎？

答：-40°C 至 +85°C 的操作溫度範圍顯示其可承受廣泛的環境條件。然而，規格書並未指定封裝本身的防護等級（IP）。對於戶外使用，LED 可能需要透過終端產品的外殼或 PCB 上的保護塗層來防止直接暴露於水與污染物。

問：標籤顯示 CAT="T" 且 HUE="YY"。這代表什麼意思？

答：這表示該捲盤上的 LED 屬於發光強度等級 T（285-450 mcd）與主波長等級 YY（群組 Y 內的 525-530 nm）。此資訊對於確保您生產批次中亮度與顏色的一致性至關重要。

問：為什麼儲存與車間壽命如此關鍵？

答：SMD 封裝的塑膠樹脂（封裝膠）會從空氣中吸收濕氣。在高溫迴焊過程中，這些被吸收的濕氣會迅速蒸發，產生內部壓力。這可能導致封裝破裂（爆米花效應）或內部剝離，從而導致立即故障或降低長期可靠性。