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1. 产品概述
19-21/R6C-FP1Q2L/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。该元件采用 AIGaInP（铝镓铟磷）半导体芯片，可产生亮红色光输出。其主要优势在于其微型封装尺寸，与传统的引线框架型 LED 相比，可显著减小印刷电路板（PCB）尺寸，并实现更高的元件组装密度。这有助于减小整体设备尺寸并降低存储要求。该器件重量轻，特别适用于空间和重量是关键限制因素的应用。
该 LED 以行业标准的 8mm 载带形式供应，卷绕在 7 英寸直径的卷盘上，确保与高速自动化贴片组装设备兼容。它设计用于标准的红外（IR）和气相回流焊接工艺，便于高效的大规模生产。该产品采用无铅（Pb-free）工艺制造，并符合欧盟的 RoHS（有害物质限制）和 REACH（化学品注册、评估、授权和限制）法规。它也被归类为无卤素产品，溴（Br）和氯（Cl）含量均低于 900 ppm，且其总和低于 1500 ppm。
2. 技术规格详解
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极限值。这些额定值在环境温度（Ta）为 25°C 时指定。最大反向电压（VR）为 5V。连续正向电流（IF）不应超过 25 mA。对于脉冲操作，在 1 kHz、占空比为 1/10 的条件下，允许的峰值正向电流（IFP）为 60 mA。最大功耗（Pd）为 60 mW。根据人体模型（HBM），该器件可承受 2000V 的静电放电（ESD）。工作温度范围（Topr）为 -40°C 至 +85°C，而存储温度范围（Tstg）略宽，为 -40°C 至 +90°C。对于焊接，该器件可承受峰值温度为 260°C 的回流焊接长达 10 秒，或每个引脚在 350°C 下进行手工焊接长达 3 秒。
2.2 光电特性
光电特性是核心性能参数，除非另有说明，均在 Ta=25°C、正向电流（IF）为 20 mA 的条件下测量。
- 发光强度（Iv）：范围从最小 45 毫坎德拉（mcd）到最大 112 mcd。典型值在此范围内，并进一步细分为特定的分档（P1、P2、Q1、Q2）。
- 视角（2θ1/2）：半强度角通常为 100 度，表明具有较宽的视锥角。
- 峰值波长（λp）：发射光强度最大的波长通常为 632 纳米（nm）。
- 主波长（λd）：这是人眼感知到的单一波长，范围从 621 nm 到 631 nm，分为 FF1 和 FF2 两个分档。
- 光谱带宽（Δλ）：发射光谱在半最大强度处的宽度通常为 20 nm。
- 正向电压（VF）：当 LED 导通 20 mA 电流时，其两端的压降范围为 1.7V 至 2.3V，具体分档（L19 至 L24）定义了更窄的范围。
- 反向电流（IR）：施加 5V 反向电压时的漏电流最大为 10 µA。
重要说明指定了容差：发光强度（±11%）、主波长（±1 nm）和正向电压（±0.05V）。必须理解，5V 反向电压额定值仅用于 IR 测试；该 LED 并非设计用于反向偏压工作。
3. 分档系统说明
为确保应用设计的一致性，LED 根据三个关键参数进行分类（分档）：发光强度、主波长和正向电压。产品代码（例如，R6C-FP1Q2L/3T）反映了具体的分档。
3.1 发光强度分档
LED 分为四个强度档位：
- P1：45 – 57 mcd
- P2：57 – 72 mcd
- Q1：72 – 90 mcd
- Q2：90 – 112 mcd
3.2 主波长分档
颜色一致性通过波长分档控制：
- FF1：621 – 626 nm
- FF2：626 – 631 nm
3.3 正向电压分档
为辅助电路设计，特别是限流电阻的计算，LED 按 20 mA 下的正向电压（VF）分档：
- L19：1.7 – 1.8 V
- L20：1.8 – 1.9 V
- L21：1.9 – 2.0 V
