SMD LED 17-215/R6C-AQ1R2B/3T 規格書 - 亮紅色 - 20mA - 最大2.35V - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

17-215 是一款表面黏著元件（SMD）LED，專為一般指示燈與背光應用而設計。它採用 AIGaInP（磷化鋁鎵銦）晶片來產生亮紅色的光輸出。此元件的特點在於其緊湊的尺寸，有助於在印刷電路板（PCB）上實現更高的元件密度，並能設計出更小巧的終端用戶設備。該元件以 8mm 載帶包裝，並捲繞在直徑 7 英寸的捲盤上供應，使其完全相容於標準的自動化取放組裝設備。

1.1 核心特性與合規性

此 LED 提供多項符合現代製造與環保標準的關鍵特性。它相容於紅外線與氣相迴焊製程，這些製程在大規模電子組裝中相當常見。產品採用無鉛材料製造，設計上持續符合 RoHS（有害物質限制）指令。它亦符合歐盟 REACH 法規，並滿足無鹵素要求，其中溴（Br）與氯（Cl）含量均低於 900 ppm，且總和低於 1500 ppm。

1.2 目標應用

此 LED 的主要應用領域包括儀表板、開關及符號的背光照明。它也適用於電話、傳真機等通訊設備中的狀態指示與鍵盤背光。此外，它還可用於 LCD 的平面背光照明，以及任何需要小型、可靠紅色光源的通用指示燈應用。

2. 技術規格與客觀解讀

本節根據規格書，對元件的電氣、光學與熱參數提供詳細且客觀的分析。理解這些限制對於可靠的電路設計至關重要。

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。這些並非正常操作條件。

• 反向電壓（VR）：5 V。在反向偏壓下超過此電壓可能導致接面崩潰。
• 連續順向電流（IF）：25 mA。可持續施加的最大直流電流。
• 峰值順向電流（IFP）：60 mA。此電流僅允許在脈衝條件下使用，工作週期為 1/10，頻率為 1 kHz。它允許短時間內達到更高的亮度。
• 功率消耗（Pd）：60 mW。封裝所能散發的最大功率，計算方式為順向電壓（VF）乘以順向電流（IF）。
• 靜電放電（ESD）：2000 V（人體放電模型）。此額定值表示元件具有中等程度的 ESD 敏感度；必須遵循適當的處理程序。
• 操作溫度（Topr）：-40°C 至 +85°C。元件被指定可在此環境溫度範圍內運作。
• 儲存溫度（Tstg）：-40°C 至 +90°C。
• 焊接溫度：此元件可承受峰值溫度為 260°C、持續時間最長 10 秒的迴焊，或每個端子以 350°C 進行手動焊接，持續時間最長 3 秒。

2.2 電光特性

電光特性是在接面溫度（Tj）為 25°C、順向電流（IF）為 20 mA 的標準測試條件下所指定。

• 發光強度（Iv）：範圍從最小值 72.00 mcd 到最大值 180.00 mcd，並提供典型值。實際交付的強度具有 ±11% 的公差，並進一步分級（見第 3 節）。
• 視角（2θ1/2）：130 度（典型值）。此寬廣的視角使 LED 適用於離軸角度可見性很重要的應用。
• 峰值波長（λp）：632 nm（典型值）。光輸出功率最大的波長。
• 主波長（λd）：範圍從 617.50 nm 到 633.50 nm，公差為 ±1 nm。這是人眼感知的單一波長，定義了顏色。
• 頻譜頻寬（Δλ）：20 nm（典型值）。在最大強度一半處（半高全寬，FWHM）的發射頻譜寬度。
• 順向電壓（VF）：在 20 mA 下，範圍從 1.75 V 到 2.35 V，公差為 ±0.1 V。此參數對於計算限流電阻值至關重要。
• 反向電流（IR）：在反向電壓（VR）為 5 V 時，最大值為 10 μA。

