SMD LED 19-213/GHC-XS1T1N/3T 规格书 - 亮绿色 - 120° 视角 - 透明树脂 - 2.7-3.7V - 25mA - 中文技术文档

1. 产品概述

19-213/GHC-XS1T1N/3T是一款表面贴装器件（SMD）LED，专为现代紧凑型电子应用而设计。相比传统的引线框架LED，它代表了显著的技术进步，在电路板空间利用率、组装效率和最终产品小型化方面提供了实质性优势。

1.1 核心优势与产品定位

这款LED的主要优势在于其微型封装尺寸，这直接有助于实现更小的印刷电路板（PCB）设计、更高的元件组装密度，并减少存储空间需求。其轻量化结构使其成为重量是关键因素的应用场景的理想选择。该产品定位为适用于自动化大批量生产的可靠、通用型指示灯和背光解决方案。

1.2 目标市场与应用

该器件面向需要紧凑、高效照明的广泛行业。主要应用领域包括：

• 汽车内饰：仪表盘仪器、开关和控制面板的背光。
• 电信设备：电话、传真机及其他通信设备中的状态指示灯和键盘背光。
• 消费电子：液晶显示器（LCD）的平面背光、开关照明和符号指示灯。
• 通用领域：任何需要小型、明亮绿色指示灯的应用。

2. 技术规格与客观解读

本节对规格书中定义的LED电气、光学和热特性进行详细、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。不保证在此极限或超过此极限的条件下运行。

• 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）：100mA（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）：95mW。封装在不超出其热极限的情况下所能耗散的最大功率。
• 静电放电（ESD）：150V（人体模型）。表明具有中等敏感性；必须采取标准ESD防护措施。
• 工作与存储温度：-40°C 至 +85°C（工作），-40°C 至 +90°C（存储）。适用于工业和扩展温度范围应用。
• 焊接温度：回流焊：最高260°C，最长10秒。手工焊：每引脚最高350°C，最长3秒。

2.2 光电特性（T_a=25°C）

这些是标准测试条件下的典型性能参数。

• 发光强度（I_v）：180-360 mcd（在 I_F=20mA 条件下）。这定义了感知亮度。宽范围表明使用了分档系统（见第3节）。
• 视角（2θ_1/2）：120度（典型值）。这种宽视角提供了广阔、均匀的照明模式，适合从不同角度观看的背光和指示灯。
• 峰值波长（λ_p）：518 nm（典型值）。发射光的光谱峰值，位于亮绿色区域。
• 主波长（λ_d）：515-530 nm。定义了感知的色调。此范围也受分档影响。
• 光谱带宽（Δλ）：35 nm（典型值）。峰值强度一半处的发射光谱宽度。
• 正向电压（V_F）：2.70-3.70 V（在 I_F=20mA 条件下）。对于驱动电路设计和功耗计算很重要。此参数已分档。
• 反向电流（I_R）：< 50 µA（在 V_R=5V 条件下）。低漏电流规格。

关键注意事项：规格书明确指出该器件并非为反向操作而设计。反向电压额定值仅用于漏电流测试。

3. 分档系统说明

为确保大规模生产的一致性，LED根据关键参数进行分类（分档）。19-213采用三维分档系统。

3.1 发光强度分档

档位：S1（180-225 mcd）、S2（225-285 mcd）、T1（285-360 mcd）。设计人员必须选择合适的档位以满足其应用所需的亮度，并考虑每个档位内±11%的容差。

3.2 主波长分档

档位：W（515-520 nm）、X（520-525 nm）、Y（525-530 nm）。这确保了阵列中多个LED的颜色一致性。档位内容差为±1 nm。

3.3 正向电压分档

档位：10（2.70-2.90V）、11（2.90-3.10V）、12（3.10-3.30V）、13（3.30-3.50V）、14（3.50-3.70V）。从相同 V_F档位中选择LED有助于在并联时实现均匀的电流分配和可预测的电源要求。档位内容差为±0.1V。

4. 性能曲线分析

规格书提供了几条理解器件在不同条件下行为所必需的特性曲线。

4.1 正向电流 vs. 正向电压（I-V曲线）

此曲线显示了电流与电压之间的指数关系。对于典型LED，电压超过开启点后的微小增加会导致电流大幅增加。这强调了使用限流电阻或恒流驱动器以防止热失控的必要性。

4.2 相对发光强度 vs. 环境温度

光输出随着环境温度的升高而降低。此曲线对于在高温环境（例如汽车仪表盘内部）下运行的应用至关重要。设计人员必须根据工作温度对预期亮度进行降额。

4.3 相对发光强度 vs. 正向电流

光输出通常与正向电流成正比，但关系并非完全线性，尤其是在较高电流下。由于热效应增加，在极高电流下效率可能会下降。

4.4 正向电流降额曲线

此图定义了最大允许连续正向电流与环境温度的函数关系。随着温度升高，最大安全电流会降低，以防止超过结温极限并确保长期可靠性。

4.5 光谱分布

该曲线显示了一个以518 nm为中心的单峰，证实了单色绿光输出。35 nm的带宽表明颜色是相对纯净的绿色。

4.6 辐射图

说明了光强的空间分布，证实了120度视角，具有典型的朗伯或近朗伯发射模式。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

