目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心特性與合規性
- 2. 技術參數：深入客觀解讀
- 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
- 3.2 主波長分級
- 3.3 順向電壓分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
- 4.2 發光強度 vs. 順向電流
- 4.3 發光強度 vs. 環境溫度
- 4.4 頻譜分佈
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸與極性識別
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 限流要求
- 6.2 儲存與濕度敏感性
- 6.3 迴焊溫度曲線
- 6.4 手工焊接與維修
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 捲盤與載帶規格
- 7.2 標籤說明
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用場景
- 8.2 設計考量
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題（基於技術參數）
- 11. 實際使用案例
- 12. 工作原理簡介
- 13. 技術趨勢
1. 產品概述
本文件詳細說明 12-215 系列 SMD（表面黏著元件）LED 的技術規格。此元件為一款亮紅色單色 LED，專為現代電子組裝製程設計。其主要優勢在於相較於引線框架型 LED，其佔用面積大幅縮小，從而提高電路板上的元件密度、減少儲存需求，最終有助於實現更緊湊的終端產品設計。其輕量化結構更使其成為微型化與可攜式應用的理想選擇。
1.1 核心特性與合規性
此 LED 以 8mm 載帶包裝，捲繞於直徑 7 英吋的捲盤上，完全相容於標準自動化取放設備，適用於大量生產。其設計可承受紅外線與氣相迴焊製程。產品採用無鉛材料製造，並符合關鍵的環境與安全法規，包括歐盟 RoHS 指令、歐盟 REACH 以及無鹵素要求（Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm）。產品本身維持在符合 RoHS 的規格範圍內。
2. 技術參數：深入客觀解讀
本節根據規格書，對 LED 的關鍵性能參數提供詳細且客觀的分析。除非另有說明，所有數值均在環境溫度 (Ta) 25°C 下指定。
2.1 絕對最大額定值
絕對最大額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。這些並非工作條件。此 LED 的額定值如下：最大反向電壓 (VR) 為 5V；連續順向電流 (IF) 為 25mA；僅在脈衝條件下（工作週期 1/10 @ 1kHz）允許的峰值順向電流 (IFP) 為 60mA；最大功耗 (Pd) 為 60mW。根據人體放電模型 (HBM)，元件可承受 2000V 的靜電放電 (ESD)。工作溫度範圍為 -40°C 至 +85°C，儲存溫度範圍略寬，為 -40°C 至 +90°C。焊接溫度曲線至關重要：對於迴焊，峰值溫度為 260°C，最長 10 秒；對於手工焊接，烙鐵頭溫度不得超過 350°C，每個端子最長 3 秒。
2.2 電光特性
電光特性定義了元件在正常工作條件下的性能。在順向電流 (IF) 為 20mA 時，發光強度 (Iv) 的典型分級範圍為 112.0 mcd 至 225.0 mcd。視角 (2θ1/2) 為寬廣的 130 度。光輸出為亮紅色光譜，峰值波長 (λp) 典型值為 632 nm，主波長 (λd) 範圍則根據分級，介於 617.5 nm 至 633.5 nm 之間。頻譜頻寬 (Δλ) 典型值為 20 nm。達到 20mA 所需的順向電壓 (VF) 範圍為 1.75V 至 2.35V。反向電流 (IR) 非常低，當施加 5V 反向偏壓時，最大值為 10 μA。
3. 分級系統說明
此 LED 針對關鍵參數進行分級，以確保應用中的一致性。這使得設計師能夠選擇符合特定亮度與顏色要求的元件。
3.1 發光強度分級
