SMD 蓝色发光二极管 19-217 规格书 - 封装 2.0x1.25x0.8mm - 电压 2.6-2.9V - 功率 40mW - 中文技术文档

1. 产品概述

19-217 是一款紧凑型表面贴装蓝色发光二极管，专为需要可靠指示灯和背光解决方案的现代电子应用而设计。该器件采用 InGaN（氮化铟镓）半导体芯片，在蓝色光谱范围内发光，典型峰值波长为 468 纳米。其主要优势在于微型封装尺寸，与传统的引线式元件相比，可在印刷电路板上显著节省空间并实现更高的组装密度。该器件完全符合当代环境和制造标准，包括 RoHS（有害物质限制）、欧盟 REACH 法规，并被归类为无卤素产品。

1.1 核心优势与目标市场

19-217 SMD LED 的设计为工程师和设计师提供了多项关键优势。其小巧轻便的特性使其非常适合空间和重量是关键限制因素的应用。该器件以 8mm 载带形式供应，卷绕在 7 英寸直径的卷盘上，完全兼容高速自动化贴片组装设备，从而简化了制造流程。该 LED 也兼容标准的红外和气相回流焊接工艺。其主要目标市场包括汽车电子（用于仪表盘和开关背光）、电信设备（用于电话和传真机指示灯）、用于 LCD 背光的消费电子产品以及通用指示灯应用。

2. 技术参数深度解析

本节对规格书中规定的关键电气、光学和热参数进行详细、客观的分析，这些参数对于正确的电路设计和可靠性评估至关重要。

2.1 绝对最大额定值

绝对最大额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。这些并非正常工作条件。

• 反向电压 (VR)：5V。在反向偏置下超过此电压可能导致结击穿。
• 连续正向电流 (IF)：10mA。可以持续施加的最大直流电流。
• 峰值正向电流 (IFP)：40mA。这是最大允许的脉冲电流，规定占空比为 1/10，频率为 1kHz。适用于短暂的高强度脉冲，但不适用于持续运行。
• 功耗 (Pd)：40mW。封装可以耗散为热量的最大功率，计算公式为正向电压 (VF) * 正向电流 (IF)。在此极限附近工作需要仔细的热管理。
• 静电放电 (ESD) 人体模型 (HBM)：150V。这是一个相对较低的 ESD 耐受度，表明该器件对静电敏感。在组装和处理过程中必须遵循适当的 ESD 处理程序。
• 工作温度 (Topr)：-40°C 至 +85°C。保证器件满足其公布规格的环境温度范围。
• 存储温度 (Tstg)：-40°C 至 +90°C。
• 焊接温度：该器件可承受峰值温度为 260°C、最长 10 秒的回流焊接，或每个引脚在 350°C 下最长 3 秒的手工焊接。

2.2 光电特性

除非另有说明，这些参数均在标准测试条件 Ta=25°C 和 IF=2mA 下测量。它们定义了 LED 的光学性能。

• 发光强度 (Iv)：范围从最小 7.2 mcd 到最大 18.0 mcd。未指定典型值，表明性能通过分档系统进行管理（参见第 3 节）。
• 视角 (2θ1/2)：120 度。这是发光强度降至其峰值一半时的全角。120° 角提供了宽广、漫射的发射模式，适用于区域照明和背光。
• 峰值波长 (λp)：468 nm（典型值）。这是光谱功率分布达到最大值时的波长。
• 主波长 (λd)：465.0 nm 至 470.0 nm。这是人眼感知到的 LED 颜色的单一波长，是用于颜色分档的参数。
• 光谱带宽 (Δλ)：25 nm（典型值）。这是发射光谱的宽度，在半最大强度处测量（半高全宽 - FWHM）。
• 正向电压 (VF)：在 IF=2mA 时为 2.60V 至 2.90V。此范围对于设计限流电路至关重要。
• 反向电流 (IR)：在 VR=5V 时最大为 50 μA。规格书明确指出该器件并非为反向工作而设计；此参数仅用于测试目的。

3. 分档系统说明

为确保大规模生产中的性能一致性，LED 根据关键参数被分类到不同的档位中。19-217 采用三维分档系统。

3.1 发光强度分档

根据在 2mA 下测得的发光强度，LED 被分为四个档位 (K1, K2, L1, L2)。

• 档位 K1：7.2 - 9.0 mcd
• 档位 K2：9.0 - 11.5 mcd
• 档位 L1：11.5 - 14.5 mcd
• 档位 L2：14.5 - 18.0 mcd

