目录
- 1. 产品概述
- 1.1 核心优势与产品定位
- 2. 技术规格与深度解读
- 2.1 绝对最大额定值
- 2.2 光电特性
- 3. 分档系统说明
- 3.1 发光强度分档
- 3.2 主波长分档
- 3.3 正向电压分档
- 4. 性能曲线分析
- 4.1 光谱分布
- 4.2 相对发光强度 vs. 正向电流
- 4.3 相对发光强度 vs. 环境温度
- 4.4 正向电流降额曲线
- 4.5 正向电压 vs. 正向电流 (I-V 曲线)
- 4.6 辐射模式
- 5. 机械与封装信息
- 5.1 封装尺寸
- 5.2 极性标识
- 6. 焊接与组装指南
- 6.1 电流限制
- 6.2 存储与防潮
- 6.3 回流焊温度曲线
- 6.4 手工焊接与返修
- 7. 包装与订购信息
- 7.1 卷盘与载带规格
- 7.2 标签说明
- 8. 应用建议
- 8.1 典型应用场景
- 8.2 设计考量
- 9. 技术对比与差异化
- 10. 常见问题解答 (FAQ)
- 11. 实际设计案例
- 12. 技术原理简介
- 13. 行业趋势与发展
1. 产品概述
19-21/S2C-AL2M2VY/3T 是一款采用 AlGaInP 芯片技术的表面贴装器件 (SMD) LED，可发出亮橙色光。该元件专为现代紧凑型电子组装而设计，在电路板空间利用和自动化制造工艺方面具有显著优势。
1.1 核心优势与产品定位
这款 LED 的主要优势在于其微型封装尺寸。相比传统的引线框架型 LED，其尺寸显著缩小，使得设计更小的印刷电路板 (PCB)、实现更高的元件密度、减少存储空间需求，并最终制造出更紧凑的终端设备成为可能。其轻量化结构也使其成为尺寸和重量是关键限制因素的应用场景的理想选择。
这款 LED 为单色类型，无铅 (Pb-free)，并符合包括 RoHS、欧盟 REACH 和无卤标准 (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm) 在内的主要环保与安全法规。它以 8mm 载带形式供应在 7 英寸直径卷盘上，完全兼容大批量电子制造中使用的标准自动贴片设备。该元件也兼容红外和汽相回流焊接工艺。
2. 技术规格与深度解读
2.1 绝对最大额定值
这些额定值定义了可能导致器件永久性损坏的极限条件。在此条件下工作不保证性能。
- 反向电压 (VR):5V。超过此反向偏置电压可能导致结击穿。
- 正向电流 (IF):25mA (连续)。
- 峰值正向电流 (IFP):60mA (占空比 1/10，频率 1kHz)。此额定值仅适用于脉冲工作模式。
- 功耗 (Pd):60mW。这是封装在不超出其热限值的情况下可耗散的最大功率。
- 静电放电 (ESD) 人体模型 (HBM):2000V。这表明器件具有中等水平的 ESD 敏感性；需要遵循适当的 ESD 处理程序。
- 工作温度 (Topr):-40°C 至 +85°C。该器件额定适用于工业温度范围应用。
- 存储温度 (Tstg):-40°C 至 +90°C。
- 焊接温度:对于回流焊，峰值温度规定为 260°C，最长 10 秒。对于手工焊接，烙铁头温度不应超过 350°C，每个焊端加热时间最长 3 秒。
2.2 光电特性
这些参数是在环境温度 (Ta) 为 25°C、正向电流 (IF) 为 5mA 的标准测试条件下测量的，除非另有说明。
- 发光强度 (Iv):范围从最小值 14.5 mcd 到最大值 28.5 mcd。典型值在此范围内。容差为 ±11%。
- 视角 (2θ1/2):半强度角通常为 100 度，表明其具有宽广的发光模式。
- 峰值波长 (λp):通常为 611 nm。
- 主波长 (λd):范围从 600.5 nm 到 612.5 nm，容差为 ±1 nm。此参数定义了感知到的颜色。
- 光谱带宽 (Δλ):通常为 17 nm，在峰值强度一半处测量 (半高全宽)。
- 正向电压 (VF):在 IF=5mA 时，范围从 1.70V 到 2.20V，容差为 ±0.05V。
- 反向电流 (IR):当施加 5V 反向电压 (VR) 时，最大为 10 μA。重要提示:该器件并非设计用于反向偏置工作；此测试条件仅用于表征漏电流。
