目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢與目標市場
- 2. 技術參數：深入客觀解讀
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電氣與光學特性
- 3. 分級系統說明
- 3.1 順向電壓分級
- 3.2 發光強度分級
- 3.3 主波長分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
- 4.2 發光強度 vs. 順向電流
- 4.3 溫度特性
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸
- 5.2 建議 PCB 焊墊圖形
- 5.3 極性辨識
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 迴流焊參數
- 6.2 手工焊接 (若有必要)
- 6.3 儲存條件
- 6.4 清潔
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 載帶與捲盤規格
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用電路
- 8.2 設計考量
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題 (基於技術參數)
- 10.1 我可以持續以 30mA 驅動這顆 LED 嗎？
- 10.2 為什麼發光強度範圍如此寬廣 (90-280 mcd)？
- 10.3 如果這顆 LED 焊接超過兩次會發生什麼事？
- 10.4 如果防潮袋已打開一週，是否總是必須烘烤？
- 11. 實際應用案例研究
- 12. 工作原理簡介
- 13. 技術趨勢
1. 產品概述
本文件詳述一款高亮度、微型表面黏著裝置 (SMD) 發光二極體 (LED) 的規格。此元件採用業界標準的 0603 封裝尺寸，適用於自動化印刷電路板 (PCB) 組裝製程。其緊湊尺寸非常適合需要可靠狀態指示或背光、空間受限的應用。
1.1 核心優勢與目標市場
此 LED 的主要優勢包括其與大量生產、自動化取放設備以及紅外線 (IR) 迴流焊接製程的相容性，這些都是現代電子製造的標準。它採用磷化鋁銦鎵 (AlInGaP) 半導體技術製造，該技術以產生高效且明亮的橘光而聞名。此元件符合相關環保法規。
其目標應用涵蓋廣泛的消費性和工業電子產品，包括但不限於通訊設備（例如行動電話）、可攜式運算裝置、網路硬體、家電以及室內標誌或顯示器背光。其主要功能是作為狀態指示燈或低亮度光源。
2. 技術參數：深入客觀解讀
本節詳細解析元件的絕對極限與操作特性。理解這些參數對於可靠的電路設計和確保長期性能至關重要。
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應力極限。這些並非正常操作條件。
- 功率消耗 (Pd)：72 mW。這是元件在不超過其熱極限下，能以熱形式消散的最大功率。
- 峰值順向電流 (IF(PEAK))：80 mA。此電流僅允許在極短時間內（例如測試期間）的脈衝條件下（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）使用。
- 連續順向電流 (IF)：30 mA DC。這是建議用於連續操作的最大電流。
- 逆向電壓 (VR)：5 V。施加超過此限制的逆向電壓可能導致立即崩潰。此元件不適用於逆向偏壓操作。
- 操作溫度範圍 (Topr)：-40°C 至 +85°C。保證元件在此環境溫度範圍內正常運作。
- 儲存溫度範圍 (Tstg)：-40°C 至 +100°C。元件在此範圍內儲存不會劣化。
2.2 電氣與光學特性
這些參數是在標準測試條件下 (Ta=25°C, IF=20mA) 量測，並定義了元件的性能。
- 發光強度 (IV)：90.0 - 280.0 mcd (毫燭光)。這是衡量人眼感知的光輸出亮度的指標。寬廣的範圍透過分級系統進行管理。
- 視角 (2θ1/2)：110 度。這是發光強度降至軸向（LED 正前方）量測值一半時的全角。110° 角度表示寬廣的視角模式。
- 峰值發射波長 (λP)：611 nm (典型值)。這是光譜功率輸出最高的波長。
- 主波長 (λd)：600 - 612 nm。這是能最佳代表光線感知顏色的單一波長，由色度座標推導而來。它是顏色分級的關鍵參數。
- 光譜線半高寬 (Δλ)：17 nm (典型值)。這表示光譜純度，量測發射光譜在其最大功率一半處的寬度。較小的值表示光源單色性更佳。
- 順向電壓 (VF)：1.8 - 2.4 V。這是在測試電流 20mA 驅動下，LED 兩端的電壓降。它會隨電流和溫度變化。
- 逆向電流 (IR)：在 VR=5V 時為 10 μA (最大值)。這是當元件在其最大額定值內逆向偏壓時流動的小量漏電流。
3. 分級系統說明
為確保大量生產的一致性，LED 會根據關鍵參數進行分類（分級）。這讓設計師可以選擇符合特定亮度、顏色和電壓要求的元件。
3.1 順向電壓分級
元件在 IF= 20mA 下量測。每個分級的容差為 ±0.1V。
