SMD 反射式 LED 67-21 系列規格書 - P-LCC-2 封裝 - 最高 3.5V - 110mW - 綠/黃/藍/橙 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

67-21 系列代表了一款採用 P-LCC-2 封裝、內建反射器的表面黏著元件（SMD）發光二極體（LED）家族。此設計旨在提供寬廣的視角與最佳化的光輸出，使其特別適合需要將光高效耦合至導光管或光導的應用。本系列提供多種顏色，包括柔和的橙色、綠色、藍色與黃色，採用白色封裝本體與無色透明視窗。其低順向電流需求，使其成為對功耗敏感的應用（例如可攜式電子裝置）的理想選擇。

1.1 核心優勢與目標市場

此 LED 系列的主要優勢來自其封裝設計。內建的內部反射器顯著提升了光萃取效率與方向性，從而產生一致且寬廣的發光模式。此特性對於需要均勻照明的符號、開關及 LCD 面板背光應用至關重要。本元件完全相容於標準自動化取放設備，並以 8mm 載帶與捲盤包裝供應，適合大量組裝。其與多種焊接製程（包括氣相迴焊、紅外線迴焊與波峰焊接）的相容性，為製造提供了靈活性。本產品亦符合 RoHS 規範且為無鉛製程。目標市場包括汽車內裝（儀表板與開關背光）、通訊設備（電話/傳真機中的指示燈與背光），以及需要可靠指示燈或背光解決方案的一般消費性電子產品。

2. 技術參數詳解

LED 的電氣與光學性能是在特定測試條件下定義的，通常是在順向電流（I_F）為 20mA 且環境溫度（T_a）為 25°C 的條件下。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，並非用於連續操作。關鍵限制包括最大逆向電壓（V_R）為 5V、連續順向電流（I_F）為 30mA，以及在脈衝條件下（1kHz，1/10 工作週期）的峰值順向電流（I_FP）為 100mA。最大功耗（P_d）為 110mW。元件可在 -40°C 至 +85°C 的溫度範圍內操作，並可在 -40°C 至 +90°C 之間儲存。規格書亦指定了焊接溫度曲線，以防止組裝過程中封裝受損。

2.2 電氣與光學特性

典型性能參數提供了正常操作條件下的預期值。以文件中暗示的特定型號（根據波長數據，可能為綠色 LED）為例，其發光強度（I_v）範圍從最小值 900 mcd 到最大值 1800 mcd。視角（2θ_1/2），定義為強度降至峰值一半時的角度，典型值為 120 度，證實了其寬視角的特性。以此範例而言，主波長（λ_d）介於 520nm 至 535nm 之間，屬於綠色光譜。在 20mA 電流下，順向電壓（V_F）範圍為 2.7V 至 3.5V。在應用電路中必須使用限流電阻，以防止超過最大順向電流，因為 LED 具有非線性的 I-V 特性，微小的電壓增加可能導致巨大且具破壞性的電流突波。

3. 分級系統說明

為確保量產的一致性，LED 會根據關鍵參數被分類到不同的性能等級中。這使得設計師可以選擇符合其應用特定需求的元件。

3.1 發光強度分級

發光輸出分為三個等級代碼：V2（900-1120 mcd）、W1（1120-1420 mcd）和 W2（1420-1800 mcd）。發光強度的容差為 ±11%。設計師在設計以滿足最低亮度要求時，必須考慮此變異性。

3.2 主波長分級

顏色（主波長）被分為三個代碼：X（520-525 nm）、Y（525-530 nm）和 Z（530-535 nm），具有嚴格的 ±1nm 容差。這確保了同一批次內的顏色一致性，對於多顆 LED 並排使用的應用至關重要。

3.3 順向電壓分級

順向電壓分為四個等級：10（2.70-2.90V）、11（2.90-3.10V）、12（3.10-3.30V）和 13（3.30-3.50V），容差為 ±0.1V。了解 V_F的等級對於計算限流電阻的精確值以達到所需的驅動電流非常重要，尤其是在使用低電壓或嚴格調節的電源供應時。

