SMD LED 19-213/G6W-FN1P1B/3T 数据手册 - 亮黄绿色 - 2.0x1.25x1.1mm - 最大2.35V - 60mW - 英文技术文档

1. 产品概述

19-213/G6W-FN1P1B/3T是一款专为高密度电子组件设计的表面贴装器件（SMD）LED。其紧凑的外形有助于实现更小的印刷电路板（PCB）设计，降低存储要求，并最终促进终端设备的小型化。其轻量化结构使其特别适用于空间和重量有严格限制的应用场景。

此LED为单色类型，发出亮黄绿色光。它采用AlGaInP（铝镓铟磷）半导体材料制成，该材料在黄光至红光波长范围内以高效率著称。器件采用水扩散树脂封装，有助于实现宽广的视角。

The product is compliant with key environmental and safety standards, including being Pb-free (lead-free), RoHS compliant, EU REACH compliant, and Halogen Free, with bromine (Br) and chlorine (Cl) content strictly controlled below specified limits (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

2. 技术参数详解

2.1 绝对最大额定值

绝对最大额定值定义了超出该范围可能导致器件永久性损坏的极限。这些额定值是在环境温度(Ta)为25°C时规定的，在任何工作条件下均不得超过。

• 反向电压(VR): 5 V。施加高于此值的反向电压可能导致结击穿。
• 连续正向电流 (IF): 25 mA。这是可以持续通过LED的最大直流电流。
• 峰值正向电流 (IFP): 60 mA。此额定值适用于占空比为1/10、频率为1 kHz的脉冲条件。它允许在短时间内通过更高的瞬时电流，例如在多路复用电路中。
• 功耗 (Pd)： 60 mW。这是器件能够以热量形式耗散的最大功率。超过此限制可能导致过热并缩短使用寿命。
• 工作温度 (Topr)： -40°C 至 +85°C。LED 设计在此环境温度范围内工作。
• 存储温度 (Tstg): -40°C 至 +90°C。设备不工作时可在此温度范围内储存。
• 静电放电人体模型： 2000 V。这表明LED对静电的敏感度。在组装和操作过程中必须遵循正确的ESD处理程序。
• 焊接温度： 该器件可承受最高260°C的回流焊接，最长10秒；或每个引脚最高350°C的手工焊接，最长3秒。

2.2 光电特性

电光特性在Ta=25°C、IF=20 mA的典型测试条件下测得。这些参数定义了LED的光输出和电气特性。

• 发光强度 (Iv): 范围从最小28.5 mcd到最大57.0 mcd。具体数值由分档工艺决定（参见第3节）。发光强度的容差为±11%。
• 视角 (2θ1/2): 通常为130度。这是光强降至0度（轴向）光强一半时的全角。宽广的视角得益于水扩散树脂的运用，使其适用于需要宽范围照明的应用。
• 峰值波长 (λp): 通常为575 nm。这是所发射光的光谱功率分布达到最大值时的波长。
• 主波长 (λd): 范围从570.0 nm到574.5 nm。这是人眼感知到的、与发光颜色最匹配的单波长。其容差为±1 nm。
• 光谱辐射带宽 (Δλ): 通常为20 nm。该参数表示发射光的光谱宽度，以最大强度的一半处测量（半高全宽 - FWHM）。
• 正向电压 (VF): 在 IF=20mA 时，范围从 1.75 V 到 2.35 V。具体数值由电压档位决定（参见第 3 节）。适用公差为 ±0.1V。
• 反向电流 (IR): 当施加5V反向电压（VR）时，最大电流为10 μA。必须注意，此器件并非为反向工作设计；此测试条件仅用于表征。

3. Binning System 说明

为确保颜色和亮度的一致性，LED会根据关键参数进行分档。这使得设计人员能够选择符合特定应用均匀性要求的器件。

3.1 光强分档

LED根据其在IF=20mA条件下测得的光强，被分为三个档位（N1, N2, P1）。

• 档位N1： 28.5 mcd (最小值) 至 36.0 mcd (最大值)
• Bin N2: 36.0 mcd (最小值) 至 45.0 mcd (最大值)
• Bin P1: 45.0 mcd (最小值) 至 57.0 mcd (最大值)

