SMD LED 15-215/R6C-AQ1R2L/2T 資料手冊 - 亮紅色 - 2.0x1.25x0.8mm - 2.0V - 0.06W - 英文技術文件

1. 產品概述

15-215/R6C-AQ1R2L/2T是一款專為高密度PCB應用設計的表面黏著元件(SMD) LED。它採用AlGaInP晶片以產生明亮的紅光輸出。其緊湊的外形尺寸能為電路板節省大量空間，使其非常適合電路板空間極為寶貴的現代化、微型化電子設備。此元件以8mm載帶包裝，並捲繞於直徑7英吋的捲盤上供應，確保與標準自動化貼片組裝設備相容。

1.1 核心優勢與目標市場

The primary advantages of this LED include its exceptionally small size, lightweight construction, and suitability for automated high-volume manufacturing. These characteristics directly translate to reduced storage requirements, higher packing density on PCBs, and ultimately, the potential for smaller end-product designs. The device is compliant with lead-free (Pb-free) soldering processes, RoHS, EU REACH, and halogen-free standards (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm), making it suitable for global markets with strict environmental regulations. Its target applications are diverse, ranging from backlighting for instrument panels, switches, and LCDs to status indicators in telecommunications equipment and general-purpose illumination.

2. 深入技術參數分析

本節針對資料手冊中定義的關鍵電氣、光學與熱參數，提供詳細且客觀的闡釋，這些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壓力極限，超過此極限可能對元件造成永久性損壞。這些並非正常操作條件。

• Reverse Voltage (V_R): 5V。反向偏壓超過此電壓可能導致接面崩潰。
• 順向電流 (I_F): 25mA DC。這是為確保長期可靠運作所建議的最大連續電流。
• 峰值順向電流 (I_FP): 在1/10工作週期及1kHz頻率下為60mA。此額定值允許短暫的電流脈衝，在多工方案中很有用，但平均電流不得超過I_F.
• 功率消耗 (P_d): 60mW。此限制考量了轉換為熱能的總電功率 (V_F * I_F) 在接合處。
• Operating & Storage Temperature: -40°C 至 +85°C (操作)，-40°C 至 +90°C (儲存)。這些寬廣的範圍確保了在惡劣環境下的功能性。
• 焊接溫度： 迴流焊峰值溫度260°C，最長10秒；手工焊接每接腳350°C，最長3秒。
• ESD敏感度： 人體模型 (HBM) 等級為 2000V。這將其歸類為中等敏感度；需要採取標準的靜電放電處理預防措施。

2.2 電光特性

這些參數是在接面溫度 (T_j) 為 25°C 且測試電流為 20mA 的條件下指定的。實際性能會隨溫度和驅動電流而變化。

• 發光強度 (I_v): 72.0 至 180.0 mcd (millicandela)。此寬廣範圍透過分檔系統管理（詳見第3節）。未標明典型值，意味著選擇需基於特定的分檔代碼。
• 視角 (2θ_1/2): 140度（典型值）。此寬廣視角表示其為朗伯或近朗伯輻射模式，適用於區域照明而非聚焦光束。
• Peak Wavelength (λ_p): 632 nm（典型值）。此為光譜功率輸出達到最大值時的波長。
• Dominant Wavelength (λ_d): 617.5至633.5 nm。此為人眼對LED顏色的單一波長感知，同樣透過分檔進行管理。
• 頻譜帶寬 (Δλ): 20 nm (典型值)。此定義了在峰值強度一半時所發射的波長範圍，表示相對純淨的紅色。
• 順向電壓 (V_F): 1.70 至 2.30 V，於 20mA 下。此範圍亦受分選影響。較低的 V_F 在特定電流下，可實現更低的功耗與更少的熱量產生。
• 反向電流 (I_R): 在 V_R=5V 時最大為 10 μA。低漏電流是理想的特性。