档位限值应用 ±11% 的容差。

3.2 主波长分档

对于此产品，颜色控制在单一档位内。

• 档位 X：465.0 - 470.0 nm。规定了 ±1nm 的严格容差。

3.3 正向电压分档

正向电压分为三个档位，以帮助设计一致的电流驱动器。

• 档位 28：2.60 - 2.70V
• 档位 29：2.70 - 2.80V
• 档位 30：2.80 - 2.90V

应用 ±0.05V 的容差。

4. 性能曲线分析

规格书提供了几个特性曲线图，对于理解 LED 在不同工作条件下的行为至关重要。

4.1 相对发光强度 vs. 正向电流

该曲线显示光输出与电流并非线性关系。它随电流增加而增加，但最终会饱和。在高于推荐的连续电流 (10mA) 下工作可能导致效率降低和加速老化。

4.2 相对发光强度 vs. 环境温度

此图展示了 LED 光输出的负温度系数。随着结温升高，发光强度降低。对于 19-217，当环境温度接近最高工作极限 85°C 时，输出会显著下降。在需要宽温度范围内亮度一致的设计中，必须考虑这一点。

4.3 正向电流降额曲线

这是可靠性方面最关键的图表之一。它显示了最大允许连续正向电流与环境温度的函数关系。随着温度升高，最大安全电流降低。在 85°C 时，允许的电流远低于 25°C 时的 10mA 额定值。未能对电流进行降额可能导致热失控和器件故障。

4.4 正向电压 vs. 正向电流

这个 IV（电流-电压）曲线显示了典型的二极管指数关系。电压随电流呈对数增长。该曲线对于选择合适的限流电阻或设计恒流驱动器至关重要。

4.5 光谱分布与辐射模式

光谱图确认了以 468nm 为中心的蓝色发射，半高全宽约为 25nm。辐射模式图说明了光的空间分布，确认了具有指定 120° 视角的类朗伯发射模式。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

19-217 采用标准 SMD 封装。关键尺寸（单位：毫米）包括本体长度约 2.0mm，宽度约 1.25mm，高度约 0.8mm。规格书提供了详细的图纸，除非另有说明，公差为 ±0.1mm。阳极和阴极有明确标记，这对于组装过程中的正确方向至关重要。

5.2 极性识别

正确的极性对于 LED 工作至关重要。封装包含视觉标记（通常是凹口或绿色标记）来识别阴极。设计人员必须确保 PCB 封装与此方向匹配。

6. 焊接与组装指南

正确的处理和焊接对于良率和长期可靠性至关重要。

6.1 存储与湿度敏感性

LED 包装在带有干燥剂的防潮袋中。在准备使用元件之前不应打开袋子。打开后，未使用的部件应储存在 ≤30°C 和 ≤60% 相对湿度 (RH) 的条件下，并在 168 小时（7 天）内使用。如果超过此窗口，在焊接前需要在 60±5°C 下烘烤 24 小时，以防止“爆米花”现象（回流焊过程中因蒸汽压力导致封装开裂）。

6.2 回流焊温度曲线

规定了无铅回流焊温度曲线：

• 预热：150-200°C，持续 60-120 秒。
• 液相线以上时间 (TAL)：高于 217°C，持续 60-150 秒。
• 峰值温度：最高 260°C，保持最长 10 秒。
• 升温/降温速率：最大升温速率 6°C/秒，最大降温速率 3°C/秒。

6.3 手工焊接与返修

如果必须进行手工焊接，烙铁头温度必须低于 350°C，每个引脚施加时间不超过 3 秒，使用额定功率低于 25W 的烙铁。引脚之间应至少间隔 2 秒的冷却时间。强烈不建议进行返修。如果不可避免，必须使用专用的双头烙铁同时加热两个引脚，以防止焊点上的机械应力。

7. 包装与订购信息

7.1 卷盘与载带规格

元件以压纹载带形式提供，规格书中提供了尺寸。载带宽 8mm，卷绕在标准的 7 英寸（178mm）直径卷盘上。每卷包含 3000 个器件。

7.2 标签说明

卷盘标签包含用于可追溯性和正确应用的关键信息：

• P/N：产品编号（例如，19-217/BHC-XK1L2B11X/3T）。
• QTY：包装数量（3000 个）。
• CAT：发光强度等级（例如，K1, L2）。
• HUE：色度/主波长等级 (X)。
• REF：正向电压等级（例如，28, 29, 30）。
• LOT No：生产批号，用于追溯。

8. 应用建议与设计考量

8.1 典型应用场景

• 汽车内饰照明：用于仪表盘、按钮和开关的背光。宽视角和蓝色适合营造现代美学效果。
• 消费电子产品：遥控器、家电和音频设备上的状态指示灯和按键背光。
• 电信与网络设备：路由器、交换机和调制解调器上的链路活动、电源和状态指示灯。
• 通用面板指示灯：任何需要小型、可靠、明亮的蓝色指示灯的应用。

