SMD LED 17-21/R6C-AP1Q2L/3T 規格書 - 尺寸 1.6x0.8x0.6mm - 電壓 1.7-2.3V - 亮紅色 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

17-21/R6C-AP1Q2L/3T 是一款採用 AIGaInP 半導體技術的表面黏著元件（SMD）LED，可發出亮紅色光。此元件專為空間與重量限制嚴苛的高密度 PCB 應用而設計。其主要優勢在於相較於引腳框架型 LED，其佔板面積顯著縮小，從而實現更緊湊的電路板設計、更高的元件密度，並最終使終端用戶設備更為小巧。其輕量化結構使其特別適用於微型與可攜式電子裝置。

此 LED 以 8mm 載帶包裝，捲繞於直徑 7 吋的捲盤上，完全相容於標準自動化取放組裝設備。其製程符合無鉛要求，並符合主要環保法規，包括 RoHS、歐盟 REACH 及無鹵素標準（Br <900 ppm，Cl <900 ppm，Br+Cl < 1500 ppm）。本元件相容於紅外線與氣相迴焊製程。

2. 技術規格詳解

2.1 絕對最大額定值

本元件在以下絕對最大條件下額定工作，超出此範圍可能導致永久性損壞。所有額定值均在環境溫度（Ta）為 25°C 時指定。

• 逆向電壓（VR）：5 V。在逆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。此為可靠運作的最大直流電流。
• 峰值順向電流（IFP）：60 mA。此額定值適用於佔空比 1/10、頻率 1 kHz 的脈衝條件下。
• 功率耗散（Pd）：60 mW。此為封裝可散發的最大功率。
• 靜電放電（ESD）人體模型（HBM）：2000 V。組裝過程中需要遵循適當的 ESD 處理程序。
• 工作溫度範圍（Topr）：-40°C 至 +85°C。
• 儲存溫度範圍（Tstg）：-40°C 至 +90°C。
• 焊接溫度（Tsol）：本元件可承受峰值溫度 260°C 持續 10 秒的迴焊，或每個端子 350°C 持續 3 秒的手工焊接。

2.2 電光特性

關鍵性能參數在 Ta=25°C 及標準測試電流 IF=20 mA 下量測。這些參數定義了 LED 的核心光輸出與電氣行為。

• 發光強度（Iv）：範圍從最小值 45.0 mcd 到最大值 112.0 mcd。典型值根據特定分級代碼落在此範圍內。
• 視角（2θ1/2）：典型寬視角為 140 度，提供寬廣且均勻的照明。
• 峰值波長（λp）：典型值為 632 nm，表示光譜功率分佈最高的波長。
• 主波長（λd）：範圍從 617.5 nm 到 633.5 nm。這是人眼對 LED 顏色的單一波長感知，是色彩一致性的關鍵參數。
• 頻譜頻寬（Δλ）：典型值為 20 nm，定義了所發射紅光的光譜純度。
• 順向電壓（VF）：在 IF=20mA 時，範圍從 1.7 V 到 2.3 V。此參數對於電路設計與限流電阻計算至關重要。
• 逆向電流（IR）：施加 5V 逆向電壓時，最大值為 10 μA。本元件並非設計用於逆向偏壓操作。

重要注意事項：公差指定為：發光強度 ±11%，主波長 ±1nm，順向電壓 ±0.05V。逆向電壓條件僅用於 IR 測試；LED 不應在逆向偏壓下操作。

3. 分級系統說明

為確保生產中的性能一致性，LED 會根據關鍵參數進行分級。這使設計師能夠選擇符合特定應用對亮度與色彩要求的元件。

3.1 發光強度分級

在 IF=20mA 下分級。分級代碼（例如 P1、Q2）定義了最小與最大發光強度。

• P1：45.0 - 57.0 mcd
• P2：57.0 - 72.0 mcd
• Q1：72.0 - 90.0 mcd
• Q2：90.0 - 112.0 mcd

3.2 主波長分級

在 IF=20mA 下分級。分級代碼（E4-E7）定義了紅光發射的色座標點。

• E4：617.5 - 621.5 nm
• E5：621.5 - 625.5 nm
• E6：625.5 - 629.5 nm
• E7：629.5 - 633.5 nm

