SMD LED 19-21 深红光规格书 - 尺寸 2.0x1.25x0.8mm - 电压 1.7-2.3V - 功率 60mW - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档详细介绍了采用 19-21 封装形式的紧凑型表面贴装深红光 LED 的规格。该元件专为现代自动化组装工艺设计，在电路板空间利用和设计小型化方面具有显著优势。其主要应用是作为各种电子设备中的指示灯或背光源，凭借其在小尺寸封装内实现的高亮度和可靠性能。

1.1 核心特性与优势

该 LED 的关键优势源于其 SMD（表面贴装器件）结构。与传统引线元件相比，它能够实现：

• 减小电路板尺寸 & 提高密度：小巧的 19-21 封装允许更紧密的元件布局，从而实现更紧凑的 PCB 设计。
• 兼容自动化生产：以 8mm 载带、7 英寸卷盘形式提供，完全兼容高速贴片设备，简化了制造流程。
• 环保合规：产品无铅，符合 RoHS 和欧盟 REACH 法规，并满足无卤素标准（Br <900ppm，Cl <900ppm，Br+Cl <1500ppm）。
• 焊接可靠性高：适用于红外和汽相回流焊接工艺。

1.2 目标应用

此 LED 适用于需要可靠红色指示灯或背光的各种应用，包括：

• 仪表盘、开关和符号的背光。
• 通信设备（例如电话、传真机）中的状态指示灯和背光。
• LCD 面板的通用背光。
• 消费类和工业电子产品中的通用指示灯。

2. 技术参数分析

本节对定义 LED 性能范围的关键电气、光学和热参数进行详细、客观的解读。

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损坏的极限。不保证在这些条件下运行。

• 反向电压 (V_R):5V。在反向偏压下超过此电压可能导致结立即击穿。
• 连续正向电流 (I_F):25mA。保证长期可靠运行的最大直流电流。
• 峰值正向电流 (I_FP):60mA（占空比 1/10，频率 1kHz）。适用于脉冲操作，不适用于直流。
• 功耗 (P_d):60mW。在环境温度 Ta=25°C 时，封装可耗散的最大功率，限制了正向电压和电流的组合。
• ESD 敏感性 (HBM)：2000V。表明器件对静电放电具有中等程度的鲁棒性，但仍需采取标准 ESD 防护措施。
• 温度范围：工作温度：-40°C 至 +85°C；存储温度：-40°C 至 +90°C。
• 焊接温度：可承受峰值温度为 260°C、持续 10 秒的回流焊曲线，或每个焊端在 350°C 下手工焊接 3 秒。

2.2 光电特性

在 Ta=25°C 和 I_F=20mA 条件下测量，这些是典型性能参数。

• 发光强度 (I_v):范围从 36.0 mcd（最小值）到 90.0 mcd（最大值），典型容差为 ±11%。这定义了感知亮度。
• 视角 (2θ_1/2):大约 100 度（典型值）。这个宽视角提供了良好的离轴可见性。
• 峰值波长 (λ_p):650 nm（典型值）。光谱输出最强的波长。
• 主波长 (λ_d):介于 636.0 nm 和 646.0 nm 之间。这定义了感知颜色（深红色）。
• 光谱带宽 (Δλ)：大约 20 nm（典型值）。表示发射光的光谱纯度。
• 正向电压 (V_F):在 20mA 时介于 1.70 V 和 2.30 V 之间，典型容差为 ±0.05V。这对于限流电阻的计算至关重要。
• 反向电流 (I_R):在 V_R=5V 时最大为 10 μA。该器件不适用于反向偏压工作。

3. 分档系统说明

产品按性能分档，以确保同一生产批次内的一致性。部件号 19-21/R8C-FN2Q1/3T 包含了这些分档代码。

3.1 发光强度分档

在 I_F=20mA 时分档。部件号中的代码 "Q1" 对应最高亮度等级。

• N2：36.0 – 45.0 mcd
• P1：45.0 – 57.0 mcd
• P2：57.0 – 72.0 mcd
• Q1：72.0 – 90.0 mcd

