SMD 反射式 LED 67-22/R6BHC-B07/2T 規格書 - P-LCC-4 封裝 - 紅/藍 - 20mA - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳細說明 67-22/R6BHC-B07/2T 的技術規格，這是一款採用 P-LCC-4 封裝、內建反射杯的表面黏著元件 (SMD) LED。此元件旨在提供高亮度輸出與廣視角，是要求清晰視覺指示或均勻背光應用的理想選擇。產品提供兩種不同的晶片型號：R6 (亮紅色) 與 BH (藍色)，均封裝於無色透明樹脂視窗中。其設計整合了內部反射器，以提升光輸出效率與指向性。

此 LED 的核心優勢包括其與自動化取放設備的相容性、適用於氣相迴焊製程，以及提供捲盤包裝以利大量生產。它是一款無鉛元件，並符合相關環保法規。主要目標市場為通訊設備、消費性電子產品與工業控制面板，可作為可靠的指示燈、LCD 與開關的背光，或導光管組件的光源。

2. 技術參數分析

2.1 絕對最大額定值

元件的操作極限定義於特定環境條件下 (Ta=25°C)。超過這些額定值可能導致永久性損壞。

• 逆向電壓 (VR)：最大值 5V。這是電路保護的關鍵參數；施加超過此值的逆向偏壓可能損壞 LED 接面。
• 順向電流 (IF)：連續直流順向電流額定值因晶片而異：R6 (紅色) 為 50 mA，BH (藍色) 為 25 mA。規格書中指定的典型工作條件為 20mA。
• 峰值順向電流 (IFP)：兩種晶片均為 100 mA，適用於特定工作週期下的脈衝操作。
• 功率消耗 (Pd)：R6 為 120 mW，BH 為 95 mW。此參數與熱阻（隱含）共同決定了給定熱條件下的最大允許功率。
• 溫度範圍：操作溫度 (Topr) 為 -40°C 至 +85°C；儲存溫度 (Tstg) 為 -40°C 至 +90°C。
• 焊接溫度：元件可承受峰值溫度 260°C 最長 10 秒的迴焊，或 350°C 最長 3 秒的手工焊接。

2.2 電氣與光學特性

關鍵性能指標的測量條件為 Ta=25°C 與 IF=20mA，除非另有說明。

• 發光強度 (Iv)：R6 與 BH 晶片的範圍均為最小值 90 mcd 至最大值 225 mcd。典型值落在這個分級範圍內。
• 視角 (2θ1/2)：半強度全寬通常為 120 度，提供非常寬廣的發光模式，非常適合廣域照明。
• 波長：
  • R6 (紅色)：峰值波長 (λp) 通常為 632 nm。主波長 (λd) 範圍為 621 nm 至 631 nm。
  • BH (藍色)：峰值波長 (λp) 通常為 468 nm。主波長 (λd) 範圍為 466.5 nm 至 471.5 nm。
• 光譜輻射頻寬 (Δλ)：R6 約為 20 nm，BH 約為 25 nm，定義了發射光的光譜純度。
• 順向電壓 (VF)：
  • R6 (紅色)：在 20mA 下範圍為 1.75V 至 2.35V。
  • BH (藍色)：在 20mA 下範圍為 2.9V 至 3.7V。此較高的順向電壓是基於 InGaN 的藍色 LED 的特性。
• 逆向電流 (IR)：施加 5V 逆向偏壓時，最大值為 10 μA。

公差注意事項：規格書指定了製造公差：發光強度 (±11%)、主波長 (±1nm) 與順向電壓 (±0.1V)。這些對於設計一致性非常重要。

3. 分級系統說明

為確保生產中的顏色與亮度一致性，LED 會根據關鍵參數進行分級。

3.1 發光強度分級

當在 IF=20mA 下測量時，R6 與 BH 晶片均分為四個強度等級 (Q2, R1, R2, S1)。這些等級定義了最小與最大值，讓設計師能為其應用選擇適當的亮度等級，從標準 (Q2: 90-112 mcd) 到高亮度 (S1: 180-225 mcd)。

3.2 主波長分級

對於 R6 (紅色) 晶片，主波長分為兩個代碼：FF1 (621-626 nm) 與 FF2 (626-631 nm)。這允許選擇特定的紅色色調。BH (藍色) 晶片則具有單一、更嚴格的指定範圍 (466.5-471.5 nm)，表示藍色波長輸出具有更高的一致性。

3.3 順向電壓分級

順向電壓也進行分級，以協助電路設計，特別是用於限流電阻計算與電源供應設計。

• R6 (紅色)：等級 0 (1.75-1.95V)、1 (1.95-2.15V) 與 2 (2.15-2.35V)。
• BH (藍色)：等級 11 (2.90-3.10V)、12 (3.10-3.30V)、13 (3.30-3.50V) 與 14 (3.50-3.70V)。

