SMD LED 0603 綠色發光二極體規格書 - 尺寸 1.6x0.8x0.6mm - 電壓 3.2V - 功率 76mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供一款採用 0603 封裝尺寸的表面黏著型發光二極體 (SMD LED) 之完整技術規格。此元件使用氮化銦鎵 (InGaN) 半導體材料來產生綠光。其設計適用於自動化組裝製程，並相容於標準紅外線與氣相迴焊技術，因此非常適合大量生產的電子製造。

此元件的核心優勢包括其小巧的佔位面積、符合 RoHS（有害物質限制）指令，以及專為自動化貼片系統可靠性所進行的設計。它適用於廣泛的消費性與工業電子應用，例如指示燈、背光或狀態顯示。

2. 深入技術參數分析

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。這些數值並非用於連續操作。

• 功率消耗 (Pd)：76 mW。這是 LED 封裝在環境溫度 (Ta) 為 25°C 時，能以熱能形式散發的最大總功率。
• 峰值順向電流 (I_F(PEAK))：100 mA。這是在脈衝條件下（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）允許的最大電流。超過此值可能導致立即的災難性故障。
• 連續順向電流 (I_FF)：
• 20 mA。這是為確保長期可靠性和穩定光輸出，在連續直流操作下建議的最大電流。直流電流降額：
• 當環境溫度超過 50°C 時，最大允許連續電流以每攝氏度 0.25 mA 的速率線性下降。這對於密閉或高溫環境中的熱管理至關重要。_R逆向電壓 (VR
• )：5 V。施加超過此值的逆向偏壓可能會擊穿 LED 的 PN 接面。

操作與儲存溫度：

此元件的額定操作溫度範圍為 -20°C 至 +80°C，儲存溫度範圍為 -30°C 至 +100°C。_F2.2 電氣與光學特性

• 這些參數是在標準測試條件下測量，即環境溫度 25°C 且順向電流 (I_VF) 為 20 mA，除非另有說明。
• 發光強度 (I_V)：範圍從最小值 71.0 mcd 到最大值 450.0 mcd，並提供典型值。此寬廣範圍透過分級系統（稍後詳述）進行管理。強度是使用經過濾波以匹配人眼明視覺響應（CIE 曲線）的感測器進行測量。
• 視角 (2θ_P1/2)：
• 130 度。這是發光強度降至軸上測量值一半時的全角。130 度的角度表示其具有寬廣、擴散的光型，適合指示燈應用。_d峰值波長 (λP
• )：530 nm。這是光譜功率輸出最高的波長。
• 主波長 (λ_FD)：
• 525 nm。此值源自 CIE 色度圖，代表最能描述光線感知顏色的單一波長。它是顏色一致性的關鍵參數。_R頻譜頻寬 (Δλ)：35 nm。這是發射頻譜在其最大功率一半處的寬度（半高全寬 - FWHM）。較窄的頻寬表示顏色更純淨、更飽和。

順向電壓 (V

F

)：

範圍從 2.80 V（最小）到 3.60 V（最大），在 20 mA 下的典型值為 3.20 V。此變化透過電壓分級進行管理。_F逆向電流 (I
R_F)：

當施加 5 V 逆向偏壓時，最大值為 10 µA。在應用中若此值顯著偏高，可能表示元件已損壞。

3. 分級系統說明_V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。這讓設計師能為其應用選擇符合特定公差要求的元件。
3.1 順向電壓分級

元件根據其在 20 mA 下測量的順向電壓 (V

F_d) 進行分類。分級代碼（D7 至 D10）在每個分級內的公差為 ±0.1V。
範例：分級 D8 包含 V

F

介於 3.00V 至 3.20V 之間的 LED。

• 3.2 發光強度分級元件根據其在 20 mA 下測量的發光強度 (I_FV_F) 進行分類。分級代碼（Q, R, S, T）在每個分級內的公差為 ±15%。
• 範例：分級 S 包含強度介於 180.0 mcd 至 280.0 mcd 之間的 LED。3.3 主波長分級
• 元件根據其在 20 mA 下測量的主波長 (λD
• ) 進行分類。分級代碼（AP, AQ, AR）在每個分級內的公差為 ±1 nm。範例：分級 AQ 包含主波長介於 525.0 nm 至 530.0 nm 之間的 LED，能產生特定色調的綠光。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了特定的圖形曲線（圖1、圖6），但其含義對於 LED 技術而言是標準的。

