SMD LED 0201 紅色 AlInGaP 規格書 - 尺寸 0.6x0.3x0.25mm - 電壓 1.7-2.4V - 功率 72mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一款採用 0201 封裝尺寸的微型表面黏著元件 (SMD) 發光二極體 (LED) 規格。此元件採用磷化鋁銦鎵 (AlInGaP) 技術產生紅光輸出。其極度緊湊的尺寸使其適用於自動化印刷電路板 (PCB) 組裝製程以及空間受限的應用。

1.1 核心優勢

• 微型佔位面積：0201 封裝是標準化 SMD LED 中最小的佔位面積之一，可實現高密度 PCB 設計。
• 自動化相容性：設計上相容於高速自動取放設備與標準紅外線 (IR) 迴焊製程。
• 符合 RoHS 規範：本元件製造符合有害物質限制 (RoHS) 指令。
• IC 相容性：其電氣特性允許直接與積體電路輸出介面連接。

此 LED 適用於廣泛的消費性與工業電子產品，這些應用需要小巧尺寸與可靠的指示功能。

可攜式電子產品：

• 手機、平板電腦、筆記型電腦與穿戴式裝置中的狀態指示燈。網路與通訊設備：
• 路由器、交換器與數據機上的連線/活動指示燈。家電與辦公室自動化：
• 電源、模式或功能指示燈。前面板背光：
• 符號、圖示或按鈕的照明。通用狀態/信號指示：
• 任何需要緊湊、明亮視覺指示器的應用。2. 技術參數詳解

本節客觀解讀規格書中定義的關鍵電氣、光學與熱參數。

2.1 絕對最大額定值

這些是任何情況下（即使是瞬間）都不得超過的應力極限。超出這些極限操作可能導致永久性損壞。

功率耗散 (Pd)：

• 72 mW。這是允許的最大熱功率損耗。超過此值可能導致過熱並縮短使用壽命。峰值順向電流 (I
• )：_FP80 mA。此值僅在脈衝條件下允許（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）。不適用於連續直流操作。直流順向電流 (I
• )：_F30 mA。這是建議用於可靠長期運作的最大連續順向電流。操作溫度 (T
• opr_)：-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 (T
• stg_)：-40°C 至 +100°C。未通電時，元件可在此溫度範圍內儲存而不受損壞。2.2 電氣與光學特性

這些參數是在標準測試條件下測量：環境溫度 25°C，順向電流 (I

) 為 20 mA，除非另有說明。_F發光強度 (I

• )：_V170 - 340 mcd（最小值 - 最大值）。這是 LED 的感知亮度，由符合人眼響應（CIE 曲線）的感測器測量。寬廣的範圍表示採用分級系統（見第 3 節）。視角 (2θ
• 1/2_)：110°（典型值）。這是發光強度降至其峰值（軸向）值一半時的全角。110° 角提供了非常寬廣的視角錐。峰值發射波長 (λ
• )：_p624 nm（典型值）。這是光學發射光譜最高點的波長。主波長 (λ
• )：_d617 - 630 nm。此值源自 CIE 色度圖，代表最能描述感知顏色（紅色）的單一波長。光譜線半高寬 (Δλ)：
• 15 nm（典型值）。這表示光譜純度；數值越小，顏色越接近單色光。順向電壓 (V
• )：_F1.7 - 2.4 V。在 20 mA 驅動下，LED 兩端的電壓降。此範圍同樣受分級影響。逆向電流 (I
• )：_R在 V= 5V 時，最大 100 μA。本元件並非設計用於逆向偏壓操作；此參數僅用於漏電流測試。_R3. 分級系統說明

為確保生產一致性，LED 會根據關鍵參數進行分類（分級）。這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 (I

) 分級_VLED 根據其在 20 mA 下測得的發光強度進行分級。

分級代碼 S1：

• 最小值 170.0 mcd，最大值 240.0 mcd。分級代碼 S2：
• 最小值 240.0 mcd，最大值 340.0 mcd。每個分級內的公差為 ±11%。
• 3.2 順向電壓 (V

