目录
- 1. 产品概述
- 1.1 核心优势
- 1.2 目标应用
- 2. 技术参数详解
- 2.1 绝对最大额定值
- 2.2 光电特性
- 3. 分档系统说明
- 3.1 发光强度分档
- 3.2 主波长分档
- 3.3 正向电压分档
- 4. 性能曲线分析
- 4.1 正向电流 vs. 正向电压 (I-V 曲线)
- 4.2 相对发光强度 vs. 正向电流
- 4.3 相对发光强度 vs. 环境温度
- 4.4 正向电流降额曲线
- 4.5 光谱分布
- 4.6 辐射模式图
- 5. 机械与封装信息
- 6. 焊接与组装指南
- 6.1 回流焊接曲线 (无铅)
- 6.2 手工焊接
- 6.3 存储与湿度敏感性
- 7. 包装与订购信息
- 8. 应用设计注意事项
- 8.1 必须使用限流电阻
- 8.2 热管理
- 8.3 ESD 防护
- 9. 技术对比与差异化
- 10. 常见问题解答 (FAQ)
- 10.1 为什么我的 LED 需要串联电阻？
- 10.2 我可以用 5V 电源驱动这个 LED 吗？
- 10.3 如果超过最大焊接温度或时间会怎样？
- 10.4 如何解读标签上的分档代码？
- 11. 设计使用案例研究
- 12. 工作原理
1. 产品概述
19-217 是一款专为现代紧凑型电子组件设计的表面贴装器件 (SMD) LED。它采用 AlGaInP（铝镓铟磷）芯片，可发出红橙色光。其主要优势在于，与传统引线框架 LED 相比，其占板面积显著减小，从而提高了印刷电路板 (PCB) 上的元件密度，减少了存储需求，并最终有助于终端设备的小型化。该元件重量轻，适用于空间和重量是关键限制因素的应用。
1.1 核心优势
- 小型化：SMD 封装允许更小的电路板设计。
- 自动化兼容性：以 8mm 载带、7 英寸卷盘形式提供，完全兼容高速自动贴片设备。
- 工艺兼容性：适用于红外和汽相回流焊接工艺。
- 环保合规：产品无铅，符合 RoHS、欧盟 REACH 和无卤素标准（Br <900 ppm，Cl <900 ppm，Br+Cl < 1500 ppm）。
1.2 目标应用
这款 LED 用途广泛，可用于各种照明和指示用途，包括：
- 仪表盘、开关和符号的背光。
- 电话、传真机等通信设备中的状态指示灯和键盘背光。
- 通用指示灯。
2. 技术参数详解
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。不保证在此条件下工作。
- 反向电压 (VR):5 V
- 连续正向电流 (IF):25 mA
- 峰值正向电流 (IFP):60 mA (占空比 1/10，频率 1 kHz)
- 功耗 (Pd):60 mW
- 静电放电 (ESD) 人体模型 (HBM):2000 V
- 工作温度 (Topr):-40°C 至 +85°C
- 存储温度 (Tstg):-40°C 至 +90°C
- 焊接温度 (Tsol):回流焊：最高 260°C，最长 10 秒；手工焊：最高 350°C，最长 3 秒。
2.2 光电特性
在环境温度 (Ta) 为 25°C、标准测试电流 (IF) 为 5 mA 的条件下测量，除非另有说明。
- 发光强度 (Iv):14.5 mcd (最小值)，36.0 mcd (最大值)。适用 ±11% 的容差。
- 视角 (2θ1/2):120 度 (典型值)。这个宽视角确保了从不同角度都有良好的可见性。
- 峰值波长 (λp):621 nm (典型值)。
- 主波长 (λd):605.5 nm (最小值)，625.5 nm (最大值)。适用 ±1 nm 的容差。此参数定义了感知的颜色。
- 光谱带宽 (Δλ):18 nm (典型值)。这表示发射光的光谱纯度。
- 正向电压 (VF):1.7 V (最小值)，2.2 V (最大值)，在 IF=5mA 条件下。适用 ±0.05V 的容差。这对于限流电阻的计算至关重要。
- 反向电流 (IR):10 μA (最大值)，在 VR=5V 条件下。该器件并非设计用于反向偏置工作。
3. 分档系统说明
为确保生产中的颜色和亮度一致性，LED 根据关键参数被分选到不同的档位。
3.1 发光强度分档
在 IF= 5 mA 条件下分档。
- L2:14.5 – 18.0 mcd
- M1:18.0 – 22.5 mcd
- M2:22.5 – 28.5 mcd
- N1:28.5 – 36.0 mcd
3.2 主波长分档
在 IF= 5 mA 条件下分档。这直接关系到红橙色的色调。
- E1:605.5 – 609.5 nm
- E2:609.5 – 613.5 nm
- E3:613.5 – 617.5 nm
- E4:617.5 – 621.5 nm
- E5:621.5 – 625.5 nm
3.3 正向电压分档
在 IF= 5 mA 条件下分档。对于设计跨多个 LED 的均匀电流驱动电路很重要。
