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 主波長分級
- 3.2 發光強度分級
- 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 頻譜分佈
- 4.4 輻射模式圖
- 5. 機械與包裝資訊
- 5.1 封裝尺寸
- 5.2 極性識別
- 6. 焊接與組裝指南
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 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. 常見問題解答（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 為什麼在高溫下發光強度會降低？
- 10.3 我可以用PWM信號驅動此LED進行調光嗎？
- 11. 實務設計與使用案例
- 12. 工作原理介紹
- 13. 產業趨勢與發展
1. 產品概述
67-21系列代表專為指示燈與背光應用設計的表面黏著頂視LED家族。此特定型號採用AlGaInP晶片，發出亮橙色光。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，此設計有助於實現其寬視角特性。一個關鍵設計特點是封裝內整合的內部反射器，可優化光耦合效率。這使得此LED特別適合搭配導光管使用，這是現代電子設備設計中的常見需求。其低順向電流需求進一步提升了其在電池供電或對功耗敏感的便攜式設備中的吸引力。
1.1 核心優勢與目標市場
此LED系列的主要優勢包括其適用於自動化組裝製程、與常見焊接技術（氣相、紅外線迴焊與波峰焊）相容，以及提供捲帶包裝以利大量生產。它是一款符合RoHS指令的無鉛產品。目標市場多元，涵蓋汽車內裝（例如儀表板與開關背光）、通訊設備（例如電話與傳真機上的指示燈）、一般開關與符號照明、LCD的平面背光，以及需要可靠、穩定光輸出的通用指示燈應用。
2. 深入技術參數分析
LED的性能由在標準條件下（Ta=25°C）量測的一整套電氣、光學與熱參數所定義。
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，不適用於連續操作。關鍵極限包括反向電壓（V_R）12V、連續順向電流（I_F）25mA，以及在脈衝條件下（1kHz，1/10工作週期）的峰值順向電流（I_FP）60mA。最大功耗（P_d）為60mW。元件額定工作溫度範圍為-40°C至+85°C，並可承受2000V（人體放電模型）的靜電放電（ESD）。焊接溫度曲線至關重要：迴焊最高260°C，最長10秒；或手焊最高350°C，每腳位最長3秒。
2.2 電光特性
在20mA的標準測試電流下，元件展現典型性能。發光強度（I_V）範圍從最小值90 mcd到最大值225 mcd。視角（2θ1/2），定義為強度降至峰值一半的角度，典型值為120度，證實其廣角發光特性。主波長（λ_d），定義了感知顏色，此亮橙色型號指定在600.5 nm至612.5 nm之間，典型峰值波長（λ_p）約為611 nm。頻譜頻寬（Δλ）約為15 nm。在20mA下的順向電壓（V_F）範圍為1.75V至2.35V，而在12V下的反向電流（I_R）最大值為10 μA。
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 主波長分級
主波長分為四組（分級代碼D8、D9、D10、D11）。每級涵蓋3nm範圍，從D8（600.5-603.5nm）到D11（609.5-612.5nm）。適用±1nm的公差。
3.2 發光強度分級
發光強度分為四級：Q2（90-112 mcd）、R1（112-140 mcd）、R2（140-180 mcd）和S1（180-225 mcd）。強度公差為±11%。
3.3 順向電壓分級
順向電壓分為三級：0（1.75-1.95V）、1（1.95-2.15V）和2（2.15-2.35V），公差為0.1V。
4. 性能曲線分析
規格書提供了數條特性曲線，說明元件在不同條件下的行為。
4.1 相對發光強度 vs. 環境溫度
曲線顯示發光強度高度依賴於接面溫度。強度在25°C時歸一化為100%。隨著環境溫度升高，強度下降。相反地，在較低溫度下，強度增加。這種熱淬滅效應是半導體光源的典型特性，必須在熱管理設計中考慮，特別是在高溫環境中。
4.2 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）
此圖描繪了電流與電壓之間的非線性關係。順向電壓隨電流增加而增加。設計人員使用此曲線來選擇適當的限流電阻，以在元件電氣極限內達到所需亮度。
4.3 頻譜分佈
頻譜功率分佈曲線顯示一個以約611 nm為中心的單一峰值，這是基於AlGaInP的橙色LED的特徵。窄頻寬（約15nm半高全寬）表示良好的色純度。
4.4 輻射模式圖
極座標圖說明了光的空間分佈。模式大致為朗伯分佈，證實了120度的寬視角。這種均勻的發光分佈對於導光管和廣域照明應用非常有益。
5. 機械與包裝資訊
5.1 封裝尺寸
LED具有緊湊的佔位面積。整體封裝尺寸為長2.0mm、寬1.25mm、高1.1mm。透鏡（視窗）直徑為1.1mm。陽極與陰極焊墊定義明確，並提供建議的焊墊圖案供PCB設計使用。所有未指定的公差為±0.1mm。
5.2 極性識別