3. 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。
3.1 发光强度分档
在 IF= 5mA 时分档。
- L2:14.5 mcd 至 18.0 mcd
- M1:18.0 mcd 至 22.5 mcd
- M2:22.5 mcd 至 28.5 mcd
3.2 主波长分档
在 IF= 5mA 时分档。
- D8:600.5 nm 至 603.5 nm
- D9:603.5 nm 至 606.5 nm
- D10:606.5 nm 至 609.5 nm
- D11:609.5 nm 至 612.5 nm
3.3 正向电压分档
在 IF= 5mA 时分档。
- 19:1.70V 至 1.80V
- 20:1.80V 至 1.90V
- 21:1.90V 至 2.00V
- 22:2.00V 至 2.10V
- 23:2.10V 至 2.20V
型号中的 "19-21" 很可能指代这些类别中的特定电压档位 (例如，VF档位 19-21)。
4. 性能曲线分析
规格书提供了几条对设计至关重要的典型特性曲线。
4.1 光谱分布
该曲线显示了一个以 611 nm 为中心的单一主峰，这是基于 AlGaInP 的橙色 LED 的特征。窄带宽 (通常 17 nm) 产生了饱和、纯净的橙色光。
4.2 相对发光强度 vs. 正向电流
该曲线在较低电流下通常呈线性，但随着电流增加会显示出饱和效应。这对于确定达到所需亮度水平所需的驱动电流至关重要。
4.3 相对发光强度 vs. 环境温度
发光强度随着环境温度的升高而降低。对于在宽温度范围内工作的应用，此曲线至关重要，因为它允许设计者降低预期输出或在驱动电路中予以补偿。
4.4 正向电流降额曲线
此图显示了最大允许连续正向电流随环境温度变化的函数关系。随着温度升高，必须降低最大电流以保持在器件的功耗限制内并防止热失控。
4.5 正向电压 vs. 正向电流 (I-V 曲线)
这条标准的二极管曲线显示了指数关系。正向电压具有负温度系数，意味着它会随着结温升高而略微降低。
4.6 辐射模式
极坐标图证实了其宽广的、类似朗伯体的发射模式，典型视角为 100 度，可在广阔区域内提供均匀照明。
5. 机械与封装信息
5.1 封装尺寸
19-21 SMD LED 采用紧凑的矩形封装。关键尺寸 (单位 mm，除非指定，容差 ±0.1mm) 包括本体长度约 2.0mm，宽度约 1.25mm，高度约 0.8mm。详细图纸规定了焊盘位置、离板高度以及阴极标识标记的位置。
5.2 极性标识
封装和尺寸图上标有清晰的阴极标记。组装时必须注意正确的极性，以防止反向偏置损坏。
6. 焊接与组装指南
6.1 电流限制
强制要求:必须始终使用外部限流电阻或恒流驱动器与 LED 串联。LED 的正向电压具有陡峭的拐点；电源电压的微小增加可能导致电流大幅、甚至破坏性的增加。
6.2 存储与防潮
LED 包装在带有干燥剂的防潮屏障袋中。
- 请勿在准备使用前打开袋子。
- 打开后，未使用的 LED 应储存在 ≤30°C 和 ≤60% 相对湿度的环境中。
- 开袋后的 "车间寿命" 为 168 小时 (7 天)。
- 如果暴露时间超过规定或干燥剂指示剂已变色，则必须在回流焊接前将元件在 60°C ±5°C 下烘烤 24 小时，以防止 "爆米花" 损坏。
6.3 回流焊温度曲线
规定了无铅 (Pb-free) 回流焊曲线:
- 预热:150-200°C，持续 60-120 秒。
- 液相线以上时间 (TAL):217°C 以上，持续 60-150 秒。
- 峰值温度:最高 260°C，保持时间最长 10 秒。
- 升温速率:最大 6°C/秒。
- 降温速率:最大 3°C/秒。
6.4 手工焊接与返修
如果必须进行手工焊接，请使用烙铁头温度 <350°C 的烙铁，每个焊端加热时间 ≤3 秒，并使用额定功率 <25W 的烙铁。焊端之间需有 >2 秒的冷却间隔。强烈不建议进行返修。如果绝对必要，请使用双头烙铁同时加热两个焊端并取下元件，以避免焊盘损坏。任何返修后，务必验证 LED 功能。
7. 包装与订购信息
7.1 卷盘与载带规格
