SMD LED 23-21C/T1D-CP2Q2TY/2A 規格書 - 封裝尺寸 - 順向電壓 2.6-3.0V - 發光強度 57-112mcd - 純白光 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

23-21C/T1D-CP2Q2TY/2A 是一款表面黏著元件（SMD）LED，專為需要緊湊、高效且可靠照明解決方案的現代電子應用而設計。此元件相較於傳統引線框架型LED有顯著進步，能大幅縮小電路板尺寸與設備佔用空間。其輕量化結構與小型化外型，使其特別適合空間與重量為關鍵限制因素的應用。

此LED的核心優勢在於其微型化，這直接促成了印刷電路板（PCB）上更高的元件密度。這讓設計師能夠創造更緊湊的電子設備。此外，元件與最終組裝產品所需的儲存空間減少，也帶來了物流與經濟效益。此元件為單色型，發射純白光，並採用無鉛、符合RoHS規範且無鹵素的材料製造，符合包括歐盟REACH在內的當代環保與法規標準。

2. 技術參數深度解析

LED的性能與可靠性由一套完整的電氣、光學與熱參數所定義。理解這些規格對於正確的電路設計與確保長期運作至關重要。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。不保證在或超過這些極限下運作。

• 逆向電壓（V_R）：5 V。超過此逆向電壓可能導致接面崩潰。
• 順向電流（I_F）：10 mA（連續）。
• 峰值順向電流（I_FP）：100 mA，僅允許在脈衝條件下（工作週期 1/10 @ 1 kHz）。
• 功率消耗（P_d）：40 mW。這是封裝在不超過其熱極限下所能散發的最大功率。
• 靜電放電（ESD）：人體放電模式（HBM）額定值為 150 V。必須遵循正確的ESD處理程序。
• 操作溫度（T_opr）：-40°C 至 +85°C。此元件額定適用於工業溫度範圍。
• 儲存溫度（T_stg）：-40°C 至 +90°C。
• 焊接溫度（T_sol）：此元件可承受峰值溫度為260°C、持續時間最長10秒的迴焊，或每端子350°C、持續時間最長3秒的手工焊接。

2.2 電光特性

這些參數在標準接面溫度25°C下量測，定義了正常操作條件下的光輸出與電氣行為。

• 發光強度（I_v）：範圍從 57.0 mcd（最小值）到 112 mcd（最大值），典型值是在順向電流（I_F）為 5 mA 下量測。容差為 ±11%。
• 視角（2θ_1/2）：典型值為 140 度，表示具有寬廣的視角，適合指示燈與背光應用。
• 順向電壓（V_F）：在 I_F= 5 mA 時，範圍從 2.60 V 到 3.00 V，容差為 ±0.05V。此參數對於限流電阻的計算至關重要。
• 逆向電流（I_R）：當施加逆向電壓（V_R）為 5 V 時，最大值為 50 µA。

3. 分級系統說明

為確保量產的一致性，LED會根據關鍵性能參數被分類到不同的分級中。此系統讓設計師能為其應用選擇符合特定亮度與電壓要求的元件。

3.1 發光強度分級

在驅動電流為 5 mA 時，發光輸出被分為三個不同的分級（P2, Q1, Q2）。

• 分級 P2：57.0 mcd（最小值）至 72.0 mcd（最大值）
• 分級 Q1：72.0 mcd（最小值）至 90.0 mcd（最大值）
• 分級 Q2：90.0 mcd（最小值）至 112 mcd（最大值）

選擇較高的分級代碼（例如 Q2）可保證LED更亮，這對於需要更高可見度或較低驅動電流的應用可能是必要的。

3.2 順向電壓分級

順向電壓降在 I_F= 5 mA 時被分為四個分級（28, 29, 30, 31）。

• 分級 28：2.60 V 至 2.70 V
• 分級 29：2.70 V 至 2.80 V
• 分級 30：2.80 V 至 2.90 V
• 分級 31：2.90 V 至 3.00 V

對於功耗一致性或多顆LED間精確電流調節至關重要的應用，更嚴格的電壓分級是必要的。

3.3 色度座標分級

純白光的色彩品質是透過基於CIE 1931色度座標（x, y）的分級來控制。規格書定義了四個分級（1, 2, 3, 4），每個分級在CIE圖上指定一個四邊形區域，容差為 ±0.01。這確保了同一分級內LED之間的色彩變化最小，對於背光等色彩均勻性很重要的應用至關重要。

4. 性能曲線分析

雖然規格書參考了典型的電光特性曲線，但其一般性解讀對於設計是關鍵。這些曲線通常說明了順向電流與發光強度（I_v vs. I_F）、順向電壓（V_F vs. I_F）之間的關係，以及環境溫度對光輸出的影響。設計師使用這些曲線來優化驅動電流以達到所需亮度，並了解在較高操作溫度下性能如何衰減，從而為熱管理決策提供依據。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此LED採用緊湊的SMD封裝。尺寸圖提供了關鍵測量值，包括本體長度、寬度、高度，以及焊墊的位置與尺寸。遵循指定的焊墊佈局（Land Pattern）對於可靠的焊接與迴焊過程中的正確對位至關重要。極性由封裝標記或形狀指示，必須在PCB上正確定向。

5.2 濕度敏感度與包裝

此元件以防潮形式包裝，以防止環境濕度造成損壞，濕度可能在迴焊過程中導致爆米花效應。包裝包括一個7英吋直徑捲盤上的載帶，每捲標準裝載數量為2000顆。捲盤與載帶尺寸均有規定，以確保與自動化取放設備的相容性。包裝上的標籤提供了重要資訊，例如產品編號、數量，以及發光強度（CAT）、色度（HUE）和順向電壓（REF）的特定分級代碼。

