SMD LED 19-118/BHC-ZL1M2QY/3T 数据手册 - 蓝色 468nm - 2.7-3.2V - 25mA - 95mW - 英文技术文档

产品概述

本文件提供了标识为19-118/BHC-ZL1M2QY/3T的表面贴装器件（SMD）LED的完整技术规格。这是一款单色蓝色LED，专为高密度电子组装而设计。

1.1 核心优势与产品定位

该元器件的核心优势在于其紧凑的SMD封装，与传统引线框架型LED相比，能显著减小电路板尺寸和设备占用空间。这种小型化有助于在PCB上实现更高的封装密度，并减少存储空间需求。其封装重量轻的特点使其特别适用于微型化和空间受限的应用。该产品符合无铅制造工艺，并设计为持续满足RoHS合规标准。

1.2 目标应用

这款LED用途广泛，适用于以下几个关键应用领域：

• 背光照明： 非常适合仪表盘指示灯和开关照明。
• 电信： 用作电话和传真机等设备的状态指示灯和背光。
• 显示技术： 用于LCD、开关和符号的平面背光。
• 通用： 适用于消费电子和工业电子领域广泛的指示灯与照明任务。

2. 技术参数深度解析

本节在标准测试条件（Ta=25°C）下，对LED的关键性能参数提供详细、客观的分析。

2.1 设备选型与材料构成

LED芯片采用氮化铟镓（InGaN）半导体材料制成，负责发射蓝光。封装树脂为无色透明，以优化光输出和色纯度。

2.2 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能对器件造成永久性损坏的极限。不保证在此条件下或低于此条件时的工作状态。

• Reverse Voltage (V_R): 5 V - 反向偏压超过此电压可能损坏LED结。
• 连续正向电流 (I_F): 25 mA - 可靠工作的最大直流电流。
• 峰值正向电流 (I_FP): 100 mA (占空比 1/10 @1KHz) - 适用于脉冲操作，但不适合连续使用。
• 功耗 (P_d): 95 mW - 封装能够以热量形式耗散的最大功率。
• 静电放电（ESD）人体模型（HBM）： 2000 V - 表示中等水平的ESD敏感性；需要采取适当的处理程序。
• 工作温度（T_opr): -40°C 至 +85°C - 正常工作的环境温度范围。
• Storage Temperature (T_stg): -40°C 至 +90°C。
• 焊接温度： 该器件可承受 260°C 回流焊接 10 秒或 350°C 手工焊接 3 秒。

2.3 电光特性

这些参数定义了在5mA标准测试电流下的光输出和电气行为。

• 发光强度 (I_v): 范围从最小值11.5 mcd到最大值28.5 mcd。未指定典型值，表明其性能通过分档系统进行管理。
• 衍射角 (2θ_1/2): 120度（典型值）。这种宽视角使其适用于需要广角照明或多角度可见的应用。
• 峰值波长 (λ_p): 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 (λ_d): 范围从 465 nm 到 475 nm。这是人眼感知到的单一波长，与色点密切相关。
• 光谱带宽 (Δλ): 35 nm（典型值）。这定义了发射光谱在峰值波长附近的分布范围。
• 正向电压 (V_F): 在5mA电流下，范围从2.7 V到3.2 V。设计人员在选择限流电阻时必须考虑此电压范围。

关于公差说明： 数据手册规定了制造公差：发光强度（±11%）、主波长（±1nm）和正向电压（±0.05V）。这些对于理解单个器件之间的差异至关重要。

3. 分档系统说明

为确保应用中的一致性，LED根据关键参数进行筛选（分档）。本器件采用三维分档系统。

3.1 光强分档

根据在 I=5mA 条件下测得的光强，LED 被分为四个档位（L1, L2, M1, M2）。_F这使得设计者能够根据其应用选择所需的亮度等级，确保在多 LED 设计中外观均匀一致。

