SMD LED 19-217/GHC-YR1S2/3T 规格书 - 亮绿色 - 120° 视角 - 典型电压3.3V - 20mA - 中文技术文档

1. 产品概述

19-217/GHC-YR1S2/3T 是一款表面贴装器件（SMD）LED，专为需要紧凑尺寸、高可靠性和高效组装的现代电子应用而设计。该元件相比传统的引线框架LED有显著进步，能够大幅减少电路板空间、提高封装密度，并最终助力终端设备的小型化。其轻量化结构使其特别适用于空间和重量是关键限制因素的应用。

该LED发出亮绿色光，这是通过封装在透明树脂中的InGaN（氮化铟镓）半导体芯片实现的。这种组合提供了高发光强度和出色的色纯度。该器件以行业标准的8mm载带、7英寸直径卷盘形式供货，确保与现代电子制造中使用的高速自动贴片设备完全兼容。

1.1 核心优势与合规性

本产品提供多项符合当代制造和环境标准的关键优势：

• 小型化：SMD封装比有引线替代品显著更小，直接实现了更小的PCB设计和更高的元件密度。
• 自动化友好：采用卷带包装，完全兼容自动化组装流程，降低了人工成本并提高了贴装精度。
• 环境合规：该器件制造为无铅元件。其设计旨在持续符合欧盟的《有害物质限制指令》（RoHS）。
• REACH与无卤：本产品符合欧盟关于化学品的REACH法规。它也被归类为无卤素，溴（Br）和氯（Cl）含量均低于900 ppm，且其总和低于1500 ppm。
• 焊接工艺兼容性：它适用于红外和汽相回流焊接工艺，为生产线设置提供了灵活性。

2. 技术参数详解

本节根据绝对最大额定值和光电特性表中的定义，对LED的电学、光学和热学规格进行详细、客观的分析。

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应力极限。不建议在达到或超过这些极限的条件下工作。

• 连续正向电流（I_F）：25 mA。这是可以连续施加到LED阳极的最大直流电流。
• 峰值正向电流（I_FP）：50 mA。此较高电流仅在脉冲条件下允许，具体为占空比1/10、频率1 kHz。即使在直流操作中短暂超过连续额定值，也有导致灾难性故障的风险。
• 功耗（P_d）：95 mW。这是封装可以耗散为热量的最大功率，计算公式为正向电压（V_F）乘以正向电流（I_F）。设计者必须确保工作条件在此限制内，并考虑环境温度。
• 静电放电（ESD）：人体模型（HBM）150V。这是一个相对较低的ESD耐受度。在组装和操作过程中，严格的ESD处理程序（使用接地工作站、腕带等）是必不可少的，以防止潜在或立即的损坏。
• 温度范围：
  • 工作温度（T_opr）：-40°C 至 +85°C。保证器件在此环境温度范围内正常工作。
  • 存储温度（T_stg）：-40°C 至 +90°C。
• 焊接温度（T_sol）：
  • 回流焊接：峰值温度260°C，最长10秒。
  • 手工焊接：烙铁头温度不超过350°C，每个端子最长3秒。

2.2 光电特性

这些参数在25°C环境温度和20mA正向电流的标准测试条件下测量，定义了器件的性能。

• 发光强度（I_v）：范围从最小112 mcd到最大285 mcd。具体值由产品的分档代码决定（见第3节）。未说明典型值，这意味着生产分布中存在显著差异。
• 视角（2θ_1/2）：120度（典型值）。这是发光强度降至其峰值一半时的全角。120°角表示非常宽的视角模式，适用于需要广角照明或可见性的应用。
• 峰值波长（λ_p）：518 nm（典型值）。这是光谱功率分布达到最大值时的波长。
• 主波长（λ_d）：范围从520 nm到535 nm。这是人眼感知到的光的单一波长颜色。它与色度坐标密切相关，也受分档影响。
• 光谱带宽（Δλ）：35 nm（典型值）。这是发射光谱在半最大强度处的宽度（半高全宽 - FWHM）。35nm的值是InGaN芯片产生相对纯净绿光的特征。
• 正向电压（V_F）：范围从2.7V（最小）到3.7V（最大），在I_F=20mA时典型值为3.3V。此参数对电路设计至关重要，特别是用于计算限流电阻值：R = (V_supply- V_F) / I_F.
• 反向电流（I_R）：当施加5V反向电压（V_R）时，最大为50 μA。LED并非设计用于反向偏置，此参数表示在此条件下的泄漏水平。

关于容差的重要说明：规格书规定了发光强度容差为±11%，主波长容差为±1nm。这些是固有的制造差异，通过下文描述的分档系统进行管理。

3. 分档系统说明

为了管理半导体制造中的自然差异，LED根据关键性能参数进行分类（分档）。这使得设计者可以选择满足特定应用对亮度和颜色要求的部件。

3.1 发光强度分档

根据在20mA下测得的发光强度，LED被分为四个不同的档位。分档代码是产品订购代码的一部分（例如，GHC-YR1S2/3T中的S2）。

• 档位R1：112 mcd（最小）至 140 mcd（最大）
• 档位R2：140 mcd 至 180 mcd
• 档位S1：180 mcd 至 225 mcd
• 档位S2：225 mcd 至 285 mcd

