SMD LED 15-215/G7C-BN1P2B/2T 規格書 - 亮黃綠色 - 20mA - 最大2.35V - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

15-215/G7C-BN1P2B/2T 是一款採用 AlGaInP（磷化鋁鎵銦）半導體晶片發光的表面黏著元件（SMD）LED，能發出亮黃綠光。此 LED 的特點在於其緊湊的尺寸，有助於實現更小的印刷電路板（PCB）設計、更高的元件封裝密度，最終促成更微型電子設備的開發。其輕量化結構進一步提升了其在空間與重量為關鍵限制條件應用中的適用性。

此元件以 8mm 載帶包裝，捲繞於直徑 7 英吋的捲盤上，完全相容於標準自動化取放組裝設備。其設計適用於紅外線與氣相迴焊製程。本產品符合關鍵的環境與安全法規，為無鉛（Pb-free）產品，符合歐盟 RoHS 指令、歐盟 REACH 法規，並滿足無鹵素標準（溴 <900 ppm，氯 <900 ppm，溴+氯 < 1500 ppm）。

2. 技術參數詳解

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義了可能對元件造成永久損壞的極限。這些額定值是在環境溫度（Ta）為 25°C 下指定的。最大逆向電壓（VR）為 5V。最大連續順向電流（IF）為 25 mA。對於脈衝操作，在 1 kHz、工作週期 1/10 的條件下，允許峰值順向電流（IFP）為 60 mA。最大功率消耗（Pd）為 60 mW。此元件可承受人體放電模型（HBM）下 2000V 的靜電放電（ESD）。工作溫度範圍（Topr）為 -40°C 至 +85°C，而儲存溫度範圍（Tstg）為 -40°C 至 +90°C。對於焊接，它可承受 260°C 迴焊 10 秒或 350°C 手動焊接最多 3 秒。

2.2 電光特性

核心性能是在標準測試條件下（Ta=25°C，IF=20mA）定義的。發光強度（Iv）具有一個典型範圍。此元件具有約 140 度的寬視角（2θ1/2）。峰值波長（λp）約為 575 nm，主波長（λd）範圍從 567.5 nm 到 575.5 nm。典型的光譜頻寬（Δλ）為 20 nm。順向電壓（VF）範圍從 1.75V 到 2.35V。當施加 5V 逆向電壓（VR）時，最大逆向電流（IR）為 10 μA。必須注意，此元件並非設計用於逆向偏壓下操作；VR 額定值僅用於測試 IR 參數。

3. 分級系統說明

為了確保生產的一致性，LED 會根據關鍵參數進行分級。這使得設計師可以為其應用選擇符合特定性能標準的元件。

3.1 發光強度分級

發光強度在 IF=20mA 下測量，分為四個等級（N1、N2、P1、P2）。這些等級定義了最小和最大值，以保證一定的亮度水平。設計師必須考慮到同一等級內發光強度有額外的 ±11% 公差。

3.2 主波長分級

由主波長定義的顏色，被分為四個等級（C15、C16、C17、C18），每個等級涵蓋從 567.5 nm 到 575.5 nm 的 2 nm 範圍。同一等級內的主波長適用 ±1 nm 的公差。

3.3 順向電壓分級

順向電壓分為三個等級（0、1、2），每個等級涵蓋從 1.75V 到 2.35V 的 0.2V 範圍。同一等級內的順向電壓適用 ±0.1V 的公差。此分級對於設計一致的電流驅動電路至關重要，特別是當多個 LED 並聯連接時。

4. 性能曲線分析

規格書提供了數條特性曲線，說明元件在不同條件下的行為。相對發光強度 vs. 順向電流曲線顯示光輸出如何隨電流增加而增加，通常在較高電流下由於發熱和效率下降而呈現次線性增長。順向電流降額曲線對於熱管理至關重要；它指出當環境溫度超過 25°C 時，必須降低最大允許順向電流，以防止超過最大接面溫度和功率消耗限制。光譜分佈圖表描繪了相對輻射功率作為波長的函數，以 575 nm 為中心，具有典型的 20 nm 頻寬。順向電流 vs. 順向電壓（I-V 曲線）展示了典型的二極體指數關係；電壓的微小增加會導致電流的大幅增加，這凸顯了限流電路的必要性。輻射圖（極座標圖）以視覺方式呈現光強度的空間分佈，確認了 140 度的視角。

5. 機械與封裝資訊

封裝圖提供了 PCB 焊墊設計的關鍵尺寸。關鍵測量包括總長度和寬度、焊墊的尺寸和位置，以及元件高度。除非另有說明，公差通常為 ±0.1mm。極性標示在元件本體上，必須與 PCB 焊墊上的相應極性標記正確對齊，以確保正常運作。

6. 焊接與組裝指南

正確的處理和焊接對於可靠性至關重要。此元件以防潮包裝供應。在準備使用元件之前，不得打開包裝袋。一旦打開，LED 應儲存在 ≤30°C 且 ≤60% 相對濕度的環境中，並在 168 小時（7 天）內使用。若超過此時間或乾燥劑指示劑顯示飽和，則在使用前需進行 60±5°C、24 小時的烘烤處理。

對於無鉛迴焊，必須遵循特定的溫度曲線：在 150-200°C 之間預熱 60-120 秒，高於液相線（217°C）的時間為 60-150 秒，峰值溫度不超過 260°C 並保持最多 10 秒，並控制冷卻速率。迴焊不應執行超過兩次。在手動焊接期間，烙鐵頭溫度必須低於 350°C，每個端子的接觸時間不應超過 3 秒，並且在焊接每個端子之間應留有適當間隔。不建議在初次焊接後進行修復，但如果不可避免，應使用專用的雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，以避免機械應力。

