SMD LED 23-22B/R7G6C-A30/2T 規格書 - 多色 - 2.0V - 60mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

23-22B/R7G6C-A30/2T 是一款專為現代緊湊型電子應用設計的多色表面黏著元件（SMD）LED。此元件在單一封裝內整合了兩種不同的晶片類型：發射暗紅色的 R7 晶片與發射亮黃綠色的 G6 晶片。其主要優勢在於其微型尺寸，有助於在印刷電路板上實現更高的元件密度，從而縮小整體設備的尺寸與重量。這使其特別適合空間與重量為關鍵限制因素的應用。

此 LED 以 8mm 載帶包裝，捲繞於直徑 7 英吋的捲盤上，完全相容於大量生產所使用的高速自動貼片設備。它採用無鉛材料製造，並符合包括 RoHS、歐盟 REACH 以及無鹵素標準（Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm）在內的關鍵環保法規。此元件亦適用於標準紅外線與氣相迴焊製程。

1.1 核心優勢與目標市場

此 SMD LED 的核心優勢源自其小巧的外形尺寸與雙色發光能力。相較於傳統引線框架 LED，其尺寸顯著縮小，使設計師能夠打造更緊湊的產品。元件與最終組裝產品所需儲存空間的減少，帶來了物流與成本效益。其輕量特性非常適合可攜式與微型裝置。

目標應用相當多元，主要聚焦於指示燈與背光功能。關鍵市場包括汽車內裝（例如儀表板與開關背光）、通訊設備（例如電話與傳真機的指示燈與背光）以及消費性電子產品（例如 LCD、開關與符號的平面背光）。它也適用於需要可靠多色信號指示的通用指示燈用途。

2. 技術參數分析

2.1 絕對最大額定值

超出這些限制操作元件可能導致永久性損壞。絕對最大額定值是在環境溫度（Ta）為 25°C 下所指定。

• 逆向電壓（VR）：5 V。在逆向偏壓下超過此電壓可能損壞 LED 的半導體接面。
• 順向電流（IF）：R7 與 G6 晶片均為 25 mA。此為最大連續直流電流。
• 峰值順向電流（IFP）：兩晶片均為 60 mA，僅允許在脈衝條件下（工作週期 1/10 @ 1 kHz）使用。
• 功率消耗（Pd）：每個晶片為 60 mW。此為封裝所能散發的最大功率。
• 操作溫度（Topr）：-40 至 +85 °C。此元件額定適用於工業級溫度範圍。
• 儲存溫度（Tstg）：-40 至 +90 °C。
• 靜電放電（ESD）：2000 V（人體放電模型）。必須遵循正確的 ESD 處理程序。
• 焊接溫度（Tsol）：對於迴焊，允許峰值溫度 260°C，持續時間最長 10 秒。對於手工焊接，烙鐵頭溫度必須低於 350°C，每個端子焊接時間最長 3 秒。

2.2 電光特性

典型性能是在 Ta=25°C 與 IF=20mA 條件下量測，除非另有說明。此封裝的典型視角（2θ1/2）為 130 度。

對於 R7（暗紅）晶片：

• 發光強度（Iv）：範圍從 18.0 mcd（最小值）到 72.0 mcd（最大值），典型公差為 ±11%。
• 峰值波長（λp）：典型值為 639 nm。
• 主波長（λd）：典型值為 631 nm。
• 頻譜頻寬（Δλ）：典型值為 20 nm。
• 順向電壓（VF）：範圍從 1.70 V（最小值）到 2.40 V（最大值），典型值為 2.00 V。

對於 G6（亮黃綠）晶片：

• 發光強度（Iv）：範圍從 14.5 mcd（最小值）到 45.0 mcd（最大值），典型公差為 ±11%。
• 峰值波長（λp）：典型值為 575 nm。
• 主波長（λd）：典型值為 573 nm。
• 頻譜頻寬（Δλ）：典型值為 20 nm。
• 順向電壓（VF）：範圍從 1.70 V（最小值）到 2.40 V（最大值），典型值為 2.00 V。