8.2 关键设计考量

1. 必须进行电流限制：必须使用外部限流电阻或恒流驱动器与 LED 串联。正向电压具有负温度系数，意味着它随温度升高而降低。如果没有电流限制，电压或温度的微小增加都可能导致电流大幅、可能具有破坏性的增加。
2. 热管理：考虑工作环境。使用降额曲线选择合适的操作电流，特别是在环境温度高或 PCB 散热不良的情况下。
3. ESD 保护：如果 LED 是用户可接触的，请在输入线上实施 ESD 保护，并在组装过程中强制执行防静电处理程序。
4. 光学设计：120° 视角提供了宽广的覆盖范围。对于聚焦光束（例如，照亮特定点），仅靠此 LED 不合适，需要二次光学元件。

9. 技术对比与差异化

虽然存在许多 SMD 蓝色 LED，但 19-217 的参数组合使其适用于特定用例。与更小的封装（例如 0402）相比，由于其更大的尺寸，它提供了更高的光输出和可能更好的散热。与高功率 LED 相比，它的工作电流低得多，需要更简单的驱动电路，使其在指示灯应用中具有成本效益。其明确符合无卤素和 REACH 标准，对于有严格环境法规的市场（如欧盟）是一个关键的差异化因素。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

10.1 为什么限流电阻是绝对必需的？

LED 是电流驱动器件，而非电压驱动。其 V-I 特性是指数型的。在典型正向电压约 2.8V 下，电源电压的微小变化或 LED 的 Vf 因加热而下降，都可能导致电流急剧增加，超过最大额定值并损坏器件。电阻根据欧姆定律 (I = (电源电压 - Vf) / R) 设定固定电流。

10.2 我能否直接用 3.3V 或 5V 逻辑输出来驱动这颗 LED？

不，不能直接驱动。微控制器的 GPIO 引脚通常无法安全且持续地为 LED 提供足够的电流（通常限制在 20-25mA），并且缺乏电流调节功能。您必须使用串联电阻。对于 3.3V 电源，目标电流为 5mA，Vf 为 2.8V，电阻值应为 R = (3.3V - 2.8V) / 0.005A = 100 欧姆。务必检查微控制器的引脚电流输出能力。

10.3 120° 视角对我的设计意味着什么？

这意味着光以宽锥形发射。如果您需要 LED 从多个角度都可见（例如，面板指示灯），这是理想的选择。如果您需要聚焦光束（例如，照亮特定点），仅此 LED 不合适，需要二次光学元件。

10.4 打开防潮袋后的 7 天车间寿命有多关键？

对于回流焊接非常关键。吸收到塑料封装中的湿气在高温回流焊循环期间会变成蒸汽，导致内部分层或开裂（“爆米花”现象），从而引起立即或潜在的故障。如果袋子打开时间超过 168 小时，必须遵循烘烤程序。

11. 实际设计与使用案例

场景：为消费级路由器设计状态指示灯。LED 需要显示“电源开启”和“WAN 活动”（闪烁）。系统使用 3.3V 电源轨。为确保长寿命并避免对微控制器造成过大压力，使用外部晶体管（例如，小型 NPN 或 NFET）来开关 LED。在 3.3V 电源轨和 LED 阳极之间放置一个串联电阻，晶体管将阴极切换到地。为连续的“电源”指示选择保守的 5mA 电流，并使用最大 Vf 2.9V 进行计算，以确保在所有条件下的亮度：R = (3.3V - 2.9V) / 0.005A = 80 欧姆（使用标准的 82 欧姆电阻）。LED 中的功耗为 Pd = Vf * If = 2.9V * 0.005A = 14.5mW，远低于 40mW 的最大值，即使在可能较热的机箱内也能确保出色的可靠性。

12. 工作原理简介

19-217 LED 基于半导体 p-n 结中的电致发光原理工作。有源区由 InGaN 构成。当施加超过结内建电势的正向电压时，来自 n 型区域的电子和来自 p 型区域的空穴被注入到有源区。当这些载流子复合时，它们以光子（光）的形式释放能量。InGaN 合金的具体成分决定了带隙能量，这直接对应于发射光的波长（颜色）——在本例中为蓝色（约 468 nm）。环氧树脂封装用于保护半导体芯片，提供机械稳定性，并作为主透镜来塑造光输出。

13. 技术趋势与背景

该器件代表了 LED 技术中成熟、成本优化的部分。使用 InGaN 产生蓝光已非常成熟。指示型 SMD LED 的当前趋势集中在几个方面：1)微型化：提供比 19-217 更小的封装（例如 0402, 0201），用于超高密度电路板。2)更高效率：更新的芯片设计和材料不断提高每瓦流明数，从而允许更低的工作电流和更低的功耗。3)更高的可靠性和一致性：先进的制造和分档技术产生了更紧密的参数分布。4)广泛的环境合规性：正如该器件所示，符合 RoHS、REACH 和无卤素标准现在已成为进入全球市场的基本要求。19-217 适用于那些更倾向于经过验证、可靠和标准化的组件，而非尖端性能的应用。