SMD LED 19-21 藍色規格書 - 尺寸 2.0x1.25x0.8mm - 電壓 2.7-3.7V - 功率 75mW - 粵語技術文件

1. 產品概覽

19-21 SMD LED係一款緊湊型表面貼裝器件，專為需要可靠指示燈或背光解決方案嘅現代電子應用而設計。佢嘅主要優勢在於同傳統引線框架LED相比，佔用面積顯著減少，令印刷電路板（PCB）上嘅元件密度可以更高。呢種小型化直接有助於終端產品設計更細、元件儲存要求更低，以及整體重量減輕，非常適合空間有限同便攜式設備。

呢款器件採用InGaN（氮化銦鎵）半導體晶片製造，發出藍光。封裝係水清樹脂，可以實現最大光輸出。佢係單色類型，以安裝喺7吋直徑捲帶上嘅8mm載帶形式供應，兼容高速自動貼片組裝設備。產品完全符合無鉛焊接工藝，包括紅外線同氣相回流。此外，佢符合關鍵嘅環境同安全標準：屬於RoHS（有害物質限制）合規版本，符合歐盟REACH法規，並且係無鹵素（溴<900 ppm、氯<900 ppm，總和<1500 ppm）。

2. 技術參數深入分析

2.1 絕對最大額定值

呢啲額定值定義咗可能導致器件永久損壞嘅極限。喺呢啲條件下或超出呢啲條件操作唔保證正常。

• 反向電壓（V_R）：5V。反向偏壓超過呢個電壓可能導致結擊穿。
• 正向電流（I_F）：20mA（連續）。呢個係建議嘅最大電流，用於可靠長期操作。
• 峰值正向電流（I_FP）：40mA，僅允許喺脈衝條件下（佔空比1/10，1kHz）。
• 功耗（P_d）：75mW。呢個係封裝喺唔超過其熱極限情況下可以散發嘅最大功率。
• 靜電放電（ESD）：人體模型（HBM）額定值為150V。組裝期間必須採取適當嘅ESD處理預防措施。
• 操作溫度（T_opr）：-40°C 至 +85°C。器件喺呢個環境溫度範圍內可以正常工作。
• 儲存溫度（T_stg）：-40°C 至 +90°C。
• 焊接溫度（T_sol）：回流曲線峰值為260°C，最多10秒。手動焊接烙鐵頭溫度唔應該超過350°C，時間唔超過3秒。

2.2 電光特性

呢啲參數喺標準測試條件下測量，即環境溫度（T_a）為25°C，正向電流（I_F）為20mA，除非另有說明。佢哋定義咗核心光輸出同電氣性能。

• 發光強度（I_v）：範圍從最小72.0 mcd到最大180.0 mcd。典型值喺呢個分級範圍內（見第3節）。
• 視角（2θ_1/2）：大約100度。呢個係發光強度為其峰值一半時嘅全角。
• 峰值波長（λ_p）：通常為468納米（nm）。呢個係光譜發射最強嘅波長。
• 主波長（λ_d）：範圍從465.0 nm到475.0 nm。呢個係人眼感知嘅單一波長，定義咗顏色。
• 光譜帶寬（Δλ）：通常為25 nm。呢個係測量發射光譜喺其最大強度一半時嘅寬度。
• 正向電壓（V_F）：喺20mA時範圍從2.70V到3.70V。呢個係LED工作時嘅壓降。
• 反向電流（I_R）：施加5V反向電壓時最大為50 μA。器件唔係為反向偏壓操作而設計。

重要注意事項：公差指定為：發光強度±11%，主波長±1nm，正向電壓±0.1V。5V反向電壓條件用於測試I_R only.

3. 分級系統解釋

為確保生產應用中顏色同亮度一致，LED會根據關鍵參數進行分級。咁樣設計師就可以選擇符合特定應用要求嘅部件。

3.1 發光強度分級

分級條件為I_F= 20mA。代碼表示亮度等級遞增。

• Q1：72.0 – 90.0 mcd
• Q2：90.0 – 112.0 mcd
• R1：112.0 – 140.0 mcd
• R2：140.0 – 180.0 mcd

