SMD LED 91-21SURC/S530-A6/TR7 資料手冊 - 2.0x1.25x1.1mm - 2.0V - 60mW - 亮紅色 - 英文技術文件

1. 產品概述

本文件提供了零件編號為 91-21SURC/S530-A6/TR7 的表面黏著元件 (SMD) LED 的完整技術規格。此元件為單色、亮紅色的 LED，專為需要微型化、高可靠性和高效組裝的現代電子應用而設計。

此 LED 的核心優勢在於其緊湊的 EIA 標準封裝，尺寸約為 2.0mm x 1.25mm x 1.1mm。此小巧的佔位面積能顯著縮小印刷電路板 (PCB) 尺寸，允許更高的元件封裝密度，減少所需的儲存空間，並最終有助於開發更小的終端用戶設備。其輕盈的重量進一步使其成為微型和便攜式應用的理想選擇。此外，該封裝完全兼容自動化取放設備，確保在大批量製造環境中的高置放精度與一致性。

本產品符合主要環境與安全指令規範。其採用無鉛（Pb-free）製程製造。產品本身仍符合RoHS（有害物質限制）相容版本的規格。同時亦遵循歐盟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。

2. 深度技術參數分析

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義了壓力極限，超過此極限可能對元件造成永久性損壞。這些數值不適用於連續操作。

• 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。這是為確保長期可靠運作所建議的最大直流電流。
• 峰值順向電流 (I_FP): 60 mA。此電流可在1 kHz頻率、1/10工作週期的脈衝條件下施加。
• Power Dissipation (P_d): 60 mW。此為封裝在環境溫度(T_a)為25°C時可散逸的最大功率。在更高溫度下可能需要降額使用。
• 操作溫度 (T_opr): -40°C 至 +85°C。此裝置設計為在此環境溫度範圍內運作。
• 儲存溫度 (T_stg): -40°C 至 +100°C。
• Electrostatic Discharge (ESD) Human Body Model (HBM): 2000V。必須遵循正確的ESD處理程序。
• 焊接溫度： 對於迴流焊接，規定峰值溫度為260°C，最長持續10秒。對於手工焊接，烙鐵頭溫度不得超過350°C，每個端子最長持續3秒。

2.2 電氣-光學特性

除非另有說明，電光特性是在環境溫度25°C、順向電流20 mA的標準測試條件下量測。這些參數定義了光輸出與電氣性能。

• Luminous Intensity (I_v): 典型值為1232 mcd (millicandela)，最小值為802 mcd。這表示其尺寸具有非常高的亮度輸出。
• 視角 (2θ)_1/2): 25度 (典型值)。這是一個相對較窄的視角，將光輸出集中在一個向前發射的光束中。
• 峰值波長 (λ_p): 632 nm（典型值）。此為光譜功率分佈達到最大值時的波長。
• 主波長 (λ_d): 624 nm（典型值）。此為人眼感知的單一波長，定義其顏色為亮紅色。
• 光譜頻寬 (Δλ)： 20 nm（典型值）。此為發射光譜在最大強度一半處的寬度（半高全寬，FWHM）。
• 順向電壓（V_F): 2.0V（典型值），在20 mA下範圍為1.7V（最小）至2.4V（最大）。由於LED的V_F 具有負溫度係數，必須使用外部限流電阻以防止熱失控。
• 逆向電流（I_R): 在反向電壓為5V時，最大電流為10 µA。

2.3 元件選擇與分檔

該LED採用AlGaInP（磷化鋁鎵銦）晶片材料來產生其鮮豔的紅色光。樹脂透鏡為全透明，能最大化光輸出並保持色彩純度。資料手冊指出關鍵參數存在分級系統，但摘錄中未提供具體的分級代碼細節。通常，此類系統會針對以下項目進行分級：

• 發光強度 (CAT): 根據測量到的光輸出對LED進行分組。
• 主波長 / 色調 (HUE): 根據LED的精確色點進行分組。
• Forward Voltage (REF): 根據LED的V_F 特性進行分組。

