SMD LED 黃綠光 120度視角 - 封裝尺寸 - 順向電壓 2.0V 典型值 - 功耗 72mW - 繁體中文技術規格書

1. 產品概述 本文件詳細說明一款採用表面黏著技術 (SMD) 的發光二極體 (LED) 規格。此元件使用擴散式透鏡及 AlInGaP (磷化鋁銦鎵) 半導體材料來產生黃綠光輸出。該元件專為自動化印刷電路板 (PCB) 組裝製程設計，適用於大量生產。其緊湊的外型尺寸及與標準 SMD 貼裝設備的相容性，使其能滿足各電子領域中空間受限的應用需求。

1.1 核心特性與優勢

法規符合性： 產品符合相關環境法規 (例如：RoHS)。

• 包裝： 採用業界標準的 8mm 載帶包裝於 7 英吋直徑捲盤上，便於自動化取放作業。製程相容性： 完全相容於表面黏著技術 (SMT) 組裝線常用的自動化貼裝設備及紅外線 (IR) 迴焊製程。
• 電氣介面： 與積體電路 (I.C.) 相容，可透過適當的限流設計，直接由標準邏輯位準輸出驅動。可靠性： 經過加速至 JEDEC Level 3 標準的預處理測試，確保在焊接過程中能抵抗濕氣誘發應力的穩健性。
• 1.2 目標市場與應用 此 LED 專為廣泛需要可靠、緊湊狀態指示或照明的電子設備而設計。主要應用領域包括：通訊設備： 路由器、數據機及手持裝置上的狀態指示燈。
• 辦公室自動化： 印表機、影印機及掃描器上的面板指示燈。消費性電子產品與家電： 電源、模式或功能指示燈。
• 工業設備： 機器狀態、故障或運作模式信號指示。通用指示： 符號、圖示或通用狀態燈具的前面板背光。

2. 深入技術參數分析 以下章節提供對定義元件性能範圍的關鍵電氣、光學及熱參數的詳細客觀解讀。

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。為確保可靠性能，不建議在接近或達到這些極限的條件下操作。

• 功耗 (Pd)： 72 mW。這是 LED 封裝在環境溫度 (Ta) 25°C 下可作為熱量散逸的最大允許功率。超過此限制可能導致半導體接面過熱，加速性能衰退或故障。直流順向電流 (IF)： 30 mA。可施加於 LED 的最大連續順向電流。
• 峰值順向電流： 80 mA (在脈衝條件下：1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度)。此額定值適用於短暫的高電流脈衝，但不可用於連續操作。操作溫度範圍： -40°C 至 +85°C。元件被指定能正常運作的環境溫度範圍。
• 儲存溫度範圍： -40°C 至 +100°C。元件未通電時的安全儲存溫度範圍。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，代表元件的典型性能。
• 發光強度 (Iv)： 範圍從最小值 56.0 mcd 到最大值 180.0 mcd，典型值在此分級範圍內。強度是使用經過濾鏡匹配明視覺 (人眼) 響應曲線 (CIE 標準) 的感測器量測。視角 (2θ1/2)： 120 度 (典型值)。這是發光強度降至軸上量測值一半時的全角。120 度角表示寬廣、擴散的光線發射模式，適合大面積照明或從寬廣角度觀看。
• 峰值發射波長 (λP)： 約 575 nm。這是光學發射光譜最高點對應的波長。主波長 (λd)： 約 571 nm (典型值)。這是人眼感知、定義 LED 顏色的單一波長，由 CIE 色度座標計算得出。它是顏色規格的關鍵參數。

