SMD LED 48-213/T2D-AQ2R2QY/3C 資料手冊 - 2.25x1.85x1.45mm - 3.2V - 95mW - 純白色 - 英文技術文件

1. 產品概述

The 48-213/T2D-AQ2R2QY/3C is a surface-mount device (SMD) LED in a compact 1206 package format. This mono-color, pure white LED is designed for modern electronic applications requiring high-density component placement and reliable performance. Its primary advantages include a significantly reduced footprint compared to leaded LEDs, enabling smaller printed circuit board (PCB) designs and higher packing density. The component is lightweight, making it suitable for miniature and portable applications. It is compliant with RoHS, EU REACH, and halogen-free standards (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm), ensuring environmental and safety compliance for global markets.

1.1 核心功能與應用

此 LED 以 8mm 載帶包裝，並捲繞在直徑 7 英吋的捲盤上，使其完全相容於高速自動貼片組裝設備。其設計可承受標準的紅外線 (IR) 迴焊和氣相迴焊製程，這些製程在大規模製造中十分常見。

典型應用：

• 通訊設備： 電話與傳真機按鍵或顯示器的狀態指示燈與背光。
• 消費性電子產品： 液晶顯示器（LCD）的平面背光、控制面板開關與符號的背光。
• 通用指示： 任何需要緊湊、可靠且明亮的白色指示燈的應用。

2. 技術規格與深入解讀

本節詳細分析資料手冊中定義的絕對最大額定值與電光特性。理解這些參數對於可靠的電路設計及確保LED的使用壽命至關重要。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致器件永久損壞的極限。不保證在這些極限以下或處於這些極限時的操作。

• 反向電壓 (V_R): 5V。在反向偏壓下超過此電壓可能導致接面立即崩潰。
• 連續順向電流 (I_F): 25mA。可持續通過LED的直流電流。
• 峰值順向電流 (I_FP): 100mA。此為最大脈衝電流，僅在特定條件下允許（1kHz頻率下，工作週期為1/10）。適用於短暫的高亮度脈衝，但不得用於連續操作。
• 功率消耗 (P_d): 95mW。這是封裝能夠以熱能形式散發的最大功率，計算方式為 V_F * I_F。超過此限制有過熱和加速老化的風險。
• Operating & Storage Temperature: -40°C 至 +85°C（工作），-40°C 至 +90°C（儲存）。此寬廣範圍使 LED 適用於工業與汽車環境。
• 靜電放電 (ESD)： 150V（人體放電模型）。這是一個相對較低的 ESD 耐受度，表示元件對靜電敏感。必須遵守適當的 ESD 處理程序。
• 焊接溫度： 此LED可承受峰值溫度260°C、最長10秒的回流焊接，或每接腳350°C、最長3秒的手動焊接。

2.2 電氣-光學特性 (Ta=25°C)

此為標準測試條件下的典型性能參數。設計師應以典型值（Typ.）或最大/最小值作為設計依據。

• 發光強度 (I_v): 在正向電流 (I_F) 為5mA時，範圍為90至180毫燭光（mcd）。此寬廣範圍透過分檔系統管理（詳見第3節）。視角 (2θ_1/2) 通常為130度，可提供寬廣的擴散光型。
• 正向電壓 (V_F): 2.7V 至 3.2V，當 I_F=5mA。此參數的公差為 ±0.05V。順向電壓對於計算限流電阻值至關重要：R = (V_supply - V_F) / I_F.
• 逆向電流 (I_R): 最大 50µA，當 V_R=5V。資料手冊明確指出，逆向電壓條件僅供測試使用，在實際電路中 LED 不應在逆向偏壓下工作。

3. 分級系統說明

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「bin」中。這讓設計師能為其應用選擇符合特定亮度和電壓要求的元件。

3.1 發光強度分級

發光強度在 I_F=5mA 時主要分為三個檔位：

• 檔位 Q2： 90 mcd（最小值）至 112 mcd（最大值）
• 檔位 R1： 112 mcd（最小值）至 140 mcd（最大值）
• 檔位 R2： 140 mcd (最小值) 至 180 mcd (最大值)

產品代碼「AQ2R2QY」表示此特定元件來自光強度分級 Q2 和 R2。每個分級內適用 ±11% 的容差。

3.2 順向電壓分級

順向電壓經過分組與分級，以協助電源供應設計與電流調節。分級（Q 組）以 0.1V 為間隔定義：

• Bin 29: 2.7V 至 2.8V
• Bin 30: 2.8V 至 2.9V
• Bin 31: 2.9V 至 3.0V
• Bin 32: 3.0V 至 3.1V
• Bin 33: 3.1V 至 3.2V

同一 Bin 內順向電壓的容差為 ±0.05V。

3.3 色度座標分級

對於白光LED而言，顏色一致性至關重要。色度座標 (CIE x, y) 定義了在 CIE 1931 色度圖上的精確色點。資料手冊定義了六個分檔（A1 至 A6），每個分檔代表色度圖上的一個小四邊形區域。產品的顏色保證落在指定的多邊形區域內，x 和 y 座標的公差均為 ±0.01。這種嚴格的控制確保了在陣列或背光中，不同 LED 之間的可視顏色差異極小。

4. 性能曲線分析

資料手冊提供了數條特性曲線，用以說明 LED 在不同條件下的行為。這些對於進階設計考量至關重要。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)

此曲線顯示了電流與電壓之間的非線性關係。正向電壓隨電流呈對數增加。為了穩定運作，必須使用恆流驅動器或限流電阻，因為電壓只要稍微超過額定 V_F 可能導致電流大幅且具潛在破壞性的增加。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

光輸出大致與順向電流成正比。然而，在極高電流下，由於晶片內部產生的熱量增加，效率（流明/瓦）可能會下降。在接近最大連續電流（25mA）下工作，可能會降低長期可靠性。

4.3 發光強度 vs. 環境溫度

LED的光輸出會隨著接面溫度升高而降低。此曲線量化了該降額情況。對於在高環境溫度下運作的應用，可能需要降低驅動電流以維持亮度或防止過熱。

4.4 順向電流遞減曲線

這是熱管理的關鍵曲線。它定義了最大允許連續順向電流與環境溫度的函數關係。隨著溫度升高，最大安全電流會降低，以使接面溫度保持在安全限度內，並防止熱失控。

4.5 光譜分佈

光譜曲線顯示了不同波長下的相對發射功率。純白光LED通常使用藍光InGaN晶片結合黃色螢光粉。其光譜會在藍光區域（約450nm）出現一個峰值，並在黃/綠光區域因螢光粉而產生寬廣的發射，兩者結合產生白光。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此LED符合標準1206（英制）或3216（公制）封裝尺寸。關鍵尺寸（單位：mm）如下：

• 總長度：2.25 ±0.20
• 總寬度：1.85 ±0.20
• 總高度：1.45 ±0.10
• 端子尺寸：0.72 ±0.10 (高度), 1.20 x 0.60 (佔地面積)

除非另有說明，公差為 ±0.1mm。封裝上清晰標示有陰極標記，以便在組裝時正確辨識極性方向。

5.2 建議焊墊佈局

資料手冊包含針對PCB佈局的建議焊墊圖形（焊墊設計）。推薦的焊墊尺寸為1.40mm x 1.10mm。需特別強調，此僅供參考，焊墊尺寸應根據製造商所使用的特定錫膏、鋼網及組裝製程進行優化。

6. 焊接與組裝指南

正確的處理與焊接對於良率和可靠性至關重要。

6.1 電流限制要求

強制要求： 必須始終使用一個外部限流電阻與LED串聯。LED是電流驅動元件，其順向電壓具有負溫度係數。若無此電阻，即使電源電壓微幅上升或V_F 因發熱而下降，都可能導致電流不受控制地增加，從而立即造成損壞。

6.2 儲存與濕度敏感度

元件以防潮袋包裝，內含乾燥劑。

• 開啟前： 儲存於 ≤30°C 且 ≤90% 相對濕度 (RH) 的環境中。
• 開啟後： 在 ≤30°C 和 ≤60% RH 條件下，「車間壽命」為 1 年。未使用的零件應重新密封於防潮袋中。
• 烘烤： 若乾燥劑指示劑變色或超過儲存時間，LED 必須在回焊前於 60 ±5°C 下烘烤 24 小時，以去除吸收的濕氣，防止回焊過程中發生「爆米花」損壞。

6.3 迴焊溫度曲線

指定無鉛迴流焊溫度曲線：

• 預熱： 150-200°C，持續60-120秒。
• 液相線以上時間： 217°C以上，持續60-150秒。
• 峰值溫度： 最高260°C，持續時間不超過10秒。
• 升溫速率： 最高升溫速率6°C/秒，降溫速率3°C/秒。

重要注意事項：

• 迴流焊接不應執行超過兩次。
• 在加熱和冷卻過程中，避免對LED本體施加機械應力。
• 焊接後請勿彎曲PCB，否則可能導致LED或其焊點破裂。

6.4 手工焊接

若必須進行手工焊接，請使用烙鐵頭溫度低於350°C的烙鐵。每個端子的接觸時間應少於3秒。使用額定功率25W或更低的烙鐵。焊接每個端子之間至少間隔2秒，以防止過度積熱。

7. 封裝與訂購資訊

7.1 捲帶與載帶規格

LED以凸紋載帶包裝，供應於7英吋捲盤上。

• 載帶寬度： 8毫米。
• 口袋間距： 4毫米。
• 每捲數量： 3000件。
• 捲盤尺寸： 標準7英吋直徑，軸心與凸緣尺寸符合EIA-481規範。

7.2 標籤說明

捲盤標籤包含用於追溯與驗證的關鍵資訊：

• P/N： 完整產品編號 (48-213/T2D-AQ2R2QY/3C)。
• CAT： 發光強度等級 (例如：Q2, R2)。
• HUE： 色度座標與主波長等級。
• REF: 順向電壓等級（例如，來自 Group Q 分箱）。
• LOT No: 用於追溯的製造批號。