选择更窄的档位（例如，仅P1档）可确保阵列中所有LED的亮度高度一致。

3.2 主波长分档

LED被分为三个档位（CC2、CC3、CC4），以精确控制黄绿光的色调。

• 档位CC2： 570.0 纳米 (最小值) 至 571.5 纳米 (最大值)
• Bin CC3: 571.5 纳米 (最小值) 至 573.0 纳米 (最大值)
• Bin CC4: 573.0 nm (Min) to 574.5 nm (Max)

这种分档对于色彩一致性至关重要的应用（例如多LED指示灯或背光单元）极为关键。

3.3 正向电压分档

LED被分为三个电压档位（0, 1, 2），以便管理电源设计及串/并联电路中的电流匹配。

• Bin 0: 1.75 V (最小值) 至 1.95 V (最大值)
• Bin 1: 1.95 V (最小值) 至 2.15 V (最大值)
• Bin 2: 2.15 V (Min) to 2.35 V (Max)

使用来自同一电压Bin的LED可简化限流电阻的计算，并提高驱动电流的一致性。

4. 性能曲线分析

数据手册提供了多条特性曲线，用以说明LED在不同条件下的行为。理解这些曲线是进行稳健电路设计的关键。

4.1 正向电流与正向电压关系（I-V曲线）

I-V曲线展示了电流与电压之间的指数关系。对于这款LED，在20 mA的典型工作电流下，正向电压根据分档（bin）不同，介于1.75V至2.35V之间。该曲线强调了使用限流器件（电阻或恒流驱动器）而非恒压源的重要性，因为电压的微小增加可能导致电流大幅且可能具有破坏性的增长。

4.2 相对发光强度与环境温度的关系

该曲线展示了光输出与温度的依赖关系。通常情况下，随着环境温度升高，发光强度会降低。例如，在最高工作温度+85°C时，光输出可能显著低于25°C时的值。设计人员必须考虑这种降额效应，以确保在高温环境应用中仍能维持足够的亮度。

4.3 相对发光强度与正向电流的关系

该图表表明，光输出随正向电流的增加而增加，但两者并非完全线性关系，尤其是在较高电流下。工作电流超过推荐连续电流（25 mA）时，亮度增益可能递减，同时会显著增加发热并加速光衰。

4.4 光谱分布

光谱分布曲线证实了LED的单色性，其在575 nm（黄绿色）附近呈现单一峰值，典型半高宽（FWHM）为20 nm。这种窄带宽是基于AlGaInP材料LED的典型特征。

4.5 正向电流降额曲线

这条关键曲线规定了最大允许正向电流与环境温度的函数关系。随着温度升高，必须降低最大允许电流，以确保器件功耗和热限制在安全范围内。为确保长期可靠运行，必须严格遵守此降额曲线。

4.6 辐射方向图

对于漫射型封装，其辐射模式（或空间分布）通常为朗伯型或近朗伯型，这证实了其130度的宽广视角。这种模式非常适合需要均匀、大面积照明而非聚焦光束的应用。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该LED采用紧凑的SMD封装。关键尺寸（单位：mm，除非另有说明，公差为±0.1mm）包括：

• 总长度：2.0 mm
• 总宽度：1.25 mm
• 总高度：1.1 mm
• 引脚（端子）尺寸与间距信息供PCB焊盘图案设计使用。

阴极通常通过封装上的标记或特定的焊盘几何形状（例如，凹口或绿色标记）来识别。设计人员必须查阅详细的尺寸图以正确识别极性并设计焊盘布局。

5.2 防潮包装与卷盘信息

这些LED采用防潮包装供货，以防止环境湿度造成损坏，这对于满足MSL（湿度敏感等级）要求至关重要。

• 包装： 器件封装在8毫米宽的载带上，并卷绕在直径为7英寸的卷盘上。
• 数量： 每卷盘3000件。
• Moisture Barrier Bag： 卷盘与干燥剂和湿度指示卡一同密封在铝制防潮袋内。
• 标签信息： 卷盘标签包含关键信息，如零件编号 (P/N)、数量 (QTY)，以及光强度 (CAT)、主波长 (HUE) 和正向电压 (REF) 的具体分档代码。

