SMD LED 黃綠光 AlInGaP 120度視角 - 封裝尺寸 - 順向電壓 1.8-2.4V @20mA - 發光強度 56-180mcd - 繁體中文技術規格書

1. 產品概述

本文件詳述一款緊湊型、高效能表面黏著發光二極體（LED）的規格。此元件採用磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體材料，以產生黃綠光輸出。其設計採用標準 EIA 封裝格式，使其能與自動化取放組裝設備及標準紅外線（IR）迴焊製程相容。LED 以業界標準的 12mm 載帶包裝，並捲繞於直徑 7 英吋的捲盤上，便於大量生產。

1.1 核心優勢與目標市場

此 LED 的主要優勢包括其微型佔位面積、適合自動化組裝，以及符合無鉛（Pb-free）迴焊溫度曲線。其專為空間受限且可靠效能與高效組裝至關重要的應用而設計。目標市場涵蓋廣泛的消費性與工業電子產品，包括但不限於通訊設備（例如無線電話與行動電話）、可攜式運算裝置（例如筆記型電腦）、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、信號燈或前面板照明。

2. 深入技術參數分析

除非另有說明，所有電氣與光學特性均在環境溫度（Ta）為 25°C 下指定。理解這些參數對於正確的電路設計與確保長期可靠性至關重要。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。不保證在此極限下或超過此極限的操作，設計時應避免。

• 功率消耗（Pd）：72 mW。這是封裝能夠以熱形式消散的最大功率。
• 連續順向電流（IF）：30 mA DC。這是可靠操作的最大穩態電流。
• 峰值順向電流：80 mA，僅允許在脈衝條件下（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）。
• 逆向電壓（VR）：5 V。此元件並非為逆向偏壓操作而設計；超過此電壓可能導致崩潰。
• 操作溫度範圍：-40°C 至 +85°C。這是正常功能的環境溫度範圍。
• 儲存溫度範圍：-40°C 至 +100°C。這是元件未通電時的安全溫度範圍。

2.2 環境溫度 Ta=25°C 下的電光特性（IF=20mA）

這些是標準測試條件下的典型效能參數。

• 光通量（Φv）：範圍從最小值 0.17 lm 到最大值 0.54 lm。這是總可見光輸出。
• 發光強度（Iv）：對應於光通量，範圍從 56 mcd（毫燭光）到 180 mcd。這是特定方向上感知亮度的度量。
• 視角（2θ1/2）：120 度（典型值）。定義為發光強度為中心（0°）強度一半時的全角。這表示寬廣、擴散的光型。
• 峰值發射波長（λp）：574 nm（典型值）。這是光譜輸出最強的波長。
• 主波長（λd）：指定範圍為 564.5 nm 至 576.5 nm。這是人眼感知的單一波長，定義了顏色（黃綠色）。
• 光譜線半寬度（Δλ）：15 nm（典型值）。這是峰值強度一半處的發射光譜頻寬，表示色純度。
• 順向電壓（VF）：在 20mA 下，範圍從 1.8 V（最小值）到 2.4 V（最大值）。這是 LED 導通時的跨壓。
• 逆向電流（IR）：在 VR=5V 下，最大值為 10 μA。這是施加逆向電壓時的小漏電流。

3. 分級系統說明

為確保生產一致性，LED 會根據效能進行分級。這讓設計師能選擇符合特定亮度、電壓和顏色要求的元件。

3.1 光通量/發光強度分級

光輸出分為五個等級（A2, B1, B2, C1, C2）。例如，C2 等級提供最高輸出，光通量介於 0.42 lm 至 0.54 lm 之間，對應強度為 140-180 mcd。A2 等級為最低輸出等級。設計師必須查閱規格書中其訂購料號的具體分級，以準確預測光輸出。

3.2 順向電壓分級

順向電壓分為三個等級（D2, D3, D4），每個等級內的容差為 ±0.1V。

• 等級 D2：VF = 1.8V - 2.0V
• 等級 D3：VF = 2.0V - 2.2V
• 等級 D4：VF = 2.2V - 2.4V

3.3 色調（主波長）分級

色調通過將主波長分為四組（B, C, D, E）來控制，每組容差為 ±1 nm。

• 等級 B：λd = 564.5 nm - 567.5 nm
• 等級 C：λd = 567.5 nm - 570.5 nm
• 等級 D：λd = 570.5 nm - 573.5 nm
• 等級 E：λd = 573.5 nm - 576.5 nm

