SMD LED 17-215/S2C-AQ1R2B/3T 資料手冊 - 亮橙色 - 2.0x1.25x0.8mm - 最大 2.35V - 60mW - 英文技術文件

1. 產品概述

本文件提供 17-215/S2C-AQ1R2B/3T 表面黏著裝置 (SMD) 發光二極體 (LED) 的完整技術規格。此元件為單色型，能發出亮橙色光，採用 AlGaInP 半導體材料封裝於水透明樹脂中製成。其主要設計優勢在於其緊湊的外形尺寸，能顯著縮小印刷電路板 (PCB) 的尺寸、允許更高的元件封裝密度、最小化所需的儲存空間，並最終有助於開發更小的終端用戶設備。其封裝的輕量化特性，進一步使其成為微型與空間受限應用的理想選擇。

1.1 主要特性與合規性

此LED以8mm載帶包裝，捲繞於直徑7英吋的捲盤上，確保與標準自動化取放組裝設備相容。其設計適用於紅外線迴焊與氣相迴焊製程，便於整合至現代化生產線。本產品為無鉛元件，並持續符合有害物質限制(RoHS)指令。同時亦符合歐盟REACH法規，並滿足無鹵素要求，其溴(Br)與氯(Cl)含量均低於900 ppm，且兩者總和低於1500 ppm。

1.2 目標應用

此LED適用於多種指示燈與背光功能。常見應用領域包括：汽車儀表板與開關背光、電話與傳真機等通訊設備的狀態指示燈與鍵盤背光、液晶顯示器(LCD)的平面背光模組，以及需要明亮橙色訊號的通用指示燈用途。

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應力極限，超過此極限可能對元件造成永久性損壞。這些數值是在環境溫度(Ta)為25°C下指定的，且在任何操作條件下均不得超過。最大反向電壓(VR)為5V。最大連續順向電流(IF)為25 mA。對於脈衝操作，在1 kHz、工作週期為1/10的條件下，允許的峰值順向電流(IFP)為60 mA。最大功率耗散(Pd)為60 mW。該元件可承受依據人體放電模式(HBM)標準的2000V靜電放電(ESD)。操作溫度範圍(Topr)為-40°C至+85°C，而儲存溫度範圍(Tstg)稍寬，為-40°C至+90°C。對於焊接，元件可承受峰值溫度為260°C、持續時間最長10秒的回焊曲線，或使用烙鐵頭溫度為350°C的手工焊接，每個端子焊接時間最長不超過3秒。

2.2 電氣與光學特性

電氣-光學特性是核心性能參數，測量條件為Ta=25°C及標準測試電流IF=20 mA。發光強度(Iv)有一個典型範圍，其具體的最小值和最大值由分級系統定義。視角(2θ1/2)，即發光強度為軸上值一半的角度，通常為130度，提供寬廣的發射模式。光輸出由其光譜特性表徵：峰值波長(λp)通常為611 nm，而主波長(λd)則根據分級，範圍在600.5 nm至612.5 nm之間。光譜頻寬(Δλ)通常為17 nm。電氣特性由順向電壓(VF)定義，其範圍為1.75V至2.35V。當施加5V反向電壓時，反向電流(IR)保證為10 μA或更低，請注意該元件並非設計用於反向偏壓操作。

2.3 熱考量

雖然未在獨立章節中明確詳述，但熱管理已隱含在規格中。最大功耗60 mW以及最高達+85°C的工作溫度範圍定義了熱操作窗口。設計人員必須確保接面溫度不超過其最大限制，該溫度受PCB佈局、銅箔面積和環境條件影響。透過PCB焊墊進行適當的散熱對於維持長期可靠性及防止光輸出衰減至關重要。

3. Binning System 說明

本產品根據三個關鍵參數進行分檔，以確保生產批次內的一致性，並讓設計師能選擇符合其特定公差要求的元件。

3.1 發光強度分級

發光強度分為四個檔位代碼：Q1、Q2、R1和R2。Q1檔涵蓋強度從72.00 mcd至90.00 mcd。Q2範圍為90.00 mcd至112.00 mcd。R1範圍為112.00 mcd至140.00 mcd。輸出最高的R2檔，則包含140.00 mcd至180.00 mcd的LED。每個檔位內適用±11%的公差。

3.2 主波長分級

主波長與感知顏色相關，分為四個代碼：D8、D9、D10和D11。D8涵蓋600.50 nm至603.50 nm。D9涵蓋603.50 nm至606.50 nm。D10涵蓋606.50 nm至609.50 nm。D11涵蓋609.50 nm至612.50 nm。每個等級內保持±1 nm的嚴格容差。

3.3 順向電壓分級

順向電壓分為三個等級，以協助電流調節設計。等級0涵蓋1.75V至1.95V。等級1涵蓋1.95V至2.15V。等級2涵蓋2.15V至2.35V。每個等級指定±0.1V的容差。