光譜線半高寬 (Δλ)： 約 15 nm (典型值)。這表示光譜純度；15nm 的數值是基於 AlInGaP 的黃綠光 LED 之特徵。

順向電壓 (VF)： 2.0V (典型值)，在 20mA 時最大值為 2.4V。這是在指定電流下操作時 LED 兩端的電壓降。對於設計限流電路至關重要。

逆向電流 (IR)： 在逆向電壓 (VR) 5V 下，最大值為 10 μA。此參數僅供測試用途；元件並非設計用於逆向偏壓下操作。

3. 分級系統說明 為確保量產的一致性，LED 會根據性能進行分級。這讓設計師能選擇符合其應用特定最低標準的元件。

• 3.1 順向電壓 (Vf) 分級 LED 根據其在 20mA 時的順向電壓降進行分類。這有助於設計電源供應器，並確保多個 LED 並聯時亮度均勻。分級 D2： Vf = 1.8V 至 2.0V
• 分級 D3： Vf = 2.0V 至 2.2V分級 D4： Vf = 2.2V 至 2.4V
• 每個分級內的公差為 ±0.1V。3.2 發光強度 (Iv) 分級 這是亮度的主要分級。元件被分類為具有定義的最小和最大發光強度值的群組。
• 分級 P2： 56.0 – 71.0 mcd分級 Q1： 71.0 – 90.0 mcd
• 分級 Q2： 90.0 – 112.0 mcd分級 R1： 112.0 – 140.0 mcd

分級 R2： 140.0 – 180.0 mcd

每個亮度分級的公差為 ±11%。

• 3.3 主波長 (Wd) 分級 此分級確保顏色一致性。LED 根據其主波長分組，主波長直接關聯到感知的色調。分級 B： λd = 564.5 – 567.5 nm
• 分級 C： λd = 567.5 – 570.5 nm分級 D： λd = 570.5 – 573.5 nm
• 分級 E： λd = 573.5 – 576.5 nm每個波長分級的公差為 ±1 nm。
• 4. 性能曲線分析 雖然規格書中引用了具體圖表，但其含義對設計至關重要。4.1 電流對電壓 (I-V) 特性 LED 的 I-V 曲線是指數型的。典型順向電壓 (2.0V) 是在 20mA 下指定的。設計師必須使用限流電阻或恆流驅動器來確保工作點保持穩定，因為電壓的微小變化會導致電流大幅變化，可能超過最大額定值。
• 4.2 發光強度對順向電流 在操作範圍內，發光強度大致與順向電流成正比。在建議的直流電流 (20mA) 以上操作可能會增加亮度，但也會增加接面溫度，可能縮短使用壽命並導致色偏。4.3 溫度依存性 LED 性能對溫度敏感。通常，順向電壓隨溫度升高而降低，而發光強度也會降低。在溫度範圍上限 (85°C) 操作，與在 25°C 操作相比，將導致較低的光輸出。
• 5. 機械與封裝資訊5.1 元件尺寸與極性 LED 封裝具有對 PCB 焊墊設計至關重要的特定物理尺寸。規格書包含詳細的尺寸圖。極性由陰極標記指示 (通常是封裝上的凹口、綠點或其他標記)。正確的方向對於電路運作至關重要。
• 5.2 建議 PCB 焊墊設計 提供了 PCB 的焊墊圖形 (Footprint)。遵循此建議的焊墊佈局對於在迴焊過程中實現可靠的焊點、確保適當的機械附著和散熱至關重要。5.3 捲帶包裝規格 元件以帶有保護蓋帶的凸起式載帶包裝，捲繞在 7 英吋 (178mm) 直徑的捲盤上。關鍵規格包括：

料袋間距： 在載帶尺寸中定義。

每捲盤元件數量： 2000 個。

缺件： 根據規格，最多允許連續兩個空料袋。

包裝符合 ANSI/EIA-481 元件包裝標準。

• 6. 焊接與組裝指南6.1 紅外線迴焊溫度曲線 (無鉛) 提供了符合 J-STD-020B 的建議溫度曲線，適用於無鉛焊接製程。關鍵參數包括：
• 預熱： 逐漸升溫以活化助焊劑並最小化熱衝擊。均溫區： 一個溫度平台，使整個組裝件達到均勻溫度。
• 迴焊 (液相)： 峰值溫度不得超過 260°C，且高於 217°C (典型無鉛焊料的液相溫度) 的時間應受控制 (例如：最長 10 秒)。冷卻： 受控的冷卻速率。