4. 性能曲線分析

規格書提供了 R6 與 BH 兩種型號的特性曲線，提供在不同條件下性能的更深入洞察。

4.1 相對發光強度 vs. 順向電流

此曲線顯示在達到額定電流前，順向電流與光輸出之間近乎線性的關係。它確認了 20mA 是兩種顏色均處於線性區域內的標準工作點。以更高電流驅動 LED 會增加輸出，但也會增加接面溫度並可能加速光衰。

4.2 順向電流降額曲線

此圖表對於熱管理至關重要。它說明了最大允許連續順向電流與環境溫度 (Ta) 的函數關係。隨著 Ta 升高，最大允許電流線性下降。為了在高環境溫度 (例如 +85°C) 下可靠運作，必須將順向電流從其 25°C 額定值大幅降額。

4.3 光譜分佈圖

光譜圖顯示了歸一化輻射功率與波長的關係。R6 曲線以 632 nm 為中心，具有典型頻寬，而 BH 曲線則以 468 nm 為中心。這些圖表對於對特定光譜內容敏感的應用非常有用。

4.4 順向電壓 vs. 順向電流

此 IV 特性曲線展示了典型的二極體指數關係。電壓隨電流對數增加。此曲線有助於理解 LED 的動態電阻，對於設計高效的驅動電路至關重要。

4.5 輻射圖

極座標圖以視覺方式呈現典型的 120° 視角。強度歸一化至峰值（軸上）值。圖表顯示類似朗伯分佈，這在具有擴散透鏡或反射器的 LED 中很常見，可提供寬廣、均勻的照明。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

LED 封裝於 P-LCC-4 (塑膠引腳晶片載體，4 腳) 封裝中。詳細的尺寸圖指定了整體尺寸、引腳間距與空腔細節。關鍵尺寸包括佔位面積，這對於 PCB 焊墊設計至關重要。封裝內建了一個圍繞 LED 晶片的反射杯，用於準直光線並增加正向發光強度。陽極與陰極在封裝圖上清楚標示。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

提供了詳細的無鉛迴焊溫度曲線。關鍵階段包括：

• 預熱：150-200°C 持續 60-120 秒，最大升溫速率為 3°C/秒。
• 迴焊 (高於液相線)：高於 217°C 的時間應為 60-150 秒。峰值溫度不得超過 260°C，且處於峰值 5°C 內的時間最長為 10 秒。
• 冷卻：最大冷卻速率為 6°C/秒。

重要注意事項：迴焊不應執行超過兩次，以防止對封裝與焊線造成熱應力損壞。

6.2 儲存與操作注意事項

• 濕度敏感性：元件包裝於帶有乾燥劑的防潮袋中。在準備使用零件前不得打開袋子。開封後在 ≤30°C 與 ≤60% RH 條件下的車間壽命為 168 小時。
• 烘烤：若超過儲存時間或乾燥劑指示劑變色，在進行迴焊前需要以 60 ±5°C 烘烤 24 小時，以防止 "爆米花效應" (因蒸氣壓力導致封裝破裂)。
• 電流保護：必須使用外部限流電阻。LED 是電流驅動裝置；順向電壓的微小變化可能導致電流大幅變化，可能導致瞬間故障。
• 機械應力：在焊接過程中避免對 LED 本體施加機械應力。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

產品以 8mm 載帶供應，捲繞於標準捲盤上。每捲包含 2000 個零件。提供了載帶凹槽尺寸與捲盤尺寸的詳細圖紙，以確保與自動化組裝設備送料器的相容性。

7.2 標籤說明

捲盤標籤包含數個代碼：

• P/N：製造商零件編號 (67-22/R6BHC-B07/2T)。
• QTY：捲盤上的零件數量。
• CAT, HUE, REF：分別對應發光強度分級、主波長分級與順向電壓分級的代碼。
• LOT No：可追溯的批號。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 通訊設備：路由器、數據機、電話與傳真機上的狀態指示燈。
• LCD 背光：用於家電、儀器與手持裝置中小型單色或彩色 LCD 顯示器的側光式或直下式背光。
• 開關與符號照明：薄膜開關、鍵盤與面板圖例的背光。
• 導光管應用：作為壓克力或 PC 導光管的光源，將光線從 PCB 傳輸到前面板或顯示器。
• 通用狀態指示燈：廣泛電子產品中的電源、活動、警報或模式指示燈。

8.2 設計考量

• 電流限制：務必使用串聯電阻。使用公式 R = (Vsupply - Vf) / If 計算電阻值，其中 Vf 應從最大分級值中選取 (例如 R6 為 2.35V，BH 為 3.7V)，以進行保守設計，確保即使在電源電壓公差與 Vf 變化的情況下，電流也絕不超過 20mA。
• 熱管理：對於在高環境溫度或接近最大電流下連續運作，需考慮 PCB 佈局。使用足夠的銅箔連接至 LED 的散熱焊墊（如有）或陰極引腳，以作為散熱片。
• 光學設計：寬廣的 120° 視角可能需要導光管、擴散片或透鏡來為特定應用塑形光束。內建的反射器提供了良好的正向強度，但可能不適合極窄光束的要求。
• 靜電放電 (ESD) 保護：雖然未明確標示 ESD 等級，但在組裝過程中應遵守標準的 ESD 操作預防措施，以防止對半導體接面造成潛在損壞。

