19-213 型 SMD 贴片LED 红橙色规格书 - 封装尺寸 - 正向电压 2.0V - 功耗 60mW - 中文技术文档

1. 产品概述

19-213 是一款专为高密度、微型化应用设计的表面贴装器件 (SMD) LED。它采用 AlGaInP 半导体材料，可发出红橙色光。其紧凑的尺寸和轻量化结构使其非常适合空间受限的现代电子设计。

1.1 核心优势

该元件的主要优势包括：与引线框架型LED相比，其占板面积显著减小，从而有助于缩小电路板尺寸并提高封装密度。它采用8mm载带包装，卷盘直径为7英寸，兼容自动化贴装设备。该器件为无铅产品，符合RoHS指令、欧盟REACH法规，并满足无卤标准（溴含量<900 ppm，氯含量<900 ppm，溴+氯含量<1500 ppm）。

1.2 目标应用

典型应用包括：仪表盘和开关背光、电话和传真机等通信设备中的指示灯和背光、LCD、开关和符号的平面背光，以及通用指示灯用途。

2. 深入技术参数分析

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性损坏的极限条件。所有参数均在环境温度 (Ta) 为 25°C 时指定。

• 反向电压 (VR)：5 V。在反向偏压下超过此电压可能导致结击穿。
• 正向电流 (IF)：25 mA。允许通过LED的最大连续直流电流。
• 峰值正向电流 (IFP)：60 mA。这是最大脉冲电流，指定条件为占空比1/10，频率1 kHz。不可用于连续工作。
• 功耗 (Pd)：60 mW。封装在不超出其热限值的情况下可耗散的最大功率。
• 静电放电 (ESD) 人体模型 (HBM)：2000 V。这表明器件对静电的敏感度；需要遵循正确的ESD处理程序。
• 工作温度 (Topr)：-40°C 至 +85°C。保证器件正常工作的环境温度范围。
• 存储温度 (Tstg)：-40°C 至 +90°C。
• 焊接温度 (Tsol)：回流焊：峰值温度260°C，最长10秒。手工焊接：每个焊端最高350°C，最长3秒。

2.2 光电特性

这些参数定义了典型工作条件 (Ta=25°C, IF=20mA) 下的光输出和电性能。

• 发光强度 (Iv)：36.0 mcd (最小值)，72.0 mcd (最大值)。典型值在此范围内。实际输出已分档（见第3节）。
• 视角 (2θ1/2)：120 度 (典型值)。此宽视角使其适用于需要宽范围照明的应用。
• 峰值波长 (λp)：621 nm (典型值)。光谱发射最强的波长。
• 主波长 (λd)：605.5 nm (最小值)，625.5 nm (最大值)。这是人眼感知的光的颜色，也已分档。
• 光谱带宽 (Δλ)：18 nm (典型值)。峰值强度一半处的发射光谱宽度。
• 正向电压 (VF)：在 IF=20mA 时，1.75 V (最小值)，2.00 V (典型值)，2.35 V (最大值)。此参数已分档，直接影响电源设计。
• 反向电流 (IR)：在 VR=5V 时，10 μA (最大值)。请注意，该器件并非设计用于反向偏压工作；此参数仅用于漏电流测试。

3. 分档系统说明

为确保生产一致性，LED会根据关键参数进行分档。这使得设计人员能够为其应用选择满足特定性能标准的器件。

3.1 发光强度分档

分档根据 IF=20mA 时的最小和最大发光强度值定义。

• 档位 N2：36.0 mcd 至 45.0 mcd
• 档位 P1：45.0 mcd 至 57.0 mcd
• 档位 P2：57.0 mcd 至 72.0 mcd

3.2 主波长分档

分档根据 IF=20mA 时的最小和最大主波长值定义。

• 档位 E1：605.5 nm 至 609.5 nm
• 档位 E2：609.5 nm 至 613.5 nm
• 档位 E3：613.5 nm 至 617.5 nm
• 档位 E4：617.5 nm 至 621.5 nm
• 档位 E5：621.5 nm 至 625.5 nm

3.3 正向电压分档

分档根据 IF=20mA 时的最小和最大正向电压值定义。

• 档位 0：1.75 V 至 1.95 V
• 档位 1：1.95 V 至 2.15 V
• 档位 2：2.15 V 至 2.35 V

4. 性能曲线分析

规格书提供了几条特性曲线，对于理解器件在不同条件下的行为至关重要。

4.1 光谱分布

该曲线显示了以约 621 nm（峰值波长）为中心的典型光谱输出，带宽约为 18 nm。这证实了 AlGaInP 材料单色、红橙色的发射特性。

4.2 辐射模式图

极坐标图说明了光强的空间分布。120度视角得到确认，显示出接近朗伯型的发射模式，即在0°（垂直于芯片）方向强度最高，并向边缘逐渐减弱。

4.3 正向电流与正向电压关系

这条 IV 曲线显示了典型的二极管指数关系。正向电压随电流呈对数增长。该曲线对于确定工作点和设计限流电路至关重要。

4.4 相对发光强度与正向电流关系

该曲线表明，在指定的工作范围内，光输出大致与正向电流成正比。然而，在极高电流下，由于热量增加，效率可能会下降。

4.5 相对发光强度与环境温度关系

这是热管理的关键曲线。发光强度随着环境温度的升高而降低。曲线显示，当温度接近最大工作限值时，输出会显著下降，这凸显了在高温环境下需要充分散热。

4.6 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。为防止过热并确保可靠性，在高环境温度下工作时必须降低正向电流。此曲线是可靠电源设计的基础。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该器件采用标准 SMD 封装。尺寸图提供了关键尺寸，包括本体长度、宽度、高度和焊盘间距。所有未注公差为 ±0.1mm。精确的尺寸对于PCB焊盘设计以及确保正确的贴装和焊接至关重要。

5.2 极性标识

阴极通常在器件上有标记，例如通过缺口、圆点或封装上的绿色标记。组装时正确的极性方向对于正常功能至关重要。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

推荐使用无铅回流焊温度曲线：预热区150-200°C，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，最长10秒。最大升温速率6°C/秒，最大降温速率3°C/秒。回流焊次数不应超过两次。

6.2 手工焊接

如需手工焊接，烙铁头温度应低于350°C，每个焊端的接触时间不应超过3秒。使用容量为25W或更低的烙铁。焊接每个焊端之间应间隔2秒以上，以防止热冲击。

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，不应打开袋子。打开后，未使用的LED应在30°C或更低、相对湿度60%或更低的条件下存储。打开后的“车间寿命”为168小时（7天）。如果超过此时间或干燥剂指示剂已变色，则在使用前需要在60 ±5°C下烘烤24小时，以去除吸收的水分，防止回流焊时发生“爆米花”现象。

7. 包装与订购信息

7.1 卷盘与载带规格

元件以8mm宽载带形式提供，卷绕在7英寸直径的卷盘上。提供了卷盘尺寸和载带凹槽尺寸，以确保与自动化贴片机的兼容性。每卷包含3000片。

7.2 标签信息

卷盘标签包含用于追溯和识别的关键信息：客户产品编号 (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) 和批号 (LOT No)。

8. 应用设计考量

8.1 限流设计

关键点：必须始终使用一个外部限流电阻与LED串联。正向电压具有负温度系数和严格的容差，这意味着电源电压的微小增加可能导致电流大幅、甚至可能破坏性的增加。电阻值应根据电源电压 (Vs)、最大正向电压（来自分档的 VF_max）和所需正向电流 (IF) 计算，公式为：R = (Vs - VF_max) / IF。

8.2 热管理

虽然封装很小，但必须考虑功耗（高达60 mW），尤其是在高环境温度下或以高电流驱动时。使用降额曲线选择合适的工作电流。确保PCB有足够的铜面积或散热过孔将热量从LED焊盘传导出去，特别是在密闭空间或高密度布局中。