3. 分級系統說明

為確保生產中顏色與亮度的一致性，LED會根據性能分組或「分檔」。15-215型號採用三項獨立的分檔標準。

3.1 發光強度分檔

發光強度被分為四個等級（Q1、Q2、R1、R2），其中Q1最暗（72.0-90.0 mcd），R2最亮（140.0-180.0 mcd）。設計師必須根據應用所需的亮度選擇合適的等級，需注意在同一產品中混用不同等級可能導致明顯的亮度差異。

3.2 主波長分級

顏色被分為四個等級（E4、E5、E6、E7），涵蓋範圍從617.5nm到633.5nm。E4代表較短、偏橙紅的波長，而E7代表較長、更深的紅色波長。為確保顏色外觀一致，需使用相同或相鄰波長等級的LED。

3.3 順向電壓分級

電壓被分為六個等級（19至24），每個等級涵蓋0.1V，範圍從1.70V到2.30V。雖然對於使用限流電阻的簡單指示燈應用來說較不關鍵，但在串聯燈串或恆壓驅動的情境中，電壓分級對於確保均勻的電流分配與亮度就變得非常重要。

4. 性能曲線分析

雖然提供的資料表摘錄提及「典型電光特性曲線」，但具體圖表並未包含在文本中。通常，此類曲線會說明以下對高階設計至關重要的關係：

• I-V (電流-電壓) 曲線： 顯示順向電壓與電流之間的指數關係。該曲線會隨溫度而偏移。
• Luminous Intensity vs. Forward Current: 顯示光輸出如何隨電流增加，通常在操作範圍內呈接近線性的關係，之後在高電流下效率會下降。
• 發光強度 vs. 環境溫度： 顯示隨著接面溫度上升，光輸出會降額。與某些藍光/白光LED相比，紅光AlGaInP LED通常具有更明顯的熱淬滅效應。
• 光譜分佈： 一張顯示以峰值波長（632 nm）為中心，各波長相對功率發射的圖表。

設計人員應參考附有圖表的完整資料手冊，以準確建模熱性能並預測不同驅動條件下的行為。

5. Mechanical and Package Information

5.1 封裝尺寸

此LED的佔位面積非常緊湊。關鍵尺寸（單位為毫米，公差±0.1mm，除非另有說明）包括本體長度約2.0mm、寬度約1.25mm、高度約0.8mm。資料手冊中包含詳細的尺寸圖，標示了陰極識別標記（通常是封裝上的凹口或綠色標記）、焊墊佈局以及建議的PCB焊墊圖形。遵守這些尺寸對於確保正確的焊接與對位至關重要。

5.2 極性識別

正確的極性至關重要。封裝包含一個視覺標記來識別陰極 (-) 端子。設計人員必須確保 PCB 封裝圖案反映此方向，以防止自動化機器錯誤放置。

6. 焊接與組裝指南

需妥善處理以防止這些微型元件受損。

6.1 Reflow Soldering Profile

該元件相容於紅外線與氣相迴焊。建議採用無鉛（Pb-free）溫度曲線：在150-200°C之間預熱60-120秒，液相線（217°C）以上時間為60-150秒，峰值溫度不得超過260°C且持續時間最長10秒。最大升溫速率為6°C/秒，最大冷卻速率為3°C/秒。迴焊次數不應超過兩次。

6.2 儲存與濕度敏感度

LED以防潮袋包裝，內含乾燥劑。在準備使用元件前，請勿開啟包裝。開封後，在≤30°C與≤60% RH條件下的「車間壽命」為1年。若超出此條件，焊接前需進行60±5°C、24小時的烘烤處理，以防止迴焊過程中發生「爆米花」損壞。

6.3 手工焊接與返修

If hand soldering is necessary, use a soldering iron with a tip temperature <350°C, apply heat to each terminal for ≤3 seconds, and use a low-power iron (<25W). A minimum 2-second interval between soldering each terminal is advised. For rework, a dual-head soldering iron is recommended to simultaneously heat both terminals and avoid mechanical stress. The feasibility of rework without damaging the LED should be verified beforehand.