3.2 主波长分档

通过将LED分选至两个波长区间：X (465-470 nm) 和 Y (470-475 nm) 来控制颜色（色调）。这最大限度地减少了组件内的颜色差异。

3.3 正向电压分档

根据LED在I=5mA时的正向压降，将其分为五组（29至33）。_F=5mA。_F 了解V分组有助于设计更稳定的恒流驱动电路，尤其是在LED并联使用时。

4. 性能曲线分析

数据手册包含多条特性曲线，用以说明器件在不同条件下的工作特性。这些曲线对于实现稳健的电路设计至关重要。

• Relative Luminous Intensity vs. Forward Current: 展示了光输出如何随电流增加而变化。该关系是非线性的，工作电流超过推荐值会导致效率递减并产生更多热量。
• 正向电压与正向电流关系： 展示了二极管的IV特性。电压随电流呈对数关系增长。
• 正向电流降额曲线： 指示了当环境温度超过25°C时，为防止过热，最大允许连续正向电流应如何降低。
• 光强与环境温度关系： 表明光输出通常随结温升高而降低，这是热管理的关键考量因素。
• Spectrum Distribution: 一幅相对强度与波长的关系图，中心波长约为468纳米，典型带宽为35纳米。
• 辐射图： 一幅极坐标图，展示了光强的空间分布，证实了120度的视角。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

数据手册提供了LED封装的详细尺寸图。关键尺寸包括总长、总宽、总高，以及可焊端子的位置和尺寸。所有未注公差为±0.1mm。

5.2 推荐焊盘设计

为PCB设计提供了建议的焊盘布局。数据手册明确指出，此信息仅供参考，应根据具体的制造工艺和热要求进行修改。正确的焊盘设计对于实现可靠的焊接和机械强度至关重要。

6. 焊接与组装指南

遵循这些指南对于保持器件可靠性和性能至关重要。

6.1 焊接工艺兼容性

该LED兼容红外回流焊和气相回流焊工艺。提供了一份详细的无铅回流焊温度曲线，明确了预热时间、液相线以上时间（217°C）、峰值温度（最高260°C，最长10秒）以及冷却速率。回流焊操作不应超过两次。

6.2 手工焊接注意事项

If hand soldering is necessary, the iron tip temperature must be below 350°C, applied for no more than 3 seconds per terminal. A low-power iron (<25W) is recommended, with an interval of more than 2 seconds between soldering each terminal to prevent thermal shock.

6.3 存储与湿敏度

LED封装在带有干燥剂的防潮袋中。

• 开启前： 储存于≤30°C且≤90% RH条件下。
• 开启后： “上架寿命”在≤30°C且≤60%相对湿度条件下为1年。未使用的部件应重新密封。
• 烘烤： 如果干燥剂指示剂变色或超过存储时间，在使用前需于60±5°C下烘烤24小时，方可进行回流焊工艺。

6.4 关键应用说明

• 电流限制： 必须使用外部限流电阻 强制要求LED的指数型电流-电压特性意味着微小的电压变化会导致电流大幅变化，这可能引起立即失效（烧毁）。
• 应力规避： 在加热（焊接）期间或之后因PCB翘曲时，请勿对LED施加机械应力。
• 维修： 不鼓励在焊接后进行维修。如不可避免，必须使用双头烙铁同时加热两个端子，以防止造成破坏性的热应力。必须事先评估对LED特性的影响。

7. 封装与订购信息

7.1 卷盘与载带规格

本器件以8mm载带、7英寸卷盘形式提供，兼容标准自动贴装设备。每盘包含3000个器件。载带与卷盘的详细尺寸图已提供。

7.2 标签说明

卷标包含若干代码：

• P/N： 产品编号。
• CAT： 发光强度等级 (分档代码)。
• HUE: Chromaticity Coordinates & 主波长 Rank (bin code).
• 参考编号： 正向电压等级（分档代码）。
• 批号： 追溯批号。

8. 应用设计注意事项

8.1 电路设计

始终使用一个串联电阻来设定正向电流。请根据数据手册中的最大正向电压（3.2V）和目标电源电压计算电阻值，以确保在最坏情况下电流不超过25mA。如果设计并联阵列，请考虑正向电压分档，以确保电流均流。

8.2 热管理

尽管封装尺寸小，但功耗（最高95mW）会产生热量。请使用降额曲线来限制高环境温度下的电流。如果在大电流或温暖环境中工作，请确保使用足够的PCB铜箔面积或散热过孔，以将结温维持在限值内，从而保持光输出和寿命。