LED 以凸起式载带形式供应在 7 英寸直径卷盘上。载带宽度为 8mm。每卷包含 3000 个。规格书中提供了载带凹槽和卷盘的详细尺寸。
7.2 标签说明
卷盘标签包含几个关键字段:
- CPN:客户产品编号
- P/N:制造商产品编号 (例如，19-21/S2C-AL2M2VY/3T)
- QTY:包装数量
- CAT:发光强度等级 (分档代码，例如 M1)
- HUE:色度坐标 & 主波长等级 (分档代码，例如 D10)
- REF:正向电压等级 (分档代码，例如 20)
- LOT No:生产批号，用于追溯。
8. 应用建议
8.1 典型应用场景
- 汽车内饰:仪表盘指示灯、开关和控制面板的背光。
- 电信设备:电话、传真机和网络硬件中的状态指示灯和键盘背光。
- 消费电子:小型 LCD 显示屏的平面背光、开关照明和符号指示灯。
- 通用指示:各种电子设备中的电源状态、模式指示和警报信号。
8.2 设计考量
- 驱动电路:始终采用恒流源或带串联电阻的电压源。使用公式 R = (V电源- VF) / IF 计算电阻值，其中 VF应选择规格书中的最大值 (2.2V) 以确保设计稳健。
- 热管理:虽然功耗较低，但如果 LED 在高温环境或接近最大电流下工作，应确保 LED 焊盘下有足够的 PCB 铜箔面积或散热过孔，以帮助散热并保持光输出稳定性。
- 光学设计:100 度的宽视角使其适用于需要大面积照明而无需二次光学的应用。对于聚焦光束，可能需要透镜。
- ESD 保护:如果 LED 位于用户可接触的位置，应在敏感信号线上加入 ESD 保护二极管，因为该器件的 HBM 等级为 2kV。
9. 技术对比与差异化
与较旧的通孔 LED 技术相比，19-21 SMD LED 提供以下优势:
- 尺寸减小:显著更小的占板面积和高度。
- 制造效率:支持全自动、高速组装。
- 性能:AlGaInP 技术在橙/红光谱范围内提供高效率和良好的色彩饱和度。
- 可靠性:坚固的 SMD 结构通常比采用引线框架键合的器件更能抵抗振动和机械冲击。
10. 常见问题解答 (FAQ)
问: 峰值波长和主波长有什么区别？
答: 峰值波长 (λp) 是光谱功率分布达到最大值时的波长。主波长 (λd) 是与 LED 感知颜色相匹配的单色光波长。对于光谱对称的 LED，两者通常很接近，但 λd对于颜色规格更为相关。
问: 我可以以 20mA 连续驱动这款 LED 吗？
答: 可以，绝对最大连续正向电流为 25mA，因此 20mA 在规格范围内。但是，如果环境温度显著高于 25°C，您必须参考降额曲线，并确保适当的散热。
问: 为什么反向电压额定值只有 5V？
答: 这款 LED 并非设计用于反向偏置工作。5V 额定值是测量漏电流 (IR) 的测试条件。在电路设计中，您必须确保 LED 永远不会承受反向电压，通常通过确保其方向正确，或在应用需要时并联一个保护二极管 (反向并联) 来实现。
问: 如何解读型号 19-21/S2C-AL2M2VY/3T？
答: 虽然完整的解码可能是专有的，但常见的模式是："19-21" 可能表示正向电压分档范围，"S2C" 可能指封装尺寸/样式 (2.0x1.25mm)，"AL2M2VY" 可能编码了芯片材料 (AlGaInP)、颜色 (亮橙色) 和其他属性，而 "3T" 可能表示卷带包装。
11. 实际设计案例
场景:为使用 5V 电源轨的消费设备设计一组三个橙色状态指示灯。目标是实现均匀的亮度和颜色。
设计步骤:
- 电流选择:选择 IF= 10mA，以在亮度和寿命之间取得良好平衡，远低于 25mA 的最大值。
- 电压计算:使用规格书中的最大 VF值 (2.20V) 进行保守设计。串联电阻 R = (5V - 2.20V) / 0.010A = 280Ω。最接近的标准 E24 值是 270Ω 或 300Ω。选择 270Ω 得到 IF≈ (5-2.2)/270 = 10.37mA。
- 电阻功耗:P = I2R = (0.01037)2* 270 ≈ 0.029W。一个标准的 1/10W (0.1W) 电阻绰绰有余。
- 确保一致性:为实现均匀外观，订购时需指定严格的分档要求：要求所有 LED 来自相同的主波长档位 (例如 D10) 和相同的发光强度档位 (例如 M1)。为每个 LED 使用独立的电阻 (而不是所有 LED 并联共用一个电阻) 可以补偿微小的 VF差异并确保电流相等。