6. 焊接與組裝指南

正確的操作與焊接對於維持元件完整性與性能至關重要。

6.1 迴焊溫度曲線

規定了無鉛迴焊溫度曲線：

• 預熱：150–200°C，持續 60–120 秒。
• 液相線以上時間（217°C）：60–150 秒。
• 峰值溫度：最高 260°C，保持時間最長 10 秒。
• 加熱/冷卻速率：加熱速率最高 6°C/秒，冷卻速率最高 3°C/秒。

6.2 儲存與操作注意事項

• 儲存：未開封的包裝袋必須儲存在 ≤30°C 且 ≤90% RH 的環境中。開封後，在 ≤30°C 且 ≤60% RH 條件下的車間壽命為 1 年。若超過此條件或乾燥劑顯示受潮，則在使用前需要進行烘烤處理（60±5°C，24 小時）。
• 電流保護：必須使用外部限流電阻。LED是電流驅動元件；電壓的微小增加可能導致電流大幅且具破壞性的增加。
• 手工焊接：如有必要，請使用烙鐵頭溫度<≤350°C、功率 ≤25W 的烙鐵，並限制每端子接觸時間為 3 秒。建議任何維修工作使用雙頭烙鐵以避免熱應力。
• ESD防護：150V HBM額定值表示中等敏感度。在操作與組裝過程中請使用標準ESD預防措施。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

• 背光：適用於儀表板指示燈、開關照明，以及LCD面板和符號的平面背光。
• 通訊設備：電話和傳真機中的狀態指示燈與鍵盤背光。
• 一般指示用途：消費性電子產品中的狀態燈、電源指示燈與裝飾照明。

7.2 設計考量

• 電流驅動電路：務必使用串聯電阻來設定順向電流。使用公式 R = (V_電源- V_F) / I_F 計算電阻值，並考量分級範圍內最壞情況的 V_F。
• 熱管理：雖然功率消耗低，但若在高環境溫度或最大電流下運作，請確保足夠的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：140度的視角提供了寬廣的發光範圍。如需聚焦光線，可能需要外部透鏡或導光板。

8. 技術比較與差異化

與舊式穿孔LED相比，此SMD類型具有顯著優勢：大幅減小的佔用面積、適合高速自動化組裝，以及由於直接安裝在PCB上而具有更好的熱性能。在SMD LED類別中，其寬廣視角、由精確色度分級定義的純白色彩點，以及適用於標準迴焊製程的穩固結構等特定組合，使其成為需要一致色彩與亮度的一般指示燈和背光應用中一個多功能的選擇。

9. 常見問題（基於技術參數）

9.1 如何選擇正確的限流電阻？

在計算中使用您所使用電壓分級中的最大順向電壓（V_F(最大)）（例如，分級31為3.00V），以確保即使在元件容差下，電流也絕不超過最大額定值。對於5V電源供應與目標 I_F為5mA：R = (5V - 3.00V) / 0.005A = 400 Ω。為安全起見，請使用下一個較高的標準值（例如 430 Ω）。

9.2 我可以將此LED用於汽車內裝照明嗎？

雖然操作溫度範圍（-40°C 至 +85°C）涵蓋了典型的汽車內裝環境，但規格書包含應用限制說明。其中指出，對於汽車安全/保全系統等高可靠性應用，可能需要不同的產品。對於非關鍵的內裝照明（例如儀表板背光），它可能適用，但對於關鍵應用，建議諮詢製造商。

9.3 標籤上的分級代碼對我的設計有何意義？

分級代碼（CAT代表強度，HUE代表色彩，REF代表電壓）讓您可以追溯捲盤上LED的確切性能特性。對於需要均勻外觀的設計，請指定並使用來自相同HUE和CAT分級的LED。對於對電源負載敏感的設計，請使用來自相同REF（電壓）分級的LED，以確保一致的電流消耗。

10. 實務設計與使用案例

情境：設計一個多LED狀態指示燈面板。為確保面板上所有10顆LED的亮度與色彩均勻，設計師指定了來自分級Q1（發光強度）和分級2（色度）的元件。透過使用分級29（2.80V）的 V_F(最大) 計算限流電阻，他們保證沒有任何LED被過度驅動。寬廣的140度視角確保指示燈從各個角度都可見，無需個別透鏡。SMD封裝允許非常緊湊的PCB佈局，而載帶捲盤包裝則能實現整批產品的高效自動化組裝。

11. 工作原理簡介

此LED是一種基於半導體晶片的固態光源。晶片材料為氮化銦鎵（InGaN），其設計用於發射藍光/紫外光譜的光。此光線接著通過樹脂封裝內的黃色擴散螢光粉層。螢光粉吸收一部分的原始藍光，並將其重新發射為黃光。剩餘的藍光與轉換後的黃光相結合，使人眼感知為純白光。此技術稱為螢光粉轉換白光LED。

12. 技術趨勢

此元件反映了LED技術的持續趨勢：封裝的持續微型化、效率（每瓦流明）的提升，以及透過先進分級對色彩一致性進行更嚴格的控制。對無鉛、無鹵素以及RoHS/REACH合規性的強調，凸顯了整個產業朝向環境永續製造的轉變。此外，詳細的濕度敏感度與焊接指南表明，LED正日益整合到標準化、大批量的PCB組裝製程中，使其從分立元件轉變為主流的表面黏著元件。