- 分級 D2：1.8V (最小值) 至 2.0V (最大值)
- 分級 D3：2.0V (最小值) 至 2.2V (最大值)
- 分級 D4：2.2V (最小值) 至 2.4V (最大值)
3.2 發光強度分級
單位為 mcd (毫燭光)，在 IF= 20mA 下量測。每個分級的容差為 ±11%。
- 分級 Q2：90 mcd (最小值) 至 112 mcd (最大值)
- 分級 R1：112 mcd (最小值) 至 140 mcd (最大值)
- 分級 R2：140 mcd (最小值) 至 180 mcd (最大值)
- 分級 S1：180 mcd (最小值) 至 220 mcd (最大值)
- 分級 S2：220 mcd (最小值) 至 280 mcd (最大值)
3.3 主波長分級
單位為奈米 (nm)，在 IF= 20mA 下量測。每個分級的容差為 ±1 nm。
- 分級 P：600 nm (最小值) 至 603 nm (最大值)
- 分級 Q：603 nm (最小值) 至 606 nm (最大值)
- 分級 R：606 nm (最小值) 至 609 nm (最大值)
- 分級 S：609 nm (最小值) 至 612 nm (最大值)
4. 性能曲線分析
雖然原始文件參考了特定的圖形數據，但此類元件的典型性能曲線說明了對設計至關重要的關鍵關係。
4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
I-V 曲線是非線性的。順向電壓 (VF) 隨電流增加，但具有溫度係數——VF通常會隨著接面溫度上升而下降。在恆流驅動設計中必須考慮這一點。
4.2 發光強度 vs. 順向電流
在相當大的範圍內，光輸出（發光強度）大致與順向電流成正比。然而，在極高電流下，由於產生的熱量增加，效率可能會下降。在建議的 20mA 或更低電流下操作，可確保最佳效率和壽命。
4.3 溫度特性
LED 性能與溫度相關。發光強度通常隨著接面溫度升高而降低。主波長也可能隨溫度輕微偏移，影響感知顏色，特別是在精密應用中。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
此元件符合 EIA 標準 0603 封裝尺寸。關鍵尺寸（單位：毫米）約為長度 1.6mm、寬度 0.8mm、高度 0.6mm。公差通常為 ±0.1mm。透鏡為水清色，橘色光由內部的 AlInGaP 半導體晶片產生。
5.2 建議 PCB 焊墊圖形
提供了適用於紅外線或氣相迴流焊接的焊墊圖形。此圖形旨在確保正確的焊點形成、迴流過程中的自我對位以及可靠的機械附著。遵循建議的焊墊幾何形狀對於防止墓碑效應或不良焊點至關重要。
5.3 極性辨識
陰極通常在元件上標記，通常是封裝相應側的綠色色調或一個小凹口。PCB 的絲印和焊墊圖形應清楚標示極性，以防止錯誤放置。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴流焊參數
此元件與無鉛 (Pb-free) 紅外線迴流焊接製程相容。參考了符合 J-STD-020B 的建議溫度曲線。關鍵參數包括：
- 預熱：150-200°C
- 預熱時間：最長 120 秒。
- 峰值溫度：最高 260°C。
- 液相線以上時間：建議遵循錫膏製造商的規格。
- 最大焊接循環次數：兩次。
6.2 手工焊接 (若有必要)
如果需要手工焊接，必須極度小心：
- 烙鐵溫度：最高 300°C。
- 焊接時間：每個焊墊最長 3 秒。
- 限制：僅限一次焊接循環。過多的熱量可能損壞內部晶粒或塑膠封裝。
6.3 儲存條件
LED 是濕氣敏感元件 (MSD)。
- 密封袋：儲存於 ≤30°C 且 ≤70% 相對濕度 (RH)。請在袋子密封日期後一年內使用。
- 已開封袋/暴露：儲存於 ≤30°C 且 ≤60% RH。強烈建議在暴露於環境空氣後 168 小時 (7 天) 內完成紅外線迴流焊接。
- 長時間暴露：如果暴露時間超過 168 小時，在焊接前需要進行約 60°C、至少 48 小時的烘烤，以去除吸收的濕氣，並防止在迴流過程中發生 "爆米花效應"。
6.4 清潔
如果焊後清潔是必要的，僅使用經核准的酒精類溶劑，如異丙醇 (IPA) 或乙醇。浸泡應在常溫下進行，且時間少於一分鐘。刺激性或未指定的化學品可能損壞封裝材料或透鏡。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 載帶與捲盤規格
此元件以 8mm 寬的凸版載帶包裝，捲繞在直徑 7 英吋 (178mm) 的捲盤上供應。此包裝與標準自動化 SMD 組裝設備相容。
- 每捲數量：4000 顆。
- 剩餘數量最低訂購量 (MOQ)：500 顆。
- 上蓋帶：空的元件凹槽用上蓋帶密封。
- 缺件：根據規格，允許最多連續兩個缺件。
8. 應用建議
8.1 典型應用電路
LED 是電流驅動元件。為了可靠操作和一致的亮度，特別是當使用多個 LED 時，必須在每個 LED 或每個並聯的 LED 串聯中使用限流電阻。不建議直接從電壓源驅動 LED 而不進行電流控制，這將導致性能不一致和潛在的元件故障。串聯電阻值使用歐姆定律計算：R = (V電源- VF) / IF，其中 VF是 LED 在所需電流 IF.
