SMD LED 17-215/S2C-CP2R1B/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

17-215/S2C-CP2R1B/3T 是一款表面黏著元件 (SMD) LED，專為高密度、微型化應用而設計。它採用 AIGaInP 半導體技術，能產生明亮的橙色光輸出。此元件的特點在於其小巧的佔位面積、輕量化的結構，以及與現代自動化組裝製程的相容性。

1.1 核心優勢

此 LED 的主要優勢源自其 SMD 封裝。與傳統引線框架 LED 相比，其尺寸顯著縮小，使得設計更緊湊的印刷電路板 (PCB) 成為可能。這帶來更高的元件封裝密度、減少元件與成品的儲存空間需求，並最終得以製造出更小的終端用戶設備。其封裝的輕量化特性，使其特別適合重量為關鍵因素的便攜式與微型電子裝置。

1.2 目標市場與應用

此LED旨在滿足消費性和工業電子產品中的通用照明與指示應用。具體應用領域包括儀表板、開關和符號的背光；電話和傳真機等通訊設備中的指示與背光功能；以及作為液晶顯示器（LCD）的平面背光源。其通用設計使其適用於多種其他指示與低強度照明任務。

2. 技術規格深入探討

本節根據其絕對最大額定值和電光特性，對裝置的關鍵技術參數提供詳細、客觀的分析。

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義了可能導致裝置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): 5V。反向偏壓超過此電壓可能導致接面崩潰。
• 連續順向電流 (I_F): 25 mA。可持續施加的最大直流電流。
• 峰值順向電流 (I_FP): 60 mA。此僅允許在脈衝條件下（工作週期 1/10，頻率 1 kHz）處理暫態突波。
• 功率消耗 (P_d): 60 mW。封裝可消耗的最大功率，考量熱限制，計算為順向電壓乘以順向電流。
• 靜電放電 (ESD): 人體模型 (HBM) 等級為 2000V。這表示具有中等程度的 ESD 耐受性；仍必須遵循正確的操作程序。
• 溫度範圍： 工作溫度範圍為-40°C至+85°C，儲存溫度範圍為-40°C至+90°C，適用於工業環境。
• 焊接溫度： 可承受260°C迴流焊接10秒或350°C手工焊接3秒，相容於無鉛製程。

2.2 電氣與光學特性

此參數於標準測試條件25°C及順向電流(I_F) 20 mA下量測，用以定義元件性能。

• 發光強度(I_v): 範圍自最小值57.00 mcd至最大值140.00 mcd。未指定典型值，表示性能透過分級系統管理（參見第3節）。
• 視角 (2θ)_1/2): 典型的130度寬視角，提供適用於背光與指示燈應用的寬廣發光模式。
• 峰值波長 (λ_p): 通常為611 nm，位於可見光譜的橙色區域。
• 主波長 (λ_d): 範圍從603.50 nm至609.50 nm。此為人眼感知的波長，並受到嚴格控制。
• 頻譜帶寬 (Δλ): 通常為17 nm，表示以峰值波長為中心、相對狹窄的頻譜發射。
• 順向電壓 (V_F): 在20 mA電流下，電壓範圍為1.75V至2.35V。此參數亦經過分選歸類。
• 反向電流 (I_R): 施加5V反向偏壓時，最大電流為10 μA。數據手冊明確註明，此元件並非為反向操作設計；此測試僅用於品質驗證。

3. 分級系統說明

為確保生產中的性能一致性，LED會根據性能進行分選歸類。這讓設計師能為其應用選擇符合特定標準的元件。

3.1 發光強度分級

發光強度分為四個等級（P2, Q1, Q2, R1），並定義了最小與最大值。例如，R1等級包含發光強度介於112.00 mcd至140.00 mcd之間的LED。設計師可指定等級代碼，以確保其應用能達到最低亮度要求。

3.2 主波長分級

主波長與感知顏色相關，被分為兩個範圍：D9 (603.50 - 606.50 nm) 和 D10 (606.50 - 609.50 nm)。這種嚴格的控制確保了陣列或顯示器中多個LED的顏色一致性。