4. 機械與封裝資訊

本元件採用 P-LCC-2（塑膠有引腳晶片載體）封裝。規格書中提供了詳細的封裝尺寸圖，標明了長度、寬度、高度、引腳間距與焊墊幾何形狀。這些尺寸對於 PCB 焊墊設計至關重要。封裝採用白色本體以助於光反射，以及無色透明環氧樹脂透鏡。極性由封裝的物理結構標示，通常以凹口或標記的陰極表示。建議的 PCB 焊墊圖案可確保正確的焊接與機械穩定性。

5. 焊接與組裝指南

正確的處理與焊接對於維持元件完整性與性能至關重要。

5.1 迴焊溫度曲線

對於無鉛焊接，必須遵循特定的溫度曲線。預熱階段應在 60-120 秒內從 150°C 升溫至 200°C。高於液相線溫度（217°C）的時間應維持 60-150 秒，峰值溫度不得超過 260°C 超過 10 秒。最大升溫速率應為 3°C/秒，冷卻速率不得超過 6°C/秒。同一元件不應進行超過兩次的迴焊。

5.2 手動焊接

若必須進行手動焊接，則需極度小心。烙鐵頭溫度應低於 350°C，且與每個引腳的接觸時間不得超過 3 秒。建議使用低功率烙鐵（≤25W）。焊接每個引腳之間應至少間隔 2 秒，以防止熱衝擊。

5.3 儲存與濕度敏感性

元件包裝在含有乾燥劑與濕度指示卡的防潮袋中。袋子應僅在受控環境（溫度低於 30°C，相對濕度低於 60%）下使用前立即開啟。一旦開啟，元件必須在指定的車間壽命內使用（摘錄中未明確說明，但通常由濕度敏感等級 MSL 定義）。若指示卡顯示濕度過高，則元件在使用前必須在 60°C ±5°C 下烘烤 24 小時。

6. 包裝與訂購資訊

LED 以 8mm 寬的凸版載帶供應，裝入標準捲盤中。典型捲盤包含 2000 顆，但可能提供 250、500 或 1000 顆的最小訂購量。捲盤與載帶尺寸均有精確規定，以確保與自動化組裝設備的相容性。包裝標籤包含關鍵資訊，如產品編號、數量，以及發光強度（CAT）、主波長（HUE）和順向電壓（REF）的特定分級代碼，連同用於追溯的批號。

7. 應用建議與設計考量

7.1 典型應用情境

• 汽車內裝：儀表板儀器、控制按鈕與開關的背光。寬視角確保從不同駕駛位置都能清晰可見。
• 通訊/消費性電子：電話、傳真機與遙控器中的狀態指示燈與鍵盤背光。低電流消耗有利於電池壽命。
• 通用指示燈：各種電子裝置中的電源狀態、模式選擇與警示指示燈。
• 導光管應用：最佳化的光輸出與寬視角使本系列非常適合耦合至壓克力或聚碳酸酯導光管，進而將光引導至面板上的所需位置，實現靈活的機械設計。

7.2 設計考量

• 電流限制：務必使用串聯電阻來設定順向電流。使用公式 R = (V_電源- V_F) / I_F計算電阻值。使用規格書中（或特定等級）的最大 V_F值，以確保在最壞情況下電流絕不超過最大額定值。
• 熱管理：雖然功耗低，但若在高環境溫度或接近最大電流下操作，仍需確保足夠的 PCB 銅箔面積或散熱孔，以將接面溫度維持在限制範圍內。
• 靜電防護：本元件的 ESD 耐受等級為 1000V（HBM）。在處理與組裝過程中應實施標準的 ESD 預防措施。對於敏感應用，可考慮在連接 LED 的線路上添加暫態電壓抑制器。
• 光學設計：對於導光管應用，LED 與導光管入口之間的距離與對準至關重要。寬視角有助於此，但可能需要反射杯或量身定制的導光管設計，以最大化耦合效率。

