目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢與目標市場
- 2. 深入技術參數分析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電光特性
- 3. 分級系統說明
- 3.1 發光強度分級
- 3.2 主波長分級
- 3.3 順向電壓分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 相對發光強度 vs. 環境溫度
- 4.2 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V曲線)
- 4.3 相對發光強度 vs. 順向電流
- 4.4 輻射圖型與光譜分佈
- 5. 機械與封裝資訊
- 6. 焊接與組裝指南
- 7. 包裝與訂購資訊
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用場景
- 8.2 設計考量
- 9. 可靠性與品質保證
- 10. 技術比較與差異化
- 11. 常見問題 (FAQ)
- 12. 實務設計與使用範例
- 13. 運作原理
- 14. 產業趨勢與背景
1. 產品概述 67-21系列是一系列專為指示燈與背光應用設計的表面黏著頂視LED。此特定型號採用AlGaInP晶片技術，呈現亮紅色發光。元件封裝於緊湊的P-LCC-2封裝內，具有白色本體與無色透明視窗，這造就了其廣視角的特性。一個關鍵的設計特點是封裝內整合的內部反射器，能優化光耦合效率。這使得此LED特別適合與導光管搭配使用，在光源到顯示點之間的高效光傳輸至關重要。其低電流需求進一步增強了其在對功耗敏感的應用中的適用性，例如可攜式電子設備與汽車儀表板。
1. 產品概述 67-21系列是一系列專為指示燈與背光應用設計的表面黏著頂視LED。此特定型號採用AlGaInP晶片技術，呈現亮紅色發光。元件封裝於緊湊的P-LCC-2封裝內，具有白色本體與無色透明視窗，這造就了其廣視角的特性。一個關鍵的設計特點是封裝內整合的內部反射器，能優化光耦合效率。這使得此LED特別適合與導光管搭配使用，在光源到顯示點之間的高效光傳輸至關重要。其低電流需求進一步增強了其在對功耗敏感的應用中的適用性，例如可攜式電子設備與汽車儀表板。
1.1 核心優勢與目標市場
此LED系列的主要優勢包括其120度的廣視角、與標準自動化置放與焊接製程的相容性（包含氣相、紅外線回焊與波峰焊接），以及其無鉛、符合RoHS規範的結構。元件以8mm載帶與捲盤形式供應，適用於大量組裝。其主要目標市場為汽車電子（用於儀表板與開關背光）、通訊設備（用於電話與傳真機的指示燈）、一般開關與符號照明，以及作為LCD的平面背光源。結合了可靠性、易於組裝與光學性能，使其成為通用指示燈應用的多功能元件。
2. 深入技術參數分析
LED的性能定義於標準測試條件下，即環境溫度(Ta)為25°C。全面理解這些參數對於正確的電路設計與性能預測至關重要。
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。不保證在這些極限下或超過這些極限的操作。關鍵的絕對最大額定值為：反向電壓(VR)為5V，連續順向電流(IF)為25mA，以及在1/10工作週期與1kHz頻率下脈衝操作的峰值順向電流(IFP)為100mA。最大功耗(Pd)為100mW。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。焊接溫度曲線至關重要：對於回焊焊接，規定峰值溫度為260°C，最長10秒；而對於手工焊接，烙鐵頭溫度不應超過350°C，持續3秒。
2.2 電光特性
光度與電氣規格的典型工作點為順向電流20mA。發光強度(Iv)的典型範圍從140mcd到360mcd，並進一步細分為特定等級(R2, S1, S2, T1)。亮紅色型號的主波長(λd)介於621nm至631nm之間，典型峰值波長(λp)約為632nm。光譜頻寬(Δλ)約為20nm。電氣方面，在20mA時的順向電壓(VF)範圍為1.75V至2.35V，而在最大反向電壓5V時，反向電流(IR)保證小於10μA。公差規定為發光強度±11%、主波長±1nm、順向電壓±0.1V。