选择更高的档位代码（例如S2）可确保LED更亮，这对于高环境光条件或最大可见度至关重要的应用可能是必要的。

3.2 主波长分档

绿光的颜色（色调）通过对主波长进行分档来控制。这确保了同一批次LED的颜色一致性。

• 档位X：520 nm（最小）至 525 nm（最大）——更绿、波长稍短。
• 档位Y：525 nm 至 530 nm
• 档位Z：530 nm 至 535 nm——略带黄绿色、波长更长。

当应用中多个LED之间的颜色匹配对美观或功能要求很重要时，应指定具体的分档（例如，GHC-YR1S2/3T中的Y）。

4. 性能曲线分析

规格书提供了几条典型特性曲线，说明了LED性能如何随工作条件变化。理解这些是稳健设计的关键。

• 相对发光强度 vs. 正向电流：该曲线显示，在典型工作范围内，光输出大致与正向电流成正比。然而，以超过其额定电流驱动LED会导致超线性发热和效率下降，从而缩短寿命。
• 相对发光强度 vs. 环境温度：LED的光输出随着结温升高而降低。该曲线量化了这种降额。对于高可靠性应用或在高温环境中运行的应用，需要热管理（足够的PCB铜面积、可能的散热）来维持亮度。
• 正向电压 vs. 正向电流：这是二极管的IV曲线。它是非线性的，显示了典型的指数关系。一旦超过开启阈值，电压会急剧上升。规定的20mA下的V_F就是这条曲线上的工作点。
• 光谱分布：虽然不是详细图表，但峰值波长（518nm）和带宽（35nm）定义了一个大致以绿光为中心的高斯形曲线。
• 辐射模式：极坐标图证实了120°视角，显示出类似朗伯分布的模式，其中强度在0°（垂直于LED表面）最高，并向两侧对称下降。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该LED采用标准SMD封装。尺寸图提供了PCB焊盘图案（封装）设计的关键尺寸，包括本体长度、宽度、高度以及焊盘的位置和大小。遵守这些尺寸对于可靠的焊接和自动化组装过程中的正确对准是必要的。所有未注公差为±0.1mm。

5.2 极性标识

阴极通常在器件上标记，通常通过绿点、封装上的缺口或不同形状的焊盘来标识。PCB封装应包括相应的极性标记（如丝印轮廓或点），以防止错误放置。在电路设计中应避免将LED反向偏置连接，尽管根据I_R规格，反向电压限制在5V。

6. 焊接与组装指南

正确的处理和焊接对于实现元件规格所承诺的可靠性至关重要。

6.1 存储与湿度敏感性

LED包装在带有干燥剂的防潮袋中，以防止吸收大气中的水分。

• 不要打开防潮袋，直到准备在生产线上使用元件。
• 开封后，未使用的LED应存储在30°C或以下、相对湿度60%或以下的环境中。
• 开封后的"车间寿命"为168小时（7天）。如果在此时间内未使用，必须根据规定的条件（通常为125°C烘烤24小时）重新烘烤，并用新的干燥剂重新装袋。
• 如果干燥剂指示剂变色（例如，从蓝色变为粉红色），则在使用前需要烘烤。

6.2 回流焊温度曲线

推荐的无铅回流焊温度曲线对于形成可靠的焊点而不损坏LED至关重要。

• 预热：在60-120秒内从环境温度升温至150-200°C。这种渐进式加热可最大限度地减少热冲击。
• 保温/预流：保持在150-200°C之间。这使PCB和元件达到热平衡并激活助焊剂。
• 回流：快速升温（最大6°C/秒）进入回流区。峰值温度必须达到217°C以上（典型无铅焊料的熔点）并保持60-150秒。绝对最大峰值为260°C，高于255°C的时间不得超过30秒。在实际峰值（例如260°C）的时间不得超过10秒。
• 冷却：以最大3°C/秒的速率进行受控冷却，以最大限度地减少焊点应力。

关键限制：

1. 回流焊不应执行超过两次。第三次回流焊循环有损坏LED内部键合线或环氧树脂封装材料的风险。
2. 在焊接的加热和冷却阶段，避免对LED施加机械应力。
3. 焊接后不要扭曲或弯曲PCB，因为这可能导致焊点或LED本身开裂。

6.3 手工焊接与返修

允许手工焊接，但风险较高。

• 使用温度可控的烙铁，最高设置为350°C。
• 对每个端子加热最多3秒。
• 使用额定功率为25W或更低的烙铁，以避免过多的热传递。
• 在焊接每个端子之间至少间隔2秒的冷却时间。
• 强烈不建议进行维修/返修。如果绝对不可避免，请使用专为SMD元件设计的双头烙铁，同时加热两个端子并提起元件，不要扭曲。返修后务必验证LED特性是否未退化。

7. 包装与订购信息

7.1 卷盘与载带规格

本产品为自动化组装供货：

• 载带：8mm宽载带。
• 卷盘：7英寸（178mm）直径卷盘。
• 每盘数量：3000片。

提供了载带凹槽和卷盘的详细尺寸图，以确保与贴片机送料器机构的兼容性。

7.2 标签说明

卷盘标签包含几个关键标识符：

• P/N：制造商产品编号（例如，19-217/GHC-YR1S2/3T）。
• CAT：发光强度等级（分档代码，例如S2）。
• HUE：色度坐标与主波长等级（颜色分档，例如Y）。
• REF：正向电压等级。
• LOT No：可追溯批号。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

基于其宽视角、绿色和SMD格式，此LED非常适合以下应用：

• 背光：仪表板、控制面板、开关和键盘上符号、图标或面板的照明。
• 状态指示器：电信设备（电话、传真机）、消费电子产品和计算机外设中的电源、活动或模式指示器。
• LCD背光：作为采用侧光式的小型平板LCD的离散光源。
• 通用指示：任何需要紧凑、可靠、明亮的绿色指示灯的应用。

8.2 关键设计考量

1. 必须限流：LED是电流驱动器件。您必须使用串联限流电阻。正向电压有一个范围（2.7V-3.7V）。如果电源电压略高于V_F且未被电阻限制，会导致电流大幅、可能具有破坏性的增加。使用规格书中的最大V_F计算电阻值，以确保在所有条件下的安全运行：R_min= (V_supply- V_{F_max}) / I_{F_desired}.
2. 热管理：虽然功耗较低（最大95mW），但在高环境温度或高电流下工作会降低光输出和寿命。在PCB上提供足够的铜面积，连接到LED的散热焊盘（如果有）或阴极/阳极走线，以充当散热器。
3. ESD保护：如果LED连接到用户可访问的端口（如按钮或连接器），请在输入线上实施ESD保护。在组装过程中始终遵循ESD安全处理程序。

9. 应用限制与可靠性说明

规格书包含关于高可靠性应用的重要免责声明。此LED是为一般商业和工业用途设计和指定的。对于故障可能导致严重伤害、生命损失或重大财产损失的应用，可能不适合，除非经过额外的认证，并可能使用为此类环境设计的其他产品型号。

此类受限应用的示例包括：

• 军事和航空航天系统（尤其是飞行关键系统）。
• 汽车安全与安保系统（例如，安全气囊指示灯、刹车灯）。
• 医疗生命支持或关键诊断设备。

对于这些应用，必须咨询元件制造商，讨论具体要求、可能的降额以及符合更高可靠性标准（如汽车行业的AEC-Q100）的产品的可用性。本规格书仅保证在所述规格范围内的性能，不适用于超出其范围或在未指定条件下的使用。

10. 基于技术参数的常见问题解答

问：使用5V电源时，我应该用多大的电阻？

答：使用最坏情况下的最大V_F3.7V和期望的I_F20mA：R = (5V - 3.7V) / 0.020A = 65欧姆。最接近的标准值是68欧姆。电阻的额定功率为(5V-3.3V)^2 / 68Ω ≈ 0.042W，因此标准的1/8W（0.125W）电阻就足够了。

问：我可以用30mA驱动这个LED以获得更亮的光吗？

答：不行。连续正向电流的绝对最大额定值是25mA。在30mA下工作超过了此额定值，这将显著缩短LED的寿命，并可能因过热导致立即故障。请始终在规定的限制内操作。

问：最终产品中的LED比样品暗。为什么？

答：常见原因有：1) 在高于25°C的环境温度下工作，导致强度下降。2) 使用的电阻值导致实际正向电流较低。3) 电源线上的电压降。4) 选择了较低发光强度档位的LED（例如R1而不是S2）。

问：如何确保我产品中多个LED的绿色颜色一致？

答：您必须指定并订购来自同一主波长档位的LED（例如，全部来自Y档）。混合不同档位（X、Y、Z）将导致LED之间出现可见的颜色差异。

11. 设计案例研究示例

场景：为网络路由器设计一个状态指示面板。该面板有10个相同的绿色"链路活动"指示灯。

设计选择：

1. 亮度一致性：为确保所有10个指示灯看起来同样明亮，设计者在采购订单中指定了可用的最高发光强度档位（S2：225-285 mcd）。
2. 颜色一致性：为防止一个指示灯看起来比另一个稍微偏黄或偏蓝绿，设计者还指定了单一的主波长档位（例如，Y档）。
3. 电路设计：路由器的内部逻辑电源为3.3V。使用典型的V_F3.3V，限流电阻上的压降几乎为零。因此，选择恒流LED驱动IC而不是简单的电阻，以确保无论V_F如何变化都能保持亮度稳定，并提高效率。驱动器设置为提供20mA电流。
4. PCB布局：PCB封装严格按照封装尺寸图设计。在内层将额外的铜箔连接到LED的焊盘上以帮助散热，因为路由器外壳可能会变热。
5. 组装：LED以8mm卷带形式订购。制造团队严格按照规定的回流焊温度曲线操作，确保峰值温度不超过260°C。由于PCB组装过程涉及多次焊接，湿度敏感器件在使用前进行了烘烤。

这种基于对规格书透彻理解的系统化方法，最终产出了性能均匀、外观专业且可靠的产品。