SMD 頂視 LED 67-21 系列規格書 - P-LCC-2 封裝 - 2.7-4.3V - 25mA - 亮綠色 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

67-21 系列是專為指示燈與背光應用設計的 SMD（表面黏著元件）頂視 LED 家族。此特定型號 67-21/GHC-BV1/2T 發射亮綠色光。元件採用 P-LCC-2（塑膠有引線晶片載體）封裝，並以無色透明樹脂封裝。一個關鍵設計特點是封裝內整合了內部反射器，可優化光耦合，實現寬達 120 度的視角。此特性使 LED 特別適合用於導光管應用，其中高效的光傳輸至關重要。該元件專為低電流操作設計，是對功耗敏感的應用（如便攜式電子設備）的理想選擇。

1.1 核心特性與優勢

• 封裝：標準 P-LCC-2 表面黏著封裝。
• 光學：設計為光學指示燈，採用無色透明樹脂以實現純淨色彩輸出。
• 視角：極寬的 120 度視角。
• 性能：高效能光輸出。
• 組裝：相容於紅外線迴流焊製程。
• 可靠性：預處理基於 JEDEC J-STD-020D 濕度敏感度等級 3 標準。
• 合規性：產品為無鉛，符合歐盟 RoHS 指令、歐盟 REACH 法規，且為無鹵素（Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm）。

1.2 目標應用

67-21 系列 LED 是多功能元件，適用於廣泛的應用：

• 汽車：儀表板儀器與開關的背光。
• 通訊：電話與傳真機的狀態指示燈與背光。
• 顯示技術：LCD 面板、開關與符號的平面背光。
• 導光：由於寬視角與優化的光耦合，非常適合導光管應用。
• 通用：任何需要可靠、明亮指示燈 LED 的應用。

2. 技術參數分析

本節對規格書中定義的關鍵電氣、光學與熱參數提供詳細、客觀的解讀。理解這些限制與特性對於可靠的電路設計至關重要。

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。不建議長時間在或接近這些極限下操作。

• 反向電壓（V_R）：5 V。在反向偏壓下超過此電壓可能導致接面崩潰。
• 連續順向電流（I_F）：25 mA。可連續施加的最大直流電流。
• 峰值順向電流（I_FP）：100 mA（在 1/10 工作週期，1 kHz 下）。適用於短脈衝操作，但不適用於直流。
• 功率耗散（P_d）：110 mW。封裝可耗散的最大功率，計算為 V_F* I_F.
• 操作溫度（T_opr）：-40 至 +85 °C。正常操作時的環境溫度範圍。
• 儲存溫度（T_stg）：-40 至 +90 °C。
• ESD（HBM）：150 V。這是一個相對較低的 ESD 額定值，表示元件對靜電放電敏感。必須遵循適當的 ESD 處理程序。
• 焊接溫度：迴流焊：峰值 260°C，最長 10 秒。手工焊接：每端點最長 3 秒，烙鐵頭溫度 350°C。

2.2 電光特性

這些是在順向電流（I_F）為 20 mA 且環境溫度（T_a）為 25°C 下測量的典型性能參數。它們定義了正常操作條件下的光輸出與電氣行為。

• 發光強度（I_v）：715 mcd（最小），1120 mcd（最大）。這是人眼感知亮度的度量。寬範圍表示元件經過分級（見第 3 節）。
• 視角（2θ_1/2）：120 度（典型值）。發光強度為峰值強度一半時的角度。證實了寬視角的聲稱。
• 峰值波長（λ_p）：518 nm（典型值）。光譜功率分佈達到最大值時的波長。
• 主波長（λ_d）：523.5 nm（最小），533.5 nm（最大）。此波長對應於感知的顏色（綠色），同樣經過分級。
• 頻譜頻寬（Δλ）：35 nm（典型值）。在半最大功率（FWHM）處的發射頻譜寬度。
• 順向電壓（V_F）：2.7 V（最小），4.3 V（最大）於 20mA 下。LED 導通時的跨壓。此範圍需要限流電路。
• 反向電流（I_R）：50 µA（最大）於 V_R=5V 下。元件反向偏壓時的小漏電流。

參數公差：規格書指定了額外公差：發光強度（±11%）、主波長（±1nm）與順向電壓（±0.1V）。這些必須納入最壞情況設計考量。

3. 分級系統說明

為確保生產中顏色與亮度的一致性，LED 根據關鍵參數被分類到不同的分級區。67-21 系列使用二維分級系統。

3.1 主波長（顏色）分級

LED 根據其主波長分組，這直接影響綠光的感知色調。分級標記為 B13 至 B17。

• B13：523.5 nm 至 525.5 nm
• B14：525.5 nm 至 527.5 nm
• B15：527.5 nm 至 529.5 nm
• B16：529.5 nm 至 531.5 nm
• B17：531.5 nm 至 533.5 nm