- 19:1.7 – 1.8 V
- 20:1.8 – 1.9 V
- 21:1.9 – 2.0 V
- 22:2.0 – 2.1 V
- 23:2.1 – 2.2 V
4. 性能曲线分析
规格书提供了几条特性曲线，对于理解 LED 在不同工作条件下的行为至关重要。
4.1 正向电流 vs. 正向电压 (I-V 曲线)
这种非线性关系表明，电压略微超过典型 VF值，就会导致电流大幅、可能具有破坏性的增加。这强调了必须与 LED 串联使用限流电阻或恒流驱动器的绝对必要性。
4.2 相对发光强度 vs. 正向电流
光输出随正向电流增加而增加，但并非线性关系。在高于推荐的连续电流 (25mA) 下工作可能会增加亮度，但由于结温升高，会降低寿命和可靠性。
4.3 相对发光强度 vs. 环境温度
发光强度随环境温度升高而降低。这种热降额是高温环境应用的关键考虑因素。该曲线显示了从 -40°C 到 +100°C 的性能。
4.4 正向电流降额曲线
此曲线定义了最大允许连续正向电流与环境温度的函数关系。为防止过热，在高于特定温度（通常为 25°C）下工作时，必须降低最大电流。
4.5 光谱分布
该图显示了围绕 621 nm 峰值波长，在不同波长下发射光的相对强度。该曲线的形状和宽度 (18 nm) 决定了颜色纯度。
4.6 辐射模式图
一个极坐标图，说明了光强度的角度分布，确认了强度降至最大值一半时的 120 度视角。
5. 机械与封装信息
该 LED 采用标准 SMD 封装。确切的尺寸（长、宽、高）和焊盘布局在规格书的封装图纸中定义。图纸包括关键尺寸，如引脚间距和推荐的 PCB 焊盘图形，以确保正确的焊接和机械稳定性。该元件采用透明树脂透镜。极性通过封装上的标记或非对称焊盘设计（通常阴极焊盘可能有标记或形状不同）来指示。设计人员必须查阅具体的尺寸图纸以创建准确的封装占用面积。
6. 焊接与组装指南
6.1 回流焊接曲线 (无铅)
这是实现可靠组装的关键工艺。
- 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。
- 峰值时间：最长 10 秒。
- 升温速率：最高 6°C/秒。
- 冷却速率：最高 3°C/秒。
重要提示：同一 LED 的回流焊接次数不应超过两次。
6.2 手工焊接
如果无法避免手工焊接：
- 使用烙铁头温度 < 350°C 的烙铁。
- 每个引脚接触时间限制在 3 秒以内。
- 使用额定功率为 25W 或更低的烙铁。
- 焊接每个引脚之间至少间隔 2 秒，以防止热冲击。
6.3 存储与湿度敏感性
LED 包装在带有干燥剂的防潮袋中。
- 请勿打开袋子，直到准备使用时。
- 开封后，未使用的 LED 应存储在 ≤30°C 和 ≤60% 相对湿度的环境中。
- 开封后的 "车间寿命" 为 168 小时 (7 天)。
- 如果超过车间寿命或干燥剂指示吸湿，则需要进行烘烤处理：使用前在 60 ±5°C 下烘烤 24 小时。
7. 包装与订购信息
标准包装为每卷 3000 片。卷盘、载带和盖带的尺寸均有规定，以确保与自动化设备的兼容性。卷盘标签提供用于追溯和正确应用的关键信息：产品编号 (P/N)、数量 (QTY) 以及发光强度 (CAT)、主波长 (HUE) 和正向电压 (REF) 的具体分档代码。
8. 应用设计注意事项
8.1 必须使用限流电阻
必须始终使用一个外部限流电阻与 LED 串联。电阻值 (R) 可以使用欧姆定律计算：R = (V电源- VF) / IF，其中 VF是 LED 在所需电流 IF下的正向电压。为保守设计以防止过流，请始终使用规格书中的最大 VF值。
8.2 热管理
虽然封装很小，但功耗（最高 60mW）会产生热量。确保 LED 焊盘周围有足够的 PCB 铜箔面积（散热焊盘）以帮助散热，尤其是在高电流或温暖环境中工作时。遵守正向电流降额曲线。
8.3 ESD 防护
尽管额定值为 2000V HBM，但在组装和处理过程中仍应遵守标准的 ESD 处理预防措施，以防止潜在损坏。
9. 技术对比与差异化
基于 AlGaInP 技术的 19-217 LED，与其他技术（如 AllnGaP 或滤光 LED）相比，在红橙色应用中具有明显优势。对于红色到琥珀色光谱的颜色，AlGaInP 通常提供更高的发光效率，以及在温度和电流变化下更好的颜色稳定性。其 120 度视角比许多 "顶视" LED 更宽，适用于需要宽视角可见性的应用。与通孔式 LED 相比，SMD 格式具有更低的剖面高度，并且更适合自动化组装。
10. 常见问题解答 (FAQ)
10.1 为什么我的 LED 需要串联电阻？
LED 是电流驱动器件。其 I-V 特性是指数型的，意味着电压的微小增加会导致电流的大幅增加，这可能立即损坏 LED。电阻将电流限制在安全的规定值。
10.2 我可以用 5V 电源驱动这个 LED 吗？