發光強度分為三個分級代碼：R1 (112.0 - 140.0 mcd)、R2 (140.0 - 180.0 mcd) 和 S1 (180.0 - 225.0 mcd)，均在 IF=20mA 下量測。
3.2 主波長分級
與感知顏色相關的主波長分為四個代碼：E4 (617.5 - 621.5 nm)、E5 (621.5 - 625.5 nm)、E6 (625.5 - 629.5 nm) 和 E7 (629.5 - 633.5 nm)，在 IF=20mA 下量測。
3.3 順向電壓分級
順向電壓分為三個代碼：0 (1.75 - 1.95 V)、1 (1.95 - 2.15 V) 和 2 (2.15 - 2.35 V)，在 IF=20mA 下量測。料號後綴（例如 /3C）可能對應特定的分級組合。
4. 性能曲線分析
雖然提供的文本中未詳細說明具體圖表，但此類 LED 典型的電光特性曲線將包含幾個對設計至關重要的關鍵圖表。
4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
此曲線顯示流經 LED 的電流與其兩端電壓之間的關係。它是非線性的，具有一個特徵性的 "膝點" 電壓（約在典型 VF 附近），超過此電壓，電流會隨著電壓的微小增加而急遽上升。這凸顯了限流電路（如串聯電阻或恆流驅動器）對於防止熱失控與損壞的關鍵需求。
4.2 發光強度 vs. 順向電流
此圖表說明光輸出如何隨順向電流增加。在建議的工作範圍內通常是線性的，但在較高電流下會飽和。超過絕對最大額定值運作會導致效率下降並加速劣化。
4.3 發光強度 vs. 環境溫度
LED 的光輸出會隨著接面溫度上升而降低。此曲線對於在高溫環境下運作的應用至關重要，因為它有助於設計師降低預期亮度或實施熱管理以維持性能。
4.4 頻譜分佈
此圖表顯示相對強度與波長的關係，峰值約在 632 nm，頻譜頻寬約 20 nm，確認了單色亮紅色的光輸出。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸與極性識別
此 LED 採用緊湊的矩形 SMD 封裝。尺寸圖顯示本體長寬約為 1.7mm，高度約為 0.7mm（除非註明，特定公差為 ±0.1mm）。極性標示清晰：陰極由封裝頂部的明顯標記以及底視圖一側的相應倒角或凹口來識別。組裝時正確的極性方向對於正常功能是強制性的。
6. 焊接與組裝指南
正確的處理與焊接對於可靠性至關重要。
6.1 限流要求
絕對需要外部限流電阻或電路。LED 的指數型 I-V 特性意味著電壓的微小增加會導致電流呈指數級、具破壞性的增加。
6.2 儲存與濕度敏感性
LED 以含有乾燥劑的防潮袋包裝。在準備使用前不應打開包裝。打開前，儲存條件應為 ≤30°C 且 ≤90% RH。打開後，在 ≤30°C 且 ≤60% RH 條件下的 "車間壽命" 為 1 年。未使用的元件應重新密封。如果乾燥劑指示劑變色或超過儲存時間，在進行迴焊前需要以 60±5°C 烘烤 24 小時。
6.3 迴焊溫度曲線
指定了無鉛迴焊溫度曲線。關鍵參數包括：預熱階段在 150-200°C 之間，持續 60-120 秒；液相線以上（217°C）時間為 60-150 秒；峰值溫度不超過 260°C，最長保持 10 秒；最大升溫與降溫速率分別為 6°C/秒 和 3°C/秒。迴焊不應執行超過兩次。加熱期間避免對封裝施加機械應力，焊接後請勿彎曲 PCB。
6.4 手工焊接與維修
若必須進行手工焊接，請使用烙鐵頭溫度 <350°C 的烙鐵，對每個端子加熱 ≤3 秒，並使用低功率烙鐵 (<25W)。端子之間需有 >2 秒的冷卻間隔。不建議在初次焊接後進行維修。若不可避免，必須使用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，以避免因熱應力損壞內部接線。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 捲盤與載帶規格
元件以壓紋載帶包裝，置於直徑 7 英吋的捲盤上交付。每捲包含 3000 個元件。提供載帶凹槽與捲盤的詳細尺寸，以確保與自動送料器的相容性。
7.2 標籤說明
捲盤標籤包含幾個關鍵欄位：CPN（客戶產品編號）、P/N（產品編號）、QTY（包裝數量）、CAT（發光強度等級/分級）、HUE（色度/主波長等級/分級）、REF（順向電壓等級/分級）以及 LOT No（可追溯批號）。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