4. 效能曲線分析

圖形數據提供了在不同條件下元件行為的更深入見解。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V 曲線）

I-V 曲線是非線性的，這是二極體的特性。順向電壓隨電流對數增加。在典型的 20mA 工作電流下，VF 落在指定的分級範圍內。設計師必須使用此曲線確保驅動電路提供足夠的電壓，特別是在低溫下 VF 會增加時。

4.2 相對發光強度 vs. 順向電流

此曲線顯示，在標準工作範圍內，光輸出大致與順向電流成正比。然而，不建議將 LED 驅動超過其絕對最大直流電流（30mA），因為這可能導致加速劣化、壽命縮短，以及因過熱而可能失效。

4.3 相對發光強度 vs. 環境溫度

AlInGaP LED 的發光強度會隨著環境溫度升高而降低。此曲線對於在高溫環境中運作的應用至關重要。若需要在寬廣溫度範圍內保持一致的亮度，設計師可能需要降低預期的光輸出或實施熱管理。

4.4 光譜分佈

光譜圖顯示一個以 574 nm（黃綠色）為中心的窄峰，典型半寬度為 15 nm。這確認了色純度與發射光的特定波長區域。

5. 機械與封裝資訊

5.1 元件封裝尺寸

此 LED 符合標準 SMD 封裝外形。所有關鍵尺寸均以毫米提供，一般公差為 ±0.2 mm。圖面包括本體長度、寬度、高度，以及焊墊/端子的位置和尺寸。透鏡指定為 "水清"。

5.2 推薦 PCB 焊接墊佈局

提供了用於設計印刷電路板（PCB）的焊墊圖案。這顯示了推薦的銅墊尺寸與間距，以確保迴焊期間形成正確的焊點、良好的機械附著力，以及從 LED 端子有效散熱。

5.3 極性識別

規格書應標示元件封裝上的陰極/陽極識別，通常是通過標記、凹口或不同的焊墊尺寸。組裝時必須觀察正確的極性以防止損壞。

6. 焊接與組裝指南

6.1 IR 迴焊溫度曲線

提供了詳細的迴焊溫度曲線，符合無鉛製程的 J-STD-020B 標準。關鍵參數包括：

• 預熱/均溫：升溫至 150-200°C。
• 液相線以上時間（TAL）：建議維持的時間。
• 峰值溫度：不得超過 260°C。
• 峰值溫度 ±5°C 內時間：應加以限制（例如，最長 10 秒）。

6.2 手動焊接（烙鐵）

若需手動維修，烙鐵頭溫度不應超過 300°C，且每個引腳的焊接時間應限制在最長 3 秒。每個焊墊應僅焊接一次，以避免損壞封裝或內部晶片黏著。

6.3 清潔

若需焊後清潔，僅應使用指定的醇類溶劑，如乙醇或異丙醇。LED 應在常溫下浸泡少於一分鐘。未指定的化學清潔劑可能會損壞環氧樹脂透鏡或封裝。

6.4 儲存與濕度敏感性

此 LED 對濕度敏感。當密封在帶有乾燥劑的原廠防潮袋中時，應儲存在 ≤30°C 且 ≤70% RH 的環境下，並在一年內使用。一旦打開袋子，"車間壽命"即開始。元件應儲存在 ≤30°C 且 ≤60% RH 的環境下，並建議在 168 小時（7 天）內進行 IR 迴焊。若儲存超過此期限，應將其保存在帶有乾燥劑的密封容器中或氮氣環境中。超過車間壽命的元件在焊接前需要進行烘烤程序（約 60°C，至少 48 小時），以去除吸收的濕氣並防止迴焊期間發生 "爆米花效應"。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

此元件以帶有保護蓋帶的凸輪式載帶供應。提供了載帶凹槽、間距和捲盤的詳細尺寸，符合 ANSI/EIA-481 標準。標準捲盤直徑為 7 英吋，包含 3000 個元件。對於剩餘訂單，最小包裝數量為 500 個。此載帶確保與高速自動化組裝設備的相容性。