注意： 確切的溫度曲線必須針對特定的 PCB 組裝件進行特性分析，需考慮電路板厚度、元件密度及使用的錫膏。

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： 最高 300°C。

• 焊接時間： 每個焊墊最長 3 秒。限制： 焊接應僅執行一次，以避免對塑膠封裝及內部打線造成熱損傷。
• 6.3 清潔 若需要焊後清潔，僅應使用指定的溶劑，以避免損壞 LED 的塑膠透鏡及封裝。建議的溶劑包括乙醇或異丙醇。LED 應在常溫下浸泡少於一分鐘。7. 儲存與操作注意事項
• 7.1 濕度敏感性 LED 封裝對濕度敏感。長時間暴露於環境濕度可能導致在迴焊過程中發生爆米花效應 (Popcorn Cracking)。密封包裝： 儲存於 ≤30°C 及 ≤70% RH 環境。請在包裝日期起一年內使用。
• 已開封包裝： 對於從防潮袋中取出的元件，建議的儲存環境為 ≤30°C 及 ≤60% RH。車間壽命： 建議在打開原始包裝後的 168 小時 (7 天) 內完成紅外線迴焊。
• 延長儲存/烘烤： 暴露超過 168 小時的元件，應在焊接前於約 60°C 下烘烤至少 48 小時，以去除吸收的濕氣。7.2 驅動方式 LED 是電流驅動元件。為確保連接多個 LED 時亮度均勻，應使用恆流源驅動。不建議將 LED 直接並聯到單一電壓源和電阻上，因為個別元件之間的順向電壓 (Vf) 存在差異，這可能導致電流及隨之而來的亮度顯著不同。較佳的做法是使用串聯連接並搭配適當的限流電阻，或為每個並聯的 LED 使用獨立的電阻。

8. 應用備註與設計考量

8.1 限流設計 務必使用串聯電阻或恆流驅動器將順向電流設定為所需值 (例如：20mA)。電阻值可使用歐姆定律計算：R = (電源電壓 - LED_Vf) / 期望電流。為進行保守設計，應使用規格書中的最大 Vf (2.4V)，以確保即使使用低 Vf 的 LED，電流也不會超過限制。

8.2 熱管理 雖然功耗較低 (72mW)，但在 PCB 上進行有效的熱管理有助於維持性能和壽命，特別是在高環境溫度環境下或以較高電流驅動時。確保 LED 焊墊與 PCB 銅箔之間有良好的熱連接，有助於散熱。

• 8.3 光學設計 120 度視角及擴散式透鏡提供了寬廣、柔和的光線發射。這使得 LED 適合需要區域均勻照明，或指示燈需要從廣泛角度可見的應用，在許多情況下無需使用導光管等二次光學元件。9. 常見問題 (基於技術參數)
• 9.1 峰值波長與主波長有何不同？ 峰值波長 (λP) 是 LED 發射光譜中最高強度點對應的物理波長。主波長 (λd) 是基於人類顏色感知 (CIE 座標) 的計算值，代表感知顏色的單一波長。就設計目的而言，特別是關於顏色匹配，主波長及其分級更為相關。9.2 我可以持續以 30mA 驅動此 LED 嗎？ 雖然直流順向電流的絕對最大額定值為 30mA，但電氣與光學特性是在 20mA 下指定的。持續以 30mA 操作將產生更多熱量，可能降低發光效率和使用壽命。為了可靠的長期運作，建議設計電流等於或低於典型測試條件 20mA。
• 9.3 訂購時應如何解讀分級代碼？ 您必須根據應用對電壓一致性、亮度等級和色點的要求，指定所需的 Vf、Iv 和 Wd 分級代碼。例如，訂單可能指定分級 D3 (Vf)、R1 (Iv) 和 D (Wd)，以獲得具有中等電壓、高亮度及特定黃綠色調的元件。10. 運作原理與技術背景
• 10.1 AlInGaP 半導體技術 此 LED 使用磷化鋁銦鎵 (AlInGaP) 半導體材料。此材料系統對於在可見光譜的琥珀色、黃色和綠色區域產生光線非常高效。與舊技術相比，AlInGaP LED 提供更高的亮度、更好的效率及改善的溫度穩定性。10.2 擴散式透鏡功能 擴散式 (非透明) 透鏡含有散射粒子，能混合從小型半導體晶片發出的光線。此過程拓寬了視角 (至 120 度)，並通過消除通常在透明透鏡 LED 中看到的明亮"光斑"，創造出更均勻、更柔和的外觀。這非常適合直接觀看 LED 的應用。