3. 分級系統說明
為確保生產應用中亮度與顏色的一致性，LED會根據關鍵參數進行分級。這讓設計師能根據其應用需求選擇合適的等級。
3.1 發光強度分級
發光輸出分為四個等級：R2 (140-180 mcd)、S1 (180-225 mcd)、S2 (225-285 mcd) 和 T1 (285-360 mcd)。所有測量均在IF=20mA下進行。選擇較高等級（例如T1）可保證LED更亮，這對於需要高可見度的應用，或是在使用具有高衰減的導光管時可能是必要的。
3.2 主波長分級
顏色（色調）透過對主波長進行分級來控制。對於此亮紅色系列，等級在代碼'F'下分組，包含子等級FF1 (621-626 nm) 和 FF2 (626-631 nm)。在應用中更緊密的波長分佈能確保多個指示燈之間顏色外觀均勻。
3.3 順向電壓分級
順向電壓在代碼'B'下分為三組：B0 (1.75-1.95V)、B1 (1.95-2.15V) 和 B2 (2.15-2.35V)。了解VF等級對於設計限流電路至關重要，特別是在驅動多個串聯LED時，以確保電流分佈與亮度均勻。
4. 性能曲線分析
所提供的特性曲線提供了對LED在非標準條件下行為的寶貴見解。
4.1 相對發光強度 vs. 環境溫度
曲線顯示發光強度與接面溫度成反比。當環境溫度從-40°C上升到+110°C時，相對輸出會下降。在最高操作溫度+85°C時，輸出顯著低於25°C時。在預期會有高環境溫度的設計中，必須考慮此熱降額，可能需要選擇更高強度等級或主動冷卻。
4.2 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V曲線)
I-V曲線是非線性的，這是二極體的典型特性。在建議的20mA工作點，電壓落在分級範圍內。此曲線讓設計師能估算不同驅動電流下的電壓降，這對於電源供應設計至關重要。
4.3 相對發光強度 vs. 順向電流
此曲線顯示在典型工作範圍內，光輸出大致與順向電流成正比。然而，禁止以超過絕對最大額定值25mA的電流驅動LED，因為這會因產生過多熱量而降低壽命與可靠性。
4.4 輻射圖型與光譜分佈
輻射圖確認了120度的廣視角，顯示出類似朗伯分佈的發射圖型。光譜分佈圖顯示一個以632nm為中心的單一峰值，這是AlGaInP紅色LED的特徵，其定義的頻寬確保了顏色純度。
5. 機械與封裝資訊
P-LCC-2封裝的尺寸約為長3.2mm、寬2.8mm、高1.9mm（公差±0.1mm，除非另有說明）。技術圖紙提供了LED本體、透鏡以及關鍵焊墊佈局的詳細尺寸。正確的焊墊設計對於可靠的焊接以及回焊過程中的正確對位至關重要。極性由封裝上的陰極標記指示。建議的PCB焊墊圖案確保了足夠的焊錫圓角形成與機械穩定性。
6. 焊接與組裝指南
此元件完全相容於標準SMT組裝製程。對於回焊焊接，必須使用峰值溫度不超過260°C持續10秒的溫度曲線，以防止損壞塑膠封裝與內部晶片接合。應遵循標準的升溫與冷卻速率。對於手工焊接，必須格外小心：使用接地烙鐵，烙鐵頭溫度低於350°C，並將每個焊墊的接觸時間限制在3秒內。組裝期間與組裝後避免對透鏡施加機械應力。濕度敏感性問題透過將元件密封在含有乾燥劑的鋁箔防潮袋中運輸來解決。
7. 包裝與訂購資訊
LED以8mm載帶供應，每捲標準裝載數量為2000顆。捲盤尺寸有明確規定以確保與自動送料器相容。捲盤標籤包含關鍵資訊：料號(PN)、客戶料號(CPN)、數量(QTY)、批號(LOT NO)，以及發光強度(CAT)、主波長(HUE)和順向電壓(REF)的特定分級代碼。此可追溯性對於品質控制與一致性製造至關重要。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
此LED非常適合用於消費性電子產品中的狀態指示燈、薄膜開關與面板標誌的背光，以及汽車儀表板或工業控制面板中導光管的照明。其廣視角使其適用於指示燈需要從各種角度都能看見的應用。
8.2 設計考量