9. 技術比較與差異化

與未整合反射器的標準 SMD LED 相比，由於反射杯的光收集效應，此元件在相同驅動電流下提供了顯著更高的正向發光強度。P-LCC-4 封裝提供了比晶片級封裝更堅固的機械結構，通常透過其引腳提供更好的熱性能。與未分級或寬鬆分級的 LED 相比，提供詳細的強度、波長與電壓分級資訊，允許進行更嚴格的系統設計與更好的終端產品一致性。廣視角與良好強度的結合，使其成為需要離軸角度可見性與明亮軸上性能的應用的多功能選擇。

10. 常見問題解答 (基於技術參數)

10.1 峰值波長與主波長有何不同？

峰值波長 (λp) 是光譜功率分佈達到最大值時的波長。主波長 (λd) 是與 LED 光線感知顏色最匹配的單色光波長。對於設計目的，尤其是在對顏色敏感的應用中，主波長及其分級更為相關。

10.2 我可以用 30mA 驅動這顆 LED 嗎？

雖然連續順向電流的絕對最大額定值為 50mA (R6) 或 25mA (BH)，但電氣與光學特性是在 20mA 下指定的。以 30mA 驅動會產生更多光，但也會增加功率消耗、接面溫度，並可能加速光衰。必須參考降額曲線並確保接面溫度保持在安全限制內。為了可靠的長期運作，建議遵循 20mA 的典型條件。

10.3 為何藍色 LED 的順向電壓比紅色高？

這是由於基礎的半導體材料所致。R6 紅色 LED 使用 AlGaInP (磷化鋁鎵銦)，其具有較低的能隙能量。BH 藍色 LED 使用 InGaN (氮化銦鎵)，其具有較寬的能隙。較寬的能隙需要更多能量讓電子跨越，這轉化為相同電流下更高的順向電壓。

10.4 訂購時應如何解讀分級代碼？

下訂單時，您可以指定所需的 CAT (強度)、HUE (波長) 與 REF (電壓) 分級代碼，以確保收到性能參數在您特定設計窗口內的 LED。例如，為了獲得一致的高亮度紅色輸出，您可能指定 CAT=S1 與 HUE=FF2。若未指定，您將收到來自標準生產分級的零件。

11. 設計與使用案例研究

情境：為網路交換器設計多狀態指示燈面板。面板需要紅色 LED 用於 "嚴重警報"，藍色 LED 用於 "系統運作中"，並且需要在機架式裝置中從各種角度可見。選擇了 67-22/R6BHC-B07/2T。

實作：使用 R6 (紅色) 與 BH (藍色) 型號。設計師選擇 S1 強度分級以獲得最大亮度，並指定嚴格的波長分級 (例如紅色為 FF2) 以確保所有單位的顏色一致性。使用 5V 電源設計簡單的驅動電路。對於藍色 LED (最大 Vf=3.7V @20mA)，計算限流電阻：R = (5V - 3.7V) / 0.02A = 65 歐姆。選擇標準的 68 歐姆電阻。對於紅色 LED (最大 Vf=2.35V)，R = (5V - 2.35V) / 0.02A = 132.5 歐姆；使用 130 歐姆電阻。寬廣的 120° 視角確保即使技術人員未直接面對面板，指示燈也能清晰可見。元件使用自動化設備從提供的捲盤上進行放置。

12. 工作原理

發光二極體 (LED) 是透過電致發光發光的半導體裝置。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）由主動區使用的半導體材料的能隙能量決定。AlGaInP 材料系統產生紅、橙、黃光，而 InGaN 系統產生藍、綠與白光（當與螢光粉結合時）。此封裝中的整合反射器是一個成型的空腔，通常由高反射材料製成，圍繞著晶片。它將原本會向側面或後方發射的光線重新導向前方，從而增加有用的正向發光強度並控制光束模式。

13. 技術趨勢

像此類 SMD LED 的發展遵循著更廣泛的產業趨勢，朝向微型化、提高效率（每瓦流明）與更高可靠性。在標準封裝佔位面積內使用反射器技術，是一種在不轉向更昂貴的板上晶片 (COB) 或先進封裝類型的情況下提升性能的成本效益方法。業界持續推動改進 AlGaInP (紅色) 與 InGaN (藍/綠) 材料的效率，從而實現相同電流下的更高亮度或更低功率下的相同亮度。封裝創新專注於更好的熱管理以處理增加的功率密度，並改善整個發光模式中的顏色一致性與角度顏色均勻性 (ACU)。如本規格書所示，對無鉛與 RoHS 合規性的重視，反映了整個產業朝向環境永續製造的轉變。