3. 分級系統說明

為確保生產的一致性，LED 會根據關鍵參數被分類到不同的性能等級。17-215 採用三碼分級系統（例如，料號中的 /R6C）。

3.1 發光強度分級

發光強度分為四個等級：Q1、Q2、R1 和 R2。每個等級定義了在 IF=20mA 下測量的最小與最大強度值範圍，單位為毫燭光（mcd）。例如，Q1 等級涵蓋 72.00-90.00 mcd，而 R2 等級涵蓋 140.00-180.00 mcd。這讓設計師能為其應用選擇具有保證亮度等級的 LED。

3.2 主波長分級

顏色（主波長）分為四個群組：E4、E5、E6 和 E7。每個等級涵蓋 4 nm 的範圍，從 E4（617.50-621.50 nm）到 E7（629.50-633.50 nm）。這種嚴格的控制確保了整批產品中紅色的色調一致。

3.3 順向電壓分級

順向電壓分為三個群組：0、1 和 2。等級 0 涵蓋 1.75-1.95 V，等級 1 涵蓋 1.95-2.15 V，等級 2 涵蓋 2.15-2.35 V，所有測量均在 IF=20mA 下進行。了解 VF 等級有助於設計更精確的驅動電路並預測功耗。

4. 機械與封裝資訊

17-215 是標準的SMD B封裝。規格書中包含詳細的尺寸圖。關鍵機械特性包括總長度、寬度和高度，以及焊墊佈局與極性標記。陰極通常由封裝上的綠色標記或凹口表示。除非另有說明，所有尺寸的標準公差為 ±0.1 mm。緊湊的佔位面積是其主要優勢，可實現高密度 PCB 佈局。

5. 焊接與組裝指南

正確的處理與焊接對於可靠性至關重要。

5.1 儲存與濕度敏感性

LED 包裝在含有乾燥劑的防潮袋中。在準備使用元件之前，不應打開袋子。打開前，儲存條件應為 30°C 或更低，相對濕度 90% 或更低。打開後，若儲存在 30°C/60% RH 或更低的條件下，元件具有 1 年的車間壽命。若超過儲存時間或乾燥劑顯示已吸濕，建議在迴焊前進行 60 ±5°C、24 小時的烘烤處理。

5.2 迴焊溫度曲線

指定了無鉛迴焊溫度曲線。關鍵參數包括：150-200°C 之間的預熱階段，持續 60-120 秒；液相線（217°C）以上時間為 60-150 秒；峰值溫度不超過 260°C，最長 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。應避免加熱時對 LED 本體施加應力，且焊接後 PCB 不應變形。

5.3 手動焊接與返工

若需手動焊接，烙鐵頭溫度應低於 350°C，每個端子焊接時間不超過 3 秒，並使用容量為 25W 或更低的烙鐵。端子之間應觀察至少 2 秒的冷卻間隔。強烈不建議在初次焊接後進行返工。若不可避免，應使用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，以防止焊點和 LED 封裝承受機械應力。

6. 包裝與訂購資訊

產品以載帶包裝在 7 英寸捲盤上供應。每捲包含 3000 個元件。包裝上的標籤標明了關鍵資訊：客戶產品編號（CPN）、產品編號（P/N）、包裝數量（QTY）、發光強度等級（CAT）、色度/主波長等級（HUE）、順向電壓等級（REF）以及批號（LOT No）。此標籤系統確保了可追溯性與正確的零件識別。

7. 應用設計考量

7.1 限流與電路保護

LED 是電流驅動元件。必須串聯一個限流電阻以防止損壞。即使順向電壓僅有小幅增加，也可能導致電流大幅且可能具破壞性的增加。電阻值（R）可使用歐姆定律計算：R = (電源電壓 - VF) / IF，其中 VF 是規格書中的順向電壓（保守設計時使用最大值），IF 是所需的順向電流（不得超過 25 mA 直流）。

