67-22系列頂視LED技術規格書 - P-LCC-4封裝 - 2.0x1.25x1.1mm - 2.35V最大 - 60mW - 紅/黃光 - 繁體中文

1. 產品概述

67-22系列是一系列表面黏著、頂視發光二極體(LED)，專為指示燈與背光應用而設計。這些元件採用緊湊的P-LCC-4（塑膠有引線晶片載體）封裝，在自動化生產環境中提供了性能、可靠性與組裝便利性的良好平衡。

1.1 核心優勢與目標市場

本系列的主要設計優勢包括120度的廣視角、由內部反射器優化的光耦合效率，以及無色透明視窗。這些特性使得此LED特別適合導光管應用，其中高效的光傳輸與均勻照明至關重要。其低順向電流需求（典型操作於20mA）使其成為對功耗敏感的應用的理想選擇，例如可攜式消費電子產品、通訊設備和工業控制面板。本系列符合無鉛焊接製程與RoHS指令，符合現代環保與製造標準。

1.2 元件選擇與型號

本系列提供多種發光顏色，本規格書詳細說明兩種特定晶片類型：R6和Y2。R6晶片基於AlGaInP（磷化鋁鎵銦）材料，產生亮紅色光。Y2晶片同樣採用AlGaInP技術，發出亮黃色光。兩種型號均封裝於水清樹脂中，不會改變晶片的固有顏色，確保了高色彩純度與發光強度。

2. 技術參數：深入客觀解讀

本節詳細分析定義LED操作邊界與性能的關鍵電氣、光學和熱參數。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值指定了可能對元件造成永久損壞的極限值，不適用於正常操作。

• 逆向電壓 (V_R):5V。在逆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):R6和Y2均為25mA。這是可靠長期運作的最大直流電流。
• 峰值順向電流 (I_FP):60mA (工作週期1/10，1kHz)。此額定值允許較高電流的短脈衝，適用於多工或實現更高的瞬間亮度。
• 功率耗散 (P_d):60mW。這是封裝在不超過其熱極限下所能散發的最大功率，計算方式為順向電壓(V_F)乘以順向電流(I_F)。
• 靜電放電 (ESD):2000V (人體放電模型)。這表示具有中等程度的ESD防護；仍建議遵循適當的處理程序。
• 操作與儲存溫度:分別為-40°C至+85°C與-40°C至+95°C，確保在廣泛的環境條件下仍能正常運作。

2.2 電光特性 (Ta=25°C)

這些是在指定測試條件下（通常為20mA順向電流）的典型性能參數。

• 發光強度 (I_V):R6（紅光）型號的典型值為285 mcd（毫燭光），而Y2（黃光）也達到285 mcd。最小值從72 mcd起，實際提供的強度由分級代碼決定（見第3節）。適用±11%的公差。
• 視角 (2θ_1/2):120度。這是發光強度降至峰值一半時的全角，證實了廣角發射特性。
• 峰值與主波長:R6：峰值(λ_p)為632nm，主波長(λ_d)範圍為621-631nm。Y2：峰值為591nm，主波長範圍為586-594nm。主波長是人眼感知顏色的單一波長。
• 光譜頻寬 (Δλ):R6約為20nm，Y2約為15nm，表示黃光晶片的光譜純度略高。
• 順向電壓 (V_F):R6：1.75V至2.35V。Y2：1.8V至2.4V（根據曲線推斷）。紅色AlGaInP LED的典型V_F相較於某些其他顏色較低。必須串聯一個限流電阻來設定工作點。
• 逆向電流 (I_R):在V_R=5V時最大為10µA，表示接面品質良好。

3. 分級系統說明

為確保生產中的顏色與亮度一致性，LED會進行分級。此系統讓設計師能選擇符合特定應用需求的元件。

3.1 發光強度分級

R6和Y2晶片均分為相同的強度等級，標記為Q1、Q2、R1、R2、S1、S2。發光強度範圍從最低72-90 mcd (Q1)到最高225-285 mcd (S2)。分級代碼（例如S2）會標示在包裝上，以便選擇特定的亮度等級。

3.2 主波長分級

此分級確保顏色一致性。

• R6 (紅光):分為FF1 (621-626nm)和FF2 (626-631nm)。
• Y2 (黃光):分為DD1 (586-588nm)、DD2 (588-590nm)、DD3 (590-592nm)和DD4 (592-594nm)。

更窄的波長分級（例如DD1相對於DD4）能在陣列中的多個LED之間提供更一致的顏色外觀。

4. 性能曲線分析

規格書提供了說明元件在不同條件下行為的特性曲線。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V曲線)

