SMD LED 17-21/GHC-YR1S2/3T 資料手冊 - 1.6x0.8x0.6mm - 3.5V - 25mA - 亮綠色 - 英文技術文件

1. 產品概述

The 17-21/GHC-YR1S2/3T 是一款表面黏著元件 (SMD) LED，專為現代緊湊型電子應用而設計。此元件相較於傳統引線框架 LED 有顯著進步，在電路板空間利用與組裝效率方面提供顯著優勢。

1.1 產品定位與核心優勢

此LED為單色型，能發出明亮的綠光。其主要優勢在於其微型佔位面積。與有引腳元件相比，其尺寸顯著縮小，使設計師能在印刷電路板（PCBs）上實現更高的元件封裝密度。這直接轉化為更小的電路板尺寸、更少的元件儲存需求，並最終打造出更小巧輕便的終端用戶設備。其封裝的輕量化特性，進一步使其成為重量為關鍵考量因素的應用之理想選擇。

1.2 目標市場與應用領域

本裝置適用於廣泛的消費性及工業電子產品。其典型應用包括儀表板、開關及符號的背光照明。它亦適用於通訊設備中，作為狀態指示燈或電話、傳真機等裝置的背光。此外，它亦可作為各種電子產品中的通用指示燈。

2. 技術參數深度解析

本節根據數據手冊中的定義，對LED的關鍵技術參數提供詳細、客觀的分析。

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義了可能導致器件永久損壞的極限條件。這些並非工作條件。

• 反向電壓 (VR): 5V。必須注意，此額定值僅針對紅外線 (IR) 測試條件所規定。數據手冊明確指出，該器件並非為實際電路中的反向操作而設計。在反向偏壓下超過此電壓可能導致立即失效。
• 順向電流 (IF): 25 mA。這是可施加於LED的最大連續直流電流。
• 峰值順向電流 (IFP): 100 mA。這是最大脈衝電流，僅允許在1 kHz頻率下、佔空比為1/10的條件下使用。此參數與多工掃描或PWM調光應用相關，但必須謹慎使用以避免過熱。
• 功率消耗 (Pd): 95 mW。這是封裝所能消耗的最大功率，根據順向電壓與電流限制計算得出，對於熱管理至關重要。
• Operating & Storage Temperature: 該裝置可在-40°C至+85°C的溫度範圍內運作，並能在-40°C至+90°C的環境下儲存。此寬廣的範圍使其適用於惡劣環境。
• 焊接溫度： 進行迴流焊接時，峰值溫度為260°C，持續時間最長不得超過10秒。進行手工焊接時，烙鐵頭溫度不得超過350°C，且每個端子的接觸時間應限制在3秒以內。

2.2 電光特性

這些參數是在正向電流 (IF) 為 20 mA、環境溫度 (Ta) 為 25°C 的標準測試條件下量測的。

• 發光強度 (Iv): 範圍從最小值112.0 mcd到最大值285.0 mcd。典型值未指定，表示性能是通過分檔系統（詳見後述）進行管理的。容差為±11%。
• 視角 (2θ1/2): 典型值為140度。此寬廣視角使LED適合需要寬廣照明或多角度可見性的應用。
• 峰值波長 (λp): 通常為 518 nm，位於可見光譜中明亮的綠色區域。
• 主波長 (λd): 範圍從 520.0 nm 到 535.0 nm，具有嚴格的 ±1 nm 容差。此參數與光線的感知顏色更為密切相關。
• 頻譜帶寬 (Δλ): 通常為35 nm，描述發射光波長圍繞峰值波長的分布範圍。
• 順向電壓 (VF): 通常為3.5V，在20 mA電流下最大為4.0V。這是電路設計的關鍵參數，因為它決定了LED兩端的電壓降以及所需限流電阻的數值。
• 反向電流 (IR): 在5V反向電壓下最大為50 μA（測試條件）。

3. Binning System 說明

為確保性能一致，LED會根據關鍵光學參數進行分檔。這讓設計師能選擇符合特定亮度與顏色要求的元件。

3.1 發光強度分級

LED根據其在20 mA下測量的發光強度，被分為四個等級（R1, R2, S1, S2）。

• 等級 R1： 112.0 – 140.0 mcd
• Bin R2: 140.0 – 180.0 mcd
• Bin S1: 180.0 – 225.0 mcd
• Bin S2: 225.0 – 285.0 mcd