7. 包裝與訂購資訊

LED 以防潮包裝系統交付。它們被裝入載帶中，然後捲繞到 7 英吋的捲盤上。每捲包含 2000 個元件。捲盤連同乾燥劑一起密封在鋁製防潮袋中。袋上的標籤包含用於追溯和識別的基本資訊，包括產品編號、數量以及發光強度（CAT）、主波長（HUE）和順向電壓（REF）的特定分級代碼。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

亮黃綠色和 SMD 格式使此 LED 適用於各種指示燈和背光角色。主要應用包括儀表板儀錶板和薄膜開關的背光、電話和傳真機等通訊設備中的狀態指示燈和鍵盤背光，以及小型 LCD 面板、開關和符號的平面背光。其通用性質也使其可用於消費性電子產品、工業控制和可攜式設備。

8.2 設計考量

電流驅動：必須使用外部限流電阻。指數型的 I-V 特性意味著即使電源電壓的微小變化，也會導致順向電流發生巨大且可能具有破壞性的變化。電阻值必須根據電源電壓、LED 的順向電壓（考慮分級和公差）以及所需的工作電流（不超過 25 mA 連續）來計算。
熱管理：雖然功率消耗很低，但適當的 PCB 佈局很重要。確保焊墊周圍有足夠的銅面積作為散熱片，特別是在高環境溫度或接近最大電流下操作時。請遵守電流降額曲線。
ESD 防護：儘管額定值為 2000V HBM，但在處理和組裝過程中仍應遵守標準的 ESD 預防措施。

9. 技術比較與差異化

與傳統引腳式 LED 相比，此 SMD 類型在尺寸、重量和自動化組裝適用性方面具有顯著優勢，從而降低了整體製造成本。在 SMD LED 領域中，使用 AlGaInP 材料發射黃綠光，通常比 GaP 等舊技術提供更高的發光效率和更好的色彩飽和度。寬達 140 度的視角是要求廣泛可見性應用的關鍵特性，與用於聚焦照明的窄角 LED 不同。其符合現代環境標準（RoHS、無鹵素）是大多數當代電子產品的基本要求。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：使用 5V 電源時，我應該使用多大的電阻值？
答：您必須使用該分級中的最大順向電壓（例如，分級 2 的 2.35V）和所需電流（例如，20mA）。使用歐姆定律：R = (電源電壓 - Vf) / If = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 歐姆。標準的 130 或 150 歐姆電阻是合適的，確保即使在最小 Vf 下電流也不超過 25 mA。

問：我可以使用恆壓源而不使用限流電阻來驅動此 LED 嗎？
答：不行。由於二極體的指數型 I-V 特性導致電流不受控制，這幾乎肯定會損壞 LED。

問：溫度如何影響亮度？
答：發光強度通常隨著接面溫度的升高而降低。降額曲線間接反映了這一點，它要求在高環境溫度下降低電流以防止過熱，這會進一步降低效率和壽命。

問：峰值波長和主波長有什麼區別？
答：峰值波長（λp）是光譜功率分佈達到最大值時的波長。主波長（λd）是與 LED 感知顏色相匹配的單色光波長。對於像這樣的窄頻發射器，它們通常很接近，但 λd 對於顏色規格更為相關。

11. 實務設計與使用案例

案例：設計多 LED 狀態指示燈面板。一位設計師正在創建一個帶有 10 個黃綠色狀態指示燈的控制面板。為了確保亮度均勻，他們應指定來自同一發光強度分級的 LED（例如，全部為 P1）。為了確保顏色外觀一致，他們應指定來自同一主波長分級的 LED（例如，全部為 C17）。為了簡化驅動電路並確保如果 LED 並聯放置時電流分佈均勻，強烈建議指定來自同一順向電壓分級的 LED（例如，全部為 1）。驅動電路將由一個穩壓器（例如，5V）和每個 LED 一個限流電阻（或專用的 LED 驅動器 IC 以實現更好的控制和調光能力）組成。PCB 佈局會將 LED 分組在一起，但提供足夠的銅鋪設以利散熱，特別是如果它們要長時間同時點亮。

12. 原理介紹

此 LED 基於半導體 p-n 接面的電致發光原理運作。當施加順向電壓時，來自 n 型 AlGaInP 區域的電子被注入穿過接面進入 p 型區域，而電洞則以相反方向注入。這些電荷載子在接面附近的主動區域中復合。在像 AlGaInP 這樣的直接能隙半導體中，這種復合以光子（光）的形式釋放能量。鋁、鎵、銦和磷原子的特定組成決定了能隙能量，這直接決定了發射光的波長（顏色）——在本例中為亮黃綠色（約 575 nm）。環氧樹脂封裝體用於保護半導體晶片、塑造光輸出光束（創造 140 度視角）並提供機械穩定性。

13. 發展趨勢

像此類 SMD LED 的總體趨勢繼續朝著更高的發光效率（每電瓦產生更多光輸出）、改進的色彩一致性和更嚴格的分級公差，以及在惡劣環境條件下增強可靠性的方向發展。封裝技術正在演進，以實現更小的佔位面積和更低的剖面高度，同時保持或改善熱性能。同時，也有強勁的驅動力朝向全頻譜可調性和與控制電路整合的智慧型、可定址 LED。AlGaInP LED 的基礎材料科學已經成熟，但持續的研究重點在於優化更高電流密度下的效率以及提高壽命。對環境合規性（無鹵素、RoHS）的重視現已成為標準，並將繼續是所有電子元件的基本要求。