SMD LED 19-137/R6GHBHC-A01/2T 规格书 - 多色LED - 20mA - 简体中文技术文档

1. 产品概述

19-137系列是一款紧凑型表面贴装LED，专为高密度应用而设计。其小巧的外形可显著减小电路板尺寸和设备占用空间。该系列提供多种颜色（亮红、绿、蓝），采用不同的半导体材料，为各种指示灯和背光需求提供了设计灵活性。

1.1 核心优势

• 小型化：比引线框架型LED尺寸显著减小，可实现更高的封装密度和更小的终端产品。
• 轻量化：适用于微型和便携式应用。
• 兼容性：采用8mm载带包装，卷绕在7英寸卷盘上，兼容自动贴装设备。
• 强大的工艺兼容性：适用于红外和汽相回流焊接工艺。
• 环保合规：无铅且符合RoHS标准。包含ESD保护（2000V HBM）。

1.2 目标应用

• 仪表盘、开关和符号的背光。
• 通信设备指示灯（电话、传真机）。
• LCD面板的平面背光。
• 通用指示灯应用。

2. 深入技术参数分析

2.1 绝对最大额定值

所有参数均在环境温度（Ta）为25°C时规定。超出这些限制可能导致永久性损坏。

• 反向电压（V_R）：5V
• 连续正向电流（I_F）：25 mA
• 峰值正向电流（I_FP）：60 mA（R6/红），100 mA（GH/绿，BH/蓝），占空比1/10，频率1kHz。
• 功耗（P_d）：60 mW（R6），95 mW（GH，BH）。
• 工作温度（T_opr）：-40°C 至 +85°C
• 储存温度（T_stg）：-40°C 至 +90°C
• 焊接温度：回流焊：260°C，30秒。手工焊接：350°C，3秒。

2.2 光电特性

测量条件：Ta=25°C，I_F=20mA，除非另有说明。典型值仅供参考；设计应基于最小/最大规格。

公差说明：发光强度（±11%），主波长（±1nm），正向电压（±0.10V）。

3. 分档系统说明

LED在I_F=20mA条件下根据发光强度进行分档，以确保同一生产批次内的一致性。

3.1 发光强度分档

• R6（红）：Q档（72.0-112 mcd），R档（112-180 mcd）。
• GH（绿）：R档（112-180 mcd），S档（180-285 mcd），T档（285-450 mcd）。
• BH（蓝）：N档（28.5-45.0 mcd），P档（45.0-72.0 mcd），Q档（72.0-112 mcd）。

此分档系统允许设计人员根据应用需求选择合适的亮度等级，在成本和性能之间取得平衡。

4. 性能曲线分析

规格书为每种颜色型号（R6，GH，BH）提供了典型特性曲线。这些曲线对于理解器件在不同工作条件下的行为至关重要。

4.1 正向电流与正向电压关系曲线（I-V曲线）

曲线显示了电流与电压之间的指数关系。由于半导体材料不同（AlGaInP与InGaN），红色LED（R6）的典型正向电压（约2.0V）显著低于绿色和蓝色LED（约3.3V）。这是驱动电路设计和功耗计算的关键参数。

4.2 发光强度与正向电流关系

发光强度随正向电流增加而增加，但并非线性关系。曲线显示，在较高电流下，强度趋于饱和。在推荐的20mA下工作，可以在亮度与效率/寿命之间取得良好平衡。不建议超过最大连续电流（25mA），因为这可能加速器件老化。

4.3 发光强度与环境温度关系

LED的光输出与温度相关。曲线表明，随着环境温度升高，发光强度会下降。对于红色LED（R6），在较高温度下，其下降幅度比绿色/蓝色（GH/BH）LED更为明显。在预期会有高环境温度或热管理不佳的设计中，必须考虑这种热降额效应。

4.4 正向电流降额曲线

此曲线规定了作为环境温度函数的最大允许连续正向电流。为确保可靠性，在高于25°C的环境下工作时，必须降低正向电流。必须遵守此曲线，以防止过热和过早失效。

4.5 光谱分布

光谱图显示了LED特有的窄发射带。红色（R6）峰值约在632nm，绿色（GH）约在518nm，蓝色（BH）约在468nm。光谱带宽（Δλ）红色约为20nm，绿色约为35nm，蓝色约为25nm，表明了其色纯度。

4.6 辐射方向图

极坐标图确认了其宽泛、类似朗伯体的发射模式，典型视角为120度。这提供了宽广、均匀的照明，适用于需要宽视角的背光和指示灯应用。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

SMD封装专为标准拾放组装而设计。关键尺寸（单位：mm）包括本体尺寸、引脚间距和总高度。所有未注公差为±0.1mm。确切的焊盘布局和推荐的焊盘设计应参考详细的尺寸图，以确保正确的焊接和对齐。

6. 焊接与组装指南

• 回流焊接：规定最高峰值温度为260°C，持续30秒。适用标准的无铅回流焊曲线（IPC/JEDEC J-STD-020）。
• 手工焊接：如有必要，允许烙铁头最高温度为350°C，持续3秒。使用最小的热量以避免损坏塑料透镜或内部键合。
• ESD预防措施：尽管器件具有2000V HBM保护，但在组装过程中仍应遵循标准的ESD处理程序。