7.2 熱管理

雖然這是低功率元件，但在最大順向電流或接近該值下運作仍會產生熱量。功率消耗（Pd = VF * IF）不得超過 60 mW。在熱焊墊周圍提供足夠的 PCB 銅箔面積有助於散熱並維持較低的接面溫度，這對長期可靠性和發光輸出穩定性有益。

7.3 應用限制

本產品專為一般商業與工業應用而設計。它未針對高可靠性應用（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）進行專門認證或保證。對於此類應用，需要具有不同規格和認證等級的元件。

8. 技術比較與差異化

基於 AIGaInP 技術的 17-215 SMD LED，在紅色發光方面具有優勢。與 GaAsP 等舊技術相比，AIGaInP LED 通常提供更高的發光效率，在相同驅動電流下能產生更亮的輸出，以及更好的色純度（飽和紅色）。SMD 封裝相較於穿孔式 LED 具有顯著優勢：佔位面積小得多、適合自動化組裝，並且由於沒有在振動下可能失效的引線鍵合，可靠性更好。130 度的寬廣視角是與窄視角 LED 的關鍵區別，使其成為需要從各種角度觀看的儀表板指示燈的理想選擇。

9. 常見問題（基於技術參數）

問：使用 5V 電源時，我需要多大的電阻？

答：使用最大 VF 2.35V 與目標 IF 20mA：R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 歐姆。標準的 130 或 150 歐姆電阻將是合適的。請務必在您的電路中驗證實際電流。

問：我可以用 3.3V 電源驅動這個 LED 嗎？

答：可以。使用典型 VF 約 2.0V 進行相同計算：R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 歐姆。68 歐姆電阻是常見的數值。請確保電源能提供所需的電流。

問：為什麼要有分級系統？

答：製造上的變異會導致性能略有不同。分級將 LED 分類到參數（亮度、顏色、電壓）嚴格控制的群組中，讓設計師能透過指定所需的分級代碼，在其產品中實現一致的結果。

問：如何識別陰極？

答：陰極通常有標記。請參閱規格書中的封裝尺寸圖，圖中顯示元件本體一側的綠色標記或凹口。正確的極性對於運作至關重要。

10. 設計與使用案例研究

情境：為網路路由器設計狀態指示燈面板。該面板需要多個亮紅色的電源與活動指示燈，從正面和側面都需可見。由於其 130 度的寬廣視角，17-215 是一個絕佳的選擇。設計師選擇了 R1 發光強度等級（112-140 mcd）和 E6 主波長等級（625.5-629.5 nm），以確保所有指示燈具有均勻、足夠明亮且一致的顏色。PCB 佈局為 LED 提供了足夠的間距，並為每個 LED 使用計算出的限流電阻，連接到 3.3V 微控制器 GPIO 引腳。SMD 封裝允許緊湊、低高度的面板設計。元件使用指定的迴焊溫度曲線進行組裝，並且防潮袋在生產運行前才打開，以防止與濕氣相關的焊接缺陷。

11. 運作原理

此 LED 的發光基於 AIGaInP 材料製成的半導體 p-n 接面中的電致發光現象。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。當這些電荷載子復合時，它們以光子（光）的形式釋放能量。AIGaInP 合金的特定成分決定了能隙能量，這直接定義了發射光的波長（顏色）——在此例中，位於約 632 nm 的紅色光譜範圍。環氧樹脂透鏡封裝了晶片，提供機械保護，並塑造了光輸出光束。

12. 技術趨勢與背景

像 17-215 這樣的 SMD LED 代表了一項成熟且廣泛採用的技術。產業趨勢持續朝向更高效率（每瓦更多流明）發展，這使得在相同電流下能獲得更亮的輸出，或在相同亮度下功耗更低。同時也有朝向微型化的驅動力，更小的封裝佔位面積變得越來越普遍。此外，螢光粉技術和晶片設計的進步正在擴大色域並改善白光 LED 的顯色性，儘管對於單色紅光 LED，AIGaInP 仍然是主導的高效率技術。強調環境合規性（RoHS、REACH、無鹵素）是元件規格與製造中一個永久且關鍵的面向。