6. 焊接与组装指南

正确的操作和焊接对于确保可靠性至关重要。

6.1 存储与操作

• 请勿在使用前打开防潮袋。
• 开封后，未使用的LED应储存在温度≤30°C、相对湿度≤60%的环境中。
• 开袋后的"车间寿命"为168小时（7天）。若超出此时限，或干燥剂指示剂显示饱和，则在使用前必须将LED在60±5°C下烘烤24小时。
• 操作过程中请始终遵循ESD（静电放电）防护措施。

6.2 回流焊接温度曲线（无铅）

推荐的回流焊接温度曲线对于无铅（SAC）焊料合金至关重要。

• 预热： 150-200°C，持续60-120秒。
• Time Above Liquidus (TAL): 在217°C以上保持60-150秒。
• Peak Temperature: 最高260°C，最多保持10秒。
• 升温速率： 升温至峰值最高速率6°C/秒；冷却最高速率3°C/秒。
• 重要： 同一器件不应进行超过两次的回流焊接。

6.3 手工焊接

如需手动维修，务必格外小心：

• 使用烙铁头温度≤350°C的烙铁。
• 对每个端子加热时间≤3秒。
• 使用低功率烙铁（≤25W）。
• 焊接每个端子之间至少间隔2秒，以避免热冲击。
• 拆卸时，建议使用双头烙铁同时加热两个引脚，以避免对LED造成机械应力。

7. 应用建议

7.1 典型应用场景

• 背光照明： 非常适合汽车和消费电子产品中开关、符号以及小型仪表盘指示灯的背光照明。
• 状态指示灯： 非常适合电信设备（电话、传真）、网络硬件和工业控制面板中的电源、连接或状态指示灯。
• 通用照明： 适用于各种电子设备中低亮度通用指示灯用途。
• LCD平面背光： 可用于阵列中，为小型单色LCD显示器提供边缘照明。

7.2 设计考量与注意事项

• 限流是强制要求： 必须始终使用一个外部限流电阻或恒流驱动器与LED串联。其指数型的I-V特性意味着微小的电压变化会导致巨大的电流变化，这可能立即损坏LED。
• 热管理： 尽管封装尺寸较小，但其功耗（最高可达60mW）会产生热量。请确保使用足够的PCB铜箔面积或散热过孔，尤其是在高温环境或接近最大电流工作时。
• 光学设计： 130度的宽视角提供了广阔的发光范围。如需更定向的光线，可能需要外部透镜或导光件。
• Binning for Consistency: 对于多LED应用（阵列、背光），需指定严格的Dominant Wavelength（色调）和Luminous Intensity（光强）分档，以实现均匀的颜色和亮度。
• 避免机械应力： 请勿在焊接LED附近的PCB区域进行弯曲或施加外力，否则可能导致封装内的半导体芯片或键合线断裂。

8. 技术对比与差异化

19-213 LED 在其类别中具备多项关键优势：

• 尺寸优势： 其2.0 x 1.25毫米的占位面积显著小于传统有引线LED（例如3毫米或5毫米圆形），使得PCB上能实现更高的元件密度。
• 宽视角： 采用水扩散封装的130度视角优于许多透明透镜的SMD LED，可在更广区域提供更均匀的照明，无需次级光学元件。
• 环境合规性： 完全符合RoHS、REACH和无卤素标准，使其适用于最新的全球环保法规以及汽车内饰等敏感应用。
• 稳健的分档： 一个定义明确的3x3x3分档矩阵（强度、波长、电压）使设计人员能够精确控制其最终产品的光学和电气性能，从而提高良率和一致性。
• 兼容性： 采用标准8mm载带包装，兼容自动贴片机，可无缝集成到大批量自动化生产线中。

9. 常见问题解答（基于技术参数）

9.1 为什么限流电阻是绝对必需的？

LED的正向电压存在一个范围（1.75V-2.35V）且具有负温度系数（VF随温度升高而下降）。如果直接连接到即使略高于其VF的电压源，电流将不受控制地上升，仅受电路寄生电阻的限制，几乎必定会超过25mA的绝对最大额定值，并导致立即失效。电阻器可设定一个可预测且安全的工作电流。