3.3 順向電壓分級

在 IF=20mA 下分級。分級代碼（19-24）定義了電源供應設計所需的電氣特性。

• 19：1.7 - 1.8 V
• 20：1.8 - 1.9 V
• 21：1.9 - 2.0 V
• 22：2.0 - 2.1 V
• 23：2.1 - 2.2 V
• 24：2.2 - 2.3 V

4. 性能曲線分析

規格書提供了數個特性曲線，說明元件在不同條件下的行為。這些對於穩健的系統設計至關重要。

4.1 發光強度 vs. 順向電流

此曲線顯示順向電流（IF）與相對發光強度之間，在達到最大額定電流前大致呈線性關係。它證實了在工作範圍內，光輸出與驅動電流成正比。

4.2 發光強度 vs. 環境溫度

此曲線展示了光輸出的溫度依賴性。發光強度通常隨著環境溫度（Ta）升高而降低，尤其是在室溫以上。在環境溫度高或散熱管理不佳的應用中，必須考慮此降額效應。

4.3 順向電流降額曲線

此圖定義了最大允許連續順向電流與環境溫度的函數關係。隨著溫度升高，必須降低最大允許電流，以保持在元件的功率耗散限制內，防止熱失控並確保長期可靠性。

4.4 光譜分佈

光譜輸出曲線顯示一個以 632 nm 為中心的窄單峰，這是基於 AIGaInP 的紅光 LED 的特徵。典型的 20 nm 頻寬表示良好的色彩飽和度。

4.5 順向電壓 vs. 順向電流

此 IV 曲線顯示了典型的二極體指數關係。順向電壓隨電流增加而增加，其在 20mA 時的值是用於分級與電路設計的關鍵參數。

4.6 輻射圖

極座標圖說明了光強度的空間分佈，確認了寬廣的 140 度視角。強度在 0 度（垂直於 LED 表面）時最高，並向邊緣遞減。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

17-21 SMD LED 採用緊湊的矩形封裝。關鍵尺寸（單位 mm，除非另有說明，公差為 ±0.1mm）包括本體長度 1.6 mm、寬度 0.8 mm 及高度 0.6 mm。規格書提供了詳細圖紙，顯示所有關鍵尺寸，包括焊墊間距與焊盤建議。

5.2 極性識別

陰極在封裝上有明確標記。在 PCB 佈局與組裝過程中，正確的極性方向對於確保正常運作至關重要。規格書圖示標明了此標記相對於封裝幾何形狀的位置。

6. 焊接與組裝指南

6.1 過電流保護

必須使用外部限流電阻。順向電壓具有負溫度係數，這意味著當接面溫度升高時，VF 會下降，如果由恆壓源驅動，可能導致電流快速增加。這可能引起熱失控與元件故障。串聯電阻可提供線性、穩定的電流驅動。

6.2 儲存與濕度敏感性

LED 包裝在帶有乾燥劑的防潮袋中，以防止吸濕，吸濕可能在迴焊過程中導致 "爆米花效應"（封裝破裂）。

• 請勿在準備使用前打開袋子。
• 打開後，若儲存在 ≤30°C 且 ≤60% RH 的環境下，請在 168 小時（7 天）內使用。
• 若未在此期限內使用，或乾燥劑指示劑顯示已飽和，則元件在使用前必須在 60 ±5°C 下烘烤 24 小時。

6.3 迴焊溫度曲線

指定了無鉛迴焊曲線：

• 預熱：150-200°C，持續 60-120 秒。
• 液相線以上時間（TAL）：在 217°C 以上，持續 60-150 秒。
• 峰值溫度：最高 260°C，保持時間最長 10 秒。
• 升溫速率：至 255°C 前，最大 6°C/秒；之後至峰值溫度，最大 3°C/秒。
• 迴焊次數不應超過兩次。
• 在加熱與冷卻過程中，避免對封裝施加機械應力。

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，並使用容量 <25W 的烙鐵。焊接每個端子之間至少間隔 2 秒。強烈不建議在初次焊接後進行維修。若絕對無法避免，請使用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子並取下元件，以避免對焊點施加應力。任何維修嘗試後，務必驗證元件功能。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 捲帶與載帶規格

元件以壓紋載帶形式供應於直徑 7 吋的捲盤上。載帶寬度為 8 mm。每捲包含 3000 個元件。提供了捲盤尺寸、載帶凹穴尺寸與覆蓋帶規格的詳細圖紙，以確保與自動化組裝設備的相容性。