IV 曲線：

順向電流 (I

F

) 與順向電壓 (V

F

) 之間的關係呈指數性。電壓超過膝點電壓後，微小的增加會導致電流大幅且可能具破壞性的增加。這就是為何恆流驅動至關重要。

發光強度 vs. 電流：

在操作範圍內，光輸出大致與順向電流成正比。然而，在極高電流下，效率可能會因熱量增加而下降。
- 發光強度 vs. 溫度：LED 的光輸出會隨著接面溫度的升高而降低。這對於在高環境溫度下或熱管理不佳的應用中運作是關鍵考量。
- 頻譜分佈：發射光譜大致呈高斯分佈，以峰值波長為中心。主波長定義了在 CIE 圖表上的感知色點。
- 5. 機械與封裝資訊5.1 封裝尺寸
- 此元件符合 EIA 標準 0603 封裝佔位面積，尺寸約為長 1.6mm、寬 0.8mm、高 0.6mm（公差 ±0.10mm）。透鏡為水清色。應參考詳細的機械圖紙以獲取精確的焊墊佈局和元件幾何形狀。5.2 極性識別

極性通常透過元件本體上的標記或封裝中的不對稱特徵來指示。陰極通常有標記。組裝時必須注意正確的極性，因為超過 5V 的逆向偏壓可能會損壞元件。

5.3 捲帶包裝
- 元件以 8mm 寬的凸版載帶供應，捲繞在直徑 7 英吋（178mm）的捲盤上。標準捲盤數量為 3000 個。包裝遵循 ANSI/EIA 481-1-A 標準，確保與自動化取放設備相容。載帶附有蓋帶以保護元件免受污染。6. 焊接與組裝指南
- 6.1 迴焊溫度曲線此 LED 相容於無鉛焊接製程。建議的紅外線迴焊溫度曲線如下：
預熱：

150°C 至 200°C。

預熱時間：

最長 120 秒，以允許熱平衡和助焊劑活化。

峰值溫度：
最高 260°C。
液相線以上時間：
在峰值溫度下最長 10 秒。迴焊次數不應超過兩次。

6.2 手工焊接

若必須進行手工焊接，必須極度小心：

烙鐵溫度：_F最高 300°C。

焊接時間：

每個接腳最長 3 秒。 - 手工焊接應僅進行一次，以最小化對塑膠封裝的熱應力。
6.3 清潔
僅應使用指定的清潔劑。推薦的溶劑為室溫下的乙醇或異丙醇。LED 浸泡時間應少於一分鐘。未指定的化學品可能會損壞環氧樹脂透鏡或封裝。
6.4 儲存與操作
- 儲存在不超過 30°C 和 70% 相對濕度的環境中。 - 一旦從原廠防潮袋中取出，元件應在一週內進行迴焊。 - 若需在原包裝外進行更長時間的儲存，請使用帶有乾燥劑的密封容器或氮氣環境。 - 在袋外儲存超過一週的元件，在焊接前應在大約 60°C 下烘烤至少 24 小時，以去除吸收的水分並防止迴焊過程中發生爆米花效應。

7. 應用設計建議

7.1 驅動電路設計

LED 是電流驅動元件。為確保亮度均勻，特別是在並聯多個 LED 時，強烈建議為每個 LED 串聯一個限流電阻（電路模型 A）。不建議直接從電壓源並聯驅動多個 LED（電路模型 B），因為各個 LED 之間順向電壓 (V