7. 封裝與訂購資訊

本產品採用防潮包裝（MSP）形式供應。元件置於帶有凹槽的載帶中，並捲繞在直徑7英寸的捲盤上。每捲盤包含2000件。捲盤與載帶的具體尺寸詳見資料手冊，以確保與自動送料器相容。捲盤及包裝袋上的標籤提供關鍵資訊：客戶零件編號（CPN）、產品編號（P/N）、數量（QTY），以及光強度（CAT）、主波長（HUE）與順向電壓（REF）的特定分檔代碼，連同批號。

8. 應用設計考量

8.1 電流限制是強制性要求

LED是電流驅動元件。 外部限流電阻或恆流驅動電路絕對不可或缺。 順向電壓具有負溫度係數，若直接由電壓源驅動，微小的變化可能導致電流大幅改變，進而可能引發熱失控與故障。

8.2 熱管理

儘管體積小，LED 在接面處仍會產生熱量。為了在最大順向電流（25mA）或接近該值下持續運作，應使用足夠的 PCB 銅箔面積（散熱焊盤）將熱量從元件導出，並維持較低的接面溫度，以保持光輸出與使用壽命。

8.3 應用限制

資料手冊明確指出，未經事先諮詢與核准，本產品並非為高可靠性應用（例如軍事/航太、汽車安全/保全系統或醫療生命維持設備）所設計或認證。此類應用需要具備不同規格與認證等級的產品。

9. 常見問題（基於技術參數）

Q: 我可以將此LED驅動至30mA以獲得更高亮度嗎？
A: 不行。連續順向電流（I_F）的絕對最大額定值為25mA。超過此額定值將影響可靠性，並可能因接面溫度過高而導致提早失效。

Q: 使用5V電源時，我應該選用多大的電阻值？
A: 使用歐姆定律：R = (V_supply - V_F) / I_F. 使用您元件箱中的最大 V_F （例如 2.3V）進行保守設計，以確保電流不超過 20mA。R = (5 - 2.3) / 0.02 = 135 Ω。使用標準的 150 Ω 電阻將提供約 18mA 電流，這是安全且符合規格的。

Q: 為什麼發光強度範圍如此寬廣（72-180 mcd）？
A: 製造上的差異會導致性能自然分佈。分檔系統（Q1, Q2, R1, R2）讓製造商能對這些元件進行分類，並讓客戶能根據其成本與性能目標選擇所需的亮度等級。

10. 設計與使用案例研究

情境：設計一個帶有多顆均勻紅色LED的狀態指示燈面板。
設計師正在創建一個需要20個相同亮紅色指示LED的控制面板。為確保視覺一致性：

1. Bin Selection： 他們指定使用R2（140-180 mcd）亮度等級以實現高亮度，並指定E6/E7（625.5-633.5 nm）波長等級以確保一致的深紅色。如果LED採用共享恆壓配置驅動，他們也可能指定嚴格的電壓等級（例如21或22）。
2. 電路設計： 系統提供5V電源。設定目標電流為20mA，並採用典型的V_F 值2.0V，每個LED串聯一個150Ω的限流電阻。電阻額定功率為(5-2)^2 / 150 = 0.06W，因此標準的1/8W (0.125W)電阻已足夠。
3. PCB佈局： PCB焊盤遵循資料手冊中建議的焊墊圖形。額外的銅箔灌銅連接到陰極和陽極焊墊以輔助散熱，尤其因為LED將緊密安裝在一起。
4. 組裝： LED以捲帶包裝訂購。組裝廠使用提供的捲帶配合自動貼片機進行組裝，並遵循資料手冊中指定的無鉛迴焊溫度曲線。

這種系統化的方法，以數據表參數為指導，確保了最終產品的可靠性、一致性和可製造性。