- 布局:放置 LED 时保持足够间距以防止热耦合。遵循尺寸图中的推荐焊盘布局以确保焊接可靠性。
12. 技术原理简介
19-21 LED 基于 AlGaInP (磷化铝镓铟) 半导体材料。这种化合物半导体允许进行必要的直接带隙工程，以在橙色、红色和黄色光谱区域产生高效的光发射。当在 p-n 结上施加正向电压时，电子和空穴被注入到有源区，在那里它们复合并以光子的形式释放能量。晶格中铝、镓和铟的特定比例决定了带隙能量，从而决定了发射光的波长 (颜色)。水清树脂封装料保护芯片并充当初级透镜，将发射光塑造成宽视角模式。
13. 行业趋势与发展
像 19-21 这样的 SMD LED 市场持续发展。主要趋势包括:
- 效率提升:持续的材料科学和芯片设计改进带来更高的发光效率 (每瓦电功率产生更多光输出)，从而允许更低的驱动电流和更低的系统功耗。
- 微型化:对更小设备的追求推动封装尺寸比 19-21 更小 (例如 1608、1005 公制尺寸)，同时保持或提升性能。
- 增强的可靠性与寿命:封装材料、芯片贴装和键合线 (或倒装芯片设计) 的改进正在延长工作寿命，并提升在高温高湿条件下的性能。
- 智能集成:一个更广泛的趋势是将控制电路 (如恒流驱动器，甚至可寻址控制器，如 WS2812) 直接集成到 LED 封装中，从而简化复杂灯光效果的系统设计。
- 可持续性:正如本规格书所示，对无卤、无铅和符合 REACH 材料的关注是全球环境法规驱动的标准行业要求。
LED规格术语详解
LED技术术语完整解释
一、光电性能核心指标
| 术语 | 单位/表示 | 通俗解释 | 为什么重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦电能发出的光通量，越高越节能。 | 直接决定灯具的能效等级与电费成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源发出的总光量，俗称"亮度"。 | 决定灯具够不够亮。 |
| 发光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光强降至一半时的角度，决定光束宽窄。 | 影响光照范围与均匀度。 |
| 色温（CCT） | K（开尔文），如2700K/6500K | 光的颜色冷暖，低值偏黄/暖，高值偏白/冷。 | 决定照明氛围与适用场景。 |
| 显色指数（CRI / Ra） | 无单位，0–100 | 光源还原物体真实颜色的能力，Ra≥80为佳。 | 影响色彩真实性，用于商场、美术馆等高要求场所。 |
| 色容差（SDCM） | 麦克亚当椭圆步数，如"5-step" | 颜色一致性的量化指标，步数越小颜色越一致。 | 保证同一批灯具颜色无差异。 |
| 主波长（Dominant Wavelength） | nm（纳米），如620nm（红） | 彩色LED颜色对应的波长值。 | 决定红、黄、绿等单色LED的色相。 |
| 光谱分布（Spectral Distribution） | 波长 vs. 强度曲线 | 显示LED发出的光在各波长的强度分布。 | 影响显色性与颜色品质。 |
二、电气参数
| 术语 | 符号 | 通俗解释 | 设计注意事项 |
|---|---|---|---|
| 正向电压（Forward Voltage） | Vf | LED点亮所需的最小电压，类似"启动门槛"。 | 驱动电源电压需≥Vf，多个LED串联时电压累加。 |
| 正向电流（Forward Current） | If | 使LED正常发光的电流值。 | 常采用恒流驱动，电流决定亮度与寿命。 |
| 最大脉冲电流（Pulse Current） | Ifp | 短时间内可承受的峰值电流，用于调光或闪光。 | 脉冲宽度与占空比需严格控制，否则过热损坏。 |
| 反向电压（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向电压，超过则可能击穿。 | 电路中需防止反接或电压冲击。 |