- L22：2.0 – 2.1 V
- L23：2.1 – 2.2 V
- L24：2.2 – 2.3 V
4. 性能曲线分析
虽然提供的文本中没有详细的图形曲线，但此类 LED 的典型光电特性曲线包括：
- 正向电流 vs. 正向电压（I-V 曲线）：这条非线性曲线显示了电流与电压之间的指数关系。在 20mA 下指定的 VF 范围是该曲线上的一个点。设计人员使用此曲线来确定所需的驱动电压并计算合适的串联电阻。
- 发光强度 vs. 正向电流（I-L 曲线）：这条曲线展示了光输出如何随电流增加而增加。在推荐的工作范围内通常是线性的，但在较高电流下会饱和。在或低于 20mA 测试条件下工作可确保性能可预测。
- 发光强度 vs. 环境温度：LED 的光输出通常随着结温升高而降低。理解这种降额对于在高环境温度或具有显著自发热的应用中运行至关重要。
- 光谱分布：显示各波长相对强度的图表，峰值在约 632 nm 处，典型带宽为 20 nm，证实了亮红色的色点。
5. 机械与封装信息
5.1 封装尺寸
19-21 SMD LED 具有非常紧凑的外形尺寸。关键尺寸（单位：毫米）包括本体长度 2.0 mm、宽度 1.25 mm 和高度 0.8 mm。详细的尺寸图规定了焊盘布局、元件轮廓以及阴极标识标记的位置。所有未指定的公差为 ±0.1 mm。根据规格书在 PCB 上进行正确的焊盘设计对于可靠的焊接和机械稳定性至关重要。
5.2 极性识别
该器件具有阴极标记，通常是封装上的一个凹口、绿点或切角。组装过程中正确的方向至关重要，因为施加反向电压会损坏 LED。
6. 焊接与组装指南
6.1 回流焊接温度曲线
对于 SMD 元件，一个关键要求是遵循推荐的回流温度曲线。对于这款无铅 LED：
- 预热：在 60-120 秒内从环境温度升温至 150–200°C。
- 浸润/回流：温度高于 217°C（无铅焊料的液相线温度）的时间应为 60-150 秒。峰值温度不得超过 260°C，且温度高于 255°C 的时间必须限制在最多 30 秒。
- 冷却：最大冷却速率应为每秒 6°C。
6.2 手工焊接
如果需要进行手动维修，必须格外小心。烙铁头温度应低于 350°C，与任何单个引脚的接触时间不得超过 3 秒。建议使用低功率烙铁（<25W）。建议使用双头烙铁进行拆卸，以均匀加热两个引脚并最大限度地减少对封装的应力。
6.3 存储与湿度敏感性
LED 包装在带有干燥剂的防潮袋中。关键注意事项：
- 在准备使用前请勿打开袋子。
- 打开后，未使用的 LED 必须在 ≤ 30°C 和 ≤ 60% 相对湿度的条件下存储。
- 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饱和，则在回流焊接前需要进行 60 ± 5°C 下 24 小时的烘烤处理，以防止 "爆米花" 效应损坏。
7. 包装与订购信息
7.1 卷盘与载带规格
标准包装为每卷 3000 片。载带宽度为 8 mm，卷绕在 7 英寸（178 mm）直径的卷盘上。提供了卷盘、载带凹槽和盖带的详细尺寸，以确保与自动送料器兼容。
7.2 标签说明
卷盘标签包含用于可追溯性和验证的关键信息：
- P/N：产品编号（例如，19-21/R6C-FP1Q2L/3T）。
- CAT：发光强度等级（例如，Q2）。
- HUE：色度坐标与主波长等级（例如，FP1）。
- REF：正向电压等级（例如，L21）。
- LOT No：生产批号，用于追溯。
8. 应用建议
8.1 典型应用
19-21 SMD LED 用途广泛，适用于各种低功率指示灯和背光角色：
- 背光：用于仪表盘仪器、薄膜开关和控制面板的照明。
- 电信：电话和传真机中的状态指示灯和键盘背光。
- 显示技术：用于小型液晶显示器（LCD）和发光符号的平面背光。
- 通用指示：消费类和工业电子产品中的电源状态、模式指示灯和信号灯。
8.2 关键设计考虑因素