這允許設計師為顏色一致性至關重要的應用選擇具有非常特定綠色調的 LED。

3.2 發光強度（亮度）分級

LED 也根據其在 20mA 下的光輸出進行分類。分級標記為 V1 和 V2。

• V1：715 mcd 至 900 mcd
• V2：900 mcd 至 1120 mcd

選擇較高的分級（V2）可確保更亮的指示燈。對於需要均勻面板亮度的應用，應使用來自相同強度分級的 LED。

4. 機械與封裝資訊

4.1 封裝尺寸

LED 封裝在標準 P-LCC-2 封裝中。詳細的尺寸圖提供了 PCB（印刷電路板）焊墊圖設計的關鍵尺寸，包括本體尺寸、引腳間距與總高度。遵循這些尺寸對於正確放置與焊接是必要的。未指定尺寸的典型公差為 ±0.1 mm。

4.2 極性識別

作為一個雙端點元件，正確的極性至關重要。規格書的頂視圖顯示了陰極識別標記（通常是封裝上的凹口、綠點或其他標記）。將 LED 反向偏壓連接將使其無法點亮，並且如果反向電壓超過 5V，可能會損壞元件。

5. 焊接與組裝指南

正確的操作與焊接對於可靠性至關重要，特別是考慮到元件的濕度敏感度等級（MSL 3）。

5.1 儲存與操作

• 元件以防潮袋包裝出貨，內含乾燥劑。
• 袋子必須僅在使用前立即打開。
• 打開後建議的環境條件為 <30°C 且 <60% 相對濕度。
• 如果濕度敏感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。
• 元件對 ESD 敏感（150V HBM）。請使用適當的防靜電工作站與操作程序。

5.2 迴流焊溫度曲線

規格書提供了詳細的無鉛迴流焊溫度曲線：

• 預熱：150-200°C，持續 60-120 秒（升溫速率 ≤3°C/秒）。
• 液相線以上時間（217°C）：60-150 秒。
• 峰值溫度：最高 260°C，最長保持 10 秒。
• 降溫：在 255°C 以上時，冷卻速率不應超過 6°C/秒。

關鍵注意事項：

• 迴流焊不應執行超過兩次.
• 避免在加熱與冷卻過程中對 LED 施加機械應力。
• 焊接後請勿彎曲 PCB。

5.3 手工焊接

如果需要手工焊接：

• 使用烙鐵頭溫度 <350°C 的烙鐵。
• 限制每個端點的接觸時間 ≤3 秒。
• 使用額定功率 ≤25W 的烙鐵。
• 焊接每個端點之間至少間隔 2 秒，以防止過熱。
• 手工焊接具有較高的熱損壞風險。

5.4 返工與維修

強烈不建議在 LED 焊接後進行維修。如果不可避免：

• 必須使用雙頭烙鐵同時加熱兩個端點，以防止焊點承受應力。
• 必須事先評估在返工過程中損壞 LED 特性的可能性。

6. 包裝與訂購資訊

6.1 載帶與捲盤規格

元件以壓紋載帶供應，捲繞在捲盤上，用於自動取放組裝。

• 包裝數量：每捲 2000 個。
• 提供了載帶凹槽、捲盤軸心與整體捲盤的詳細尺寸，以確保與組裝設備的相容性。

6.2 標籤說明

捲盤標籤包含用於追溯與驗證的關鍵資訊：

• CPN：客戶產品編號
• P/N：製造商產品編號（例如，67-21/GHC-BV1/2T）
• QTY：包裝數量
• CAT：發光強度等級（例如，V1, V2）
• HUE：主波長等級（例如，B15）
• REF：順向電壓等級
• LOT No：製造批號，用於追溯。

7. 應用設計考量

7.1 電路設計

限流是強制性的：順向電壓（V_F）範圍很廣（2.7V-4.3V）。如果僅使用簡單的串聯電阻，電源電壓的微小變化可能導致電流發生巨大且可能具有破壞性的變化。為了穩定操作與長壽命，恆流驅動器或經過仔細計算的限流電阻是必不可少的。電阻值（R）可以使用歐姆定律近似計算：R = (V_supply- V_F) / I_F。為確保最壞情況下電流不超過 25mA，設計時應始終使用規格書中的最大 V_F值。

7.2 熱管理

雖然功率耗散很低（最大 110mW），但將接面溫度維持在限制範圍內對於長期可靠性和穩定的光輸出非常重要。確保足夠的 PCB 銅箔面積或散熱孔，特別是在高環境溫度或接近最大電流下操作時。