選擇較高等級的分類（例如 S2）可保證更高的最低亮度，這對於需要高可見度的應用，或是需要匹配多個 LED 以實現均勻外觀的場合至關重要。

3.2 主波長分級

LED也會根據其主波長分為三組（X, Y, Z），以控制顏色一致性。

• Bin X: 520.0 – 525.0 nm
• Bin Y: 525.0 – 530.0 nm
• Bin Z: 530.0 – 535.0 nm

在需要確保多個LED之間顏色匹配的應用中（例如狀態指示燈、背光陣列），必須指定單一且窄小的分檔，以避免出現可見的色差。

4. 機械與封裝資訊

4.1 封裝尺寸

17-21 SMD LED 採用緊湊的矩形封裝。關鍵尺寸包括長度 1.6 毫米、寬度 0.8 毫米及高度 0.6 毫米（除非另有說明，公差為 ±0.1 毫米）。資料手冊提供了包含焊盤佈局的詳細尺寸圖，這對於建立 PCB 佔位面積至關重要。正確的焊盤設計可確保良好的焊接、對準及熱性能。

4.2 極性辨識

陰極通常可透過封裝上的標記或特定的焊盤形狀（例如切角）來識別。安裝時正確的極性方向對於電路正常運作至關重要。

5. 焊接與組裝指南

正確的處理與焊接對於SMD LED的可靠性和性能至關重要。

5.1 迴流焊溫度曲線

資料手冊指定了無鉛迴流焊溫度曲線。關鍵階段包括：

• 預熱： 在60-120秒內從環境溫度升溫至150-200°C。
• 均熱/迴焊： 高於液相線溫度（217°C）的時間應為60-150秒。峰值溫度不得超過260°C，且溫度達到或高於255°C的時間必須限制在最多30秒。
• 冷卻： 最大冷卻速率不應超過每秒6°C。

重要注意事項： 為防止對封裝和晶片造成熱損傷，同一LED組件的回流焊接不應超過兩次。

5.2 儲存與濕度敏感性

此元件對濕度敏感。注意事項包括：

• 在元件準備使用前，請勿開啟防潮屏障袋。
• 開封後未使用的LED必須儲存於≤30°C且相對濕度≤60%的環境中。
• 開袋後的「車間壽命」為168小時（7天）。若未在此時間內使用，LED必須在使用前以60±5°C重新烘烤24小時。
• 若乾燥劑指示劑已變色，則無論時間長短均需進行烘烤。

5.3 手工焊接與返修

若手動焊接無法避免，必須極度謹慎操作：

• 焊接烙鐵頭溫度必須 ≤350°C。
• 每個端子的接觸時間必須 ≤3 秒，且每個端子焊接後需間隔至少 2 秒以冷卻。
• 強烈不建議在焊接後進行修復。若絕對必要，應使用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，以最小化熱應力。必須事先驗證對LED特性的影響。

6. 封裝與訂購資訊

6.1 標準封裝

LED 以具備防潮功能的包裝供應，其內容包括：

• 元件置於 8mm 寬的載帶中。
• 載帶纏繞於直徑7英寸的捲盤上。
• 標準捲盤包含3000個元件。
• 捲盤被置於一個內含乾燥劑包和濕度指示卡的鋁製防潮袋中。

6.2 標籤說明

捲盤標籤包含指定該捲盤上LED確切特性的代碼：

• P/N： Product Number（例如：17-21/GHC-YR1S2/3T）。
• CAT： 發光強度等級（對應分檔代碼：R1、R2、S1、S2）。
• HUE: Chromaticity Coordinates & Dominant Wavelength Rank (corresponds to the bin code: X, Y, Z).
• 參考文獻： 順向電壓等級。
• 批號： 可追溯的生產批號。

7. 應用建議與設計考量

7.1 限流是強制性要求

外部限流電阻絕對是必需的。LED是電流驅動元件。順向電壓的微小增加可能導致順向電流大幅且具破壞性的增長。電阻值（R）可透過歐姆定律計算：R = (電源電壓 - LED順向電壓) / 目標電流。設計時應始終以*典型*順向電壓為基準，以確保當實際順向電壓處於規格最小值時，電流仍能維持在限值內。

7.2 熱管理

儘管體積小，LED仍會產生熱量。必須遵守95 mW的功耗限制。請確保PCB焊墊設計提供足夠的散熱能力，尤其是在最大連續電流（25 mA）或接近此值下運行時。避免將LED放置在其它發熱元件附近。

