目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心特性與合規性
- 1.2 目標應用
- 2. 技術規格詳解
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電光特性
- 3. 分級系統說明
- 3.1 發光強度分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 相對發光強度 vs. 環境溫度
- 4.2 相對發光強度 vs. 順向電流
- 4.3 順向電壓 vs. 順向電流
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 迴焊溫度曲線
- 6.2 手動焊接注意事項
- 6.3 儲存與濕度敏感性
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 載帶與捲盤規格
- 7.2 標籤說明
- 8. 應用設計考量
- 8.1 電路設計要點
- 8.2 熱管理
- 8.3 靜電放電防護
- 9. 技術比較與差異
- 10. 常見問題 (FAQ)
- 10.1 我可以不接電阻直接驅動這顆LED嗎？
- 10.2 峰值波長與主波長有何不同？
- 10.3 為何紅色與綠色的ESD等級不同？
- 10.4 這顆LED可以用於汽車內裝照明嗎？
- 11. 實務設計案例研究
- 11.1 設計一個雙色狀態指示燈
- 12. 工作原理
- 13. 技術趨勢
1. 產品概述
12-22 SMD LED 是一款專為高密度PCB應用設計的緊湊型表面黏著發光二極體。它屬於多色型，提供亮紅色（採用AlGaInP晶片技術）與亮綠色（採用InGaN晶片技術）。此元件的主要優勢在於其佔位面積相較於傳統引線框架LED大幅縮小，使終端產品得以微型化、電路板上的封裝密度更高，並減少儲存需求。其輕量化結構使其特別適合可攜式與微型電子裝置。
1.1 核心特性與合規性
- 包裝於8mm載帶，捲繞於7英吋直徑捲盤，適用於自動化取放組裝。
- 完全相容於標準紅外線與氣相迴焊製程。
- 採用無鉛材料製造，確保符合環保法規。
- 本產品符合歐盟RoHS（有害物質限制）指令。
- 符合歐盟REACH（化學品註冊、評估、授權和限制）法規。
- 無鹵素結構：溴 (Br) < 900 ppm，氯 (Cl) < 900 ppm，Br+Cl < 1500 ppm。
1.2 目標應用
此LED用途廣泛，適用於各種照明與指示用途：
- 背光照明：儀表板指示燈、開關背光與符號照明的理想選擇。
- 通訊設備：在電話、傳真機等裝置中作為狀態指示燈與鍵盤背光。
- 顯示技術：用於LCD面板的平面背光。
- 通用指示：適用於各種需要緊湊、可靠狀態指示燈的消費性與工業電子產品。
2. 技術規格詳解
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極限。不保證在此條件下運作。
| 參數 | 符號 | 代碼 | 額定值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|
| 逆向電壓 | VR | 所有 | 5 | V |
| 順向電流 | IF | R6 / GH | 25 | mA |
| 峰值順向電流 (工作週期 1/10 @1kHz) | IFP | R6 | 60 | mA |
| 峰值順向電流 (工作週期 1/10 @1kHz) | IFP | GH | 100 | mA |
| 功率消耗 | Pd | R6 | 60 | mW |
| 功率消耗 | Pd | GH | 95 | mW |
| 靜電放電（人體模型） | ESD (HBM) | R6 | 2000 | V |
| 靜電放電（人體模型） | ESD (HBM) | GH | 150 | V |
| 操作溫度 | Topr | 所有 | -40 至 +85 | °C |
| 儲存溫度 | Tstg | 所有 | -40 至 +90 | °C |
| 焊接溫度（迴焊） | Tsol | 所有 | 260°C 持續 10 秒 | - |
| 焊接溫度（手動） | Tsol | 所有 | 350°C 持續 3 秒 | - |
關鍵分析：GH（綠色）變體具有較高的峰值電流耐受度，但ESD耐受電壓顯著較低（150V，紅色為2000V）。這表示InGaN晶片對靜電放電更為敏感，需要更嚴格的處理預防措施。兩種變體均支援寬廣的工業溫度範圍。
2.2 電光特性
在環境溫度 (Ta) 為25°C下量測，這些參數定義了典型性能。