曲線顯示了典型的二極體指數關係。R6晶片的順向電壓隨著電流從1mA增加到30mA，從約1.8V增加到約2.2V。Y2晶片顯示略高的電壓範圍。此曲線對於設計驅動電路和計算功率耗散至關重要。

4.2 相對發光強度 vs. 順向電流

發光強度隨電流呈次線性增加。對於兩種類型，強度在低電流時急遽上升，但在約20-30mA以上時增加速率減緩，表示在較高驅動水平下效率降低。在建議的20mA或以下操作，能在亮度與效率之間取得良好平衡。

4.3 相對發光強度 vs. 環境溫度

發光輸出隨著環境溫度升高而降低。當溫度從25°C上升到85°C時，輸出可能下降約20-25%。在預期會有高環境溫度的設計中，必須考慮此熱降額，可能需要降低驅動電流或進行熱管理。

4.4 順向電流降額曲線

此圖表定義了最大允許連續順向電流與環境溫度的函數關係。隨著溫度升高，最大允許電流會降低以防止過熱。例如，在85°C時，最大電流顯著低於25°C時的25mA額定值。

4.5 光譜分佈

圖表顯示相對輻射功率與波長的關係。R6光譜以632nm為中心，頻寬較寬。Y2光譜以591nm為中心且較窄，證實了表格中的數據。

4.6 輻射圖 (極座標圖)

極座標圖直觀地證實了120度視角。強度分佈大致為朗伯分佈（餘弦分佈），這對於具有無圓頂、平面封裝和內部反射器的LED來說很常見。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

P-LCC-4封裝具有緊湊的佔位面積。關鍵尺寸（單位：mm）為：長度：2.0，寬度：1.25，高度：1.1。引腳間距為1.0mm。除非另有說明，公差為±0.1mm。規格書中提供了包含所有關鍵尺寸的詳細圖紙，用於PCB焊墊圖案設計。

5.2 極性識別

封裝具有陰極識別標記。通常，這是元件本體上的凹口、綠點或切角。PCB焊墊圖案的絲印應清楚標記陰極焊墊，以防止錯誤放置。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴流焊參數

此LED適用於氣相或紅外線迴流焊接。建議的溫度曲線包括：在150-200°C預熱60-120秒，液相線以上（217°C）時間60-150秒，峰值溫度不超過260°C，最長10秒。應控制冷卻速率。

6.2 手工焊接

若需手工焊接，烙鐵頭溫度不應超過350°C，且每個引腳的接觸時間應限制在3秒或更短，以防止對塑膠封裝和半導體晶粒造成熱損傷。

6.3 儲存與濕度敏感性

元件包裝在帶有乾燥劑的防潮袋中。開封前，應儲存在≤30°C和≤90% RH的環境中。開袋後，"車間壽命"（元件可暴露於工廠環境條件的時間）在≤30°C和≤60% RH下為168小時。未使用的零件應重新裝入帶有乾燥劑的袋子中或儲存在乾燥櫃中。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

LED以8mm寬的凸版載帶供應，以兼容自動貼片設備。捲盤尺寸已標準化。每捲包含2000個元件。載帶尺寸（口袋尺寸、間距）均有規定，以確保在貼片機中正確送料。

7.2 標籤說明

捲盤標籤包含發光強度等級(CAT)、主波長等級(HUE)和順向電壓等級(REF)的代碼。這些代碼直接對應於第3.1和3.2節中的分級資訊，允許追溯性和精確選擇。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 通訊設備:電話、傳真機和數據機中的狀態指示燈、鍵盤背光和訊息等待燈。
• 消費電子產品:可攜式裝置、影音設備和家電中的電源、電池和功能指示燈。
• 工業與汽車:面板指示燈、開關照明和故障信號指示，其中廣視角具有優勢。
• 導光管應用:內部反射器和廣視角使本系列成為將光耦合到壓克力或聚碳酸酯導光管中以遠端指示狀態或背光符號的絕佳選擇。

8.2 關鍵設計考量

• 電流限制:外部串聯電阻是絕對必要的。LED的指數型I-V特性意味著電源電壓的微小增加會導致電流大幅且具破壞性的增加。電阻值計算為 R = (V_電源- V_F) / I_F.
• 熱管理:遵守功率耗散和電流降額曲線。若在高環境溫度或接近最大額定值下操作，請確保足夠的PCB銅箔面積或散熱孔。
• ESD預防措施:在處理和組裝過程中使用標準的ESD控制措施。
• 光學設計:對於導光管，需考慮LED的輻射圖案和耦合效率。廣視角有利於將更多光線捕捉到導光管中。