7.3 靜電防護注意事項

本元件的ESD等級為1000V（人體放電模型）。在組裝和操作過程中應遵循標準的ESD處理程序，以防止潛在損壞；此類損壞可能不會立即導致故障，但會降低長期可靠性。

8. 技術比較與差異化

17-21 LED的主要差異在於其外形尺寸與性能平衡。

• vs. 較大的SMD LEDs（例如：3528、5050）： 它佔用的空間顯著更小，能實現更高密度的設計，但通常每顆元件的總光輸出較低。
• vs. Chip-Scale Packages (CSP): 它比先進的CSP LED體積更大，但更容易使用標準SMT設備進行處理，並為許多應用提供了更堅固的封裝。
• vs. Leaded LEDs: 它消除了對穿孔的需求，實現了自動化的取放組裝，減少了寄生電感，並使得最終產品能夠更小、更輕。

9. 常見問題（基於技術參數）

9.1 我可以不透過限流電阻來驅動這個LED嗎？

不行。 此點在「使用注意事項」章節中已明確警告。其順向電壓有一個範圍（典型值3.5V，最大值4.0V）。即使將其直接連接到僅略高於其VF的電壓源，也會導致過量電流，從而引發快速過熱和故障。為了安全操作，必須串聯一個電阻。

9.2 為什麼反向電壓額定值只有5V，備註的含義是什麼？

5V額定值僅用於測試目的，以量測反向漏電流（IR）。資料手冊明確指出「本元件並非為反向操作而設計。」在電路中，您必須確保LED絕不承受反向偏壓，因為它並非齊納二極體，若處於反向偏壓，很可能在遠低於5V的電壓下損壞。在可能出現反向電壓的電路中（例如交流耦合、電感性負載），請使用保護二極體。

9.3 如何選擇正確的Bin Code？

根據您的應用需求選擇Bin：

10. 設計與使用案例研究

10.1 設計一個緊湊型狀態指示器面板

情境： 為網路設備設計一個包含20個狀態指示器的密集面板。均勻的亮度和顏色對使用者體驗至關重要。 設計步驟： 1. 當前設定： 選擇15 mA的驅動電流（低於25 mA最大值）以獲得良好的亮度和使用壽命。計算5V電源供應的電阻值：R = (5V - 3.5V) / 0.015A = 100 Ohms。請使用容差為1%的電阻。 分檔選擇： 為確保一致性，請指定所有LED均來自相同的光強度分檔（例如S1）和相同的主波長分檔（例如Y）。訂購時必須提供此資訊。 PCB佈局： 請依照資料手冊上的確切焊墊尺寸進行設計。為每個焊墊提供一個小的散熱連接，以協助焊接並防止墓碑效應，但須確保銅箔面積足以散熱。 組裝： 請遵循指定的迴焊曲線。在將面板放入貼片機之前，請將其保存在密封袋中，以遵守7天的車間壽命規定。

11. 運作原理介紹

如元件選擇指南所示，17-21/GHC-YR1S2/3T LED 基於氮化銦鎵 (InGaN) 製成的半導體晶片。當施加超過二極體內建電位的順向電壓時，電子和電洞會被注入半導體的主動區域。它們的復合會以光子（光）的形式釋放能量。InGaN 材料的特定組成決定了能隙能量，這直接關聯到發射光的波長（顏色）——在此例中為亮綠色（峰值約 518 nm）。透明樹脂封裝體保護晶片並充當透鏡，塑造出 140 度的發光視角。

12. 技術趨勢與背景

17-21封裝代表SMD LED市場中一種成熟且廣泛採用的外形規格。LED技術的總體趨勢持續朝向與此類元件相關的幾個關鍵領域發展：

• 效率提升： 持續的材料科學進步旨在提高每瓦流明數（更高光效），這意味著在相同封裝尺寸下能實現更亮的光線或更低的功耗。
• 微型化： 雖然17-21（1.6x0.8mm）尺寸已經很小，但業界正朝著更小的晶片級封裝（CSP）推進，其尺寸幾乎與裸半導體晶片相同，從而實現超高密度照明陣列。
• 提升的色彩一致性： 磊晶成長與分選製程的進步，使得對主波長與發光強度的控制更為精準，降低了部分應用中對嚴格分選的需求。
• 提升可靠性： 封裝材料的改良，例如更堅固的矽膠與螢光粉（用於白光LED），以及更佳的熱管理設計，延長了操作壽命並使其能適用於更高溫的環境。

本資料表呈現一款可靠且特性明確的元件，其在性能、尺寸與可製造性之間取得平衡，適用於廣泛的主流電子應用。