7.2 標籤說明

捲盤標籤包含數個關鍵識別碼：

• CPN：客戶產品編號（可選）。
• P/N：製造商完整料號（例如 17-21/R6C-AP1Q2L/3T）。
• QTY：每捲包裝數量（3000 PCS）。
• CAT：發光強度分級等級（例如 Q2）。
• HUE：色度/主波長分級等級（例如 E6）。
• REF：順向電壓分級等級（例如 21）。
• LOT No：可追溯的生產批號。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 背光：由於其尺寸小且視角均勻，非常適合儀表板指示燈、開關照明與符號背光。
• 通訊設備：電話、傳真機及其他通訊裝置中的狀態指示燈與鍵盤背光。
• LCD 平面背光：可用於陣列，為小型、薄型 LCD 顯示器提供背光。
• 一般指示燈用途：廣泛應用於各種消費性與工業電子產品中的電源狀態、模式指示與警示訊號。

8.2 設計考量

• 電流驅動：務必使用恆流源或帶有串聯電阻的電壓源。使用公式 R = (Vsupply - VF) / IF 計算電阻值，並使用分級或規格書中的最大 VF 值，以確保在最壞情況下電流不超過 20mA（或所選的工作點）。
• 熱管理：雖然封裝小巧，但若在高環境溫度或接近最大電流下工作，應確保足夠的 PCB 銅箔面積或散熱孔，以將接面溫度維持在限制範圍內。
• 光學設計：寬廣的 140 度視角提供廣泛的照明。如需聚焦光線，可能需要外部透鏡或導光板。
• ESD 保護：在處理與組裝過程中實施標準的 ESD 預防措施。若 LED 連接到用戶可接觸的埠，請考慮在輸入線路上添加暫態電壓抑制器。

9. 技術比較與差異化

17-21 封裝在指示燈 LED 領域中提供了顯著優勢。

• 相較於引腳式 LED（例如 3mm、5mm）：主要優勢在於大幅減少的佔板面積與高度，實現了現代化、微型化的設計。同時也省去了手動插入與剪/彎引腳的需求，簡化了自動化組裝流程。
• 相較於其他 SMD LED（例如 0402、0603）：17-21 封裝（1.6x0.8mm）比最小的晶片型 LED 略大，這使得必要時更容易進行手工處理與焊接，同時仍非常緊湊。由於封裝內可能具有更大的晶片尺寸，它也可能提供更高的光輸出。
• 材料技術（AIGaInP）：相較於 GaAsP 等舊技術，AIGaInP 在相同的輸入電流下提供了更高的效率、更亮的輸出與更好的色彩純度（飽和紅）。

10. 常見問題（基於技術參數）

10.1 使用 5V 電源時應選用多大的電阻？

使用最大 VF 2.3V（來自分級 24）及目標 IF 20mA 以確保安全：R = (5V - 2.3V) / 0.020A = 135 歐姆。最接近的標準值為 130 或 150 歐姆。電阻的額定功率至少應為 P = I^2 * R = (0.02^2)*150 = 0.06W，因此 1/8W（0.125W）的電阻已足夠。

10.2 我可以用 30mA 驅動此 LED 以獲得更高亮度嗎？

不行。連續順向電流的絕對最大額定值為 25 mA。以 30 mA 操作將超出此額定值，這會降低可靠性、加速光衰，並可能導致立即故障。如需更高亮度，請選擇來自更高發光強度分級（例如 Q2）的 LED，或選擇額定電流更高的產品系列。

10.3 為何開啟防潮袋後有 7 天的使用期限限制？

塑膠封裝材料會從空氣中吸收濕氣。在高溫迴焊過程中，這些吸收的濕氣迅速轉化為蒸汽，產生內部壓力，可能導致封裝分層或環氧樹脂透鏡破裂（"爆米花效應"）。在受控濕度下的 7 天期限，確保了吸濕量保持在臨界水平以下。

10.4 料號中的分級代碼 "R6C-AP1Q2L/3T" 代表什麼意義？

雖然完整的解碼方式可能是專有的，但它通常編碼了產品系列（17-21）、顏色（R 代表紅色，6C 可能指定特定色度）以及強度、波長與電壓的性能分級（由 Q2 等暗示）。"3T" 可能指捲帶包裝。確切的分級資訊，請參閱捲盤標籤上的 CAT、HUE 與 REF 代碼。