8.3 光学设计

120度视角提供了宽广、漫射的照明。对于需要聚焦或定向光的应用，需要次级光学元件（透镜、导光板）。水白色树脂颜色确保对发射光的吸收最小。

9. 技术对比与差异化

与老式的直插式LED相比，这种SMD类型显著减少了占板面积和高度，使得终端产品更薄、更紧凑。其与自动化组装的兼容性降低了制造成本并提高了贴装精度。AlGaInP技术在橙红色光谱范围内提供了高效率和良好的色纯度。全面的分档系统使设计人员能够选择光学和电气特性得到严格控制的分立元件，这对于需要外观均匀或阵列中电流精确匹配的应用至关重要。

10. 常见问题解答 (FAQ)

10.1 不同分档代码的目的是什么？

分档确保了生产批次内颜色和亮度的一致性。例如，在LED阵列中，指定相同的发光强度 (CAT) 和主波长 (HUE) 档位将产生均匀的视觉效果。指定正向电压 (REF) 档位有助于设计更简单、更均匀的驱动电路。

10.2 我可以不使用限流电阻驱动此LED吗？

No.强烈不建议这样做，这很可能导致立即失效。LED的V-I特性是指数型的，即使是带有轻微噪声或容差的稳压电源，也可能导致电流超过绝对最大额定值。

10.3 为什么打开包装袋后有存储时间限制？

SMD封装会从大气中吸收水分。在高温回流焊过程中，这些被截留的水分会迅速汽化，产生内部压力，可能导致封装开裂（“爆米花”现象）。168小时的车间寿命和烘烤说明对于防止这种失效模式至关重要。

10.4 如何理解峰值正向电流额定值？

60 mA 的峰值正向电流 (IFP) 仅适用于脉冲工作，条件为10%占空比 (1/10) 和1 kHz频率。它不能用于确定直流工作电流的大小。最大连续直流电流为 25 mA (IF)。脉冲可用于多路复用或实现更高的瞬时亮度，但平均电流和功耗必须保持在限值内。

11. 设计与使用案例研究

场景：为工业控制单元设计状态指示面板。该面板需要多个均匀的红橙色指示灯。设计人员首先会选择适当的发光强度档位（例如，中等亮度的P1档）和主波长档位（例如，特定橙色调的E3档），以确保所有指示灯之间的视觉一致性。将设计一个设定为20 mA的恒流驱动电路，限流电阻值使用所选电压档位（例如，1档：最大2.15V）的最大 VF 计算。PCB布局将为LED焊盘提供足够的散热设计，因为外壳可能会遇到较高的环境温度。生产团队将遵循防潮处理程序，在打开卷盘后的车间寿命内安排电路板组装，或执行必要的烘烤周期。

12. 工作原理

该LED基于磷化铝镓铟 (AlGaInP) 半导体芯片。当施加超过二极管开启电压（约1.8-2.2V）的正向电压时，电子和空穴被注入半导体的有源区。这些载流子复合，以光子的形式释放能量。AlGaInP合金的具体成分决定了带隙能量，这直接对应于发射光的波长（颜色）——在本例中为红橙色（约621 nm）。芯片被封装在水白色环氧树脂中，以保护半导体、塑造光输出光束，并提供用于表面贴装的机械结构。

13. 技术趋势

SMD LED的总体趋势是朝着更高效率（每瓦更多流明）、更小封装尺寸以提高密度，以及在恶劣条件（更高温度、湿度）下更高的可靠性发展。同时，也注重更严格的分档公差，以满足全彩显示和汽车照明等应用的需求，这些应用对颜色和亮度均匀性要求极高。此外，封装材料的进步旨在提高抗热应力能力和抗蓝光/紫外线降解能力，从而延长工作寿命。正如本元件所示，向无铅和无卤材料的转变反映了电子行业更广泛的环境和监管趋势。