F

) 特性的微小差異將導致電流分配和亮度的顯著不同。

7.2 靜電放電 (ESD) 防護
LED 對靜電放電敏感。ESD 損壞可能表現為高逆向漏電流、低順向電壓或完全無法發光。必須採取預防措施： - 操作人員應佩戴接地腕帶或防靜電手套。 - 所有工作站、設備和工具必須妥善接地。 - 使用離子風扇來中和操作過程中可能積聚在塑膠透鏡上的靜電荷。 - 遵循標準 ESD 處理程序 (ANSI/ESD S20.20)。_F7.3 熱管理_{儘管功率消耗較低（最大 76mW），適當的熱設計可延長使用壽命並維持穩定的光輸出。確保 PCB 上有足夠的銅箔面積用於散熱，特別是在高環境溫度下或接近最大額定電流操作時。請遵守上述超過 50°C 時的電流降額規範。}8. 技術比較與考量_F與 GaP 等舊技術相比，這種基於 InGaN 的綠色 LED 提供了更高的效率和更亮的輸出。0603 封裝比 0805 或 1206 等舊式 LED 封裝佔位面積小得多，實現了更高密度的 PCB 設計。寬廣的 130 度視角非常適合全向指示燈，而窄角 LED 可能更適合聚焦光束應用。與未分級或粗略分級的元件相比，全面的分級系統允許在關鍵應用中實現更緊密的顏色和亮度匹配。_F.

9. 常見問題 (FAQ)
問：我可以直接用 5V 邏輯輸出驅動這個 LED 嗎？ 答：不行。其典型 V

F
為 3.2V，直接連接到 5V 會導致過量電流並損壞 LED。您必須使用一個串聯的限流電阻。使用公式 R = (V

電源
- V

F

) / I
FS 計算電阻值。AQ問：為什麼發光強度範圍如此寬廣（71-450 mcd）？ 答：這是全量產的分布範圍。透過分級系統（Q, R, S, T），您可以購買來自特定、較窄強度範圍（例如，分級 S：180-280 mcd）的 LED，以確保您產品的一致性。

問：這個 LED 適合戶外使用嗎？ 答：其操作溫度範圍為 -20°C 至 +80°C。雖然它可以在許多戶外條件下運作，但長時間暴露於陽光直射、濕氣和紫外線輻射下，環氧樹脂透鏡可能會隨時間劣化。對於惡劣環境，請考慮使用具有保護塗層或專門為戶外使用設計的 LED。

問：如果我超過逆向電壓額定值會發生什麼？ 答：在逆向偏壓下超過 5V 可能導致 PN 接面雪崩擊穿，造成立即且永久性的損壞，通常是短路。

10. 設計與使用案例研究

情境：為網路路由器設計狀態指示燈面板。 面板需要 10 個相同的亮綠色 LED 來顯示連線活動和電源狀態。為確保所有 LED 具有相同的亮度和顏色，設計師指定了強度分級
- S（180-280 mcd）和主波長分級
- AQ（525-530 nm）。為保證電流一致，每個 LED 由微控制器的 GPIO 腳位透過一個 100 歐姆的串聯電阻驅動（針對 3.3V 電源和約 20mA 目標電流計算）。PCB 佈局包含一個連接到接地層的小型散熱焊墊用於散熱。在組裝過程中，工廠使用建議的紅外線迴焊溫度曲線，操作人員遵循 ESD 協議。結果是一個具有均勻、可靠指示燈的面板。
- 11. 工作原理這是一種半導體光子元件。當施加超過接面內建電位的順向電壓時，電子和電洞被注入到主動區（InGaN 量子阱）。這些電荷載子復合，以光子（光）的形式釋放能量。發射光的特定波長（顏色）由 InGaN 半導體材料的能隙決定，該材料在磊晶生長過程中經過設計以產生綠光（約 525-530 nm）。環氧樹脂透鏡用於保護半導體晶粒、塑造光輸出光束並增強晶片的光提取效率。
- 12. 技術趨勢綠色 LED 的基礎技術 InGaN 持續發展。趨勢包括： 效率提升：持續的研究旨在減少效率下降（在高驅動電流下效率下降）並提高內部量子效率，從而實現更低功耗下更亮的 LED。 微型化：封裝尺寸持續縮小（例如從 0603 到 0402 及更小），以滿足超緊湊消費性電子產品的要求。 顏色一致性改善：磊晶生長和分級演算法的進步允許從生產端就實現更緊密的顏色公差，減少二次分選的需求。 更高可靠性：封裝材料和晶粒貼裝技術的改進正在延長操作壽命並增加對熱和機械應力的抵抗力。