9. 技術比較與差異化

67-22系列透過其封裝與性能屬性的特定組合實現差異化。相較於更小的晶片LED（例如0402），它提供更高的光輸出和更好的視角。相較於圓頂透鏡LED，平頂P-LCC封裝提供更適合耦合到導光管中的定向光束，且高度更低。使用AlGaInP技術製造紅光和黃光，相較於GaAsP等舊技術，提供了更高的效率和更好的色彩飽和度。內部反射器並非所有SMD LED都具備的關鍵特性，專門增強了在導光應用中的性能。

10. 常見問題 (基於技術參數)

10.1 為何需要串聯電阻？

LED是電流驅動裝置，而非電壓驅動。其順向電壓具有公差和負溫度係數（隨溫度升高而降低）。沒有電流限制器的固定電壓源會導致熱失控和故障。電阻提供了一種簡單、線性的方法來設定工作電流。

10.2 我可以用3.3V電源驅動LED嗎？

可以。例如，對於一個典型V_F在20mA時為2.0V的紅色(R6) LED，所需的串聯電阻為 R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65歐姆。一個標準的68歐姆電阻將是合適的，產生的電流約為19.1mA。

10.3 "分級"對我的設計有何意義？

如果您的應用需要一致的外觀（例如，一排多個LED），您應指定嚴格的波長分級（例如僅DD2）和特定的強度分級（例如R2或更高）。對於要求不高的應用，較寬的分級選擇可能是可接受的，且更具成本效益。

10.4 如何解讀輻射圖？

該圖顯示光強度與角度的函數關係。曲線上的0.5（50%）點對應於中心軸的±60°點，定義了120°視角。圖形告訴您光線如何分佈；更平滑、更寬的曲線更適合廣域照明。

11. 實務設計與使用案例

案例：設計帶有導光管的狀態指示燈面板。一個控制面板需要四個狀態指示燈（電源、運作中、警告、故障），要求從廣角可見。面板後方空間有限。設計師選擇67-22系列，因其廣視角和內部反射器。選擇紅色LED（R6，S2級以獲得高亮度）用於警告和故障。選擇黃色LED（Y2，R1級）用於運作中。選擇綠色型號（來自同系列）用於電源。LED直接安裝在面板後方的PCB上。壓克力導光管放置在每個LED上方，將光線引導至前面板的開孔處。LED的內部反射器有效地將光耦合到導光管的入口。微控制器GPIO引腳透過每個LED一個100Ω串聯電阻（對於5V電源）驅動每個指示燈。廣視角確保即使操作員沒有正對面板，指示燈仍然可見。

12. 原理介紹

發光二極體(LED)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決定。67-22系列使用AlGaInP（磷化鋁鎵銦）製造其紅光和黃光晶片，這是一種在紅到黃光譜範圍內以高效率著稱的材料系統。P-LCC封裝保護脆弱的半導體晶粒，透過四個引腳提供電氣連接，並包含作為透鏡和環境密封的透明環氧樹脂。內部反射器（通常是帶有反射塗層的模製塑膠結構）有助於將側向發射的光重新導向頂部視角方向，從而增加有效發光強度並塑造輻射圖案。

13. 發展趨勢

指示燈型SMD LED的總體趨勢持續朝向幾個關鍵領域發展：效率提升:持續的材料和外延生長改進帶來更高的發光效率（每電瓦產生更多光輸出），允許在相同電流下實現更低的功耗或更高的亮度。微型化:雖然P-LCC-4是標準封裝，但對於空間受限的可攜式設備，仍有對更小佔位面積（例如0402、0201）的需求，儘管這通常以犧牲最大光輸出為代價。增強可靠性與穩健性:封裝材料（環氧樹脂、引線框架鍍層）的改進旨在提高對熱循環、濕度和含硫環境的耐受性。整合化:一些趨勢包括將限流電阻或保護二極體整合到LED封裝內，以簡化電路設計並節省電路板空間。顏色一致性與分級:製造工藝不斷改進，以產生更嚴格的波長和強度分佈，減少廣泛分級的需求，並提高多LED應用中的視覺均勻性。67-22系列的核心優勢——其平衡的封裝尺寸、良好的輸出以及內部反射器等專用特性——確保了其在重視這些特定屬性而非極端微型化或超高功率的應用中的相關性。