目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢與目標市場
- 2. 技術參數深度解析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電光特性
- 3. 分級系統說明
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 相對強度 vs. 波長
- 4.2 指向性圖案
- 4.3 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
- 4.4 相對強度 vs. 順向電流
- 4.5 溫度相依性曲線
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸圖
- 5.2 極性識別
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 引腳成型
- 6.2 儲存條件
- 6.3 焊接製程
- 6.4 清潔
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 包裝規格
- 7.2 標籤說明
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用場景
- 8.2 設計考量
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題（基於技術參數）
- 10.1 使用 5V 電源時，我應該使用多大的電阻值？
- 10.2 我可以在其最大連續電流 25mA 下驅動此 LED 嗎？
- 10.3 為什麼儲存濕度條件很重要？
- 11. 實際使用案例
- 12. 技術原理介紹
- 13. 產業趨勢與發展
1. 產品概述
513S YGD/S530-E2 是一款高亮度 LED 燈珠，專為通用指示燈與背光應用而設計。它採用 AlGaInP（磷化鋁鎵銦）半導體晶片來產生超級黃光輸出。此元件配備綠色擴散樹脂透鏡，有助於拓寬視角並使光線外觀更柔和。此 LED 的特點在於其可靠性、堅固性，以及符合包括 RoHS、REACH 和無鹵素標準在內的主要環保法規。
1.1 核心優勢與目標市場
此 LED 系列的主要優勢包括提供多種視角選擇以滿足不同應用需求，以及提供捲帶包裝以利自動化組裝流程。其設計優先考量更高的亮度輸出。主要目標應用在於消費性電子產品，包括作為電視機、電腦螢幕、電話及其他運算裝置中的狀態指示燈或背光元件。
2. 技術參數深度解析
本節針對規格書中定義的絕對最大額定值與電光特性，提供 LED 關鍵技術規格的詳細客觀分析。
2.1 絕對最大額定值
絕對最大額定值定義了可能導致元件永久損壞的極限值。這些並非操作條件。
- 連續順向電流 (IF)：25 mA。超過此電流可能因半導體接面過熱而導致災難性故障。
- 靜電放電 (ESD) 人體放電模型：2000 V。此額定值表示中等程度的 ESD 敏感度。組裝過程中需要遵循適當的 ESD 處理程序。
- 逆向電壓 (VR)：5 V。施加高於此值的逆向電壓可能擊穿 LED 的 P-N 接面。
- 功率消耗 (Pd)：60 mW。此為封裝在特定條件下可消耗的最大功率，與順向電流和電壓相關。
- 操作與儲存溫度：-40°C 至 +85°C（操作），-40°C 至 +100°C（儲存）。此元件適用於廣泛的環境條件。
- 焊接溫度：260°C 持續 5 秒。此定義了波焊或迴焊製程的峰值溫度耐受度。
2.2 電光特性
這些參數是在典型測試條件下（除非另有說明，Ta=25°C，IF=20mA）量測，定義了元件的性能。
- 發光強度 (Iv)：典型值為 12.5 mcd，最小值為 6.3 mcd。未指定最大值，表示有進行強度分級。量測不確定度為 ±10%。
- 視角 (2θ1/2)：140 度（典型值）。此寬廣視角是擴散透鏡的結果，使 LED 適合從多個角度可見性很重要的應用。
- 峰值波長 (λp)：575 nm（典型值）。此為發射光功率達到最大值的波長。
- 主波長 (λd)：573 nm（典型值）。此為人眼感知的單一波長，定義了超級黃光的顏色。量測不確定度為 ±1.0 nm。
- 順向電壓 (VF)：典型值 2.0 V，最大值 2.4 V（於 20mA 下）。此低順向電壓是 AlGaInP 技術的特徵。量測不確定度為 ±0.1V。
- 逆向電流 (IR)：最大值 10 µA（於 VR=5V 下）。低逆向漏電流是理想的。
3. 分級系統說明
規格書中提及了關鍵參數的分級系統，儘管摘要中未提供具體的分級代碼表。標籤說明提到了發光強度 (CAT)、主波長 (HUE) 和順向電壓 (REF) 的等級。這意味著生產單元會根據量測到的性能被分類到不同的類別或分級中，以確保特定訂單內的一致性。當需要跨多個 LED 進行嚴格的顏色或強度匹配時，設計人員應向製造商諮詢詳細的分級規格。
4. 性能曲線分析
規格書包含數個典型特性曲線，對於理解元件在非標準條件下的行為至關重要。
4.1 相對強度 vs. 波長
