LED 3.2x1.6x0.7mm 黃綠光規格書 - 電壓1.8V-2.4V - 功率72mW - 主波長562.5-575nm - 技術文件

1. 產品概述

本文件提供一款表面黏著型黃綠光LED的完整技術規格，適用於一般指示與顯示應用。此元件採用標準3.2mm x 1.6mm x 0.7mm封裝（俗稱3216或1206封装），並以高效能黃綠光晶片製成。具備140度超廣視角，適合需要寬廣區域均勻照明的應用。該LED符合RoHS規範，並滿足濕度敏感等級3（MSL3），確保與標準SMT組裝製程相容。主要特點包括低功耗、優異的色彩穩定性，以及靜電放電（ESD）防護能力高達2000V（HBM）。本裝置提供多種亮度、波長與順向電壓分檔，設計人員可依特定需求選擇最佳組合。

2. 技術參數分析

2.1 電氣與光學特性（在T_s=25°C）

除非另有說明，以下參數均在20mA順向電流下量測：

• 光譜半頻寬（Δλ）：典型值15nm。此窄頻寬表示相對純淨的色彩輸出。
• 順向電壓（V_F）：分為三組：B0（1.8–2.0V）、C0（2.0–2.2V）與D0（2.2–2.4V）。低順向電壓使元件能在低壓電路中高效運作。
• 主波長（λ_D）：範圍從562.5nm至575nm，涵蓋多個分檔（A20、B10、B20、C10、C20）。此黃綠光區域常用於狀態指示燈與警示訊號。
• 發光強度（I_V）：範圍從12mcd（B00分檔）至100mcd（F20分檔），提供不同亮度需求的靈活性。
• 視角（2θ_1/2）：典型值140°，確保光線廣泛分佈。
• 反向電流（I_R）：在V_R=5V時最大值10µA，表示良好的反向阻斷能力。
• 熱阻（R_THJ-S）：450°C/W（接面至焊點）。此相對較高的數值需要在大電流或高密度應用中謹慎進行熱管理。

2.2 絕對最大額定值

為避免永久損壞，裝置不得在以下限制之外操作：

• 功率耗散（P_d）：72 mW
• 順向電流（I_F）：30 mA（直流），60 mA（脈衝，1/10工作週期，0.1ms脈寬）
• ESD（HBM）：2000 V
• 工作溫度（T_opr）：–40 至 +85°C
• 儲存溫度（T_stg）：–40 至 +85°C
• 接面溫度（T_j）：95°C

注意：最大順向電流應根據實際封裝溫度進行降額，以確保接面溫度不超過額定限制。

2.3 熱特性

450°C/W的熱阻表示每單位耗散功率會造成顯著的溫度上升。例如，在20mA且典型V_F=2.0V（40mW耗散）時，接面至焊點的溫升約為18°C。在環境溫度高於65°C時，必須進行降額以保持接面低於95°C。熱管理應考量PCB銅箔面積、導孔佈局與氣流。

3. 分檔系統

3.1 波長分檔

主波長分為五個分檔：A20（562.5–565nm）、B10（565–567.5nm）、B20（567.5–570nm）、C10（570–572.5nm）與C20（572.5–575nm）。此細分方式讓系統設計者能在陣列中的多顆LED間達成一致色彩匹配，對背光或標誌應用至關重要。

3.2 發光強度分檔

強度分為六個分檔：B00（12–18mcd）、C00（18–28mcd）、D00（28–43mcd）、E00（43–65mcd）、F10（65–80mcd）與F20（80–100mcd）。每個分檔的範圍因子約為1.5倍，可嚴格控制亮度均勻性。

3.3 順向電壓分檔

順向電壓分為三個分檔：B0（1.8–2.0V）、C0（2.0–2.2V）與D0（2.2–2.4V）。這有助於設計限流電阻，並確保並聯配置中功率耗散的一致性。

4. 性能曲線分析

4.1 順向電壓與順向電流關係（I-V曲線）

典型I-V曲線在1.8V附近顯示急遽的膝點，電流在2.0V後呈指數上升。在20mA時，V_F約為2.0V（典型值）。該曲線顯示元件行為與傳統PN接面二極體一致。

4.2 相對強度與順向電流關係

相對強度在電流高達30mA時幾乎呈線性增加。在10mA時，強度約為20mA時的50%；在30mA時則達到約150%。此線性特性簡化了透過電流控制的調光方式。

4.3 溫度特性

隨著引腳溫度從25°C上升至100°C，相對強度降低約10–15%。順向電流降額曲線顯示，當引腳溫度高於60°C時，必須降低最大允許直流電流，以避免超過接面溫度限制。

4.4 主波長與順向電流關係

當電流從5mA增加至30mA時，主波長會輕微偏移（約1–2nm）。此偏移在分檔容差範圍內，對大多數應用而言通常可忽略。

4.5 光譜分佈

相對光譜功率分佈在570nm附近達到峰值，半高全寬（FWHM）約為15nm。光譜顯示極小的二次峰值，確認了高色彩純度。

4.6 輻射型態

輻射型態近似朗伯分佈，半角約為70°，提供寬廣角度內的均勻強度。圖示顯示相對強度在離軸約±70°時下降至50%。

5. 機構與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

LED封裝於3.2mm × 1.6mm × 0.7mm的殼體中，底部有焊墊。俯視圖顯示矩形發光區域；底視圖則顯示兩個陽極/陰極焊墊（焊墊1和焊墊2）。極性由封裝上的一個小標記指示。建議的焊接佈地圖案包含一個1.6mm × 1.5mm的陽極焊墊與一個2.1mm × 1.6mm的陰極焊墊，總佔地面積為4.4mm × 1.6mm。