共同參數：

• 逆向電流（IR）：當施加 5V 逆向電壓時，兩晶片的最大值均為 10 µA。

3. 分級系統說明

LED 的發光強度會進行分級，以確保同一生產批次內的一致性。這讓設計師能夠選擇符合特定亮度要求的元件。

3.1 R7 晶片分級

R7 暗紅 LED 根據其在 IF=20mA 下量測的發光強度分為三個等級。

• 等級代碼 1：18.0 mcd（最小值）至 28.5 mcd（最大值）
• 等級代碼 2：28.5 mcd（最小值）至 45.0 mcd（最大值）
• 等級代碼 3：45.0 mcd（最小值）至 72.0 mcd（最大值）

3.2 G6 晶片分級

G6 亮黃綠 LED 同樣分為三個等級。

• 等級代碼 1：14.5 mcd（最小值）至 18.0 mcd（最大值）
• 等級代碼 2：18.0 mcd（最小值）至 28.5 mcd（最大值）
• 等級代碼 3：28.5 mcd（最小值）至 45.0 mcd（最大值）

等級代碼標示於產品包裝標籤上（位於 "CAT" 欄位下）。設計師訂購時應指定所需的等級代碼，以確保其應用達到預期的亮度水準。

4. 性能曲線分析

規格書包含 R7 與 G6 晶片的典型電光特性曲線。雖然具體的圖形數據未以文字形式提供，但這些曲線通常說明了順向電流（IF）與發光強度（Iv）、順向電壓（VF）之間的關係，以及環境溫度對光輸出的影響。

從典型曲線得出的關鍵推論：對於兩種 LED 類型，發光強度隨順向電流增加而增加，但並非線性關係，特別是當電流接近最大額定值時。順向電壓具有負溫度係數，意味著接面溫度升高時，電壓會略微下降。理解這些曲線對於設計適當的限流電路以及進行熱管理，以在操作溫度範圍內維持一致的光學性能至關重要。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝外型尺寸

23-22B SMD LED 具有特定的實體佔位面積。封裝外型圖提供了 PCB 焊墊圖案設計的關鍵尺寸。關鍵尺寸包括總長度、寬度與高度，以及焊墊的位置與尺寸。陰極（負極端子）通常透過封裝上的標記來識別。除非另有規定，所有公差均為 ±0.1mm。設計師必須遵循這些尺寸，以確保正確的焊接與機械穩定性。

5.2 防潮包裝

元件以防潮包裝出貨，以防止環境濕氣造成損壞。包裝包含裝載 LED 的載帶，置於鋁製防潮袋內，並附有乾燥劑與濕度指示卡。指定了捲盤尺寸與載帶凹槽尺寸，以確保與自動化組裝設備的相容性。每捲包含 2000 個元件。

6. 焊接與組裝指南

6.1 儲存與處理

• 在準備使用前，請勿開啟防潮袋。
• 開啟前：儲存於 ≤ 30°C 與 ≤ 90% RH 環境。
• 開啟後："車間壽命" 為在 ≤ 30°C 與 ≤ 60% RH 環境下 1 年。未使用的零件必須重新密封於乾燥包裝中。
• 若乾燥劑顯示已暴露於濕氣或儲存時間超過規定，在焊接前需進行烘烤處理（60 ± 5°C，持續 24 小時）。

6.2 迴焊溫度曲線

建議採用無鉛迴焊溫度曲線：

• 預熱：150–200°C，持續 60–120 秒。
• 溫度高於 217°C（液相線）的時間：60–150 秒。
• 峰值溫度：最高 260°C，持續時間最長 10 秒。
• 升溫速率：溫度高於 255°C 時，最大 6°C/秒。
• 降溫速率：最大 3°C/秒。
• 迴焊次數不應超過兩次。

6.3 手工焊接與維修

• 使用烙鐵頭溫度 < 350°C 且功率 < 25W 的烙鐵。
• 每個端子焊接時間限制在 3 秒內。
• 加熱期間避免對 LED 施加應力，焊接後請勿彎曲 PCB。
• 不建議在焊接後進行維修。若不可避免，請使用專用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，並確認 LED 特性未劣化。

7. 包裝與訂購資訊

捲盤上的產品標籤提供了可追溯性與正確應用所需的基本資訊：

• CPN：客戶產品編號
• P/N：產品編號（例如，23-22B/R7G6C-A30/2T）
• QTY：包裝數量（2000 個/捲）
• CAT：發光強度等級（分級代碼）
• HUE：色度座標與主波長等級
• REF：順向電壓等級
• LOT No：製造批號