规格书包含详细的尺寸图。关键特征包括总长、宽、高，焊盘布局和极性指示器（通常是凹口或标记的阴极）。除非另有说明，所有尺寸的标准公差为±0.1mm。严格遵守推荐的焊盘布局对于回流焊期间的可靠焊接和正确对位至关重要。

5.2 极性识别

必须正确连接极性。封装包含一个视觉标记（例如，绿点、切角或阴极标记）来识别阴极端子。反向偏置连接LED可能会损坏它。

6. 焊接与组装指南

正确的处理和焊接对于良品率和可靠性至关重要。

6.1 回流焊温度曲线

指定了无铅回流焊温度曲线：

• 预热：150-200°C，持续60-120秒。
• 液相线以上时间（TAL）：>217°C，持续60-150秒。
• 峰值温度：最高260°C，保持最长10秒。
• 升温/降温速率：升温：最高3°C/秒。降温：最高6°C/秒。

重要提示：回流焊操作不应超过两次。

6.2 手工焊接说明

如果必须进行手工焊接：

• 使用烙铁头温度<350°C的烙铁。
• 每个引脚焊接时间限制在3秒以内。使用额定功率<25W的烙铁。焊接每个引脚之间至少间隔2秒。规格书警告，损坏通常发生在手工焊接过程中。

6.3 存储与湿度敏感性

此元件对湿度敏感。

• 使用前：在准备使用前，请勿打开防潮屏障袋。
• 开封后：请在168小时（7天）内使用。未使用的部件应储存在≤30°C和≤60%相对湿度的环境中。
• 重新烘烤：如果暴露时间超过规定或干燥剂指示受潮，请在60±5°C下烘烤24小时。

6.4 关键注意事项

• 过流保护：外部限流电阻是强制要求。微小的电压变化可能导致电流大幅变化，从而导致立即失效。
• 机械应力：在焊接或最终应用中避免对LED本体施加应力。组装后请勿扭曲PCB。
• 返修：不建议进行返修。如果绝对必要，请使用双头烙铁同时加热两个引脚以避免热应力。返修后请验证器件功能。

7. 包装与订购信息

7.1 标准包装

该器件以8mm载带形式供应，卷绕在7英寸直径的卷盘上，兼容标准自动化贴片设备。每卷包含3000片。

7.2 防潮包装

为延长保质期，卷盘包装在带有干燥剂和湿度指示卡的铝制防潮袋中。

7.3 标签说明

卷盘标签包含关键信息：

• CPN：客户部件号。
• P/N：制造商部件号（例如，19-213/GHC-XS1T1N/3T）。
• QTY：卷盘上的数量。
• CAT：发光强度档位代码（例如，S1，T1）。
• HUE：色度/主波长档位代码（例如，W，X，Y）。
• REF：正向电压档位代码（例如，10，11，12）。
• LOT No.：可追溯批号。

8. 应用建议与设计考量

8.1 驱动电路设计

始终使用恒流驱动此LED，或使用基于最坏情况正向电压（最大 V_F档位）和电源电压计算的串联电阻，以确保电流永远不会超过25mA直流。例如，使用5V电源和3.7V的 V_F，至少需要（5V - 3.7V）/ 0.025A = 52欧姆的串联电阻。为留出安全裕量，建议使用更大阻值。

8.2 热管理

虽然封装很小，但PCB上有效的热管理对于延长寿命和保持亮度非常重要。使用足够的铜面积连接到散热焊盘（如果有）或阳极/阴极走线以散热，尤其是在接近最大电流或高环境温度下运行时。

8.3 光学设计

120度视角和透明树脂使这款LED适用于广角指示灯。对于聚焦光或特定光束模式，则需要二次光学元件（透镜、导光板）。透明树脂提供最高的光输出，但可能导致可见的“光斑”；漫射树脂替代品（非此型号）更适合均匀照明。

9. 合规性与环保规格

本产品符合多项关键国际标准，简化了其在全球市场的使用：

• 符合RoHS：不含铅、汞、镉等受限有害物质。
• 符合欧盟REACH：符合化学品注册、评估、授权和限制法规。
• 无卤：符合严格限制：溴（Br）< 900 ppm，氯（Cl）< 900 ppm，Br+Cl < 1500 ppm。这对于减少火灾时的有毒排放物很重要。
• 无铅：焊接表面处理和材料均为无铅。