務必使用一個限流電阻與LED串聯。電阻值(R)可使用公式 R = (V電源- VF) / IF計算。使用分級或規格書中的最大VF值，以確保在最壞情況下電流不超過20mA。對於多LED陣列的均勻亮度，可考慮使用恆流驅動器或對LED進行VF分級以確保一致性。與導光管搭配使用時，確保導光管材料對紅光具有高透射率，並設計介面以最小化光學損失。
9. 可靠性與品質保證
產品經過一系列全面的可靠性測試，置信水準為90%，批容許不良率(LTPD)為10%。測試項目包括回焊耐熱性、溫度循環(-40°C至+100°C)、熱衝擊、高低溫儲存、20mA直流操作壽命1000小時，以及高溫高濕(85°C/85% RH)測試。這些測試驗證了LED在嚴苛的汽車與工業環境中的穩健性，確保長期性能穩定性。
10. 技術比較與差異化
與舊式穿孔LED相比，此SMD封裝能顯著節省空間、更適合自動化生產，並透過消除手工焊接提高了可靠性。在SMD LED領域中，67-21系列以其專為導光管耦合優化的特定封裝幾何形狀，以及比許多標準SMD LED更廣的120度視角而與眾不同。提供精確的強度、顏色與電壓分級，為需要高度一致性的應用提供了優勢。
11. 常見問題 (FAQ)
問：我可以不使用限流電阻來驅動此LED嗎？
答：不行。LED是電流驅動元件。將其直接連接到電壓源會導致過大電流流過，立即損壞它。務必使用串聯電阻或恆流驅動器。
問：峰值波長與主波長有何不同？
答：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感知顏色相匹配的單色光波長。對於顏色規格，主波長更為相關。
問：我該如何解讀標籤上的分級代碼？
答：CAT代碼對應發光強度等級（例如S1），HUE代碼對應主波長等級（例如FF1），REF代碼對應順向電壓等級（例如B1）。這些確保您收到具有您訂購的特定性能特性的LED。
問：需要散熱片嗎？
答：對於單顆LED在20mA或以下的正常操作，通常不需要專用散熱片。然而，透過適當的PCB佈局（散熱焊墊、鋪銅）進行熱管理是良好的實務，特別是在高密度陣列或高環境溫度的應用中。
12. 實務設計與使用範例
範例1：儀表板指示燈群組：在汽車儀表板中，可將多顆67-21 LED（紅色及系列中其他顏色）安裝在單一PCB上。每顆LED搭配專用導光管，將其光線引導至特定圖示（例如檢查引擎、機油壓力）。廣視角確保圖示對駕駛與乘客都能均勻照亮。LED透過車輛的12V系統驅動，使用適當的串聯電阻，計算時使用最大VF值，以確保在車內溫度範圍內亮度一致。
範例2：工業控制面板：機器操作面板使用這些LED置於雕刻壓克力面板後方，以指示機器狀態（運作中 - 綠色、故障 - 紅色、待機 - 黃色）。LED的白色封裝能最小化來自PCB的顏色污染。設計師選擇來自相同強度與電壓等級的LED，以保證所有指示燈亮度均勻。SMD封裝允許非常扁平且緊湊的面板設計。
13. 運作原理
此LED基於半導體p-n接面中的電致發光原理運作。晶片材料為磷化鋁鎵銦(AlGaInP)。當施加超過二極體閾值的順向電壓時，來自n區的電子與來自p區的電洞被注入活性區域，在那裡它們復合。在AlGaInP中，此復合以可見光譜紅光部分（約630nm）的光子（光）形式釋放能量。AlGaInP層的特定成分決定了發射光的精確波長。無色透明環氧樹脂透鏡封裝晶片，保護其免受環境影響，並將發射光塑造成所需的輻射圖型。
14. 產業趨勢與背景
指示燈LED的趨勢持續朝向更高效率（每單位電輸入產生更多光輸出）、更小封裝尺寸以及更高的可靠性發展。出於美觀與功能原因，消費性電子與汽車電子也對更嚴格的顏色與亮度一致性（分級）有日益增長的需求。雖然此67-21系列是一個成熟的產品，但更新的LED技術可能提供更高的效能。然而，其結合了經過驗證的封裝、廣泛的可用性、適用於導光管的特定光學特性以及全面的可靠性數據，確保了其在許多需要平衡性能、成本與經過驗證的可靠性的設計應用中持續具有相關性。電子產品小型化與更高整合度的驅動力也支持使用此類標準化、可自動化的SMD元件。
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。 |