4. 性能曲線分析

資料手冊參考了典型的光電特性曲線。雖然文中未提供具體圖表，但此類LED的標準曲線通常會包含順向電流（IF）與順向電壓（VF）之間的關係，顯示二極體的指數IV特性。另一條關鍵曲線將描述相對發光強度作為順向電流的函數，說明光輸出如何隨電流增加直至達到最大額定值。第三個重要圖表將顯示發光強度隨環境溫度的變化，通常表現為輸出隨溫度升高而下降。最後，光譜分佈圖將顯示相對輻射功率作為波長的函數，以611 nm峰值為中心，17 nm頻寬清晰可見。這些曲線對於設計人員預測非標準測試條件下的性能至關重要。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

該LED採用標準SMD封裝。關鍵尺寸（單位：毫米）如下，除非另有說明，一般公差為±0.1mm：封裝總長度為2.0 mm。寬度為1.25 mm。高度為0.8 mm。陰極識別標記通常是封裝上的凹口或綠色標記。詳細圖面包含焊墊間距（例如，焊墊中心間距1.5 mm）以及焊墊圖案建議，以確保正確焊接和機械穩定性。

5.2 極性辨識

正確的極性對運作至關重要。封裝設有視覺標記，例如切角或彩色圓點，以識別陰極端子。設計人員必須將此標記與PCB佈局上對應的陰極焊墊對齊，以防止反向連接；若超過最大反向電壓，反向連接可能導致立即故障或性能下降。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴流焊溫度曲線

進行無鉛迴焊時，必須遵循特定的溫度曲線。預熱區應在60至120秒內，從環境溫度升溫至150°C至200°C之間。關鍵的迴焊區要求溫度在217°C（典型無鉛焊料的熔點）以上維持60至150秒，峰值溫度不得超過260°C且持續時間不超過10秒。升溫至峰值的最大速率應為每秒6°C，且溫度高於255°C的時間應限制在最多30秒。冷卻速率不得超過每秒3°C。同一元件不應進行超過兩次的迴焊作業。

6.2 手動焊接說明

若需進行手工焊接，必須極度謹慎。烙鐵頭溫度必須低於350°C。每個端子的接觸時間必須限制在3秒或更短。烙鐵功率應為25W或更低。焊接兩個端子之間應至少間隔2秒，以防止過度熱累積。強烈建議在進行任何維修工作時使用雙頭烙鐵，以同時加熱兩個端子，避免機械應力。

6.3 儲存與濕度敏感性

此元件對濕度敏感。防潮袋在準備使用零件前不得開啟。開封後，未使用的LED必須儲存在溫度30°C或以下、相對濕度60%或以下的環境中。開袋後的「車間壽命」為168小時（7天）。若超過此時間，或濕度指示劑（矽膠）已變色，則在使用前必須將元件以60°C ±5°C烘烤24小時，以去除吸收的濕氣，防止迴焊過程中發生「爆米花」現象。

7. 封裝與訂購資訊

7.1 捲帶與載帶規格

LED以寬度8 mm的凸起式載帶包裝。載帶捲繞於標準7英吋（178 mm）直徑的捲盤上。每捲盤包含3000顆。提供了捲盤的詳細尺寸，包括中心孔直徑與凸緣寬度，以及載帶凹槽與封蓋膠帶的精確尺寸。

7.2 標籤說明

The reel label contains critical information for traceability and identification: CPN (Customer's Product Number), P/N (Manufacturer's Product Number, e.g., 17-215/S2C-AQ1R2B/3T), QTY (Packing Quantity), CAT (Luminous Intensity Rank/bin), HUE (Chromaticity Coordinates & Dominant Wavelength Rank/bin), REF (順向電壓 Rank/bin), and LOT No (Manufacturing Lot Number for traceability).

7.3 防潮包裝

捲盤與乾燥劑包和濕度指示卡一同密封在鋁箔防潮袋內。此包裝確保元件在運輸和儲存過程中保持乾燥，直至使用時。

8. 應用設計建議

8.1 限流與保護

為確保安全操作，必須使用外部限流電阻。LED的正向電壓具有負溫度係數和製造公差。電源電壓的輕微上升或VF的下降可能導致正向電流大幅且具潛在破壞性的增加。電阻值必須根據電源電壓（Vs）、在目標電流下的最大正向電壓（來自分檔的VF_max）以及目標正向電流（IF，連續電流不得超過25 mA）計算。公式為 R = (Vs - VF) / IF。使用最小VF進行計算可確保在最壞情況下電流不超過限值。

8.2 PCB佈局考量

PCB焊盤圖形應與建議的佔位面積相符，以確保形成適當的焊錫圓角並提供足夠的機械強度。連接至散熱焊盤（如有）或陽極/陰極走線的足夠銅箔面積有助於散熱。避免將LED放置在其它主要熱源附近。確保PCB絲印上的極性標記與封裝標記清晰對應。

8.3 應用限制

此標準商用級 LED 並非專為設計或認證用於高可靠性應用，在該類應用中元件故障可能導致嚴重傷害或損失。這包括但不限於軍事及航太系統、汽車安全與保全系統（例如：安全氣囊、煞車）以及生命維持醫療設備。對於此類應用，必須採購具有適當汽車或醫療級認證的元件。本文件中的規格僅保證元件在所述絕對最大額定值和建議工作條件下使用時的效能。

9. 技術比較與差異化

與傳統引腳式 LED 相比，此 SMD 類型具有顯著優勢：佔用面積小得多，可實現更高密度的佈局；適合自動化組裝，降低勞力成本；並透過焊點與 PCB 實現更好的熱耦合。在 SMD 橙色 LED 類別中，此特定元件因其採用 AlGaInP 技術而與眾不同，該技術通常比舊技術（如用於橙/紅色的 GaAsP）提供更高的效率和更好的色純度。其 130 度的寬視角使其適用於需要廣泛可見度的應用，與用於聚焦照明的窄角 LED 不同。其符合無鹵素和 RoHS 標準，與現代環保法規保持一致。

10. 常見問題 (FAQ)

Q: 峰值波長與主波長有何不同？
A: 峰值波長（λp）是指發射光功率達到最大值時的波長。主波長（λd）是指與LED輸出光感知顏色相匹配的單色光波長。對於光譜對稱的LED，兩者通常很接近，但λd在基於顏色的應用中更為相關。

Q: 如果我使用等於其典型VF的恆定電壓源，是否可以不加限流電阻來驅動這個LED？
A: 不行。這極其危險，很可能會損壞LED。VF值存在公差，且會隨溫度變化。所謂的「恆定」電壓源必須具有能主動限制電流的輸出阻抗，這實際上就是串聯電阻的作用。

Q: 為什麼儲存溫度範圍比工作溫度範圍更寬？
A: 工作溫度範圍考慮了可能加速失效機制的主動電氣和熱應力。儲存範圍適用於被動元件，主要關注材料穩定性和濕氣侵入，因此允許的溫度窗口稍寬。

Q: 如果打開包裝後超過7天的車間壽命會怎樣？
A: 元件會吸收空氣中的濕氣。在回流焊過程中，這些濕氣可能迅速汽化，導致內部分層或破裂（「爆米花」效應），從而引發立即或潛在的故障。需要按照規定進行烘烤以驅除這些濕氣。

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。 設計師需要在控制面板上安裝20個橙色指示燈。為確保視覺一致性，他們應指定來自相同發光強度分級（例如，全部為R1）和相同主波長分級（例如，全部為D10）的LED。他們計劃使用5V電源。選用第2級中最差的VF_max值2.35V以及目標電流20 mA，串聯電阻值為 R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 歐姆。最接近的標準值為130歐姆。電阻消耗的功率為 (5V-2.35V)*0.02A = 0.053W，因此標準的1/8W (0.125W) 電阻已足夠。PCB佈局應使用推薦的焊盤圖形，並且所有LED應安裝在電路板上，並在一次迴焊過程中完成焊接，以確保一致的熱經歷。

12. 運作原理介紹

此LED的發光基於磷化鋁鎵銦（AlGaInP）半導體p-n接面中的電致發光原理。當施加超過接面內建電位的順向電壓時，來自n型區域的電子和來自p型區域的電洞被注入主動區域。在那裡，電子與電洞復合，釋放能量。在像AlGaInP這樣的直接能隙半導體中，此能量的很大一部分以光子（光）的形式釋放。AlGaInP合金的特定成分決定了能隙能量，這直接決定了發射光的波長（顏色）。對於亮橙色，其能隙對應於波長約為611 nm的光子。水清環氧樹脂封裝體保護半導體晶片，提供機械支撐，並塑造光輸出光束。

13. 技術趨勢與發展

SMD LED的總體趨勢是朝向更高的發光效率（每瓦電能產生更多光輸出）、通過更嚴格的分檔提高色彩一致性，以及在更高溫度和電流條件下提升可靠性。封裝技術持續演進以實現更好的熱管理，從而在更小的尺寸內允許更高的驅動電流。同時，業界也致力於在單一封裝平台內提供更廣泛的光譜選項。此外，將板載控制電子元件（例如恆流驅動器、PWM控制器）整合到LED封裝中是一個日益增長的趨勢，這簡化了終端用戶的電路設計。環境合規性，例如無鹵材料和進一步減少有害物質，仍然是整個行業的關鍵發展驅動力。