10. 技术对比与差异化

与较旧的通孔LED技术相比，这款SMD LED提供：

• 尺寸减小：尺寸大幅缩小，实现小型化。
• 制造效率：兼容全自动SMT组装线，降低人工成本，提高贴装速度和精度。
• 性能：通常比许多通孔设计提供更好的到PCB的热路径，可能提高高电流下的使用寿命。

与其他SMD绿色LED相比，其120°视角、透明透镜以及针对强度、波长和电压的明确分档结构的特定组合，是对于需要可预测性能的设计师而言的关键差异化因素。

11. 常见问题解答（FAQ）

问：我可以直接从3.3V或5V微控制器引脚驱动此LED吗？答：不可以。您必须使用串联限流电阻。正向电压约为3V，GPIO引脚无法在控制压降的同时安全地提供/吸收20mA电流。请使用晶体管或专用LED驱动器。

问：为什么发光强度范围这么宽（180-360 mcd）？答：这是总的生产范围。器件被分类到特定的档位（S1，S2，T1）。订购时必须指定所需档位以确保亮度一致性。

问：规格书说“使用前请勿打开包装袋”。如果打开了会怎样？答：湿气可能被塑料封装吸收。在回流焊过程中，这些被困住的湿气会迅速膨胀（“爆米花效应”），导致内部分层和开裂，从而引起立即或潜在的失效。

问：我可以将其用于户外应用吗？答：工作温度范围（-40°C 至 +85°C）支持许多户外环境。然而，长期暴露在紫外线和天气下可能会使树脂降解。对于严苛的户外使用，建议使用具有专门配方的抗紫外线封装材料的LED。

12. 设计使用案例研究

场景：为工业控制器设计状态指示灯面板。 要求：多个绿色LED用于指示“系统就绪”、“通信激活”等。均匀的亮度和颜色对于用户感知至关重要。

设计步骤：

1. 分档选择：为确保一致性，为所有LED指定一个单一、严格的档位：例如，发光强度档位T1（285-360 mcd）、主波长档位X（520-525 nm）、正向电压档位12（3.10-3.30V）。这保证了所有LED的行为将非常相似。
2. 电路设计：使用能够驱动多通道的恒流LED驱动IC。这为每个LED提供相同的电流，而不受 V_F微小变化的影响，确保完美的亮度匹配。或者，如果每个LED使用一个电阻，则根据档位中的最高 V_F（3.30V）计算电阻值，以确保没有LED被过驱动。
3. PCB布局：以一致的方向放置LED。包含连接到阴极焊盘的充足覆铜区域以帮助散热，因为面板可能持续点亮。
4. 组装：严格按照指定的回流焊温度曲线操作。在将卷盘装入贴片机送料器之前保持其密封，以符合湿度敏感等级（MSL）要求。

这种方法可以产生具有一致、可靠指示灯的、外观专业的控制面板。

13. 工作原理简介

这款LED基于氮化铟镓（InGaN）半导体芯片。当施加超过二极管开启阈值（V_F）的正向电压时，电子和空穴被注入半导体结的有源区。当这些载流子复合时，它们以光子（光）的形式释放能量。InGaN材料的特定成分决定了发射光的波长（颜色）；在本例中，被调谐为产生峰值在518 nm的亮绿色光。透明环氧树脂封装保护了精密的半导体芯片，提供机械稳定性，并作为初级透镜，塑造初始的光输出模式。

14. 技术趋势与背景

19-213 LED代表了一种成熟且广泛采用的SMD LED技术。与这类组件相关的当前LED发展趋势包括：

• 效率提升：外延生长和芯片设计的持续改进带来了更高的发光效率（每瓦电输入产生更多光输出），从而实现更亮的指示灯或更低的功耗。
• 小型化：对更小器件的追求仍在继续，更小的封装尺寸（例如，0402，0201公制）在空间受限的应用中变得普遍，尽管通常在光输出和热性能方面有所权衡。
• 可靠性增强：封装材料和芯片贴装技术的改进持续延长了工作寿命以及对热循环和湿度的抵抗力。
• 集成解决方案：一个更广泛的趋势是将控制电子器件（电流驱动器、PWM控制器）直接与LED芯片集成到更复杂的模块中，从而简化最终用户的电路设计。

虽然这款特定型号可能不包含最新的超微型或智能LED功能，但其性能明确、封装坚固、分档全面，使其成为海量标准指示灯和背光应用中可靠且经济高效的选择。