可以，但必须使用串联电阻。例如，要在 VF电源=5V、典型 V=2.0V 的条件下实现 IF=5mA，电阻值应为 R = (5V - 2.0V) / 0.005A = 600 欧姆。使用标准值，如 620 欧姆。
10.3 如果超过最大焊接温度或时间会怎样？
过热会损坏内部半导体芯片、键合线或环氧树脂透镜，导致立即失效或长期可靠性降低（光输出减少、颜色偏移）。请始终遵循推荐的焊接曲线。
10.4 如何解读标签上的分档代码？
分档代码（例如，CAT: N1, HUE: E4, REF: 21）告诉您该卷盘上 LED 的具体性能组别。"N1" 表示发光强度在 28.5-36.0 mcd 之间，"E4" 表示主波长在 617.5-621.5 nm 之间，"21" 表示正向电压在 1.9-2.0V 之间。这有助于确保您产品中性能的一致性。
11. 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。该面板需要多个红橙色指示灯，这些指示灯必须亮度均匀、色调一致，并且操作员能从宽角度看到。
实施方案：
- 元件选择：选择 19-217 LED，因其 SMD 格式（便于自动化组装）、120° 宽视角以及可提供一致性分档。
- 电路设计：有 5V 电源可用。为获得长寿命和适中亮度，目标 IF= 5mA。为保守设计，使用最大 VF值 2.2V：R = (5V - 2.2V) / 0.005A = 560 欧姆。每个 LED 串联一个 560Ω、1/8W 的电阻。
- PCB 布局：LED 放置有足够的间距。PCB 封装占用面积遵循规格书推荐的焊盘图形。将额外的铜箔连接到阴极焊盘以略微改善散热。
- 采购：订购 LED 时指定严格的分档要求（例如，CAT: M2 或 N1, HUE: E3 或 E4），以确保面板上所有指示灯的视觉一致性。
- 组装：使用标准的无铅回流曲线组装元件，严格遵守时间和温度限制。
这种方法最终产生了一个可靠、一致且外观专业的指示灯面板。
12. 工作原理
光是通过称为电致发光的过程产生的。当施加超过二极管内建电势的正向电压时，来自 n 型半导体的电子和来自 p 型半导体的空穴被注入到有源区（AlGaInP 层中的量子阱）。当这些电子和空穴复合时，能量以光子（光）的形式释放。AlGaInP 合金的具体成分决定了带隙能量，进而决定了发射光的波长（颜色）——在本例中为红橙色（约 621 nm）。透明的环氧树脂封装充当透镜，将光输出塑造成所需的辐射模式。
13. 技术趋势
像 19-217 这样的指示灯 LED 的总体趋势是追求更高的效率（每单位电输入产生更多的光输出），从而降低功耗和发热。同时，小型化的持续推动导致封装尺寸越来越小（例如 0402、0201 公制），同时保持或改善光学性能。荧光粉和半导体材料的进步不断提高显色性、稳定性和寿命。此外，为了简化设计，将控制电子器件（如恒流驱动器）直接集成到 LED 封装中变得越来越普遍。由于其高效率和稳定性，基础的 AlGaInP 技术仍然是红色、橙色和琥珀色 LED 的高性能标准。
LED规格术语详解
LED技术术语完整解释
一、光电性能核心指标
| 术语 | 单位/表示 | 通俗解释 | 为什么重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦电能发出的光通量，越高越节能。 | 直接决定灯具的能效等级与电费成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源发出的总光量，俗称"亮度"。 | 决定灯具够不够亮。 |
| 发光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光强降至一半时的角度，决定光束宽窄。 | 影响光照范围与均匀度。 |
| 色温（CCT） | K（开尔文），如2700K/6500K | 光的颜色冷暖，低值偏黄/暖，高值偏白/冷。 | 决定照明氛围与适用场景。 |
| 显色指数（CRI / Ra） | 无单位，0–100 | 光源还原物体真实颜色的能力，Ra≥80为佳。 | 影响色彩真实性，用于商场、美术馆等高要求场所。 |
| 色容差（SDCM） | 麦克亚当椭圆步数，如"5-step" | 颜色一致性的量化指标，步数越小颜色越一致。 | 保证同一批灯具颜色无差异。 |
| 主波长（Dominant Wavelength） | nm（纳米），如620nm（红） | 彩色LED颜色对应的波长值。 | 决定红、黄、绿等单色LED的色相。 |
| 光谱分布（Spectral Distribution） | 波长 vs. 强度曲线 | 显示LED发出的光在各波长的强度分布。 | 影响显色性与颜色品质。 |
二、电气参数
| 术语 | 符号 | 通俗解释 | 设计注意事项 |
|---|---|---|---|
| 正向电压（Forward Voltage） | Vf | LED点亮所需的最小电压，类似"启动门槛"。 | 驱动电源电压需≥Vf，多个LED串联时电压累加。 |