Tolerance for each wavelength bin is ±1 nm.

. Performance Curve Analysis

While specific graphs are referenced in the datasheet, their implications are critical for design.

.1 Current vs. Voltage (I-V) Characteristic

The I-V curve for an LED is exponential. The typical forward voltage (2.0V) is specified at 20mA. Designers must use a current-limiting resistor or constant-current driver to ensure the operating point remains stable, as a small change in voltage can cause a large change in current, potentially exceeding maximum ratings.

.2 Luminous Intensity vs. Forward Current

Luminous intensity is approximately proportional to forward current within the operating range. Operating above the recommended DC current (20mA) may increase brightness but will also increase junction temperature, potentially reducing lifespan and causing color shift.

.3 Temperature Dependence

LED performance is temperature-sensitive. Typically, forward voltage decreases with increasing temperature, while luminous intensity also decreases. Operating at the upper limit of the temperature range (85°C) will result in lower light output compared to operation at 25°C.

. Mechanical and Packaging Information

.1 Device Dimensions and Polarity

The LED package has specific physical dimensions critical for PCB footprint design. The datasheet includes a detailed dimensional drawing. Polarity is indicated by a cathode mark (typically a notch, green dot, or other marking on the package). Correct orientation is essential for circuit operation.

.2 Recommended PCB Pad Design

A land pattern (footprint) is provided for the PCB. Adhering to this recommended pad layout is crucial for achieving reliable solder joints during reflow soldering, ensuring proper mechanical attachment and thermal dissipation.

.3 Tape and Reel Packaging Specifications

The device is supplied in embossed carrier tape with a protective cover tape, wound onto 7-inch (178mm) diameter reels. Key specifications include:

• Pocket Pitch:Defined in the tape dimensions.
• Components per Reel: pieces.
• Missing Components:A maximum of two consecutive empty pockets is allowed per specification.
• The packaging conforms to ANSI/EIA-481 standards for component packaging.

. Soldering and Assembly Guidelines

.1 IR Reflow Soldering Profile (Pb-Free)

A suggested temperature profile compliant with J-STD-020B is provided for lead-free solder processes. Key parameters include:

• Preheat:A gradual ramp to activate flux and minimize thermal shock.
• Soak Zone:A plateau to allow the entire assembly to reach a uniform temperature.
• Reflow (Liquidus):Peak temperature must not exceed 260°C, and the time above 217°C (liquidus temperature for typical Pb-free solder) should be controlled (e.g., 10 seconds max).
• Cooling:A controlled cool-down rate.

Note:The exact profile must be characterized for the specific PCB assembly, considering board thickness, component density, and solder paste used.

.2 Hand Soldering

If hand soldering is necessary, extreme care must be taken:

• Iron Temperature:Maximum 300°C.
• Soldering Time:Maximum 3 seconds per pad.
• Limit:Soldering should be performed only once to avoid thermal damage to the plastic package and internal wire bonds.

.3 Cleaning

If post-solder cleaning is required, only specified solvents should be used to avoid damaging the LED's plastic lens and package. Recommended agents include ethyl alcohol or isopropyl alcohol. The LED should be immersed at normal temperature for less than one minute.