| 參數 | 符號 | 代碼 | Min. | Typ. | Max. | 單位 | 條件 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 發光強度 | Iv | R6 | 72.0 | - | 180.0 | mcd | IF=20mA |
| 發光強度 | Iv | GH | 112.0 | - | 285.0 | mcd | IF=20mA |
| 視角 | 2θ1/2 | 所有 | - | 120 | - | 度 | - |
| 峰值波長 | λp | R6 | - | 632 | - | nm | - |
| 峰值波長 | λp | GH | - | 518 | - | nm | - |
| 主波長 | λd | R6 | - | 624 | - | nm | - |
| 主波長 | λd | GH | - | 525 | - | nm | - |
| 頻譜頻寬 | △λ | R6 | - | 20 | - | nm | - |
| 頻譜頻寬 | △λ | GH | - | 35 | - | nm | - |
| 順向電壓 | VF | R6 | 1.7 | 2.0 | 2.4 | V | - |
| 順向電壓 | VF | GH | 2.7 | 3.3 | 3.7 | V | - |
| 逆向電流 | IR | R6 | - | - | 10 | μA | VR=5V |
| 逆向電流 | IR | GH | - | - | 50 | μA | VR=5V |
關鍵分析：綠色LED (GH) 通常提供較高的發光強度，但順向電壓也較高（約3.3V，紅色約2.0V）。這對電源供應設計有直接影響。寬廣的120度視角提供了適合區域照明的寬廣發光模式。設計限流電路時必須考量順向電壓範圍，以確保生產批次間的亮度一致性。
3. 分級系統說明
為確保亮度一致性，LED會根據其在20mA下量測到的發光強度進行分級。
3.1 發光強度分級
R6 (紅色 AlGaInP)：
- Q級：72.0 mcd (最小) 至 112.0 mcd (最大)
- R級：112.0 mcd (最小) 至 180.0 mcd (最大)
GH (綠色 InGaN)：
- R級：112.0 mcd (最小) 至 180.0 mcd (最大)
- S級：180.0 mcd (最小) 至 285.0 mcd (最大)
注意：規格書中規定發光強度容差為±11%。此分級制度讓設計師能選擇符合其應用特定亮度需求的元件，確保在多LED陣列或匹配的指示燈對中視覺上的一致性。
4. 性能曲線分析
規格書提供了R6（紅色）變體的典型特性曲線，說明關鍵參數之間的關係。
4.1 相對發光強度 vs. 環境溫度
LED的輸出會隨著環境溫度升高而降低。對於在高溫環境下運作或LED自身發熱顯著的應用，這是關鍵考量。設計師必須根據接面溫度對預期光輸出進行降額處理。
4.2 相對發光強度 vs. 順向電流
此曲線顯示光輸出與電流並非線性比例關係，特別是在較高電流時。在建議的連續順向電流（20mA）以上運作，可能導致亮度增益遞減，同時急遽增加功率消耗並縮短使用壽命。
4.3 順向電壓 vs. 順向電流
IV曲線展示了二極體特有的指數關係。順向電壓的微小變化會導致電流的大幅變化。這強調了必須與LED串聯使用限流電阻或恆流驅動器，以防止熱失控與損壞。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
12-22 SMD LED具有緊湊的矩形本體。關鍵尺寸包括總長度、寬度和高度，以及焊墊佈局建議。陰極通常由封裝上的綠色標記或凹口指示。遵循指定的焊墊佈局對於迴焊過程中可靠的焊接與正確對位至關重要。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴焊溫度曲線
此元件適用於無鉛迴焊。建議的溫度曲線至關重要：
- 預熱：150–200°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。
- 降溫速率：最高3°C/秒。
關鍵規則：同一LED組件不應進行超過兩次的迴焊。
6.2 手動焊接注意事項
若無法避免手動焊接：
- 使用烙鐵頭溫度低於350°C的烙鐵。
- 每個端子接觸時間限制在3秒內。
- 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秒冷卻時間。
- 加熱期間避免對LED本體施加機械應力。
6.3 儲存與濕度敏感性
LED包裝於含乾燥劑的防潮袋中。
- 開封前：儲存於≤30°C且≤90%相對濕度(RH)。
- 開封後（車間壽命）：在≤30°C且≤60% RH條件下，168小時（7天）。
- 烘烤：若超過車間壽命或乾燥劑顯示受潮，使用前請在60 ±5°C下烘烤24小時。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 載帶與捲盤規格