7.3 導光管光學設計

120 度視角與整合的內部反射器使此 LED 成為導光管的絕佳光源。為達到最佳效率：

• 將 LED 盡可能靠近導光管輸入表面放置。
• 將 LED 對準導光管下方中央。
• 考慮在 LED 周圍使用反射面或腔體，以捕捉側向發射的光並將其重新導向導光管。

8. 技術比較與差異化

67-21 系列透過幾個關鍵屬性在 SMD 指示燈 LED 市場中脫穎而出：

• 寬視角 vs. 標準 LED：許多標準 SMD LED 的視角約為 60-80 度。67-21 系列的 120 度視角提供了更廣的能見度，這對於面板指示燈和導光管應用是一個明顯的優勢。
• 針對導光管優化：特別提及用於優化光耦合的內部反射器，這是一項針對常見應用挑戰的設計特點，使其與通用 LED 區分開來。
• 全面合規：符合 RoHS、REACH 與無鹵素標準，使此元件適用於廣泛的全球市場與注重環保的設計。
• 詳細分級：雙參數（波長與強度）分級為設計師提供了對其產品顏色一致性和亮度均勻性的高度控制。

9. 常見問題（基於技術參數）

Q1：為什麼限流電阻絕對必要？

A1：LED 是電流驅動元件。其 V-I 曲線是指數性的。沒有電阻時，電源電壓稍微高於 LED 的 V_F會導致電流非常巨大且不受控制地增加，迅速超過 25mA 的絕對最大額定值，導致熱失控與故障。

Q2：我可以用 3.3V 電源驅動此 LED 嗎？

A2：可以，但需要謹慎設計。使用典型的 V_F值約 3.5V（介於最小與最大值之間），3.3V 電源可能不足以正確地正向偏壓 LED，特別是對於 V_F處於範圍較高端的單元（4.3V）。建議使用至少比預期最大 V_F高 0.5-1.0V 的電源電壓，以確保串聯電阻能穩定調節電流。

Q3：MSL Level 3對我的生產流程意味著什麼？

A3：濕度敏感度等級 3 意味著封裝元件在密封袋打開後，可以在工廠車間條件（<30°C/60% RH）下暴露最多 168 小時（7 天），之後才需要烘烤。如果未在此時間範圍內焊接，吸收的濕氣可能在迴流焊過程中汽化，導致內部分層或爆米花效應，從而損壞元件。

Q4：我如何為我的應用選擇正確的分級（CAT 和 HUE）？

A4：對於多個 LED 同時可見的應用（例如，狀態指示燈條），選擇相同的 HUE（波長）分級以確保顏色一致。對於需要特定亮度等級的應用，選擇適當的 CAT（強度）分級。對於關鍵應用，請諮詢供應商以指定所需確切的分級。

10. 運作原理與技術趨勢

10.1 基本運作原理

此 LED 是一種基於 InGaN（氮化銦鎵）晶片材料的半導體二極體。當施加超過其閾值的順向電壓時，電子與電洞在半導體的主動區複合，以光子（光）的形式釋放能量。InGaN 合金的特定成分決定了能隙能量，進而定義了發射光的峰值波長——在此情況下，位於綠色光譜（約 518-533 nm）。無色透明樹脂封裝保護晶片並充當透鏡，塑造光輸出以實現寬 120 度的視角。

10.2 產業趨勢

像 67-21 系列這樣的 SMD 指示燈 LED 的發展遵循幾個關鍵產業趨勢：

• 微型化與標準化：使用像 P-LCC-2 這樣的標準封裝，允許自動化組裝並減少電路板空間。
• 效率提升：半導體磊晶與晶片設計的持續改進，使得相同輸入電流下能獲得更高的發光強度（mcd），從而實現更亮的指示燈或更低的功耗。
• 增強可靠性與合規性：有強烈的驅動力朝向無鉛焊接、無鹵素材料以及符合全球環境法規（RoHS、REACH），正如本規格書所示。
• 應用特定優化：LED 不再是通用元件，而是越來越多地針對特定應用進行設計，例如本元件中用於提高導光管效率的內部反射器。

免責聲明與應用限制：本產品適用於一般指示燈與背光應用。其並非為高可靠性應用設計或認證，在這些應用中，故障可能導致人身傷害或重大財產損失，例如軍事/航太系統、汽車安全系統（例如，煞車燈、安全氣囊指示燈）或生命攸關的醫療設備。對於此類應用，必須選擇具有適當認證與可靠性數據的元件。所提供的規格與典型曲線僅供參考；性能僅在規定的絕對最大額定值與操作條件內得到保證。