此曲線顯示了光譜功率分佈。對於超級黃光 AlGaInP LED，其光譜相較於白光 LED 相對較窄，中心約在 573-575 nm。光譜輻射頻寬 (Δλ) 通常為 20 nm。
4.2 指向性圖案
此極座標圖說明了 140 度的視角，顯示光強度如何從中心 (0°) 遞減。擴散透鏡創造了平滑、寬廣的發光圖案。
4.3 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
此圖表對於電路設計至關重要。它顯示了電流與電壓之間的非線性關係。LED 在其導通電壓（AlGaInP 約為 ~1.8-2.0V）附近開始顯著導通。驅動器應使用恆流而非恆壓，以確保穩定的光輸出。
4.4 相對強度 vs. 順向電流
此曲線證明光輸出（強度）隨順向電流增加而增加，但在整個範圍內並非線性。在極高電流下，效率可能因熱量增加而下降。
4.5 溫度相依性曲線
相對強度 vs. 環境溫度：LED 光輸出通常隨環境溫度升高而降低。此曲線量化了該降額，對於在炎熱環境中設計可靠的系統至關重要。
順向電流 vs. 環境溫度：此圖可能顯示 I-V 特性如何隨溫度變化。對於 LED，順向電壓通常隨溫度升高而降低。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸圖
此 LED 採用標準 3mm 圓形 (T-1) 徑向引腳封裝。圖中的關鍵尺寸包括引腳間距、本體直徑和總高度。重要註記指明所有尺寸單位為毫米，凸緣高度必須小於 1.5mm，且除非另有說明，一般公差為 ±0.25mm。設計人員必須遵守這些尺寸以進行正確的 PCB 焊墊設計。
5.2 極性識別
對於徑向引腳 LED，陰極通常透過透鏡邊緣的平面、較短的引腳或其他標記來識別。具體的識別方法應與尺寸圖交叉參考。正確的極性對於操作至關重要。
6. 焊接與組裝指南
正確的處理對於防止損壞和確保長期可靠性至關重要。
6.1 引腳成型
- 在距離環氧樹脂燈泡基座至少 3mm 處彎曲引腳。
- 在焊接前進行成型。
- 避免對封裝施加應力；應力可能導致環氧樹脂破裂或損壞內部接合。
- 在室溫下剪裁引腳。
- 確保 PCB 孔位與 LED 引腳完美對齊，以避免安裝應力。
6.2 儲存條件
- 收到後，儲存於 ≤30°C 且 ≤70% 相對濕度下。
- 在此條件下，保存期限為 3 個月。如需更長時間儲存（最長 1 年），請使用帶有氮氣和乾燥劑的密封容器。
- 避免在潮濕環境中溫度劇烈變化，以防止凝結。
6.3 焊接製程
一般規則：保持焊點與環氧樹脂燈泡之間的最小距離為 3mm。
手工焊接：烙鐵頭最高溫度 300°C（適用於最大 30W 烙鐵），焊接時間最長 3 秒。
波焊/浸焊：預熱最高 100°C，最長 60 秒。焊錫槽溫度最高 260°C，最長 5 秒。
溫度曲線：提供了建議的焊接溫度曲線圖，強調受控的升溫、定義的峰值溫度/時間以及受控的冷卻。不建議使用快速冷卻製程。
重要事項：在高溫下避免對引腳施加應力。不要焊接（浸焊/手工焊）超過一次。焊接後，在 LED 冷卻至室溫前，保護其免受衝擊/振動。
6.4 清潔
- 如有必要，僅在室溫下使用異丙醇清潔，時間 ≤1 分鐘。
- 請勿常規使用超音波清洗。若絕對需要，請預先驗證製程（功率、持續時間）以確保不會造成損壞。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 包裝規格
LED 以防潮、防靜電材料包裝。包裝層級如下：
1. 防靜電袋：內含 200 至 500 顆。
2. 內盒：內含 6 袋。
3. 外箱：內含 10 盒。
因此，一整箱至少包含 200 顆/袋 * 6 袋/盒 * 10 盒/箱 = 12,000 顆。
7.2 標籤說明
包裝上的標籤包括：
- CPN：客戶生產編號
- P/N：製造商料號（例如，513S YGD/S530-E2）
- QTY：包裝內數量
- CAT, HUE, REF：分別為發光強度、主波長和順向電壓的分級代碼。
- LOT No：可追溯的生產批號。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
- 狀態指示燈：電視、螢幕、電話和電腦中的電源開/關、模式選擇或故障信號指示。
- 背光：照亮消費性電子裝置中的小型圖例、符號或面板。
- 通用指示：任何需要高可見度、可靠的黃色指示燈的應用。
8.2 設計考量
- 電流限制：務必使用串聯電阻或恆流驅動器將順向電流限制在安全值（例如，典型操作使用 20mA，低於 25mA 的絕對最大值）。
- 熱管理：雖然這是低功率元件，但規格書明確指出設計時必須考慮熱管理。在高環境溫度下，電流應適當降額。請參考相對強度 vs. 環境溫度曲線。
- ESD 防護：由於元件具有 2000V HBM 額定值，請在 PCB 上或處理過程中實施 ESD 防護。
- 光學設計：140° 擴散視角提供了寬廣的可見性，但軸向強度較低。對於定向光，可能需要二次光學元件。
9. 技術比較與差異化