3.3 順向電壓分選

順向電壓分為三個代碼：0 (1.75 - 1.95V)、1 (1.95 - 2.15V) 和 2 (2.15 - 2.35V)。了解 V_F 分檔對於電源設計非常重要，特別是在驅動多個串聯LED時，以確保均勻的電流分配和亮度。

4. 性能曲線分析

雖然PDF參考了典型的電光特性曲線，但擷取的內容中並未提供如相對發光強度 vs. 順向電流、順向電壓 vs. 接面溫度以及光譜分佈等參數的具體圖表。在完整的資料手冊中，這些曲線對於理解元件在非標準條件（例如，不同的驅動電流或環境溫度）下的行為至關重要。設計人員會使用IV曲線來確定必要的限流電阻值，並使用溫度降額曲線來理解發光輸出如何隨著接面溫度升高而下降。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

本元件採用標準SMD封裝。其關鍵尺寸（除非另有說明，典型公差為±0.1mm）長度約為2.0mm，寬度約為1.25mm，高度約為0.8mm。資料手冊中包含詳細的尺寸標註圖，顯示了焊墊佈局、元件外型以及極性標記（通常以封裝上的陰極標記表示）。

5.2 極性辨識與安裝

正確的極性對元件運作至關重要。封裝上包含一個視覺標記以識別陰極。我們提供了建議的PCB焊墊圖形（焊墊設計），以確保在迴焊過程中形成良好的焊點並維持機械穩定性。遵循此焊墊圖形對於可靠的自動化組裝至關重要。

6. 焊接與組裝指南

正確的處理與焊接對可靠性至關重要。

6.1 儲存與濕度敏感性

元件包裝於含有乾燥劑的防潮袋中。在準備使用零件前，請勿開啟包裝袋。開封後，未使用的LED必須儲存在≤30°C且相對濕度≤60%的環境中，並在168小時（7天）內使用。若超過此時間窗口或乾燥劑指示劑顯示已飽和，則在焊接前需進行60±5°C、24小時的烘烤，以防止迴焊過程中發生「爆米花」損壞。

6.2 迴流焊接溫度曲線

指定使用無鉛迴焊溫度曲線：

• 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： 在達到 255°C 前，最高 6°C/秒。
• 冷卻速率： 最高 3°C/秒。

6.3 手工焊接與返修

若 hand soldering is necessary, the iron tip temperature must be below 350°C, applied for no more than 3 seconds per terminal. A low-power iron (<25W) is recommended. A cooling interval of at least 2 seconds should be observed between soldering each terminal. Rework is strongly discouraged. 若 absolutely unavoidable, a specialized double-head soldering iron must be used to simultaneously heat both terminals, and the impact on LED characteristics must be verified beforehand.

7. 封裝與訂購資訊

7.1 捲帶包裝

LED以8毫米寬的凸起載帶包裝，捲繞在直徑7英吋的捲盤上。每捲包含3000顆。提供載帶凹槽與捲盤的詳細尺寸，以確保與自動貼裝設備的相容性。

7.2 標籤說明

捲盤標籤包含用於追溯性和正確應用的關鍵資訊：

• P/N： 製造商的產品編號（17-215/S2C-CP2R1B/3T）。
• CAT： 發光強度分級代碼（例如：P2、Q1、R1）。
• HUE： 主波長分級代碼（例如：D9、D10）。
• REF： 順向電壓分級代碼（例如：0, 1, 2）。
• LOT No: 用於品質追蹤的生產批號。

8. 應用設計考量

8.1 限流是強制性要求

LED 是電流驅動元件。 絕對需要一個外部限流電阻。 順向電壓具有負溫度係數及製造公差。若無串聯電阻，供電電壓的輕微增加將導致順向電流大幅且可能具破壞性的上升。電阻值 (R) 使用歐姆定律計算：R = (V_電源 - V_F) / I_F，其中 I_F 為所需的驅動電流（≤25 mA DC）。

8.2 熱管理

雖然封裝小巧，但功率耗散（最高 60 mW）會產生熱量。為確保最佳使用壽命和穩定的光輸出，請確保 PCB 提供足夠的散熱設計。避免將 LED 置於無通風的密閉空間中。最高工作環境溫度為 85°C；實際接面溫度將會更高。