9.2 我可以用3.3V或5V电源驱动这个LED吗？

可以，但必须串联一个电阻。例如，使用3.3V电源，目标电流为20mA，假设典型VF为2.1V：R = (电源电压 - VF) / IF = (3.3V - 2.1V) / 0.020A = 60欧姆。您应选择最接近的标准值（例如62欧姆），并计算电阻中的实际电流和功耗。为进行保守设计，确保电流不会过低，应使用分档中的最大VF值；或为确保电流不会过高，应使用最小VF值。

9.3 如果我让LED持续在其峰值电流（60mA）下工作会怎样？

持续工作在脉冲峰值额定电流下，违反了绝对最大额定值的规定。这将导致严重过热，急剧加速光通量衰减（LED会迅速变暗），并且几乎必然在短时间内导致灾难性故障。60mA的额定值仅适用于极短脉冲。

9.4 如何解读卷盘标签上的料仓代码？

标签上包含诸如CAT:N2、HUE:CC3、REF:1等代码。这表明该卷盘上的所有LED，其发光强度均在36.0至45.0 mcd之间（N2），主波长在571.5至573.0 nm之间（CC3），正向电压在1.95至2.15V之间（1）。您在下单时可以指定这些精确的分档代码，以确保产品在您的应用中的性能一致性。

9.5 为什么存储和烘烤流程如此重要？

SMD封装会从空气中吸收湿气。在高温回流焊接过程中，这些被截留的湿气迅速转化为蒸汽，产生巨大的内部压力。这可能导致“爆米花”现象——即环氧树脂与引线框架分层，甚至导致硅芯片破裂。防潮袋以及严格的车间寿命/烘烤规则正是为了防止这种失效模式。

10. 实际设计与应用案例

10.1 设计一个多LED状态指示面板

场景： 设计一个带有10个相同的黄绿色状态指示器的控制面板。

设计步骤：

1. 指定分档： 为确保所有10颗LED看起来完全一致，请为光强度（例如，P1: 45-57mcd）和主波长（例如，CC3: 571.5-573.0nm）指定单一且严格的分档。这可能会略微增加成本，但能保证视觉上的均匀性。
2. 电路设计： 计划从公共5V电源轨，通过各自独立的限流电阻来驱动每个LED。这可以避免并联连接中可能出现的电流不均问题。使用指定电压档的最大正向电压（例如，档位1最大VF=2.15V）计算电阻值。R = (5V - 2.15V) / 0.020A = 142.5Ω。选用150Ω标准电阻。实际正向电流约为19mA，这是安全的，并留有一定裕量。
3. PCB布局： 确保所有LED方向一致放置。在LED的散热焊盘（如适用）或其引脚周围铺设小块铜皮，以辅助散热，尤其是在面板工作于温暖环境时。
4. 装配： 请精确遵循回流焊温度曲线。装配完成后，请在低倍放大镜下目视检查，确保焊点饱满且元件对位准确。

11. 工作原理介绍

该LED基于半导体p-n结的电致发光原理工作。其有源区由AlGaInP（磷化铝镓铟）构成。当施加超过结内建电势的正向电压时，来自n型区的电子和来自p型区的空穴被注入有源区。它们在此处复合，以光子（光）的形式释放能量。AlGaInP合金的具体成分决定了其带隙能量，这直接对应于发射光的波长（颜色）——在本例中约为575纳米（黄绿色）。采用水扩散树脂封装材料对光线进行散射，从而拓宽发射模式，实现了130度的宽视角。

12. 技术趋势与背景

诸如19-213型号的SMD LED代表了光电子学领域持续向微型化、更高可靠性以及与自动化、大批量制造工艺兼容的发展趋势。从通孔式封装向表面贴装封装的转变，是由对更小、更轻、更坚固的电子组件的需求所驱动的。采用AlGaInP材料可在琥珀色至红色光谱范围内实现高效率和出色的色彩饱和度。此类器件未来的发展趋势可能包括尺寸进一步缩小、光效提升（每电瓦特产生更多光输出），以及增强热性能的封装，从而在更小的占位面积上实现更高的驱动电流和亮度。强调环保合规性（RoHS、无卤素）也是整个电子行业一个持久且日益增长的趋势。