5.2 焊墊設計

為確保可靠焊點，PCB佈局應符合建議圖案：焊墊間隙0.30mm，並採用充足的銅箔區域以利導熱。此封裝設計用於迴焊焊接；允許手焊，但烙鐵溫度須低於300°C且時間少於3秒。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

建議的無鉛迴焊曲線：升溫速率≤3°C/s至預熱區（150–200°C，持續60–120s），然後升溫至217°C（217°C以上時間：60–150s），峰值溫度260°C持續最多10s。冷卻速率應≤6°C/s。從25°C至峰值的總時間不得超過8分鐘。不可進行超過兩次迴焊循環；若循環間隔超過24小時，LED必須烘烤以去除濕氣。

6.2 手工焊接與重工

若無法避免手工焊接，請使用設定低於300°C的烙鐵，並在3秒內完成焊接。僅允許一次手工焊接操作。重工時建議使用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子。焊接期間或之後，請勿對LED本體施加機械力。

6.3 儲存與處理

未開封的袋子可在≤30°C及≤75%RH下儲存最多一年。開封後，LED必須在168小時內於≤30°C及≤60%RH的條件下使用。若乾燥劑已褪色或儲存時間超過限制，使用前請在60±5°C下烘烤>24小時。務必使用鑷子夾取封裝側邊；避免直接觸碰矽膠透鏡。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤

LED以8mm寬載帶供應，間距4mm。每盤包含4000顆。載帶包含上蓋帶與極性標記。捲盤尺寸：外徑178±1mm，輪轂直徑60±1mm，寬度8.0±0.1mm。

7.2 標籤與防潮袋

每個捲盤都貼有標籤，標示料號、規格號碼、批號、分檔代碼（光通量、色度、電壓、波長）、數量與日期。捲盤與乾燥劑及濕度指示卡（未顯示）一起密封在防潮袋中。另附有ESD警告標籤。

7.3 運輸紙箱

捲盤以紙箱包裝運送。外箱標示製造商名稱（此處為保護隱私而省略）與產品資訊。

8. 可靠性測試項目與條件

此LED已通過以下可靠性測試，零失敗（Ac/Re 0/1）：

• 迴焊（最高260°C，10s，2次循環）
• 溫度循環（–40°C至100°C，停留30min，100次循環）
• 熱衝擊（–40°C至100°C，停留15min，300次循環）
• 高溫儲存（100°C，1000h）
• 低溫儲存（–40°C，1000h）
• 壽命測試（T_a=25°C，I_F=20mA，1000h）

失效標準：V_F> 1.1倍規格上限，I_R> 2.0倍規格上限，或光通量<0.7倍規格下限。

9. 應用建議

此黃綠光LED非常適用於光學指示器、開關與符號背光，以及通用狀態顯示。由於其廣視角，特別適合儀表板燈、按鈕照明與小型標誌。設計人員應加入限流電阻以防止過電流。在高環境溫度或密集LED陣列的應用中，必須進行熱分析以保持接面溫度低於95°C。

10. 技術比較

與傳統插件式黃綠光LED相比，此SMD版本具有更薄的輪廓、相容於自動化組裝，以及更佳的視角均勻性。窄光譜寬度（15nm）比某些寬光譜替代方案提供更飽和的色彩。多種分檔選項允許更嚴格的色彩與亮度匹配，這對高階顯示器至關重要。然而，450°C/W的熱阻相對較高；具有改良熱管理的新設計可提供較低數值（例如200–300°C/W），因此建議謹慎設計PCB佈局。

11. 常見問題

Q1：我是否可以持續以30mA驅動此LED？
可以，但前提是封裝溫度必須夠低，使接面溫度保持在95°C以下。在典型25°C環境下，30mA是安全的。在較高環境溫度下，請相應降額。

Q2：開封後建議的儲存條件為何？
儲存於≤30°C及≤60%RH。在168小時內使用。若超過時限，請在60°C下烘烤>24小時。

Q3：如何防止ESD損壞？
使用接地工作台、導電工具與防靜電包裝。此LED的ESD等級為2000V（HBM），但仍建議採取預防措施。

Q4：此LED可用於戶外應用嗎？
工作溫度範圍為–40至+85°C，涵蓋大多數戶外環境。然而，此LED未經規範可直接暴露於紫外線或高濕度環境，除非加上額外的共形塗層。

12. 實際使用案例

在一個典型設計中，六顆此類黃綠光LED圍繞一個按鈕開關放置，以提供360°指示。廣達140°的視角確保從任何方向都可見。使用100Ω限流電阻（對於5V電源）可將每顆LED的電流設定為約30mA，提供明亮照明。小巧的封裝尺寸允許安裝在開關外殼內的緊湊PCB上。另一個使用案例是用於電池充電器指示燈：三顆LED——紅色、黃綠與藍色——指示充電狀態。當充電完成時黃綠光LED點亮，其強度分檔與紅色及藍色視覺匹配。

13. 工作原理

此LED是一個PN接面二極體，由磷化鎵（GaP）或相關材料製成，當電子與電洞在活性區域復合時發射光子。能隙能量對應於黃綠光譜中的波長（約570nm）。晶片封裝在透明的矽膠透鏡中，將光輸出塑形成寬光束。封裝包含兩個端子（陽極與陰極）以連接驅動電路。

14. 發展趨勢

隨著LED技術演進，我們看到了朝向更小封裝（例如2.0×1.2mm）、更高發光效率（綠色超過150 lm/W）以及透過先進基板材料降低熱阻的趨勢。分檔解析度越來越精細，可達成0.5nm波長分檔。此外，在智慧照明中，與智慧驅動IC及數位介面的整合已相當常見。黃綠光在安全與指示方面仍具重要性，其在汽車與工業應用中的使用預計將持續增長。