3.2 主波长分档

在 I_F=20mA 时分档。代码 "FN2" 很可能与此色度分选相关。

• FF4：636.0 – 641.0 nm
• FF5：641.0 – 646.0 nm

3.3 正向电压分档

在 I_F=20mA 时分档。部件号中的代码 "19-21" 表示电压分档范围。

• 19：1.70 – 1.80 V
• 20：1.80 – 1.90 V
• 21：1.90 – 2.00 V
• 22：2.00 – 2.10 V
• 23：2.10 – 2.20 V
• 24：2.20 – 2.30 V

4. 性能曲线分析

虽然提供的文本中没有详细说明具体图表，但此类器件的典型曲线包括：

• 相对发光强度 vs. 正向电流：显示亮度如何随电流增加，通常在较高电流下由于发热而以亚线性方式增长。
• 正向电压 vs. 正向电流：展示二极管的指数型 I-V 特性。
• 相对发光强度 vs. 环境温度：显示光输出随结温升高而下降，这是热管理的关键考虑因素。
• 光谱分布：相对强度 vs. 波长的曲线图，以 650nm 为中心，带宽约 20nm。

设计人员应参考这些曲线，以了解在非标准条件（不同电流、温度）下的性能。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

19-21 SMD 封装标称尺寸为 2.0mm（长）x 1.25mm（宽）x 0.8mm（高）。封装上清晰标有阴极标记，以确保正确方向。所有未注公差为 ±0.1mm。精确的尺寸图对于 PCB 焊盘布局设计至关重要。

5.2 极性识别

正确的极性至关重要。封装具有明显的阴极标记。错误插入将导致 LED 无法点亮，因为它将处于反向偏压状态。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

该 LED 额定适用于无铅回流焊接。推荐的温度曲线包括：

• 预热：150–200°C，持续 60–120 秒。
• 液相线以上时间 (217°C)：60–150 秒。
• 峰值温度：最高 260°C，保持时间不超过 10 秒。
• 加热/冷却速率：在 255°C 以上，最大加热速率 6°C/秒，最大冷却速率 3°C/秒。

关键点：回流焊不应超过两次，以避免热应力损坏。

6.2 手工焊接

如果必须进行手工焊接：

• 使用烙铁头温度 <350°C 的烙铁。
• 每个焊端的接触时间限制在 3 秒以内。使用功率 ≤25W 的烙铁。
• 焊接每个焊端之间至少间隔 2 秒。
• 焊接过程中避免对元件施加机械应力。

6.3 存储与湿度敏感性

元件包装在带有干燥剂的防潮阻隔袋中。

• 使用前：在准备组装之前，请勿打开袋子。
• 打开后：如果在 ≤30°C 和 ≤60% RH 条件下存储，请在 168 小时（7 天）内使用。
• 暴露限制：如果超过暴露时间或干燥剂指示饱和，则需要在回流焊前进行 60±5°C、24 小时的烘烤以去除湿气。

7. 包装与订购信息

7.1 包装规格

LED 以适合自动化组装的载带卷盘形式提供。

• 载带宽度： 8mm.
• 卷盘直径：7 英寸。
• 每卷数量：3000 片。
• 防潮袋：包含干燥剂和湿度指示标签。

7.2 标签说明

卷盘标签包含用于追溯和验证的关键信息：

• 客户部件号 (CPN)
• 产品编号 (P/N)
• 包装数量 (QTY)
• 发光强度等级 (CAT)
• 色度/主波长等级 (HUE)
• 正向电压等级 (REF)
• 批号 (LOT No.)

8. 应用设计注意事项

8.1 必须使用限流电阻

LED 是电流驱动器件。必须始终串联一个外部限流电阻。正向电压具有负温度系数；如果未正确限流，电压的微小增加会导致电流大幅、可能具有破坏性的增加。使用公式 R = (V_电源- V_F) / I_F.