8. 技術比較與差異化

67-21 系列的關鍵差異在於 P-LCC-2 封裝內整合了反射器。與不具備此功能的標準 SMD LED 相比，它提供了更優異的光輸出效率與更受控、更寬廣的光束模式。這在許多設計中省去了外部反射器的需求，節省了空間與成本。寬廣的 120 度視角與在同一封裝尺寸下提供多種顏色的組合，提供了設計靈活性。其與所有主要焊接製程的相容性，也使其成為適用於各種生產線的通用直插式元件。

9. 常見問題（基於技術參數）

9.1 為何限流電阻絕對必要？

LED 是具有指數型電流-電壓（I-V）關係的二極體。電壓稍微超過標稱順向電壓，就會導致電流急遽增加。若沒有電阻來限制此電流，即使電源電壓僅略高，LED 也會迅速汲取過量電流，導致過熱與災難性故障。電阻提供了線性、可預測的電壓降，以穩定電流。

9.2 我可以用電壓源直接驅動這顆 LED 嗎？

不行。強烈不建議使用電壓源直接驅動 LED，這很可能會損壞元件。必須使用電流源驅動，或者更常見的是，如上所述，使用串聯限流電阻的電壓源驅動。

9.3 參數的分級對我的設計有何意義？

分級意味著 LED 經過測試，並根據性能分組。如果您的設計要求多個單元之間具有非常一致的亮度或顏色，您應在訂購時指定所需的分級代碼（例如，W2 代表最高亮度，Y 代表特定的綠色調）。如果您的設計可以容忍較大的變異，您可以接受更廣泛的等級混合，這可能更具成本效益。

9.4 這個元件可以進行幾次迴焊？

規格書規定迴焊不應進行超過兩次。每次迴焊循環都會使元件承受熱應力，可能導致內部接線或環氧樹脂封裝材料劣化。對於返修，提供了使用雙頭烙鐵的特定指南，以最小化局部加熱。

10. 實務設計與使用案例

情境：設計背光薄膜開關面板。一位設計師正在創建一個具有 12 個發光按鈕的控制面板。每個按鈕使用一根導光管，將光從安裝在主 PCB 上的 SMD LED 引導至按鈕蓋。選擇 67-21 系列是因為其寬視角能確保光有效耦合至導光管入口，且其低電流消耗符合面板由電流預算有限的 5V 電源軌供電的需求。設計師使用最大 V_F值 3.5V 計算限流電阻值，以確保所有單元都能安全操作：R = (5V - 3.5V) / 0.02A = 75 歐姆。選擇標準的 75Ω 或 82Ω 電阻。PCB 佈局將 LED 精確放置在導光管開口下方，組裝遵循指定的迴焊曲線。透過指定嚴格的波長等級（例如 Y：525-530nm），設計師確保所有按鈕具有一致的綠色。

11. 工作原理簡介

發光二極體是一種透過電致發光發光的半導體元件。當順向電壓施加於 p-n 接面時，來自 n 型材料的電子在主動區與來自 p 型材料的電洞復合。此復合過程以光子（光）的形式釋放能量。發射光的特定波長（顏色）由所用半導體材料的能隙能量決定（例如，氮化銦鎵用於綠/藍光）。67-21 系列中的整合反射器是圍繞半導體晶片的成型腔體。它將原本會向側面發射或被封裝吸收的光反射回頂部觀看方向，從而增加有用的光輸出，並將輻射模式塑造成更寬廣、更均勻的光束。

12. 技術趨勢

SMD 指示燈 LED 的總體趨勢持續朝向更高效率（每單位電功率輸出更多光）、透過先進分級與製造控制改善顏色一致性，以及增強可靠性發展。封裝技術不斷演進，以在更小的佔位面積內實現更寬廣的視角與更好的熱管理。同時，越來越強調與無鉛和高溫焊接製程的相容性，以符合全球環保法規與汽車級應用的需求。將光學功能（如本系列的反射器）直接整合到 LED 封裝中，是簡化終端產品設計並提升光學性能的關鍵趨勢。