這種分檔方式讓設計師能挑選性能緊密匹配的LED，適用於要求一致性的應用，例如背光陣列或狀態指示燈群組。

3. 性能曲線分析

雖然文中未詳述具體圖表，但此類LED典型的光電特性曲線通常包含：

• 相對發光強度 vs. 順向電流 (I_v vs. I_F): 此曲線顯示光輸出如何隨電流增加而上升，通常在較高電流時會因發熱與效率下降而呈現次線性增長。
• 順向電壓 vs. 順向電流 (V_F vs. I_F): 這是二極體的I-V曲線，顯示了指數關係。這對於設計驅動電路至關重要。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度 (I_v vs. T_a): 此曲線展示了熱淬滅效應，即隨著接面溫度升高，光輸出會下降。理解這一點對於高功率或高環境溫度應用中的熱管理至關重要。
• Spectral Power Distribution: 顯示以632 nm為中心、帶寬約20 nm的不同波長發射光強度的圖表。

4. 機械與封裝資訊

4.1 封裝外型尺寸

此LED採用標準SMD封裝。關鍵尺寸（典型值，單位為mm，公差±0.1，除非另有註明）包括本體長度約2.0 mm、寬度1.25 mm及高度1.1 mm。封裝包含兩個用於焊接的陽極/陰極端子。極性指示器（可能是封裝上的凹口或標記）用於識別陰極。為確保正確焊接與對位，應參考詳細的機械圖紙來設計PCB上的精確焊墊佈局。

4.2 運輸與搬運包裝

元件以適用於自動化組裝的帶裝捲盤形式供應。其包裝於12毫米寬的載帶上，並捲繞在直徑7英吋的捲盤上。每捲盤包含1000個元件。針對濕氣敏感性，捲盤與乾燥劑一同密封於鋁製防潮袋中。袋上的標籤提供關鍵資訊，包括產品型號、批號、數量以及前述的分類代碼（CAT、HUE、REF）。

5. 焊接、組裝與操作指南

5.1 儲存與濕度敏感性

此LED對濕度敏感。在打開密封袋之前，應儲存於≤30°C且≤90% RH的環境中。開封後，其「車間壽命」（元件可暴露於一般工廠環境的時間）在≤30°C且≤60% RH條件下為72小時。未使用的零件必須重新密封於含有新乾燥劑的防潮袋中。若乾燥劑指示劑變色或超過暴露時間，則在焊接前需進行60 ± 5°C、24小時的烘烤處理。

5.2 迴流焊溫度曲線

指定無鉛（Pb-free）迴焊溫度曲線：

• 預熱： 在60-120秒內從環境溫度升溫至150-200°C（最大升溫速率3°C/秒）。
• 迴焊： 液相線以上時間（217°C）應為60-150秒。峰值溫度不得超過260°C，且峰值溫度±5°C範圍內的時間最多為10秒。溫度高於255°C的時間不得超過30秒。
• Cooling: 最大冷卻速率為6°C/秒。

同一元件不應進行超過兩次的迴流焊接。在加熱或冷卻過程中，不得對LED施加任何機械應力。

5.3 手工焊接與返修

若無法避免手工焊接，請使用烙鐵頭溫度 ≤ 350°C 的烙鐵，並對每個端子加熱 ≤ 3 秒。烙鐵功率應 ≤ 25W。焊接每個端子之間應至少間隔 2 秒冷卻時間。強烈不建議進行返修。若絕對必要，應使用專為SMD元件設計的專用雙頭烙鐵，同時加熱兩個端子並取下元件，且不得損壞PCB焊盤或元件。必須驗證返修對LED性能的影響。

6. 應用建議與設計考量

6.1 典型應用

這款高亮度、緊湊型SMD LED適用於多種應用，包括：

• 消費性與工業用室內設備的小型狀態指示器。
• 適用於LCD面板、薄膜開關及符號的平面背光。
• 辦公室自動化設備（印表機、掃描器）中的指示器與背光。
• 電池供電裝置的指示燈（例如：便攜式工具、醫療設備）。
• 音訊/視訊設備中的指示燈。
• 汽車儀表板（次要指示器）與控制開關的背光照明。
• 電信設備指示器（電話、傳真機）。