7. 包装与订购信息

7.1 包装规格

元件采用防潮包装提供。

• 载带：宽度8mm，卷绕在7英寸直径的卷盘上。
• 每卷数量：2000片。
• 防潮保护：与干燥剂一同包装在铝箔防潮袋中。

7.2 标签说明

卷盘标签包含用于追溯和正确应用的关键信息：

• P/N：产品编号（例如，19-137/R6GHBHC-A01/2T）。
• QTY：包装数量。
• CAT：发光强度等级（分档代码）。
• HUE：色度坐标与主波长等级。
• REF：正向电压等级。
• LOT No：生产批号，用于追溯。

8. 应用设计考量

8.1 驱动电路设计

由于二极管的指数型I-V特性，电流调节（而非电压调节）对于稳定的光输出至关重要。对于具有稳定电源的低成本应用，可以使用简单的串联电阻。为了获得最佳性能和效率，尤其是在电源电压或温度变化的情况下，推荐使用恒流驱动器。在设计多色阵列电路时，必须考虑红色（约2.0V）与绿色/蓝色（约3.3V）LED之间的正向电压差异。

8.2 热管理

尽管SMD LED效率很高，但仍有部分输入功率会转化为热量。降额曲线清晰地展示了温度的影响。为确保可靠运行，尤其是在高环境温度或高驱动电流下，必须确保使用足够的PCB铜箔面积或其他散热方法，将结温保持在安全范围内。不良的热设计将导致光输出降低和使用寿命缩短。

8.3 光学设计

120度的视角提供了宽广的覆盖范围。对于需要更定向光线的应用，可能需要二次光学元件（透镜、导光板）。这些LED的水晶透明树脂颜色适用于需要真实发光颜色而不受封装着色的应用。

9. 技术对比与差异化

该系列的关键差异化在于其能够在单一封装尺寸内实现多色功能，这得益于不同的芯片材料（红色用AlGaInP，绿色/蓝色用InGaN）。与旧式通孔LED相比，SMD形式可大幅节省空间，更适合自动化组装，并且由于消除了引脚的弯曲应力，通常具有更高的可靠性。包含ESD保护以及符合RoHS和无铅焊接标准，使其适用于现代电子制造。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

10.1 我可以用30mA驱动此LED以获得更高亮度吗？

不可以。连续正向电流（I_F）的绝对最大额定值为25mA。以30mA工作超出了此额定值，存在立即或长期损坏器件的风险。如需更高亮度，请选择发光强度分档更高的LED，或考虑额定电流更高的其他LED型号。

10.2 为什么红色LED的正向电压不同？

正向电压是半导体材料带隙的基本属性。本系列中的红色LED使用AlGaInP，其带隙能量低于用于绿色和蓝色LED的InGaN。较低的带隙意味着"开启"二极管并使其发光所需的正向电压较低。

10.3 "分档代码"是什么意思？为什么它很重要？

由于制造差异，LED在生产后根据发光强度和颜色等关键参数进行分类（分档）。分档代码（例如，绿色LED的R、S、T档）规定了该组LED保证的最小和最大输出。为了在应用中保持外观一致（例如，多LED显示屏），使用相同或相邻分档的LED至关重要。

11. 实际设计案例研究

场景：为消费类设备设计一个包含红、绿、蓝三色LED的状态指示灯面板。

1. 电流设定：选择20mA的驱动电流，这是标准测试条件，能提供良好的性能平衡。
2. 限流电阻：假设电源电压（V_CC）为5V：
   • 对于红色（V_F约2.0V）：R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150Ω。使用最接近的标准值（例如，150Ω或160Ω）。
   • 对于绿色/蓝色（V_F约3.3V）：R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85Ω。使用82Ω或91Ω。
3. 亮度匹配：检查发光强度分档。为了实现感知亮度的一致性（人眼对不同颜色的敏感度不同），可能需要选择不同的分档或略微调整电流。例如，在相同电流下，来自Q档（72-112 mcd）的蓝色LED可能看起来比来自T档（285-450 mcd）的绿色LED更暗。
4. 热考量：如果面板位于会变热的密闭空间内，请参考降额曲线。在60°C环境温度下，允许的最大连续电流显著低于25mA。可能需要降低驱动电流或改善通风。

12. 工作原理

发光二极管（LED）是通过电致发光发光的半导体器件。当在p-n结上施加正向电压时，电子和空穴在有源区复合。复合过程中释放的能量以光子（光）的形式发射出来。发射光的颜色（波长）由有源区所用半导体材料的带隙能量决定：红色/橙色使用AlGaInP，绿色、蓝色和白色使用InGaN。

13. 技术趋势

SMD LED市场持续朝着更高效率（每瓦更多流明）、更高功率密度和更好显色性方向发展。小型化仍然是关键趋势，使得显示器及照明阵列可以更小、分辨率更高。同时，业界也高度关注在各种工作条件下提高可靠性和使用寿命。InGaN技术的广泛采用对于实现高亮度绿色和蓝色LED至关重要，而这些是全彩显示器和白光LED照明（通常由蓝色LED与荧光粉组合而成）所必需的。