8.3 光学集成

120度视角提供了宽广的发射范围。对于需要聚焦光的应用，将需要外部透镜或反射器。其水清树脂适用于二次光学元件。

9. 技术对比与定位

与直插式LED相比，此款SMD类型具有小型化、适合自动化组装以及因寄生电感更低而带来的更优高频性能等明显优势。在SMD蓝色LED细分领域，其主要差异化特点在于其468nm波长、120度宽视角以及详细的三参数分档系统的特定组合，这确保了在要求苛刻的应用中具有高度一致性。2000V的ESD等级是标准配置；在ESD风险更高的环境中的设计可能需要额外的外部保护。

10. 常见问题（基于技术参数）

问：为什么限流电阻是绝对必需的？
答：LED的正向电压具有负温度系数和制造公差。若无电阻，电源电压的微小升高或V_F 由于发热会导致电流不受控地上升，从而引发快速热失控并造成损坏。

问：我能否在不使用电阻的情况下，直接用3.3V电源驱动这个LED？
答：不能。即使3.3V在V_F 范围（2.7-3.2V）之内，缺少电流限制会使电路对变化极其敏感。电流很容易超过25mA的最大值，从而损坏LED。

问：我的设计中分档代码（L1、M2、X、Y、30、31）是什么意思？
A> They allow you to specify the brightness, color, and electrical consistency you need. For a multi-LED display, specifying tight bins (e.g., all M1 for intensity, all X for wavelength) ensures uniform appearance. Knowing the V_F 分档有助于预测功耗。

问：这个元件可以回流焊接多少次？
A> The datasheet specifies a maximum of two reflow soldering cycles. Each cycle subjects the component to thermal stress, and exceeding this limit can compromise internal bonds or the encapsulant.

11. 设计与使用案例研究

场景：设计一个包含20个统一规格蓝色LED的状态指示灯面板。

1. 规格： 为保持一致性选择分档。所有LED均选自光强档M1（18.0-22.5 mcd）和波长档X（465-470 nm），以确保亮度和颜色匹配。
2. 电路设计： 使用5V电源，目标电流为20mA（低于25mA最大值以留有余量）。使用最大V_F 为3.2V，计算R = (5V - 3.2V) / 0.020A = 90欧姆。采用下一个标准值（91欧姆）。使用最小V_F重新计算实际电流：I = (5V - 2.7V) / 91 = ~25.3mA（仍在极限范围内，通过分档可接受）。更稳妥的方法是使用100欧姆。
3. PCB布局： 放置推荐的焊盘。包含一个连接到接地层的小型散热焊盘以帮助散热，因为20个LED的总功率可能高达约1.3W。
4. 组装： 遵循提供的回流焊温度曲线。将密封的卷盘存放在干燥柜中，直至准备用于贴片机。

12. 工作原理

这是一种半导体光子器件。当在InGaN p-n结上施加一个超过其带隙能量的正向电压时，电子与空穴会发生复合。在此材料体系中，复合过程中释放的能量以光子（光）的形式发射出来，其波长对应于InGaN合金的带隙能量，该合金经过设计可产生中心波长约为468纳米的蓝光。水状透明的环氧树脂封装材料用于保护芯片，充当透镜以塑造光输出，并增强半导体中的光提取效率。

13. 技术趋势

蓝光InGaN LED代表了一项成熟且基础的技术。影响此类元件的更广泛LED行业趋势包括：

• 效率提升： 持续发展的目标是提高内部量子效率（每个电子产生更多光）和光提取效率（更多光从芯片中逸出）。
• 小型化： 对更小器件（例如这种SMD LED）的追求持续推动着电子产品日益紧凑化。
• 色彩一致性提升： 先进的外延生长和分档工艺带来了更集中的波长与光强分布，在某些应用中降低了对选择性分档的需求。
• 可靠性增强： 封装材料和芯片贴装技术的改进旨在提高运行寿命，增强对热应力和环境应力的耐受性。

该组件顺应这些趋势，为蓝色指示灯和背光应用提供了一种可靠、标准化的解决方案，其中特定的波长和封装尺寸是关键要求。

LED 规格术语

LED技术术语完整解释

光电性能

术语	单位/表示法	简要说明	重要性
发光效能	lm/W (流明每瓦)	每瓦电力产生的光输出，数值越高表示能效越高。	直接决定能效等级和电费成本。
光通量	lm (流明)	光源发出的总光量，通常称为“亮度”。	判断光线是否足够明亮。
Viewing Angle	°（度），例如：120°	光强降至一半时的角度，决定了光束宽度。	影响照明范围与均匀性。
CCT (色温)	K (开尔文)，例如 2700K/6500K	光的冷暖度，数值越低越偏黄/暖，数值越高越偏白/冷。	决定照明氛围与适用场景。
CRI / Ra	无量纲，0–100	准确还原物体颜色的能力，Ra≥80为良好。	影响色彩真实性，用于商场、博物馆等高要求场所。
SDCM	MacAdam椭圆步长，例如“5步”	颜色一致性指标，步数越小表示颜色一致性越高。	确保同一批次LED的颜色均匀一致。
主波长	nm（纳米），例如：620nm（红色）	对应彩色LED颜色的波长。	决定红、黄、绿单色LED的色调。
Spectral Distribution	波长-强度曲线	显示不同波长上的强度分布。	影响显色性和质量。

电气参数

术语	符号	简要说明	设计考量
正向电压	Vf	点亮LED所需的最低电压，类似“启动阈值”。	驱动器电压必须≥Vf，串联LED的电压会累加。
正向电流	If	正常LED工作时的电流值。	Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan.
最大脉冲电流	Ifp	短时可耐受的峰值电流，用于调光或闪烁。	Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage.
Reverse Voltage	Vr	LED可承受的最大反向电压，超过此值可能导致击穿。	电路必须防止反接或电压尖峰。
Thermal Resistance	Rth (°C/W)	芯片到焊点的热传递阻力，数值越低越好。	高热阻需要更强的散热能力。
ESD Immunity	V (HBM), e.g., 1000V	抗静电放电能力，数值越高表示越不易受损。	生产中需采取防静电措施，特别是对于敏感的LED。

Thermal Management & Reliability

术语	关键指标	简要说明	影响
结温	Tj (°C)	LED芯片内部实际工作温度。	每降低10°C可能使寿命翻倍；温度过高会导致光衰、色偏。
Lumen Depreciation	L70 / L80（小时）	亮度降至初始值70%或80%所需时间。	直接定义LED“使用寿命”。
光通维持率	%（例如：70%）	使用一段时间后的亮度保持百分比。	表示长期使用下的亮度保持情况。
色偏移	Δu′v′ 或 MacAdam 椭圆	使用过程中的颜色变化程度。	影响照明场景中的色彩一致性。
Thermal Aging	材料性能退化	因长期高温导致的劣化。	可能导致亮度下降、颜色变化或开路故障。

Packaging & Materials

术语	Common Types	简要说明	Features & Applications
封装类型	EMC, PPA, Ceramic	封装材料保护芯片，提供光学/热学界面。	EMC：耐热性好，成本低；陶瓷：散热更佳，寿命更长。
芯片结构	正面，倒装芯片	芯片电极排列。	倒装芯片：散热更佳，效能更高，适用于大功率。
荧光粉涂层	YAG, Silicate, Nitride	覆盖蓝光芯片，将部分蓝光转换为黄/红光，混合形成白光。	不同的荧光粉会影响光效、色温（CCT）和显色指数（CRI）。
透镜/光学器件	平面型、微透镜型、全内反射型	表面光学结构控制光分布。	决定视角与光分布曲线。

Quality Control & Binning

术语	分箱内容	简要说明	目的
光通量分档	代码，例如：2G, 2H	按亮度分组，每组有最小/最大流明值。	确保同批次内亮度均匀。
Voltage Bin	代码，例如 6W, 6X	按正向电压范围分组。	便于驱动器匹配，提升系统效率。
Color Bin	5-step MacAdam ellipse	按色坐标分组，确保范围紧密。	保证颜色一致性，避免灯具内部颜色不均。
CCT Bin	2700K、3000K等	按相关色温分组，每组有对应的坐标范围。	满足不同场景的色温需求。

Testing & Certification

术语	Standard/Test	简要说明	显著性
LM-80	光通维持率测试	恒温长期点亮，记录亮度衰减。	用于估算LED寿命（采用TM-21标准）。
TM-21	寿命估算标准	基于LM-80数据估算实际工况下的寿命。	提供科学的寿命预测。
IESNA	照明工程协会	涵盖光学、电学、热学测试方法。	行业公认的测试依据。
RoHS / REACH	环境认证	确保不含有害物质（铅、汞）。	国际市场的准入要求。
ENERGY STAR / DLC	能效认证	照明产品的能效与性能认证。	用于政府采购、补贴项目，提升竞争力。