. Storage and Handling Cautions

.1 Moisture Sensitivity

The LED package is moisture-sensitive. Prolonged exposure to ambient humidity can lead to popcorn cracking during reflow soldering.

• Sealed Package:Store at ≤30°C and ≤70% RH. Use within one year of the pack date.
• Opened Package:For components removed from the moisture-barrier bag, the recommended storage ambient is ≤30°C and ≤60% RH.
• Floor Life:It is recommended to complete IR reflow soldering within 168 hours (7 days) after opening the original packaging.
• Extended Storage/Baking:Components exposed for more than 168 hours should be baked at approximately 60°C for at least 48 hours prior to soldering to remove absorbed moisture.

.2 Drive Method

LEDs are current-operated devices. To ensure uniform brightness when connecting multiple LEDs, they should be driven with a constant current source. Connecting LEDs directly in parallel with a single voltage source and resistor is not recommended due to variations in forward voltage (Vf) between individual devices, which can lead to significant differences in current and, consequently, brightness. A series connection with an appropriate current-limiting resistor or the use of individual resistors for each parallel LED is preferred.

. Application Notes and Design Considerations

.1 Current Limiting

Always use a series resistor or constant-current driver to set the forward current to the desired value (e.g., 20mA). The resistor value can be calculated using Ohm's Law: R = (Vsupply - Vf_LED) / I_desired. Use the maximum Vf from the datasheet (2.4V) for a conservative design to ensure the current does not exceed limits even with a low-Vf LED.

.2 Thermal Management

While the power dissipation is low (72mW), effective thermal management on the PCB can help maintain performance and longevity, especially in high ambient temperature environments or when driving at higher currents. Ensuring a good thermal connection from the LED pads to the PCB copper can help dissipate heat.

.3 Optical Design

The 120-degree viewing angle and diffused lens provide a wide, soft light emission. This makes the LED suitable for applications requiring even illumination over an area or where the indicator needs to be visible from a wide range of angles, without the need for secondary optics like light pipes in many cases.

. Frequently Asked Questions (Based on Technical Parameters)

.1 What is the difference between Peak Wavelength and Dominant Wavelength?

Peak Wavelength (λP) is the physical wavelength at the highest intensity point in the LED's emission spectrum. Dominant Wavelength (λd) is a calculated value based on human color perception (CIE coordinates) that represents the single wavelength of the perceived color. For design purposes, especially regarding color matching, the Dominant Wavelength and its binning are more relevant.

.2 Can I drive this LED at 30mA continuously?

While the Absolute Maximum Rating for DC Forward Current is 30mA, the Electro-Optical Characteristics are specified at 20mA. Operating at 30mA continuously will generate more heat, potentially reducing luminous efficiency and lifespan. For reliable long-term operation, it is advisable to design for a current at or below the typical test condition of 20mA.

.3 How do I interpret the binning codes when ordering?

You must specify the desired bin codes for Vf, Iv, and Wd based on your application's requirements for voltage consistency, brightness level, and color point. For example, an order might specify bins D3 (Vf), R1 (Iv), and D (Wd) to get parts with medium voltage, high brightness, and a specific yellow-green hue.

. Operational Principles and Technology Context

.1 AlInGaP Semiconductor Technology

This LED uses an Aluminum Indium Gallium Phosphide (AlInGaP) semiconductor material. This material system is highly efficient for producing light in the amber, yellow, and green regions of the visible spectrum. Compared to older technologies, AlInGaP LEDs offer higher brightness, better efficiency, and improved temperature stability.

.2 Diffused Lens Function

The diffused (non-clear) lens contains scattering particles that mix the light emitted from the small semiconductor chip. This process broadens the viewing angle (to 120 degrees) and creates a more uniform, softer appearance by eliminating the bright "hot spot" typically seen in LEDs with clear lenses. This is ideal for applications where the LED is viewed directly.