此 LED 非常適合各種指示燈與背光角色。常見應用包括：汽車儀表板與開關的背光；電話、傳真機等通訊設備中的狀態指示燈與鍵盤背光；小型 LCD、開關與符號的平面背光；以及消費性電子產品中的通用指示燈。
8.2 設計考量
設計師必須考慮以下幾個因素：1) 根據電源電壓與 LED 的順向電壓分級，務必使用串聯電阻或恆流驅動器。2) 考量熱效應對發光強度的影響，特別是在密閉空間或高環境溫度下。3) 確保 PCB 焊墊佈局符合封裝尺寸，並允許形成適當的焊錫圓角。4) 遵循嚴格的濕度敏感性與迴焊溫度曲線指南，以防止封裝破裂或分層。
9. 技術比較與差異化
與舊式穿孔 LED 相比，此 SMD 類型大幅減小了尺寸與重量，實現了現代微型化設計。寬廣的 130 度視角提供了良好的離軸可見度，這對於面板指示燈非常有利。採用 AlGaInP 半導體材料是高效率紅色與琥珀色 LED 的典型做法，能提供良好的亮度。符合現代環保標準（無鉛、無鹵素）是針對具有嚴格法規的全球市場產品的關鍵差異化因素。
10. 常見問題（基於技術參數）
問：為何限流電阻是強制性的？
答：LED 的順向電壓具有負溫度係數和陡峭的 I-V 曲線。若沒有電阻，電源電壓的任何微小增加或 VF 因加熱而降低，都會導致電流呈指數級上升，從而立即導致故障。
問：分級代碼（R1, E5, 0）對我的設計有何意義？
答：它們指定了亮度 (CAT)、顏色 (HUE) 和電壓 (REF) 的保證範圍。為了在多 LED 陣列中獲得一致的外觀，請指定嚴格的 HUE 和 CAT 分級。對於電源設計，電壓分級決定了電阻值的計算。
問：我可以在戶外使用此 LED 嗎？
答：其工作溫度範圍延伸至 -40°C 至 +85°C，涵蓋了許多戶外條件。然而，長時間暴露於紫外線輻射和濕氣可能會隨著時間推移使環氧樹脂劣化。對於惡劣環境，請考慮使用具有保護塗層或專門額定用於戶外的 LED。
問：我可以對此 LED 進行多少次迴焊？
答：規格書明確指出迴焊不應執行超過兩次。每次迴焊循環都會使封裝承受熱應力，可能削弱內部接合或導致分層。
11. 實際使用案例
情境：設計一個具有 10 個均勻紅色 LED 的狀態指示燈面板。
1. 參數選擇：為求一致性選擇分級。選擇 HUE 分級 E6 (625.5-629.5 nm) 和 CAT 分級 R2 (140.0-180.0 mcd) 以獲得平衡的顏色與亮度。假設 VF 分級為 1 (1.95-2.15V)。
2. 電路設計：使用 5V 電源。對於最壞情況 VF_min (1.95V)，所需的串聯電阻 R = (電源電壓 - VF) / IF = (5V - 1.95V) / 0.020A = 152.5Ω。對於 VF_max (2.15V)，R = (5V - 2.15V) / 0.020A = 142.5Ω。選擇標準的 150Ω 電阻可使電流保持在 19mA 至 20.3mA 之間，在 25mA 限制內，並確保所有單元亮度一致。
3. 佈局：將 150Ω 電阻與每個 LED 串聯放置。遵循封裝圖的 1.7x1.7mm 焊墊圖案，確保正確的陰極方向。
4. 組裝：嚴格遵循濕度儲存與無鉛迴焊溫度曲線指南。
12. 工作原理簡介
發光二極體 (LED) 是一種透過電致發光發光的半導體元件。當順向電壓施加於 p-n 接面時，來自 n 型材料的電子與來自 p 型材料的電洞在主動區（此例中由 AlGaInP 組成）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）由所用半導體材料的能隙能量決定。環氧樹脂封裝用於保護半導體晶片、塑造光輸出光束（從而產生 130° 視角），並提供用於焊接的機械結構。
13. 技術趨勢
SMD LED 的總體趨勢持續朝向更高效率（每瓦更多流明）、更小封裝內更高的功率密度，以及改善的顯色性與一致性。同時，也強力推動更廣泛採用環保材料與製造流程。將控制電子元件（如恆流驅動器）直接整合到 LED 封裝中是另一個發展中的領域，可為終端使用者簡化電路設計。對於指示燈型 LED，重點仍放在可靠性、微型化以及適用於大量自動化組裝的成本效益上。
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。 |