8.3 應用限制

本產品專為一般商業與工業應用設計。它並未針對高可靠性應用進行特定認證，這類應用若發生故障可能導致嚴重傷害或損失，例如汽車安全系統（安全氣囊、煞車）、軍事/航太系統或生命維持醫療設備。對於此類應用，必須採購具備相應認證與可靠性數據的元件。

9. 技術比較與差異化

此LED的關鍵差異化優勢在於其結合了極緊湊的SMD封裝（有助於微型化）、130度寬視角（適合區域照明），以及採用AIGaInP技術。相較於GaAsP等舊技術，AIGaInP技術通常在紅-橙-琥珀光譜中能提供更高效率與更好的色彩飽和度。其符合RoHS、REACH及無鹵素標準，使其適合具有嚴格環保法規的全球市場。

10. 常見問題 (FAQ)

Q: 若使用5V電源驅動此LED，並希望電流為20mA，我需要多大的電阻？
A: 採用保守設計，使用最大V_F 值2.35V進行計算：R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5Ω。標準的130Ω或150Ω電阻皆適用。請務必透過實際測量確認最終電流。

問：我可以使用更高電流脈衝驅動這個LED以獲得更高亮度的閃光嗎？
答：可以，但必須在絕對最大額定值範圍內。您可以使用最高60 mA的電流進行脈衝驅動，但工作週期必須為10%或更低（例如：開啟1ms，關閉9ms），頻率為1 kHz。平均電流不得超過25 mA。

問：在我的產品中，如何確保多個LED的顏色保持一致？
答：訂購時請指定嚴格的主波長分檔（D9或D10，不可混合）。為獲得最高一致性，請訂購同一生產批次（批號）的產品。

問：包裝袋已打開一週。我還可以使用這些LED嗎？
答：首先，請檢查乾燥劑指示劑。如果它已變色，或者自打開包裝已超過168小時，您必須在嘗試焊接前，將LED在60°C下烘烤24小時，以防止濕氣造成的損壞。

11. 設計與使用案例研究

情境：為網路路由器設計一個狀態指示燈面板。 該面板需要10個橙色LED來顯示鏈路活動與電源狀態。PCB上的空間有限。
設計選擇： 選擇17-215 LED是因為其小巧的2.0x1.25mm封裝尺寸，使得所有10個LED能夠緊密排列成一行。其130度的寬廣視角確保指示燈能從各種角度清晰可見。設計師指定了發光強度等級R1，以保證在光線充足的房間內仍清晰可辨，並指定色度等級D10以確保一致的橙色色調。每個LED串聯一個150Ω電阻，連接到3.3V系統電源軌，根據每個LED的Vf值，驅動電流約為18-20 mA。PCB佈局遵循建議的焊盤圖案，組裝廠使用指定的無鉛迴焊溫度曲線。_F 等級。PCB佈局遵循建議的焊盤圖案，組裝廠使用指定的無鉛迴焊溫度曲線。

12. 技術原理介紹

此LED基於在基板上生長的磷化鋁銦鎵（AIGaInP）半導體材料。當施加正向電壓時，電子和電洞被注入到主動區域並在此復合，以光子（光）的形式釋放能量。晶格中鋁、銦和鎵的特定比例決定了能隙能量，這直接定義了發射光的波長（顏色）——在此例中為橙色（約611 nm）。使用「水透明」樹脂透鏡是為了在不改變顏色的情況下，最大限度地從半導體晶片中提取光線，這與擴散或染色樹脂不同。

13. 產業趨勢與發展

針對指示燈與背光應用的SMD LED趨勢，持續朝向更高效率（每mA電流提供更高光輸出）、更小封裝尺寸以提升密度，以及改善色彩一致性與在溫度及使用壽命期間的穩定性發展。此外，廣泛採用環保材料的驅動力強勁，此產品符合無鹵與無鉛標準即為明證。再者，將功能整合於LED封裝內（例如內建限流電阻或IC驅動器）的趨勢日益增長，旨在簡化電路設計並節省電路板空間，儘管本特定元件仍屬分立元件。