下的順向電壓。
- 8.2 設計考量熱管理：
- 儘管功率消耗很低，確保足夠的 PCB 銅箔面積或散熱設計有助於維持較低的接面溫度，從而保持光輸出和壽命。電流降額：
- 對於在高環境溫度（接近 +85°C）下操作，考慮降低順向電流以減少內部發熱。靜電放電 (ESD) 防護：
雖然未明確說明為高度敏感，但在組裝和操作過程中應遵守標準的 ESD 處理預防措施。
9. 技術比較與差異化
與較舊的技術如磷化鎵 (GaP) 相比，AlInGaP LED 在橘光和紅光方面提供了顯著更高的發光效率和亮度。0603 封裝代表了微型化與易於處理/製造之間的平衡。更小的封裝（例如 0402）存在，但可能對某些組裝線更具挑戰性，並且具有略微不同的熱特性。寬廣的 110 度視角適用於需要廣泛可見性的應用，與用於聚焦照明的窄角 LED 不同。
10. 常見問題 (基於技術參數)
10.1 我可以持續以 30mA 驅動這顆 LED 嗎？
可以，30mA 是額定的最大連續直流順向電流。然而，為了最佳壽命並考慮應用中潛在的溫升，設計時使用較低的電流（例如 20mA）是常見做法，並能提供安全餘裕。
10.2 為什麼發光強度範圍如此寬廣 (90-280 mcd)？
此範圍代表了所有生產的總體分佈。元件被分類到特定的強度分級（Q2, R1, R2, S1, S2）。設計師可以指定所需的分級代碼，以確保其產品中的亮度一致性。如果特定亮度至關重要，則應指定 S1 或 S2 分級。
10.3 如果這顆 LED 焊接超過兩次會發生什麼事？
超過建議的最大焊接循環次數（迴流焊兩次，手工焊接一次）會使元件承受累積的熱應力。這可能使內部打線劣化、損壞半導體晶粒或導致塑膠封裝分層，從而導致早期故障或可靠性降低。
10.4 如果防潮袋已打開一週，是否總是必須烘烤？
是的。168 小時 (7 天) 的車間壽命是濕氣敏感元件的關鍵準則。如果元件暴露在環境條件下超過此期限且未進行適當的乾燥儲存（例如在乾燥器中），則必須進行強制性烘烤（60°C 下 48 小時），以驅除吸收的濕氣，並防止在高溫迴流焊接過程中發生蒸氣壓力損壞。
11. 實際應用案例研究情境：
為一個網路路由器設計一個具有五個相同橘色 LED 指示燈的狀態指示面板。
- 設計步驟：參數選擇：
- 選擇分級代碼以確保一致性。例如，指定主波長分級 R (606-609nm) 和發光強度分級 S1 (180-220 mcd)，以確保顏色和亮度均勻。電路設計：F路由器的內部邏輯電源為 3.3V。使用典型的 VF為 2.1V (來自分級 D3) 和目標 I
- 為 20mA，計算串聯電阻：R = (3.3V - 2.1V) / 0.020A = 60 歐姆。將使用標準的 62 歐姆電阻。PCB 佈局：
- 使用建議的焊墊圖形。以一致的方向放置五個 LED。在絲印上包含清晰的極性標記。組裝：
- 確保 LED 在打開防潮袋後 168 小時內使用，或經過適當烘烤。遵循建議的紅外線迴流溫度曲線。結果：
五個視覺上顏色和亮度匹配的指示燈，為最終用戶提供清晰的狀態資訊。
12. 工作原理簡介
發光二極體是半導體 p-n 接面元件。當施加順向電壓時，來自 n 型區域的電子和來自 p 型區域的電洞被注入到接面區域（主動層）。當這些電荷載子（電子和電洞）復合時，能量被釋放。在 LED 中，此能量以光子（光）的形式釋放。發射光的特定波長（顏色）由主動層中使用的半導體材料的能隙能量決定。對於這款橘光 LED，材料是磷化鋁銦鎵 (AlInGaP)，其能隙對應於可見光譜中橘色/紅色部分的光。透明的環氧樹脂透鏡用於保護半導體晶片並塑造光輸出光束。
13. 技術趨勢
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差（SDCM） | 麥克亞當橢圓步數，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓（Forward Voltage） | Vf | LED點亮所需的最小電壓，類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流（Forward Current） | If | 使LED正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED晶片內部的實際工作溫度。 | 每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小時） | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼如 2G、2H | 按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配，提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組，確保顏色落在極小範圍內。 | 保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 在恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命（結合TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |