SMD LED 19-213 规格书 - 亮绿色 - 120° 视角 - 2.7-3.2V - 25mA - 透明树脂 - 简体中文技术文档

1. 产品概述

19-213是一款专为现代紧凑型电子应用设计的表面贴装器件（SMD）LED。它采用氮化铟镓（InGaN）芯片技术，可产生亮绿色的光输出。该元件的核心优势在于其微型尺寸，这能显著减小PCB（印刷电路板）的占用面积，提高元件组装密度，并有助于最终用户设备的整体小型化。其轻量化结构使其成为空间和重量受限应用场景的理想选择。

该LED以8mm载带包装，卷绕在直径为7英寸的卷盘上，完全兼容高速自动化贴片组装设备。这种兼容性简化了批量生产的制造流程。

1.1 核心优势与目标市场

19-213 SMD LED的核心优势源于其SMD封装形式和材料合规性。它摒弃了传统的引线框架，从而实现了与PCB更牢固的连接，并在高振动环境中具有更好的性能。该产品被归类为无铅产品，符合欧盟的RoHS（有害物质限制）指令，并遵守REACH（化学品注册、评估、授权和限制）法规。同时，它也是无卤素的，溴（Br）和氯（Cl）的含量均低于900 ppm，且其总和低于1500 ppm，适用于注重环保的设计。

其目标应用多种多样，主要集中在指示灯和背光功能。主要市场包括汽车内饰（例如仪表盘和开关背光）、通信设备（例如电话和传真机上的指示灯）以及消费电子产品（例如LCD、开关和符号的平面背光）。其通用性也使其适用于广泛的其它指示灯应用。

2. 深入技术参数分析

本节对规格书中定义的关键电气、光学和热学参数进行详细、客观的解读。理解这些极限值和典型值对于可靠的电路设计至关重要。

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性损坏的应力极限。这些并非正常工作条件。

• 反向电压（VR）：5V- 施加超过5V的反向偏置电压可能导致结立即击穿。规格书明确指出该器件并非为反向工作设计；此额定值主要用于IR测试条件。
• 正向电流（IF）：25mA- 可连续流过LED的最大直流电流。超过此值将产生过多热量，导致光通量加速衰减或灾难性故障。
• 峰值正向电流（IFP）：100mA- 这是最大允许的脉冲电流，规定占空比为1/10，频率为1kHz。它允许在短时间内实现更高亮度，但必须配合精确的时序控制使用。
• 功耗（Pd）：95mW- 封装能够以热量形式耗散的最大功率，计算公式为 VF * IF。在此极限值附近工作时，需要对PCB进行仔细的热管理。
• 静电放电（ESD）：150V（人体模型）- 此人体模型额定值表明器件具有中等水平的ESD敏感性。在组装和操作过程中，必须遵循正确的ESD处理程序，以防止潜在或立即发生的故障。
• 工作温度（Topr）：-40°C 至 +85°C- 保证器件在其公布的规格范围内正常工作的环境温度范围。
• 存储温度（Tstg）：-40°C 至 +90°C- 非工作状态下的存储温度范围。
• 焊接温度（Tsol）：规定了两种焊接曲线：回流焊（峰值温度260°C，持续时间不超过10秒）和手工焊（烙铁头温度350°C，每个焊端接触时间不超过3秒）。

2.2 光电特性

除非另有说明，这些参数均在标准测试条件 Ta=25°C 和 IF=5mA 下测量。它们定义了LED的光学性能。

• 发光强度（Iv）：45 - 112 mcd（最小值 - 最大值）- 以毫坎德拉为单位测量的LED感知亮度。宽泛的范围表明使用了分档系统（详见第3节）。典型值未明确给出，落在此范围内的某个值。
• 视角（2θ1/2）：120°（典型值）- 发光强度降至其峰值一半时的角度跨度。这是一个非常宽的视角，非常适合需要从离轴位置可见的应用。
• 峰值波长（λp）：518 nm（典型值）- 发射光的光谱功率分布达到最大值时的波长。
• 主波长（λd）：520 - 535 nm- 能够引起与LED输出相同感知颜色的单色光波长。这是颜色规格的关键参数，同样也进行了分档。
• 光谱带宽（Δλ）：35 nm（典型值）- 发射光谱的宽度，在半最大功率处测量（半高全宽 - FWHM）。35nm的数值是InGaN绿色LED的典型特征。
• 正向电压（VF）：2.70 - 3.20 V- 在5mA测试电流驱动下，LED两端的电压降。此范围同样受分档影响。此参数的容差为分档值的±0.05V。
• 反向电流（IR）：50 μA（最大值）- 施加指定反向电压（5V）时的最大漏电流。

3. 分档系统说明

为确保生产中的颜色和亮度一致性，LED会根据性能进行分档。19-213使用了三个独立的分档参数。

3.1 发光强度分档

LED根据其在 IF=5mA 下测得的发光强度分为四个档位（P1, P2, Q1, Q2）。档位范围如下：P1（45.0-57.0 mcd）、P2（57.0-72.0 mcd）、Q1（72.0-90.0 mcd）和 Q2（90.0-112.0 mcd）。分档值的容差为±11%。设计者必须选择合适的档位以满足其应用所需的亮度水平。

3.2 主波长分档

通过将主波长分为三组来管理颜色一致性：X（520-525 nm）、Y（525-530 nm）和 Z（530-535 nm）。容差为±1nm。这确保了同一批次的所有LED产生非常相似的绿色色调。

3.3 正向电压分档

正向电压以0.1V为步长分为五组：29（2.70-2.80V）、30（2.80-2.90V）、31（2.90-3.00V）、32（3.00-3.10V）和 33（3.10-3.20V）。容差为±0.05V。了解VF档位有助于设计更精确的限流电路，特别是在驱动多个串联LED时。

4. 性能曲线分析

规格书中包含几条典型的特性曲线，对于理解LED在非标准条件下的行为至关重要。

4.1 相对发光强度与环境温度关系

该曲线显示了光输出如何随着环境温度（Ta）升高而降低。与所有LED一样，19-213会随着温度升高而发生光通量衰减。在LED或其环境可能变热的应用中，设计者必须考虑这种热降额，以确保在最高工作温度下仍能保持足够的亮度。

4.2 相对发光强度与正向电流关系

此图说明了驱动电流与光输出之间的非线性关系。虽然增加电流可以提高亮度，但由于发热增加，效率（每瓦流明数）通常在较高电流下会降低。它还显示，当电流接近最大额定值时，光输出会趋于饱和。

4.3 正向电压与正向电流关系（IV曲线）

IV曲线是电路设计的基础。它显示了二极管中电压与电流之间的指数关系。曲线在典型正向电压附近的“拐点”处，LED开始显著发光。此曲线对于选择合适的限流方法（例如，电阻值或恒流驱动器设置）至关重要。

4.4 辐射方向图

极坐标图描绘了光强的空间分布。19-213的120°视角形成了宽广的、类似朗伯体的发射模式。这证实了其适用于需要从各个角度可见的广域照明和指示灯。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

规格书提供了LED封装的详细二维图纸，包含关键尺寸。关键测量包括总长、宽、高，焊盘尺寸和位置，以及阴极标识（通常是某个角落的凹口或绿色标记）的位置。所有未注明的公差为±0.1mm。此图纸对于在CAD软件中创建PCB焊盘图案（封装）至关重要。

5.2 极性识别

正确的极性对于工作至关重要。封装包含一个视觉标记来识别阴极（-）端子。设计者和组装技术人员必须参考尺寸图，以在PCB上正确放置元件方向。

6. 焊接与组装指南

遵守这些指南对于在不损坏LED的情况下实现可靠的焊点至关重要。

6.1 回流焊温度曲线

提供了推荐的无铅回流焊温度曲线。关键参数包括：150-200°C之间的预热区，持续60-120秒；液相线以上（217°C）时间60-150秒；峰值温度不超过260°C；峰值温度下最大持续时间10秒。最大升温速率6°C/秒，最大冷却速率3°C/秒。回流焊次数不应超过两次。

6.2 手工焊接注意事项

如果必须进行手工焊接，则需要格外小心。烙铁头温度必须低于350°C，与每个焊端的接触时间不得超过3秒。建议使用低功率烙铁（≤25W）。焊接每个焊端之间应至少间隔2秒，以便散热。

6.3 存储与防潮要求

LED包装在带有干燥剂的防潮袋中。在准备使用元件之前，不得打开袋子。打开后，未使用的LED应在≤30°C和≤60%相对湿度的条件下存储，并在168小时（7天）内使用。如果存储时间超过规定或干燥剂显示吸湿，则在使用前需要在60±5°C下烘烤24小时，以防止在回流焊过程中发生“爆米花”现象。

7. 包装与订购信息

7.1 卷带规格

元件以压纹载带形式提供，尺寸在规格书中指定。载带卷绕在标准的7英寸（178mm）直径卷盘上。每卷包含3000片。提供了卷盘尺寸（轴心直径、法兰直径、宽度），以确保与自动化组装设备兼容。

7.2 标签说明

卷盘标签包含几个关键代码：P/N（产品编号）、QTY（包装数量）、CAT（发光强度等级/档位）、HUE（色度/主波长等级）、REF（正向电压等级）和 LOT No（可追溯批号）。理解此标签对于库存控制以及确保在生产中使用正确的性能档位非常重要。

8. 应用设计考量

8.1 必须使用限流措施

规格书强调指出，必须使用外部限流电阻（或恒流驱动器）。当电压略微超过其正向电压时，LED的电流会呈指数级急剧上升。如果没有限流，即使是微小的电源电压波动也可能导致电流超过最大额定值，从而立即导致故障。必须使用。LED在电压略微超过其正向电压时，电流会呈指数级急剧上升。如果没有限流，即使是微小的电源电压波动也可能导致电流超过最大额定值，从而立即导致故障。

8.2 热管理

虽然封装本身会散热，但主要的散热路径是通过焊盘进入PCB铜层。对于在高环境温度或接近最大电流下工作的应用，应考虑使用具有足够散热设计、更宽的铜走线，甚至连接到地平面的专用散热焊盘的PCB，以帮助散热。

8.3 静电放电（ESD）防护

鉴于150V HBM的ESD额定值，在连接到LED的线路上加入基本的ESD保护（例如，使用瞬态电压抑制二极管或串联电阻）可能是明智的，尤其是在容易发生静电放电的环境中，特别是当LED用户可接触时。

9. 技术对比与差异化

19-213主要通过其120°超宽视角与透明树脂的组合实现差异化。许多指示灯LED使用扩散树脂来加宽视角，但这会降低轴向峰值强度。19-213使用透明树脂实现了宽视角，这可以在保持良好离轴可见性的同时，直接在轴向上提供更高的感知亮度。其完全符合现代环保法规（RoHS、REACH、无卤）也是大多数新设计的标准但必不可少的要求。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

10.1 使用5V电源时，应选用多大阻值的电阻？

电阻值（R）取决于所需的正向电流（IF）和特定LED档位的正向电压（VF）。使用欧姆定律：R = (电源电压 - VF) / IF。例如，使用5V电源，VF为3.0V（档位31），目标IF为20mA：R = (5 - 3.0) / 0.020 = 100 欧姆。始终计算电阻的功耗：P_电阻 = (电源电压 - VF) * IF。在此例中，P = 2V * 0.02A = 0.04W，因此标准的1/8W（0.125W）电阻就足够了。

10.2 能否使用PWM信号驱动此LED进行调光？

可以，脉宽调制（PWM）是调光LED的绝佳方法。它通过快速开关LED来工作。感知亮度与占空比（LED开启时间的百分比）成正比。与模拟调光（降低电流）可能导致颜色偏移不同，PWM调光能保持LED的颜色一致性。确保PWM频率足够高（通常>100Hz）以避免可见闪烁。

10.3 为什么存储和烘烤流程如此重要？

SMD封装会从大气中吸收湿气。在高温回流焊过程中，这些被困住的湿气会迅速汽化，在封装内部产生蒸汽压力。这可能导致内部分层、树脂开裂或键合线失效——这种现象被称为“爆米花”效应。防潮包装和烘烤程序正是为了防止这种失效模式。

11. 实际设计与使用示例

11.1 用于面板背光的多LED阵列

为了给小型LCD或开关面板提供背光，可以排列多个19-213 LED组成阵列。由于正向电压分档，通常更可靠的做法是将LED并联连接，每个LED都配有独立的限流电阻，而不是串联。这种配置确保了个体LED之间VF的差异不会导致电流分布不均和亮度不一致。对于较大的阵列，专为多路并联LED通道设计的恒流驱动IC将提供最均匀和高效的解决方案。

11.2 与微控制器连接的状态指示灯

当直接从微控制器GPIO引脚驱动时，必须检查引脚的电流源/灌电流能力。许多MCU引脚的限值为20-25mA，这与该LED的最大值非常匹配。电路将由LED和一个串联电阻组成，连接在MCU引脚与地（对于电流灌入配置）或VCC（对于电流源出配置）之间。电阻值使用MCU的输出电压（例如3.3V）和LED的VF计算。

12. 工作原理简介

19-213 LED基于由氮化铟镓（InGaN）制成的半导体二极管结构。当施加超过二极管结电势（约2.7-3.2V）的正向电压时，电子和空穴被注入半导体的有源区。当这些载流子复合时，它们以光子（光）的形式释放能量。InGaN合金的具体成分决定了半导体的带隙能量，这直接决定了发射光的波长（颜色）。在本例中，合金被调整以产生绿色光谱（520-535 nm）的光子。透明环氧树脂封装保护半导体芯片，提供机械稳定性，并作为透镜将发射光塑造成120°的视角。

13. 技术趋势与背景

19-213代表了SMD LED市场中一项成熟且广泛采用的技术。该领域的趋势继续朝着几个关键方向发展。首先，不断提高发光效率（每瓦电输入产生更多光输出）是持续的动力，这提高了能源效率。其次，追求更高的色纯度和饱和度，尤其是在绿色光谱中，仍然活跃。第三，封装小型化持续进行，比19-213更小的外形尺寸在超紧凑设备中变得普遍。最后，集成是一个日益增长的趋势，多色LED（RGB）或集成控制电路（如I2C可寻址LED）的LED将多种功能结合到单个封装中，简化了设计和组装。19-213以其可靠性、广泛的可用性和合规性，成为指示灯和照明应用庞大生态系统中的基础构建模块。