) 分級_FLED 也會根據其在 20 mA 下的順向電壓降進行分級，這對於並聯電路中的電流匹配與電源設計很重要。

分級代碼 D2：

• 最小值 1.7 V，最大值 2.0 V。分級代碼 D3：
• 最小值 2.0 V，最大值 2.2 V。分級代碼 D4：
• 最小值 2.2 V，最大值 2.4 V。每個分級內的公差為 ±0.10 V。
• 4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了具體的圖形數據，但此類 LED 的典型性能趨勢描述如下。

4.1 電流對電壓 (I-V) 特性

LED 呈現類似二極體的 I-V 曲線。順向電壓 (V

) 隨電流對數增加。在 20 mA 下指定的 V_F範圍對於設計限流電路（通常是串聯電阻）至關重要。_F4.2 發光強度對順向電流

在相當大的範圍內，光輸出 (I

) 大致與順向電流 (I_V) 成正比。然而，在極高電流下，效率可能因熱量增加而下降。在建議的 20-30 mA 或以下操作可確保最佳性能與使用壽命。_F4.3 溫度依存性

LED 性能對溫度敏感。通常，順向電壓 (V

) 會隨著接面溫度升高而降低，同時發光強度也會降低。指定的 -40°C 至 +85°C 操作溫度範圍定義了保證性能的極限。_F5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

本元件符合 EIA 標準 0201 封裝外型。關鍵尺寸（單位：毫米）約為長度 0.6mm、寬度 0.3mm、高度 0.25mm。公差通常為 ±0.2mm。透鏡為水清色，AlInGaP 晶片發出紅光。

5.2 建議 PCB 焊墊設計

提供了 PCB 的焊墊圖案（佔位面積），以確保在紅外線迴焊過程中正確焊接與機械穩定性。設計通常包括兩個略大於元件端子的矩形焊墊，以利形成良好的焊錫圓角。

5.3 極性辨識

對於 0201 封裝，極性通常透過元件本體上的標記或載帶與捲盤包裝的內部結構來指示。通常會標示陰極。設計師必須參考載帶方向圖以確保正確放置。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊參數

本元件相容於無鉛 (Pb-free) 紅外線 (IR) 迴焊製程。提供符合 J-STD-020B 的建議溫度曲線，關鍵限制如下：

預熱：

• 150-200°C，最長 120 秒。峰值溫度：
• 最高 260°C。液相線以上時間：
• 建議在標準曲線限制內，以確保形成適當的焊點而不造成熱損傷。注意：

實際溫度曲線必須針對特定的 PCB 組裝進行特性分析，需考慮電路板厚度、元件密度與錫膏規格。6.2 儲存與操作

濕度敏感性：

• 元件包裝在帶有乾燥劑的防潮袋中。一旦打開原始包裝袋，元件對環境濕度敏感。車間壽命：
• 建議在打開乾燥包裝袋後 168 小時（7 天）內完成紅外線迴焊，若儲存在 ≤ 30°C / 60% RH 條件下。延長儲存：
• 若儲存超過 168 小時，在焊接前應重新烘烤元件（例如，60°C 烘烤 48 小時），以防止迴焊過程中發生 "爆米花效應"。6.3 清潔

若需進行焊後清潔，僅應使用酒精類溶劑，如異丙醇 (IPA) 或乙醇。浸泡應在常溫下進行，時間少於一分鐘。未指定的化學品可能損壞 LED 封裝。

7. 包裝與訂購

7.1 載帶與捲盤規格

元件供應於 12mm 寬的凸版載帶上，捲繞在 7 英吋（178mm）直徑的捲盤上。

每捲數量：

• 4000 顆。最小訂購量 (MOQ)：
• 零散數量為 500 顆。包裝標準：
• 符合 ANSI/EIA-481 規範。8. 應用建議

8.1 驅動電路設計

LED 是電流驅動元件。為確保亮度均勻，特別是當多個 LED 並聯連接時，每個 LED 理想上應有自己的限流電阻。串聯驅動 LED 可確保電流相同，有助於亮度匹配。