计算电阻值。

8.2 热管理

虽然封装很小，但功耗（高达 60mW）会产生热量。对于在高电流或高温环境下的连续运行，应确保使用足够的 PCB 铜箔面积或导热过孔，将热量从 LED 的焊盘传导出去，以保持较低的结温，从而实现最佳寿命和光输出稳定性。

8.3 应用限制

本产品设计用于一般商业和工业应用。未经事先认证，可能不适用于高可靠性应用。此类应用包括但不限于汽车安全/安保系统、军事/航空航天以及生命攸关的医疗设备。不得在本规格书规定范围之外操作该器件。

9. 技术对比与差异化

• 这款 19-21 深红光 LED 的主要差异化在于其属性的特定组合：与更大的 SMD LED（例如 3528）相比：
• 为空间受限的设计提供了显著更小的占位面积，尽管总光输出通常较低。与标准红光 LED（例如 630nm）相比：
• 650nm 深红光发射提供了独特的色点，这可能是出于特定的美学或功能原因（例如，某些传感器应用、特定的背光颜色要求）。与未分档的 LED 相比：

全面的分档系统（强度、波长、电压）确保了同一生产批次内颜色和亮度的一致性更高，这对于使用多个 LED 且均匀性很重要的应用至关重要。

10. 常见问题解答 (FAQs)

10.1 为什么我的 LED 需要串联电阻？

LED 的 I-V 特性非常陡峭。如果没有电阻来限制电流，电源电压或正向压降（随温度变化）的任何微小变化都会导致电流发生巨大变化，很可能超过绝对最大额定值并损坏 LED。电阻提供了稳定、可预测的电流。_F?

10.2 我可以用高于其 V的电压驱动此 LED 吗？可以，但_F前提是您必须使用串联电阻

（或恒流驱动器）来降低多余的电压并设定正确的电流。由于器件间差异和温度变化，直接施加等于 V

的电压源是不切实际的。

10.3 如果焊反了会怎样？

LED 将不会点亮，因为它将处于反向偏压状态。只要反向电压不超过 5V 的最大额定值，短暂的错误插入不应立即造成损坏。但是，它将无法工作。

10.4 为什么打开防潮袋后有 7 天的时间限制？

SMD 元件的塑料封装会从空气中吸收湿气。在高温回流焊接过程中，这些被困住的湿气会迅速膨胀，导致内部分层或"爆米花"效应，从而损坏 LED 芯片或封装。7 天的车间寿命假设了正确的存储条件；超过此时间需要进行烘烤以去除湿气。11. 实用设计与使用示例

1. 场景：设计一个状态指示灯面板，使用 10 个均匀的深红光 LED，由 5V 数字逻辑电源轨供电。
2. 电流选择：选择驱动电流。为了获得良好的亮度和寿命，规格书中指定为 20mA。使用 15mA 将增加寿命并减少发热。_F电阻计算：_F假设最坏情况 V_F= 2.3V（规格书中的最大值）。对于 5V 电源下 I
3. =20mA：R = (5V - 2.3V) / 0.02A = 135 Ω。最接近的标准值是 130 Ω 或 150 Ω。使用 150 Ω 得到 I≈ (5-2.3)/150 = 18mA，这是安全的且在规格范围内。²电阻功耗：²P = I
4. R = (0.018)* 150 = 0.0486W。标准的 1/8W (0.125W) 电阻就足够了。
5. PCB 布局：将 150Ω 电阻与每个 LED 的阳极串联。按照封装尺寸进行焊盘布局。确保 PCB 丝印上的阴极标记与 LED 的标记匹配。为了热性能，将 LED 焊盘连接到一小块铜箔。

组装：

生产线准备就绪前保持卷盘密封。精确遵循回流焊温度曲线。组装后，避免在 LED 附近弯曲 PCB。_F12. 工作原理

该 LED 基于 AlGaInP（铝镓铟磷）半导体芯片。当施加超过二极管结电势 (V

) 的正向电压时，电子和空穴被注入到有源区，并在那里复合。在这种特定的材料体系中，复合过程中释放的能量对应于可见光谱深红色部分（约 650nm）的光子。环氧树脂封装是水白色的，以最大限度地提高光提取效率，同时也起到保护半导体芯片免受环境影响的作用。

• 13. 技术趋势19-21 封装代表了光电子学向小型化和集成的持续趋势。虽然它不是当今可用的最小封装，但在尺寸、可制造性和性能之间取得了平衡。指示灯型 LED 的行业趋势继续关注：
• 提高效率：在更低的驱动电流下实现更高的发光强度 (mcd)，以降低系统功耗。
• 增强可靠性：改进材料和封装，以承受更高的回流焊温度和更恶劣的环境条件。
• 更精细的分档：提供更精确的颜色和强度分选，以满足需要高均匀性的应用需求，例如全彩显示屏或背光阵列。