8. 應用說明與設計考量

8.1 典型應用電路

LED 需要串聯一個限流元件，例如電阻。電阻值（R）可使用歐姆定律計算：R = (電源電壓 - VF) / IF，其中 VF 是 LED 在所需電流 IF 下的順向電壓。使用分級中的最大 VF 值可確保即使考慮元件公差，電流也不會超過限制。對於精密或可變亮度應用，建議使用恆流驅動器。

8.2 熱管理

雖然功率消耗很低（最大 72mW），但 PCB 上有效的熱設計對於壽命仍然很重要，特別是在高環境溫度或高電流驅動時。確保連接到 LED 散熱墊的足夠銅面積有助於散熱並維持穩定的光輸出。

8.3 可製造性設計（DFM）

遵守推薦的 PCB 焊墊佈局與指定的迴焊曲線。確保取放機的吸嘴與封裝尺寸相容。確認送料器設置與載帶和捲盤規格相符。

9. 技術比較與差異化

與磷化鎵（GaP）LED 等舊技術相比，AlInGaP LED 提供顯著更高的發光效率，從而在相同電流下產生更亮的輸出。120 度視角相較於窄視角 LED 提供了更寬廣、更擴散的光型，使其非常適合需要從各種角度可見的狀態指示燈。標準 EIA 封裝確保了與龐大的組裝工具生態系統和現有 PCB 設計的直接相容性。

10. 常見問題（FAQ）

10.1 光通量與發光強度有何不同？

光通量（以流明，lm 為單位）是光源在所有方向上發射的總可見光量。發光強度（以燭光或毫燭光，mcd 為單位）是在特定方向上發射的光量。此 LED 的規格書提供了兩者，其中強度是沿中心軸（0°）測量的。

10.2 我可以在沒有限流電阻的情況下驅動此 LED 嗎？

不行。LED 是電流驅動元件。將其直接連接到電壓源會導致過量電流流過，迅速將其損壞。務必使用串聯電阻或恆流驅動器。

10.3 為什麼在高溫下光輸出會降低？

這是半導體材料的基本特性。溫度升高會影響發光接面的內部量子效率，減少每個電子產生的光子數量。規格書中的效能曲線量化了此效應。

10.4 訂購時應如何解讀分級代碼？

完整的料號可能包含表示特定分級的後綴，例如發光強度（例如 C2）、順向電壓（例如 D3）和主波長（例如 E）。請查閱製造商的訂購指南。若未指定特定分級，您將收到來自標準生產分佈範圍內的元件。

11. 實用設計與使用範例

11.1 低功耗狀態指示燈

在電池供電的 IoT 感測器節點中，此 LED 可用作低功耗 "心跳" 指示燈。使用微控制器 GPIO 引腳，可以低工作週期（例如，開啟 10ms，關閉 990ms）脈衝驅動 LED，以指示裝置活動，同時消耗最小的平均電流，從而延長電池壽命。

11.2 鍵盤前面板背光

將此類 LED 陣列放置在擴散片後方，可為薄膜鍵盤或控制面板上的圖例提供均勻的背光。寬廣的 120 度視角有助於在面板表面實現均勻照明。設計師必須確保適當的間距與電流驅動，以達到所需的亮度水平。

12. 技術原理介紹

此 LED 基於磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體技術。當在 p-n 接面上施加順向電壓時，電子和電洞被注入主動區。它們復合，以光子的形式釋放能量。晶格中鋁、銦、鎵和磷的特定比例決定了能隙能量，這直接定義了發射光的波長（顏色）——在此例中為黃綠色（約 574 nm）。"水清" 環氧樹脂透鏡封裝了半導體晶片，提供環境保護，並塑造光輸出模式。

13. 產業趨勢與發展

SMD LED 的總體趨勢是朝向更高的發光效率（每瓦電輸入產生更多光輸出）、通過更嚴格的分級改善顏色一致性，以及在惡劣環境條件下增強可靠性。同時，微型化（更小的封裝尺寸）和整合化（例如，內建控制 IC 的 LED）也在持續發展。對於指示燈應用，重點仍然是成本效益、可靠性，以及與雙面迴焊等先進組裝製程的相容性。本規格書中描述的技術代表了滿足標準指示燈需求的成熟且廣泛採用的解決方案。