8.2 熱管理

儘管功率耗散很低（最大 72mW），適當的 PCB 佈局有助於散熱。確保焊墊周圍有足夠的銅箔面積，並避免放置在 PCB 上的局部熱點，有助於長期可靠性。

8.3 設計驗證

由於尺寸微小，焊接後的目視檢查可能需要放大鏡。電氣測試應驗證順向電壓與光輸出在所選分級代碼的預期範圍內。

9. 技術比較與差異化

此元件的主要差異化在於其封裝尺寸。0201 佔位面積明顯小於常見的替代品，如 0402 或 0603 SMD LED。這允許更高的元件密度與更緊湊的終端產品。相較於較大的封裝，其權衡可能是最大功率耗散略低，且需要更精密的組裝設備。

10. 常見問題 (FAQ)

10.1 我可以直接用 3.3V 或 5V 邏輯輸出驅動這顆 LED 嗎？

不行。始終需要一個串聯的限流電阻。電阻值 (R) 使用歐姆定律計算：R = (V

電源_{- V}) / I_F。為保守設計，使用最大 V_F(2.4V)，搭配 3.3V 電源與目標 I_F20mA，則 R = (3.3 - 2.4) / 0.02 = 45Ω。一個標準的 47Ω 電阻將是合適的。_F10.2 為什麼分級很重要？

分級確保生產批次內的顏色與亮度一致性。對於多個 LED 並排使用的應用（例如，指示燈面板），指定相同的發光強度與電壓分級代碼對於避免亮度或色調上的可見差異至關重要。

10.3 如果超過絕對最大直流電流會發生什麼事？

在超過 30 mA 直流下操作會使接面溫度超出安全極限。這會加速流明衰減（LED 隨時間變暗），並可能導致災難性故障。請務必設計電路在建議的直流順向電流範圍內操作。

11. 實務設計案例研究

情境：

設計一個帶有單顆紅色狀態 LED 的緊湊型物聯網感測器模組。四層 PCB 上的空間極度有限。實作：

選擇 0201 LED 是因為其極小的佔位面積。將其放置在電路板邊緣附近。一個 47Ω、0201 尺寸的電阻串聯在 LED 陽極與 3.3V 微控制器的 GPIO 腳位之間。GPIO 配置為開汲極輸出，在啟動時將電流汲入接地。陰極連接到 GPIO 腳位，陽極透過電阻連接到 3.3V。此配置允許 MCU 透過將 GPIO 設為低電位來點亮 LED。PCB 佈局中使用規格書提供的焊墊圖案。通知組裝廠此元件的濕度敏感等級 (MSL) 以及需要受控的迴焊溫度曲線。12. 工作原理

此 LED 基於磷化鋁銦鎵 (AlInGaP) 半導體材料。當施加順向電壓時，電子與電洞被注入半導體接面的主動區域。它們的復合以光子（光）的形式釋放能量。AlInGaP 合金的特定成分決定了能隙能量，這直接對應於發射光的波長（顏色）——在本例中為紅色光譜（約 624 nm）。水清色環氧樹脂透鏡封裝半導體晶片並塑造光輸出光束。

13. 技術趨勢

指示 LED 的總體趨勢持續朝向更小的封裝尺寸（如 0201 和 01005），以支援電子設備的小型化。同時也著重於提高效率（每單位電功率產生更多光輸出）以及在惡劣條件下改善可靠性。此外，將其他被動元件或驅動器整合到多晶片模組中是一個發展領域，儘管像這樣的離散 LED 在許多應用中對於設計靈活性與成本效益仍然至關重要。

The general trend in indicator LEDs continues toward smaller package sizes (like 0201 and 01005) to support the miniaturization of electronic devices. There is also a focus on increasing efficiency (more light output per unit of electrical power) and improving reliability under harsh conditions. Furthermore, integration with other passive components or drivers into multi-chip modules is an area of development, though discrete LEDs like this one remain essential for design flexibility and cost-effectiveness in many applications.