11. 實務設計與使用案例

情境：為可攜式醫療設備設計多指示燈狀態面板。

該設備需要在高度密集的主 PCB 上安裝 5 個獨立的紅色狀態 LED（電量低、充電中、錯誤、模式 1、模式 2）。空間極其有限，且設備必須輕量化。

解決方案實施：

1. 元件選擇：選擇 17-21/R6C-AP1Q2L/3T LED，因其超緊湊的 1.6x0.8mm 佔板面積，相較於更大的替代方案節省了寶貴的電路板空間。
2. 電路設計：系統微控制器工作電壓為 3.3V。使用典型 VF 2.0V（分級 21）及設計 IF 15mA，以確保長壽命並考慮輕微的溫度變化：R = (3.3V - 2.0V) / 0.015A = 86.7 歐姆。選擇 82 歐姆 1% 的電阻，導致 IF 略高於 ~16mA，這完全在 25mA 的限制內。
3. PCB 佈局：LED 以中心間距 3.0mm 放置，確保清晰的視覺分隔。陰極焊墊連接到微控制器 GPIO 引腳（配置為開汲極輸出）以開關 LED。陽極焊墊透過限流電阻連接到 3.3V。在 LED 下方保留一個小的禁布區，以防止焊錫芯吸。
4. LED 以 8mm 載帶捲盤供應，相容於取放機。將第 6.3 節的無鉛迴焊曲線編程至迴焊爐中。工廠遵循濕度控制程序，對在生產運行前 7 天以上已開封用於樣品檢查的捲盤進行烘烤。結果：
5. 在極小的區域內實現了一組可靠、明亮且一致的狀態指示燈，有助於最終醫療設備的整體微型化與可靠性。12. 技術原理介紹

此 LED 基於生長在基板上的磷化鋁銦鎵（AIGaInP）半導體材料。當在 p-n 接面上施加順向電壓時，來自 n 型區域的電子與來自 p 型區域的電洞被注入主動區。當這些電荷載子復合時，它們以光子（光）的形式釋放能量。所發射光的特定波長——在本例中約為 632 nm 的亮紅色——是由 AIGaInP 合金成分的能隙能量決定的。透過在晶體生長過程中精確控制鋁、銦、鎵與磷的比例，製造商可以調節能隙，以高效率與高色彩純度產生紅色、橙色與黃色光譜中的特定顏色。環氧樹脂封裝用於保護精密的半導體晶片，作為透鏡塑造光輸出光束（形成 140 度視角），並提供用於焊接的機械結構。

13. 產業趨勢與發展

指示燈與背光 LED 的趨勢持續強勁地朝向微型化、提高效率與更高可靠性發展。像 17-21 這樣的封裝是此演進的一部分，填補了最小晶片級封裝與較大、更傳統的 SMD 之間的差距。業界越來越重視對色彩與光通量更嚴格的分級公差，以滿足需要均勻外觀的應用需求，例如指示燈陣列與背光面板。此外，對更高效率（每瓦更多流明）的追求是持續的，推動材料科學改善內部量子效率與封裝的光提取效率。整合是另一個趨勢，多 LED 封裝及內建 IC 用於控制或保護的 LED 變得越來越普遍，儘管像 17-21 這樣的離散元件對於靈活、具成本效益的設計仍然至關重要。環保合規（RoHS、REACH、無鹵素）現已成為整個產業的標準要求，正如本元件的規格所反映。

The trend in indicator and backlight LEDs continues strongly towards miniaturization, increased efficiency, and higher reliability. Packages like the 17-21 are part of this evolution, bridging the gap between the smallest chip-scale packages and larger, more traditional SMDs. There is a growing emphasis on tighter binning tolerances for both color and flux to meet the demands of applications requiring uniform appearance, such as indicator arrays and backlight panels. Furthermore, the drive for higher efficiency (more lumens per watt) is constant, pushing material science to improve internal quantum efficiency and light extraction from the package. Integration is another trend, with multi-LED packages and LEDs with built-in ICs for control or protection becoming more common, although discrete components like the 17-21 remain essential for flexible, cost-effective designs. Environmental compliance (RoHS, REACH, Halogen-Free) is now a standard requirement across the industry, as reflected in this component's specifications.