6.2 關鍵設計考量

• 電流限制： 必須使用外部串聯電阻來設定順向電流。驅動電路的設計必須防止電流尖波或超過絕對最大額定值。
• 熱管理： 儘管功耗較低，但透過PCB焊盤確保良好的熱傳導路徑對於維持發光強度與長期可靠性至關重要，特別是在高環境溫度或接近最大驅動電流的情況下。
• ESD防護： 在輸入線路上實施適當的ESD防護措施，並在組裝過程中遵循正確的操作程序。
• 光學設計： 25度的視角提供了定向光束。若需更廣泛的照明，可能需要輔助光學元件（如擴散片、導光板）。

7. 可靠性與品質保證

該產品經過一系列全面的可靠性測試，執行時採用90%的信心水準與10%的批容許不良率(LTPD)。主要測試項目包括：

• 迴焊耐熱性測試(260°C/10秒)。
• 熱衝擊測試(-10°C至+100°C)。
• 溫度循環測試 (-40°C 至 +100°C)。
• 高溫高濕儲存測試 (85°C/85% RH，1000 小時，加偏壓)。
• 高低溫儲存測試。
• 直流操作壽命測試（20 mA 下 1000 小時）。

這些測試驗證了LED在各種環境與操作壓力下的穩健性，確保其符合終端產品在品質與耐用性方面的產業標準。

8. 技術比較與差異化

相較於舊式的穿孔式LED技術，此款SMD LED具備顯著優勢：佔用面積大幅縮小、適合高速自動化組裝，以及因直接安裝於PCB上而擁有更佳的熱性能。在SMD LED類別中，其關鍵差異點在於獨特的組合特性：從微小的2.0mm封裝中提供極高的發光強度（典型值1232 mcd）、採用AlGaInP技術呈現清晰明亮的紅色，以及全面符合環境標準（RoHS、REACH、無鹵）。窄視角特性使其在需要定向光束而非全向發射的應用中表現更為優異。

9. 常見問題 (FAQ)

9.1 我應該使用多大的電阻值，才能從5V電源以20 mA驅動這個LED？

使用歐姆定律：R = (V_supply - V_F) / I_F. 在典型的 V_F 為 2.0V 的情況下，R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω。為考慮最大 V_F (2.4V) 並確保電流不超過 25 mA，請以最壞情況計算：R_分鐘 = (5V - 1.7V) / 0.025A = 132 Ω。標準的150 Ω電阻是一個良好的起點，能為典型的LED提供約20 mA的電流。請務必在電路中驗證實際電流。

9.2 我是否可以使用PWM（脈衝寬度調變）來調暗這個LED？

Yes, PWM is an effective method for dimming LEDs. The forward current during the "on" pulse should not exceed the peak forward current rating (60 mA at 1/10 duty cycle, 1 kHz). For dimming, ensure the PWM frequency is high enough (typically >100 Hz) to avoid visible flicker.

9.3 為什麼儲存和處理程序如此嚴格？

塑膠樹脂封裝會吸收空氣中的濕氣。在高溫回流焊接過程中，這些被困住的濕氣會迅速膨脹，導致內部分層或「爆米花」現象，從而破壞封裝並損壞LED。濕度敏感等級（MSL）和烘烤程序正是為了防止這種失效模式。

10. 操作原理與技術

此LED基於AlGaInP半導體技術。當施加超過二極體接面電位的順向電壓時，電子和電洞會被注入活性區域並在其中復合。在AlGaInP材料中，此復合過程釋放的能量主要以可見光譜中紅色至琥珀色區域的光子形式呈現。鋁、鎵、銦、磷的特定合金成分決定了精確的能隙能量，從而決定了發光的主波長，在此案例中為亮紅色。水清環氧樹脂透鏡封裝晶片，提供機械保護，並塑造光輸出光束。