陰極由封裝一角上的凹口或倒角標記。在組裝過程中正確的極性方向對於確保正常功能至關重要。
6. 焊接與組裝指南
此元件與標準SMT製程相容。對於迴焊，峰值溫度不應超過260°C超過10秒。對於手動焊接，烙鐵頭溫度應限制在350°C，每腳位接觸時間最長3秒。這些限制可防止塑膠封裝以及內部晶粒和打線的熱損壞。
7. 包裝與訂購資訊
LED以8mm載帶供應，每捲2000顆。捲盤尺寸標準化，適用於自動貼片機。包裝包含防潮措施：元件密封在含有乾燥劑和濕度指示卡的鋁箔防潮袋中，以防止吸濕，吸濕可能在迴焊時導致爆米花現象。
7.1 標籤說明
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。這允許精確的追溯性，並確保在生產中使用正確的元件等級。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
- 汽車內裝照明：由於其在寬廣溫度範圍（-40°C至+85°C）內的可靠性，非常適合用於儀表板圖標、按鈕和開關的背光。
- 消費性電子產品：非常適合路由器、數據機、充電器和音訊設備上的狀態指示燈。寬視角確保從各個角度都能清晰可見。
- 導光管應用：內部反射器優化的光耦合特性，使其成為透過塑膠導光管將光引導至前面板或顯示器的絕佳選擇。
- 工業控制面板：適用於需要清晰、明亮信號的機器狀態指示燈。
8.2 設計考量
- 電流限制：務必使用串聯電阻來限制順向電流。根據電源電壓（VCC）、LED的順向電壓（VF，取自選定的分級）以及所需的工作電流（IF，連續電流不得超過25mA）計算電阻值。
- 熱管理：雖然功耗低，但在高環境溫度或高電流下連續工作將降低光輸出，並可能縮短使用壽命。必要時確保足夠的PCB銅箔面積或通風。
- ESD防護：儘管額定為2000V HBM，在組裝和處理過程中仍應遵守標準的ESD處理預防措施。
- 光學設計：對於導光管應用，LED與導光管入口之間的距離和對準對於最大化耦合效率至關重要。
9. 技術比較與差異化
與更簡單的LED封裝相比，67-21系列提供了明顯的優勢。帶有內部反射器的P-LCC-2封裝比基本的晶片LED提供了更優異的光提取和更受控的輻射模式。其120度的寬視角比許多側視或窄角頂視LED更寬廣，提供了更大的設計靈活性。其與所有主要焊接製程以及捲帶包裝的相容性，使其成為相較於需要特殊處理的元件更適合生產的選擇。
10. 常見問題解答（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？
使用最大順向電壓（VF_max= 2.35V）以確保在所有條件下都有足夠的電流，並以20mA的安全工作電流為目標，計算如下：R = (VCC- VF) / IF= (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5Ω。標準的130Ω或150Ω電阻是合適的。務必根據您元件的實際VF分級來驗證亮度。
10.2 為什麼在高溫下發光強度會降低？
這是由於半導體發光的基本物理原理。當接面溫度升高時，非輻射復合過程（產生熱而非光）增加，而輻射復合過程的效率降低。這種現象稱為熱淬滅，是所有LED的特徵，並記錄在性能曲線中。
10.3 我可以用PWM信號驅動此LED進行調光嗎？
可以，脈衝寬度調變（PWM）是調暗LED的有效方法。它涉及以人眼無法察覺的高頻率（通常>100Hz）開關LED。感知亮度與工作週期成正比。此方法優於類比電流調光，因為它能在不同亮度水平下保持一致的色度。
11. 實務設計與使用案例
案例：設計便攜式設備的狀態指示燈
一位設計師正在設計一款電池供電的手持工具。需要一個明亮、明確的狀態指示燈（例如電源開啟或充電中）。選擇67-21系列是因為其低電流需求（延長電池壽命）、寬視角（從任何手持角度都可見）以及小佔位面積。設計師選擇15mA的驅動電流（低於20mA測試條件）以進一步節省電力，並參考I-V曲線和強度曲線來預測最終亮度。設計了一個導光管，將安裝在主PCB上的LED的光引導至設備堅固外殼上的一個小視窗。選擇亮橙色是為了高對比度和清晰可見性。物料清單（BOM）指定了所需的分級代碼（例如HUE: D10, CAT: R1），以確保所有生產單位的顏色和亮度一致性。
12. 工作原理介紹
此LED的發光基於半導體材料中的電致發光原理。主動區由磷化鋁鎵銦（AlGaInP）組成。當在p-n接面上施加順向電壓時，來自n型區域的電子和來自p型區域的電洞被注入主動區。當這些載子復合時，它們以光子的形式釋放能量。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（顏色）——在此案例中，位於橙色頻譜（約611 nm）。無色透明環氧樹脂封裝充當透鏡，塑造光輸出並提供環境保護。
13. 產業趨勢與發展
指示燈LED的趨勢持續朝向更高效率、更小封裝和更高整合度發展。雖然像67-21系列這樣的離散LED對於靈活性仍然至關重要，但內建驅動器和控制器的整合式LED模組的使用日益增長。此外，材料科學的進步可能帶來效率更高、在高溫下性能更好的橙色和紅色發光體。汽車和工業應用中對可靠、長壽命指示燈的需求，確保了像此系列這樣穩健、特性明確的元件的相關性。對自動化組裝和供應鏈追溯性的重視（體現在詳細的分級和標籤中）反映了更廣泛的製造趨勢。
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。 |