與舊技術的黃光 LED（例如基於 GaAsP）相比，此基於 AlGaInP 的 LED 提供了顯著更高的亮度和效率。超級黃光的稱謂通常意味著更飽和、更純粹的黃色。由於擴散透鏡而產生的寬廣 140 度視角，使其與具有較窄光束的透明透鏡 LED 區分開來。其符合 RoHS、REACH 和無鹵素標準，使其適用於具有嚴格環保要求的現代全球市場。
10. 常見問題（基於技術參數）
10.1 使用 5V 電源時，我應該使用多大的電阻值？
使用歐姆定律：R = (V_電源 - Vf_led) / I_led。對於典型 Vf 為 2.0V（於 20mA 下）：R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 歐姆。使用最大 Vf (2.4V) 計算最小安全電阻值：R_min = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 歐姆。標準 150Ω 電阻是一個不錯的選擇，在典型 Vf 下提供約 20mA 電流，在最大 Vf 下電流略低，這是安全的。
10.2 我可以在其最大連續電流 25mA 下驅動此 LED 嗎？
雖然您可以在 25mA 下操作，但這已達到絕對極限。為了提高使用壽命和可靠性，特別是在較高的環境溫度下，強烈建議在典型測試電流 20mA 或以下操作。務必考慮熱降額。
10.3 為什麼儲存濕度條件很重要？
像此類 LED 的塑膠封裝會從空氣中吸收濕氣。在高溫焊接過程中，這些被困住的濕氣會迅速膨脹，導致內部分層或爆米花效應，使封裝破裂並損壞元件。儲存條件和保存期限限制旨在防止過度吸濕。
11. 實際使用案例
情境：為網路路由器設計狀態指示燈面板。
該面板有 4 個 LED，分別指示電源、網際網路、Wi-Fi 和乙太網路活動。設計師選擇 513S YGD/S530-E2 是因為其高亮度和寬視角，確保從房間另一側也能看到狀態。設計了一塊 PCB，其孔距為 2.54mm (0.1")，與 LED 的引腳間距匹配。在 3.3V 板載電源軌上，每個 LED 串聯一個 180Ω 的限流電阻，產生的順向電流約為 (3.3V - 2.0V)/180Ω ≈ 7.2mA，這對於指示來說已足夠，同時能最大化 LED 壽命並最小化功耗。組裝說明指定根據 260°C 持續 5 秒的溫度曲線進行波焊。
12. 技術原理介紹
此 LED 基於生長在基板上的 AlGaInP（磷化鋁鎵銦）半導體材料。當施加順向電壓時，電子和電洞在 P-N 接面的主動區複合，以光子（光）的形式釋放能量。AlGaInP 合金的特定成分決定了能隙能量，這直接對應於發射光的波長——在本例中為黃光（約 573-575 nm）。綠色擴散環氧樹脂透鏡有兩個目的：1) 它封裝並保護脆弱的半導體晶片和接合線，以及 2) 樹脂內的擴散粒子散射光線，將發光角度從晶片的原始圖案拓寬到指定的 140 度。
13. 產業趨勢與發展
雖然這是一個成熟的插件式 LED 產品，但更廣泛的 LED 產業趨勢仍然影響其背景。業界持續推動更高的效率（每瓦更多流明）和改善生產批次間的顏色一致性。此規格書中強調的環保合規標準（RoHS、REACH、無鹵素）已成為基本要求。此類指示燈 LED 的市場在傳統和成本敏感的應用中保持穩定，儘管表面黏著元件 (SMD) LED 由於其更小的尺寸和適合自動化取放組裝，在新設計中日益佔據主導地位。適當的熱管理、電流驅動和 ESD 防護的原則在所有 LED 技術中仍然普遍至關重要。
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差（SDCM） | 麥克亞當橢圓步數，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓（Forward Voltage） | Vf | LED點亮所需的最小電壓，類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流（Forward Current） | If | 使LED正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED晶片內部的實際工作溫度。 | 每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小時） | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼如 2G、2H | 按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配，提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組，確保顏色落在極小範圍內。 | 保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 在恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命（結合TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |