SMD LED 19-218/BHC-ZL1M2QY/3T 规格书 - 蓝色 - 5mA - 120° 视角 - 中文技术文档

1. 产品概述

19-218/BHC-ZL1M2QY/3T 是一款专为现代紧凑型电子应用设计的表面贴装器件 (SMD) 发光二极管 (LED)。该元件相比传统的引线框架型 LED 有显著进步，能够大幅缩小终端产品的尺寸。其核心价值在于实现更小的印刷电路板 (PCB) 设计、更高的元件组装密度，并降低设备的整体尺寸和重量。这使其成为空间和重量是关键限制因素的应用的理想选择。

该 LED 为单色型，发射蓝光，采用环保材料制造。它完全符合主要的国际法规，包括欧盟的《有害物质限制指令》(RoHS)、《化学品注册、评估、授权和限制法规》(REACH) 以及无卤素要求 (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm)。产品以卷带形式供货，兼容标准的自动化贴片组装设备，简化了大规模制造流程。

1.1 核心优势与目标市场

这款 SMD LED 的主要优势源于其微型封装和轻量化结构。通过省去笨重的引脚，它可以更高效地利用 PCB 空间。这直接转化为更小的最终产品外壳、更低的材料成本以及更轻的终端用户设备。SMD 元件可实现的高组装密度对于现代功能丰富的电子产品至关重要。

该 LED 的目标应用多种多样，主要集中在指示灯和背光功能。关键市场包括汽车内饰（例如仪表盘和开关背光）、电信设备（例如电话和传真机中的状态指示灯和键盘背光）以及消费电子产品（例如液晶显示器 (LCD)、开关和符号的平面背光）。其通用性也使其适用于工业和消费领域广泛的其他指示灯应用。

2. 绝对最大额定值与技术参数

理解绝对最大额定值对于确保可靠运行和防止器件过早失效至关重要。这些额定值定义了可能导致永久性损坏的应力极限。

• 反向电压 (V_R):5 V。在反向上超过此电压可能导致结击穿。
• 连续正向电流 (I_F):25 mA。这是可以连续施加的最大直流电流。
• 峰值正向电流 (I_FP):100 mA。此脉冲电流额定值（占空比 1/10，频率 1 kHz）允许短暂的高亮度工作，但不得用于连续运行。
• 功耗 (P_d):95 mW。这是器件可以耗散为热量的最大功率，计算为正向电压与正向电流的乘积。
• 静电放电 (ESD) 人体模型 (HBM):150 V。在组装和处理过程中必须遵循正确的 ESD 处理程序，以避免静电损坏。
• 工作温度 (T_opr):-40°C 至 +85°C。保证器件在此环境温度范围内正常工作。
• 存储温度 (T_stg):-40°C 至 +90°C。
• 焊接温度:器件可承受峰值温度为 260°C 最长 10 秒的回流焊接，或每个端子 350°C 最长 3 秒的手工焊接。

3. 光电特性

光电特性是在环境温度 (T_a) 为 25°C 和正向电流 (I_F) 为 5 mA 的标准测试条件下测量的，除非另有说明。这些参数定义了 LED 的光输出和电气行为。

• 发光强度 (I_v):范围从最小 11.5 毫坎德拉 (mcd) 到最大 28.5 mcd。汇总表中未指定典型值，但分档系统提供了具体范围。
• 视角 (2θ_1/2):120 度。这是发光强度降至 0 度（轴向）强度一半时的全角。如此宽的视角适用于需要广角照明或多角度可见性的应用。
• 峰值波长 (λ_p):468 nm。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。这是人眼感知到的与 LED 光色相匹配的单波长。它是定义颜色的关键参数。
• 光谱辐射带宽 (Δλ):25 nm（典型值）。这定义了峰值强度一半处的发射光谱宽度。
• 正向电压 (V_F):在 I_F= 5mA 时，范围从 2.7 V 到 3.2 V。这是 LED 导通电流时两端的电压降。
• 反向电流 (I_R):当施加 5V 反向电压 (V_R) 时，最大为 50 μA。

公差说明:发光强度公差为 ±11%，主波长公差为 ±1 nm，正向电压公差为 ±0.05 V。这些公差已在分档系统中考虑。

4. 分档系统说明

为确保生产中的颜色和亮度一致性，LED 根据关键参数被分选到不同的档位中。这使得设计人员可以选择满足特定应用均匀性要求的元件。

4.1 发光强度分档

根据在 I_F= 5mA 下测得的发光强度，LED 被分为四个档位 (L1, L2, M1, M2)。

• 档位 L1:11.5 mcd 至 14.5 mcd
• 档位 L2:14.5 mcd 至 18.0 mcd
• 档位 M1:18.0 mcd 至 22.5 mcd
• 档位 M2:22.5 mcd 至 28.5 mcd

4.2 主波长分档

LED 根据其主波长分组，以控制蓝色的色调。

• 组别 Z:此组包含蓝色 LED 的档位。
• 档位 X:465 nm 至 470 nm（波长稍短，可能偏绿蓝）
• 档位 Y:470 nm 至 475 nm（波长稍长，可能更纯或更深蓝）

4.3 正向电压分档

LED 也按正向电压 (V_F) 分档，以辅助电路设计，特别是限流电阻计算和电源设计。

• 组别 Q:此组包含正向电压档位。
• 档位 29:2.7 V 至 2.8 V
• 档位 30:2.8 V 至 2.9 V
• 档位 31:2.9 V 至 3.0 V
• 档位 32:3.0 V 至 3.1 V
• 档位 33:3.1 V 至 3.2 V

完整的产品型号（例如 BHC-ZL1M2QY/3T）包含了指定器件所属的发光强度、主波长和正向电压档位的代码。

5. 性能曲线分析

规格书提供了几条特性曲线，说明了 LED 在不同工作条件下的性能变化。这些对于稳健的设计至关重要。

5.1 发光强度 vs. 正向电流

该曲线显示发光强度随正向电流增加而增加，但关系并非完全线性，尤其是在较高电流下。在高于推荐的连续电流下工作会增加光输出，但也会产生更多热量，可能缩短寿命并导致颜色偏移。

5.2 发光强度 vs. 环境温度

随着环境温度升高，LED 的发光强度会降低。这是半导体光源的基本特性。曲线显示相对发光强度随着温度从 -40°C 升至 +100°C 而下降。高温环境下的设计必须考虑这种降额。

5.3 正向电流降额曲线

为防止过热，最大允许连续正向电流必须随着环境温度的升高而降低。此曲线提供了降额信息，指定了在更高 T_F下更低的 I_a限制，以保持在功耗额定值内。

5.4 正向电压 vs. 正向电流

这是 LED 二极管的电流-电压 (I-V) 特性。它显示了指数关系，即电压超过开启阈值的小幅增加会导致电流的大幅增加。这突显了与 LED 串联的限流器件（如电阻或恒流驱动器）的绝对必要性。

5.5 光谱分布

该图描绘了在可见光谱范围内发射的相对辐射功率，以 468 nm 的峰值波长为中心，典型带宽为 25 nm。这定义了蓝光的纯度和特定色调。

5.6 辐射图

此极坐标图直观地表示了光的空间分布，确认了 120 度视角。它显示了强度在偏离中心轴的角度上是如何减弱的。

6. 机械与封装信息

SMD LED 封装的物理尺寸在详细图纸中提供。关键尺寸包括总长、宽、高，以及可焊端子的位置和尺寸。还建议了推荐的焊盘布局，以确保可靠的焊点并在回流过程中正确对位。焊盘设计仅供参考，设计人员可根据其特定的 PCB 制造能力和热管理需求进行修改。除非另有说明，封装尺寸的公差通常为 ±0.1 mm。

该元件采用透明（无色）树脂透镜，允许来自 InGaN（氮化铟镓）半导体芯片的蓝光无需滤色即可发射。极性由封装上的标记指示，在贴装时必须注意以确保正确的电气连接。

7. 焊接、组装与存储指南

遵守这些指南对于组装良率和长期可靠性至关重要。

7.1 限流要求

必须使用外部限流电阻。LED 的指数型 I-V 特性意味着电源电压的微小变化会导致正向电流发生巨大且可能具有破坏性的变化。电阻器可靠地设定了工作电流。

7.2 存储与湿度敏感性

LED 包装在带有干燥剂的防潮袋中，以防止吸收大气中的湿气。在准备用于生产之前，不应打开袋子。开封前，存储条件应为 ≤30°C 和 ≤90% RH。开封后，如果保持在 ≤30°C 和 ≤60% RH 的条件下，元件有 1 年的 "车间寿命"。未使用的部件应重新密封在防潮包装中。如果干燥剂指示剂变色或存储时间超过规定，则需要在回流焊接前进行 60 ±5°C 烘烤 24 小时以去除湿气。

7.3 焊接条件

该器件兼容红外 (IR) 和气相回流焊接工艺。提供了无铅回流温度曲线，规定了预热、液相线以上时间 (217°C)、峰值温度（最高 260°C，最长 10 秒）和冷却速率。同一 LED 的回流焊接次数不应超过两次。焊接过程中，不应对元件施加机械应力，且 PCB 在工艺后不应翘曲。

7.4 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，每个端子的接触时间不应超过 3 秒。建议使用低功率烙铁 (<25W)，焊接每个端子之间至少间隔 2 秒。强烈不建议在 LED 焊接后进行返修。如果绝对不可避免，必须使用专用的双头烙铁同时加热两个端子，并且必须事先验证对 LED 特性的影响。

8. 包装与订购信息

产品以标准 8mm 载带形式供应在 7 英寸直径的卷盘上。每卷包含 3000 片。载带和卷盘尺寸均有规定，以确保与自动化组装设备兼容。包装包括铝箔防潮袋、干燥剂和标签。卷盘上的标签提供了关键信息，包括产品编号 (P/N)、客户零件号 (CPN)、包装数量 (QTY)、以及发光强度 (CAT)、主波长/色度 (HUE) 和正向电压 (REF) 的具体档位代码，以及生产批号 (LOT No)。

9. 应用设计考量

9.1 电路设计

基本设计步骤是选择合适的限流电阻。其值使用欧姆定律计算：R = (V_电源- V_F) / I_F。使用规格书（或特定档位）中的最大 V_F，以确保在最坏情况下电流不超过所需的 I_F。电阻的额定功率也必须足够：P_R= (I_F)² * R。对于需要在温度范围内或多个 LED 之间保持亮度一致的设计，请考虑使用恒流驱动器代替简单的电阻。

9.2 热管理

虽然 SMD LED 效率很高，但它们仍然会产生热量。在最大额定电流或接近该电流下工作会增加结温。高温会降低光输出（光衰）并可能加速长期性能退化。确保 PCB 布局提供足够的热释放，尤其是在 LED 以高电流驱动或用于高环境温度环境时。遵循规格书中提供的正向电流降额曲线。

9.3 光学集成

120 度视角提供了宽广的发射角度。对于需要更聚焦光束的应用，可能需要二次光学元件，如透镜或导光板。透明树脂封装适合与外部光学元件一起使用。在设计导光板或扩散器时，需考虑 LED 的空间辐射模式和光谱输出。

10. 技术对比与差异化

与传统的带引线的通孔 LED 相比，这款 SMD LED 为现代制造提供了决定性优势：大幅减少电路板空间、适合全自动组装、以及更低的剖面高度使产品更薄。在 SMD LED 类别中，这款特定型号的关键差异化因素包括其相对较高的发光强度分档范围（5mA 时高达 28.5 mcd）、非常宽的 120 度视角，以及符合严格的无卤素和 RoHS 标准。针对强度、波长和电压的详细分档系统为设计人员提供了所需的粒度，适用于要求高一致性的应用，例如多 LED 背光阵列或颜色和亮度匹配在视觉上很重要的状态指示灯集群。

11. 常见问题解答 (FAQ)

问：为什么限流电阻是绝对必要的？

答：LED 是具有非线性、指数型电流-电压关系的二极管。如果没有电阻来限制电流，即使很小的过电压也会导致电流不受控制地上升，几乎会因过热而立即损坏 LED。

问：我可以用 3.3V 电源不加电阻驱动这个 LED 吗？

答：不行。正向电压范围是 2.7V 到 3.2V。3.3V 电源超过了最小 V_F，如果没有电阻来降低额外的 0.1V 到 0.6V 电压，电流将不受调节，很可能超过最大额定值，损坏 LED。

问："无铅" 标识对焊接意味着什么？

答：这意味着器件的端子不含铅。这要求在组装过程中使用无铅 (Pb-free) 焊料合金，其熔点通常高于传统的锡铅焊料。提供的回流曲线是专门为这些更高温度的无铅工艺设计的。

问：如何解读型号中的分档代码（例如 ZL1M2QY）？

答：这些代码对应于分档组别。例如，'L1' 或 'M2' 表示发光强度档位，'Y' 表示主波长档位 (470-475nm)，'QY' 可能指代正向电压档位组。确切的映射关系应参考制造商详细的分档代码文档进行确认。

12. 设计与用例示例

案例 1：汽车仪表盘开关背光:使用 5-10 个这样的 LED 集群为各种按钮和旋钮提供背光。设计人员选择来自相同发光强度档位（例如 M1）和主波长档位（例如 Y）的 LED，以确保所有开关的颜色和亮度均匀。120° 的宽视角确保了从驾驶员视角可以看到背光。LED 通过集成在仪表盘控制模块中的恒流调节器以保守的 10mA 驱动，以在车辆 12V 电气系统波动时保持稳定的亮度。

案例 2：工业状态指示灯面板:在工厂设备上使用单个 LED 作为 "电源开启" 指示灯。设计了一个简单的电路，包括 5V 电源轨、为 15mA 工作电流计算的限流电阻（使用最大 V_F3.2V：R = (5-3.2)/0.015 = 120Ω）和 LED。明亮的蓝光在光线充足的工业环境中非常显眼。SMD 封装使其可以直接放置在主控 PCB 上，与面板安装的通孔 LED 相比，节省了空间和组装成本。

13. 工作原理

这款 LED 是一种半导体光子器件。其核心是由 InGaN（氮化铟镓）材料制成的芯片。当施加超过二极管开启阈值的正向电压时，电子和空穴被注入半导体的有源区。这些载流子复合，复合释放的能量以光子（光）的形式发射出来。InGaN 合金的具体成分决定了半导体的带隙能量，这直接决定了发射光的波长（颜色）——在本例中为蓝色。透明的环氧树脂封装保护了精密的半导体芯片，充当透镜以塑造光输出，并提供机械稳定性。

14. 技术趋势

像 19-218 系列这样的 SMD LED 的发展是电子行业更广泛趋势的一部分，即微型化、单位面积功能增加以及自动化、大规模制造。半导体材料的进步，特别是基于 InGaN 的蓝光和白光 LED 的效率和色域范围的进步，一直是主要驱动力。此类元件的未来趋势可能包括发光效率的进一步提高（每瓦电能产生更多光输出）、颜色一致性和显色性的改善、板上控制电路的集成（成为 "智能" LED），以及为更高功率密度和更好热管理而设计的封装。对可持续性的推动继续推动有害物质的消除和整个生命周期能源效率的提高。