LED以凸版載帶供應，捲繞於7英吋直徑捲盤。
- 載帶寬度：8 mm。
- 口袋間距：於尺寸圖中指定。
- 每捲數量：2000顆。
7.2 標籤說明
捲盤標籤包含追溯與規格代碼：
- P/N：產品編號（例如：12-22/R6GHC-A30/2C）。
- QTY：包裝數量。
- CAT：發光強度等級（分級代碼：Q, R, S）。
- HUE：色度座標與主波長等級。
- REF：順向電壓等級。
- LOT No：製造批號，用於追溯。
8. 應用設計考量
8.1 電路設計要點
限流是強制性的。LED是電流驅動裝置。將其直接連接到電壓源將導致其汲取過量電流，造成立即損壞。必須根據電源電壓 (Vs)、LED的順向電壓 (Vf) 以及期望的順向電流 (If) 計算串聯電阻：R = (Vs- Vf) / If。為保守設計，請一律使用規格書中的最大Vf值。
8.2 熱管理
儘管體積小，仍必須考量功率消耗（綠色變體最高達95mW），特別是在密閉外殼或高密度陣列中。確保PCB有足夠的銅箔面積或散熱孔來散熱，防止LED接面溫度超過最大操作限制，這會降低光輸出與使用壽命。
8.3 靜電放電防護
特別是對於ESD等級僅150V HBM的GH（綠色）變體，在處理與組裝過程中必須實施ESD防護措施。這包括在生產環境中使用接地工作站、腕帶與離子產生器。
9. 技術比較與差異
12-22封裝在尺寸與性能之間取得平衡。相較於較大的SMD LED（例如：3528, 5050），它提供的總光輸出較少，但能實現超微型化。相較於更小的晶片LED（例如：0402, 0603），它若需要手動處理與焊接會較為容易，且由於其模壓透鏡，通常具有更好的視角與強度。單一封裝佔位面積內的多色能力（紅/綠）為雙色指示燈提供了設計靈活性。
10. 常見問題 (FAQ)
10.1 我可以不接電阻直接驅動這顆LED嗎？
No.這幾乎肯定會損壞LED。指數型的IV特性意味著輕微的過電壓會導致巨大的過電流。
10.2 峰值波長與主波長有何不同？
峰值波長 (λp)：發射頻譜中強度達到最大值時的單一波長。
主波長 (λd)：與LED感知顏色相匹配的單色光波長。它是根據人眼顏色反應（CIE色度圖）計算得出。主波長對於顏色規格更為相關。
10.3 為何紅色與綠色的ESD等級不同？
不同的半導體材料（AlGaInP vs. InGaN）與晶片結構對靜電放電的敏感性存在固有差異。基於InGaN的LED（藍、綠、白）通常比基於AlGaInP的LED（紅、琥珀）對ESD更敏感。
10.4 這顆LED可以用於汽車內裝照明嗎？
雖然技術上可能適用於某些內裝應用（如開關背光），但規格書中包含應用限制註記，建議在未經進一步認證前，勿用於高可靠性的汽車安全/保全系統。對於非關鍵的內裝照明，或許可以接受，但其寬廣的操作溫度範圍（-40°C至+85°C）是一個正面因素。
11. 實務設計案例研究
11.1 設計一個雙色狀態指示燈
情境：建立一個緊湊的PCB狀態燈，顯示紅色表示故障，綠色表示正常。
解決方案：使用一顆12-22/R6（紅色）與一顆12-22/GH（綠色）LED並排放置。
電路：設計兩個獨立的驅動電路。對於5V電源：
對於紅色 (Vf最大值 = 2.4V, If= 20mA)：R紅色= (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 Ω。使用標準130Ω或150Ω電阻。
對於綠色 (Vf最大值 = 3.7V, If= 20mA)：R綠色= (5V - 3.7V) / 0.020A = 65 Ω。使用標準68Ω電阻。
佈局：遵循封裝圖中的建議焊墊佈局。確保陰極標記方向正確。若預期進行手動焊接，請在PCB焊墊上提供小的散熱隔離。
12. 工作原理
發光二極體 (LED) 是一種透過電致發光發光的半導體裝置。當順向電壓施加於p-n接面時，來自n型區域的電子與來自p型區域的電洞在主動層（晶片材料：紅色為AlGaInP，綠色為InGaN）內復合。此復合過程以光子（光）的形式釋放能量。發射光的特定波長（顏色）由主動層所用半導體材料的能隙能量決定。模壓環氧樹脂封裝作為透鏡，用以塑形光輸出並保護精密的半導體晶片。
13. 技術趨勢
像12-22這類SMD LED的發展，遵循著產業朝向微型化、提升效率（每瓦流明數）與更高可靠性的廣泛趨勢。AlGaInP與InGaN材料的外延生長技術進步，持續改善內部量子效率與色純度。封裝技術著重於更好的熱管理以處理日益增加的功率密度，以及用於控制光束模式的增強光學設計。追求無鹵素與RoHS/REACH合規性，反映了產業對全球環保法規的回應。在單一封裝內整合多色晶片（例如：RGB）是此規格書中呈現的多色概念的邏輯延伸。
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。 |