8. 應用設計考量

8.1 電路設計

務必使用資料手冊中的最大順向電壓（3.2V）計算串聯電阻，以確保在所有條件下均有足夠的電流限制。對於 5V 電源和 5mA 目標電流：R = (5V - 3.2V) / 0.005A = 360Ω。應選擇最接近的標準值（360Ω 或 390Ω）。電阻的額定功率應為 I²R = (0.005)² * 360 = 0.009W，因此標準的1/10W或1/8W電阻已綽綽有餘。

8.2 熱管理

雖然1206封裝沒有專用的散熱焊盤，但熱量會透過兩個焊接端子傳導出去。請確保PCB有足夠的銅箔面積連接到LED焊盤，特別是在接近最大電流或高環境溫度下工作時。避免將LED放置在其它發熱元件附近。

8.3 光學設計

130度的寬廣視角使得此LED適合需要寬廣、漫射照明而非聚焦光束的應用。對於指示燈應用，請考慮在視角下所需的發光強度；亮度在視角錐體的邊緣會衰減。

9. 技術比較與差異化

採用1206封裝的48-213 LED，在尺寸、亮度和組裝便利性之間取得了平衡。

• 對比更大封裝（例如3528、5050）： 1206封裝尺寸明顯更小，節省電路板空間，但由於晶片尺寸較小，通常總光輸出較低。
• 對比更小封裝（例如0402、0603）： 1206封裝在需要時更容易手動處理和焊接，且通常能承受略高的電流，從而實現更高的亮度。
• 對比未經分檔的LED： 針對光強、電壓和色度的明確定義分檔結構，提供了可預測的性能，這對於多LED陣列需要均勻外觀或生產批次間要求亮度一致的應用至關重要。

10. 常見問題 (FAQs)

10.1 我可以在沒有限流電阻的情況下驅動這個LED嗎？

不行。 數據手冊中已明確警告禁止此做法。LED必須由恆流源驅動，或者更常見的是，由串聯了限流電阻的電壓源驅動。直接連接到電壓源將導致故障。

10.2 為什麼發光強度範圍如此寬廣（90-180 mcd）？

這是生產中可能出現的完整範圍。個別元件會被分選到更嚴格的等級區間（Q2, R1, R2）。訂購時，您需指定等級代碼（例如，AQ2R2QY）以獲得特定發光強度和色度區間的LED，從而確保產品的一致性。

10.3 這個LED可以進行多少次回流焊接？

數據手冊指出，回流焊接不應超過 兩次第三次迴流焊循環可能因累積的熱應力而損壞內部焊線或LED晶片。

10.4 在焊接中，"Pb-free"是什麼意思？

這表示LED的外部端子採用無鉛鍍層（通常是錫）。指定的迴流焊溫度曲線（峰值260°C）是為無鉛焊錫膏（例如SAC305）設計的，其熔點比傳統的錫鉛焊料更高。

11. 實用設計與使用範例

11.1 範例一：簡易狀態指示器

情境： 一塊3.3V邏輯板的電源指示燈。
設計： 使用5mA驅動電流以在低功耗下獲得良好可見度。R = (3.3V - 3.2V) / 0.005A = 20Ω。由於3.2V是最大V_F，若LED的V_F 較低，實際電流可能略高。使用33Ω或47Ω電阻將提供更保守且穩定的電流。將LED的陰極（標記側）連接到地。

11.2 範例二：小型LCD背光陣列

情境： 需要10個LED以實現均勻背光。
設計： 為確保亮度均勻，所有LED應來自相同的光強度分級（例如R2）。它們應並聯連接，每個LED都配有自己的專用限流電阻。不建議將多個LED並聯到單一電阻，因為V_F的差異可能導致電流分配不均和亮度不一致。

12. 運作原理

這是一種半導體光子元件。它基於氮化銦鎵（InGaN）晶片。當施加超過二極體接面電位（V_F）的正向電壓時，電子和電洞在半導體的主動區域內復合，以光子（光）的形式釋放能量。在「純白」LED中，主要晶片發出藍光。這道藍光激發塗覆在晶片上的一層黃色螢光粉。晶片發出的藍光與螢光粉發出的黃光結合，被人眼感知為白光。這種方法稱為螢光粉轉換白光生成。

13. 技術趨勢

採用如1206封裝的SMD LED代表了一項成熟且廣泛採用的技術。整體產業趨勢朝向：

• 提升效率： 透過晶片設計和螢光粉技術的改進，實現更高的發光效率（每瓦更多流明）。
• 微型化： 持續縮小封裝尺寸（例如0402、0201）以實現超緊湊設備，但這通常會犧牲最大功率處理能力。
• 色彩品質提升： 開發螢光粉以實現更高的色彩渲染指數（CRI）值，並使不同生產批次的色點更加一致。
• 整合解決方案： 在封裝內整合電流調節（恆流LED驅動器）或保護功能（ESD、反極性）的LED日益普及，簡化了電路設計。

48-213 LED憑藉其明確的規格、可靠的性能和標準封裝，仍然是光電領域中一種基礎且多功能的元件，適用於各種指示燈和背光應用。