| 热阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 热量从芯片传到焊点的阻力，值越低散热越好。 | 高热阻需更强散热设计，否则结温升高。 |
| 静电放电耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗静电打击能力，值越高越不易被静电损坏。 | 生产中需做好防静电措施，尤其高灵敏度LED。 |
三、热管理与可靠性
| 术语 | 关键指标 | 通俗解释 | 影响 |
|---|---|---|---|
| 结温（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED芯片内部的实际工作温度。 | 每降低10°C，寿命可能延长一倍；过高导致光衰、色漂移。 |
| 光衰（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的"使用寿命"。 |
| 流明维持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段时间后剩余亮度的百分比。 | 表征长期使用后的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麦克亚当椭圆 | 使用过程中颜色的变化程度。 | 影响照明场景的颜色一致性。 |
| 热老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因长期高温导致的封装材料劣化。 | 可能导致亮度下降、颜色变化或开路失效。 |
四、封装与材料
| 术语 | 常见类型 | 通俗解释 | 特点与应用 |
|---|---|---|---|
| 封装类型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保护芯片并提供光学、热学接口的外壳材料。 | EMC耐热好、成本低；陶瓷散热优、寿命长。 |
| 芯片结构 | 正装、倒装（Flip Chip） | 芯片电极布置方式。 | 倒装散热更好、光效更高，适用于高功率。 |
| 荧光粉涂层 | YAG、硅酸盐、氮化物 | 覆盖在蓝光芯片上，部分转化为黄/红光，混合成白光。 | 不同荧光粉影响光效、色温与显色性。 |
| 透镜/光学设计 | 平面、微透镜、全反射 | 封装表面的光学结构，控制光线分布。 | 决定发光角度与配光曲线。 |
五、质量控制与分档
| 术语 | 分档内容 | 通俗解释 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分档 | 代码如 2G、2H | 按亮度高低分组，每组有最小/最大流明值。 | 确保同一批产品亮度一致。 |
| 电压分档 | 代码如 6W、6X | 按正向电压范围分组。 | 便于驱动电源匹配，提高系统效率。 |
| 色区分档 | 5-step MacAdam椭圆 | 按颜色坐标分组，确保颜色落在极小范围内。 | 保证颜色一致性，避免同一灯具内颜色不均。 |
| 色温分档 | 2700K、3000K等 | 按色温分组，每组有对应的坐标范围。 | 满足不同场景的色温需求。 |
六、测试与认证
| 术语 | 标准/测试 | 通俗解释 | 意义 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明维持测试 | 在恒温条件下长期点亮，记录亮度衰减数据。 | 用于推算LED寿命（结合TM-21）。 |
| TM-21 | 寿命推演标准 | 基于LM-80数据推算实际使用条件下的寿命。 | 提供科学的寿命预测。 |
| IESNA标准 | 照明工程学会标准 | 涵盖光学、电气、热学测试方法。 | 行业公认的测试依据。 |
| RoHS / REACH | 环保认证 | 确保产品不含有害物质（如铅、汞）。 | 进入国际市场的准入条件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效认证 | 针对照明产品的能效与性能认证。 | 常用于政府采购、补贴项目，提升市场竞争力。 |