3.2 主波長分級

分級條件為I_F= 20mA。定義精確嘅藍色色調。

• X：465.0 – 470.0 nm
• Y：470.0 – 475.0 nm

3.3 正向電壓分級

分級條件為I_F= 20mA。對於設計限流電路同確保並聯串中亮度均勻非常重要。

• 10：2.70 – 2.90 V
• 11：2.90 – 3.10 V
• 12：3.10 – 3.30 V
• 13：3.30 – 3.50 V
• 14：3.50 – 3.70 V

4. 性能曲線分析

規格書提供咗幾條特性曲線，對於理解LED喺唔同操作條件下嘅行為至關重要。

4.1 相對發光強度 vs. 正向電流

呢條曲線顯示光輸出隨正向電流增加而增加，但唔係線性關係。喺較高電流下趨於飽和。操作電流顯著高於建議嘅20mA可能導致亮度收益遞減，同時增加熱量同加速老化。

4.2 相對發光強度 vs. 環境溫度

LED效率隨結溫升高而降低。呢條曲線通常顯示，隨著環境溫度從-40°C升至+85°C，光輸出會逐漸下降。應用中需要適當嘅熱管理以保持亮度一致。

4.3 正向電流降額曲線

呢個圖表定義咗最大允許連續正向電流作為環境溫度嘅函數。隨著溫度升高，必須降低最大允許電流，以保持喺器件功耗極限內並防止過熱。

4.4 正向電壓 vs. 正向電流

呢個IV（電流-電壓）特性本質上係指數性嘅。正向電壓嘅微小變化會導致電流嘅巨大變化，突顯咗使用恆流驅動器或計算精確嘅串聯電阻嘅關鍵必要性。

4.5 光譜分佈

光譜圖顯示一個以468 nm為中心嘅單峰，確認係單色藍光輸出。典型嘅25nm帶寬表示發射光嘅光譜純度。

4.6 輻射圖

呢個極坐標圖直觀地表示視角，顯示咗從LED中心軸唔同角度嘅相對發光強度，確認咗大約100度嘅視角。

5. 機械同封裝資料

5.1 封裝尺寸

19-21 SMD LED具有緊湊嘅矩形佔位面積。關鍵尺寸（毫米）大約為長度2.0mm、寬度1.25mm、高度0.8mm。公差通常為±0.1mm，除非另有說明。封裝具有陰極識別標記，對於PCB組裝期間正確定位至關重要。

5.2 極性識別

操作必須正確極性。封裝包括一個明顯嘅陰極標記。請務必參考封裝圖紙，識別實物元件上嘅呢個標記，並將其與PCB封裝上嘅相應標記對齊。

6. 焊接同組裝指引

6.1 限流要求

關鍵：必須使用外部限流電阻或恆流驅動電路與LED串聯。指數性IV特性意味著電源電壓嘅微小增加可能導致正向電流出現巨大且可能具有破壞性嘅浪湧。

6.2 回流焊接溫度曲線

呢款器件適合無鉛回流焊接。建議嘅溫度曲線如下：

• 預熱：150–200°C，持續60–120秒。
• 液相線以上時間（217°C）：60–150秒。
• 峰值溫度：最高260°C。
• 峰值5°C以內時間：最多10秒。
• 加熱速率：最高3°C/秒，直至217°C，然後最高6°C/秒至峰值。
• 冷卻速率：建議受控冷卻。

注意：同一器件上不應進行超過兩次回流焊接。

6.3 手動焊接

如果需要手動焊接，需要極度小心：

• 使用烙鐵頭溫度唔超過350°C嘅烙鐵。
• 每個端子嘅接觸時間限制喺最多3秒。
• 使用額定功率25W或更低嘅烙鐵。
• 焊接每個端子之間至少間隔2秒，以避免熱應力。

6.4 儲存同濕度敏感度

元件包裝喺帶有乾燥劑嘅防潮屏障袋中。

• 喺準備使用之前唔好打開個袋。
• 打開後，未使用嘅LED應儲存喺≤30°C同≤60%相對濕度嘅環境中。
• 開袋後嘅"車間壽命"為168小時（7日）。
• 如果元件超過呢個時間或乾燥劑指示劑變色，則需要進行烘烤：喺回流前，60°C ±5°C烘烤24小時。

6.5 返工同維修

強烈不建議焊接後進行返工。如果絕對無法避免，請使用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子並均勻抬起元件，以防止焊點或LED封裝受到機械應力。任何返工後都應檢查器件功能。

7. 包裝同訂購資料

7.1 標準包裝

LED以凸紋載帶形式供應，安裝喺7吋直徑捲帶上。每捲包含3000件。載帶寬度為8mm。

7.2 捲帶同載帶尺寸

規格書中提供咗捲帶軸心、凸緣同載帶凹槽嘅詳細機械圖紙，標準公差為±0.1mm。

7.3 標籤資料

捲帶標籤包含用於追溯同正確應用嘅關鍵信息：

• CPN：客戶部件編號（如有分配）。
• P/N：製造商產品編號（例如，19-21/BHC-ZQ1R2N/3T）。
• QTY：每捲包裝數量。
• CAT：發光強度分級代碼（例如，R1）。
• HUE：主波長/色度分級代碼（例如，X）。
• REF：正向電壓分級代碼（例如，12）。
• LOT No：製造批次號，用於追溯。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 背光：由於其細小尺寸同均勻視角，非常適合儀表板指示燈、薄膜開關、鍵盤同符號照明。
• 電信設備：電話、傳真機同網絡硬件嘅狀態指示燈同背光。
• LCD平面背光：可以用於陣列，為小型LCD顯示器提供側光。
• 一般指示燈用途：廣泛用於消費同工業電子產品中嘅電源狀態、模式選擇同警報指示燈。