- 电流限制：外部限流电阻是绝对必需的。正向电压有一个范围且具有负温度系数。电源电压的轻微增加或由于发热导致的 VF 下降，都可能导致正向电流大幅、甚至可能具有破坏性的增加。电阻值必须根据电源电压和分档中的最大正向电压（VF max）计算，以确保在最坏情况下电流永远不会超过 25 mA。
- 热管理：尽管功耗较低，但确保 LED 焊盘下有足够的 PCB 铜面积或散热过孔有助于散热，保持光输出稳定性和使用寿命，尤其是在高环境温度环境中。
- ESD 防护：虽然额定值为 2000V HBM，但在组装和操作过程中仍应遵守标准的 ESD 处理预防措施。
9. 技术对比与差异化
与旧式通孔 LED 或更大的 SMD 封装相比，这款 19-21 SMD LED 的主要优势在于其微型化和适用于自动化组装。AIGaInP 芯片技术为红光提供了高效率和良好的色彩饱和度。与其他一些红光 LED 技术相比，AIGaInP 通常提供更高的发光强度和更好的温度稳定性。全面的分档系统允许设计人员选择光学和电气特性得到严格控制的产品，这对于需要外观均匀或精确电流驱动的应用至关重要。
10. 常见问题解答（FAQ）
问：为什么需要串联电阻？
答：LED 是电流驱动器件。其 V-I 特性是指数型的。如果没有电阻来限制电流，电源电压或 LED 正向电压的任何微小变化都可能导致热失控并立即失效。电阻根据欧姆定律设定固定电流。
问：我可以用高于 2.3V 的电压驱动这个 LED 吗？
答：可以，但前提是您使用合适的串联电阻来降低多余的电压并将电流限制在 20mA（或更低）。驱动电压本身不是关键参数；产生的电流才是。
问："水清" 树脂颜色是什么意思？
答：LED 封装材料（塑料透镜）是无色透明的。这使得芯片发出的真实颜色（亮红色）能够无任何着色或漫射地透出，从而产生饱和、鲜艳的色彩。
问：如何解读型号以进行订购？
答：型号 19-21/R6C-FP1Q2L/3T 编码了封装样式（19-21）、产品代码（R6C）以及波长（FP1）、发光强度（Q2）和正向电压（L，后跟数字）的具体分档。请务必参考完整规格书和分档表，以确认所订购产品的确切规格。
11. 实际设计与使用案例
场景：为 5V USB 供电设备设计状态指示灯。
1. 参数选择：选择所需的亮度（分档 Q2 以获得高可见度）和颜色一致性（分档 FF1 或 FF2）。
2. 电路设计：假设电源电压（Vcc）为 5V，并使用最坏情况下的最小 VF（例如，来自 L19 分档的 1.7V），以确保即使 VF 较低，电流也永远不会超过 25mA。目标电流（I_F）= 20 mA。
所需电阻 R = (Vcc - VF) / I_F = (5V - 1.7V) / 0.020A = 165 欧姆。
最接近的标准值是 160 欧姆或 180 欧姆。使用 180 欧姆时，I_F = (5-1.7)/180 ≈ 18.3 mA，这是安全的且在规格范围内。
电阻功耗 P_R = I_F^2 * R = (0.0183)^2 * 180 ≈ 0.06W。标准的 1/8W 或 1/4W 电阻就足够了。
3. PCB 布局：将 LED 及其限流电阻放置在一起。遵循规格书尺寸图中推荐的焊盘几何形状。
4. 组装：严格遵守湿度处理和回流焊接温度曲线指南。
12. 工作原理
该 LED 基于半导体 p-n 结中的电致发光原理工作。有源区由 AIGaInP 构成。当施加超过结势垒（大约 1.8V）的正向偏压时，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。AIGaInP 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，是大约 632 nm 的亮红色。透明的环氧树脂封装材料保护芯片，充当透镜以塑造光输出（实现 100 度视角），并提供机械稳定性。
13. 技术趋势
像 19-21 这样的 SMD LED 的发展遵循了电子行业的更广泛趋势：微型化, 、效率提升和可靠性增强
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。 |