| 正向电流（Forward Current） | If | 使LED正常发光的电流值。 | 常采用恒流驱动，电流决定亮度与寿命。 |
| 最大脉冲电流（Pulse Current） | Ifp | 短时间内可承受的峰值电流，用于调光或闪光。 | 脉冲宽度与占空比需严格控制，否则过热损坏。 |
| 反向电压（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向电压，超过则可能击穿。 | 电路中需防止反接或电压冲击。 |
| 热阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 热量从芯片传到焊点的阻力，值越低散热越好。 | 高热阻需更强散热设计，否则结温升高。 |
| 静电放电耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗静电打击能力，值越高越不易被静电损坏。 | 生产中需做好防静电措施，尤其高灵敏度LED。 |
三、热管理与可靠性
| 术语 | 关键指标 | 通俗解释 | 影响 |
|---|---|---|---|
| 结温（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED芯片内部的实际工作温度。 | 每降低10°C，寿命可能延长一倍；过高导致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小时） | 亮度降至初始值70%或80%所需时间。 | 直接定义LED的"使用寿命"。 |
| 流明维持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段时间后剩余亮度的百分比。 | 表征长期使用后的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麦克亚当椭圆 | 使用过程中颜色的变化程度。 | 影响照明场景的颜色一致性。 |
| 热老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因长期高温导致的封装材料劣化。 | 可能导致亮度下降、颜色变化或开路失效。 |
四、封装与材料
| 术语 | 常见类型 | 通俗解释 | 特点与应用 |
|---|---|---|---|
| 封装类型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保护芯片并提供光学、热学接口的外壳材料。 | EMC耐热好、成本低；陶瓷散热优、寿命长。 |
| 芯片结构 | 正装、倒装（Flip Chip） | 芯片电极布置方式。 | 倒装散热更好、光效更高，适用于高功率。 |
| 荧光粉涂层 | YAG、硅酸盐、氮化物 | 覆盖在蓝光芯片上，部分转化为黄/红光，混合成白光。 | 不同荧光粉影响光效、色温与显色性。 |
| 透镜/光学设计 | 平面、微透镜、全反射 | 封装表面的光学结构，控制光线分布。 | 决定发光角度与配光曲线。 |
五、质量控制与分档
| 术语 | 分档内容 | 通俗解释 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分档 | 代码如 2G、2H | 按亮度高低分组，每组有最小/最大流明值。 | 确保同一批产品亮度一致。 |
| 电压分档 | 代码如 6W、6X | 按正向电压范围分组。 | 便于驱动电源匹配，提高系统效率。 |
| 色区分档 | 5-step MacAdam椭圆 | 按颜色坐标分组，确保颜色落在极小范围内。 | 保证颜色一致性，避免同一灯具内颜色不均。 |
| 色温分档 | 2700K、3000K等 | 按色温分组，每组有对应的坐标范围。 | 满足不同场景的色温需求。 |
六、测试与认证
| 术语 | 标准/测试 | 通俗解释 | 意义 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明维持测试 | 在恒温条件下长期点亮，记录亮度衰减数据。 | 用于推算LED寿命（结合TM-21）。 |
| TM-21 | 寿命推演标准 | 基于LM-80数据推算实际使用条件下的寿命。 | 提供科学的寿命预测。 |
| IESNA标准 | 照明工程学会标准 | 涵盖光学、电气、热学测试方法。 | 行业公认的测试依据。 |
| RoHS / REACH | 环保认证 | 确保产品不含有害物质（如铅、汞）。 | 进入国际市场的准入条件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效认证 | 针对照明产品的能效与性能认证。 | 常用于政府采购、补贴项目，提升市场竞争力。 |