8. 應用設計考量

8.1 電路保護

關鍵：必須始終使用一個外部限流電阻與 LED 串聯。順向電壓有一個範圍（1.7V 至 2.4V），且其 IV 特性曲線陡峭。若無電阻，電源電壓的微小變化可能導致順向電流發生巨大且可能具破壞性的變化。電阻值應根據最大電源電壓與 LED 的最大順向電流額定值計算，並考慮最壞情況下的順向電壓。

8.2 熱管理

雖然功率消耗很低（60mW），但將接面溫度維持在指定的操作範圍內，對於長期可靠性與穩定的光輸出至關重要。確保使用足夠的 PCB 銅箔面積或散熱孔，特別是當多個 LED 緊密放置在一起或環境溫度較高時。

8.3 應用限制

本產品專為一般商業與工業應用而設計。未經事先諮詢與潛在的額外認證，不特別適用於高可靠性應用，例如軍事/航太、汽車安全/保全系統（例如安全氣囊、煞車）或生命攸關的醫療設備。

9. 技術比較與差異化

23-22B 的主要差異在於其在單一、非常緊湊的 SMD 封裝內實現多色發光的能力。與使用兩個獨立的單色 LED 相比，它節省了 PCB 空間並簡化了組裝。兩種顏色均使用 AlGaInP 材料，提供了良好的發光效率與色純度。其與標準、大量生產的 SMT 製程相容，使其成為量產消費性電子產品與汽車內裝電子產品的成本效益解決方案。

10. 常見問題（FAQ）

10.1 我可以獨立驅動 R7 和 G6 晶片嗎？

可以，23-22B 封裝包含兩個電氣隔離的 LED 晶片。它們具有獨立的陽極與陰極連接，允許它們透過獨立的限流電路獨立驅動。這實現了動態混色或獨立信號指示。

10.2 分級系統的目的是什麼？

分級確保了同一生產批次內的亮度一致性。對於需要均勻外觀的應用（例如背光指示燈陣列），指定並使用來自相同等級代碼的 LED 對於避免可見的亮度差異至關重要。

10.3 為什麼需要防潮包裝？

SMD 封裝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膨脹，導致內部層間分離或 "爆米花效應"，使封裝破裂並損壞元件。防潮袋與乾燥劑在儲存與運輸過程中可防止此情況發生。

11. 設計與使用案例研究

情境：為網路路由器設計多功能狀態指示燈。設計師需要一個單一元件來顯示電源（恆亮紅色）、網路活動（閃爍綠色）與故障狀態（紅綠交替閃爍）。23-22B 是一個理想的選擇。其小巧尺寸適合有限的前面板空間。獨立的紅色（R7）與綠色（G6）晶片可透過電晶體驅動器由簡單的微控制器 GPIO 腳位控制。透過為兩種顏色指定等級代碼 2，可在所有生產單元中實現一致的亮度。設計師遵循迴焊溫度曲線指南，並包含適當的串聯電阻（例如，針對 5V 電源使用 150 歐姆，以最壞情況 Vf 計算），以確保產品使用壽命內的可靠運作。

12. 工作原理

發光二極體（LED）是一種當電流通過時會發光的半導體元件。此現象稱為電致發光。在 23-22B 中，R7 晶片使用 AlGaInP（磷化鋁鎵銦）半導體結構，優化以發射光譜紅色部分的光（主波長約 631nm）。G6 晶片使用不同組成的 AlGaInP 來發射黃綠色區域的光（主波長約 573nm）。當施加超過晶片能隙能量的順向電壓時，電子與電洞在半導體的主動區域復合，以光子（光）的形式釋放能量。特定的材料組成決定了發射光的波長（顏色）。

13. 技術趨勢

指示燈與背光 LED 的趨勢持續朝向更高效率（每瓦電能輸入產生更多光輸出）、更小的封裝尺寸以獲得更大的設計靈活性，以及改善在溫度與使用壽命期間的顏色一致性與穩定性。像 23-22B 這樣的多晶片封裝代表了整合趨勢，減少了 PCB 上的元件數量。此外，環保合規性（無鉛、無鹵素）現已成為全球法規驅動的標準要求。未來的發展可能包括更薄的封裝以及與控制電路的整合，以實現 "智慧型 LED" 模組。