8.2 設計考慮因素

• 電路設計：始終實施適當嘅電流調節。對於簡單嘅電阻限流設計，使用分級中嘅最大正向電壓（V_F）計算電阻值，以確保喺最壞情況下電流永遠唔超過20mA。
• PCB佈局：確保焊盤圖案與建議嘅封裝匹配。如果LED要以或接近其最大額定值驅動，請提供足夠嘅散熱設計。
• 光學設計：水清透鏡提供寬廣視角。對於聚焦或漫射光，可能需要外部透鏡或導光件。
• ESD保護：如果LED位於用戶可接觸嘅位置，請喺敏感線路上加入ESD保護二極管，因為150V HBM額定值相對較低。

9. 技術比較同差異化

同較大嘅通孔LED相比，19-21 SMD封裝為現代電子產品提供決定性優勢：

• 尺寸同重量：顯著更細更輕，實現小型化。
• 組裝成本：實現全自動、高速PCB組裝，降低勞動力成本。
• 可靠性：表面貼裝結構通常比帶引線嘅器件具有更好嘅抗振動同機械衝擊能力。
• 熱路徑：SMD封裝可以具有更直接嘅到PCB嘅熱路徑，如果設計得當，有助於散熱。
• 喺SMD藍色LED領域內，呢款部件嘅關鍵差異化因素在於其亮度（高達180mcd）、精確波長分級以及符合嚴格無鹵素同REACH標準嘅特定組合，呢啲對於某些市場同注重環保嘅設計可能至關重要。

10. 常見問題（基於技術參數）

10.1 用5V電源應該用幾大電阻值？

使用歐姆定律（R = (V_supply- V_F) / I_F)，並假設最壞情況（最低）V_F為2.7V以確保電流永遠唔超過20mA：R = (5V - 2.7V) / 0.020A = 115歐姆。應使用最接近嘅標準較高值（例如，120歐姆）。請務必根據您特定分級嘅實際V_F驗證電流。

10.2 可唔可以用30mA驅動呢個LED嚟增加亮度？

唔建議。連續正向電流嘅絕對最大額定值係20mA。超過呢個額定值會降低長期可靠性、增加結溫並加速光衰，可能導致過早失效。

10.3 點解儲存同烘烤過程咁重要？

SMD塑料封裝會從大氣中吸收水分。喺高溫回流焊接過程中，呢啲被困住嘅水分會迅速膨脹，導致內部分層或"爆米花"現象，從而破裂封裝或損壞晶片。濕度敏感標籤同烘烤程序可以防止呢種失效模式。

10.4 點樣解讀我捲帶上嘅分級代碼（例如Q1、X、12）？

呢啲代碼指定咗您LED嘅性能組別。例如，"Q1"表示發光強度介乎72-90 mcd之間，"X"表示主波長介乎465-470 nm之間，"12"表示正向電壓介乎3.10-3.30V之間。使用同一分級嘅部件可以確保您產品中亮度同顏色嘅一致性。

11. 實用設計同使用案例

場景：設計一個多LED狀態面板。一位設計師正在創建一個帶有十個藍色指示燈LED嘅控制面板。為確保亮度均勻，佢指定使用同一發光強度分級（例如R1）嘅LED。佢從3.3V電源軌為LED供電。喺電阻計算中使用分級14（3.7V）嘅最大V_F會導致負電阻，所以佢必須使用較低分級或較高電源電壓。佢選擇分級12（最大V_F3.3V）。使用典型V_F3.2V嘅計算得出R = (3.3V - 3.2V) / 0.020A = 5歐姆。需要一個細電阻，實際電流對V_F變化會非常敏感。喺呢種情況下，用於多個LED嘅恆流驅動器IC會比單獨電阻更穩健，無論單元之間V_F嘅細微差異如何，都能提供穩定亮度。

12. 工作原理

19-21 LED基於半導體p-n結中嘅電致發光原理工作。有源區由InGaN組成。當施加超過二極管開啟閾值嘅正向電壓時，來自n型區域嘅電子同來自p型區域嘅空穴被注入到有源區。當呢啲電荷載流子復合時，佢哋以光子（光）嘅形式釋放能量。InGaN合金嘅特定成分決定咗帶隙能量，直接對應於發射光嘅波長——喺呢種情況下，係大約468 nm嘅藍光。水清環氧樹脂封裝劑保護半導體晶片，提供機械穩定性，並作為透鏡塑造光輸出圖案。

13. 技術趨勢

像19-21封裝呢類SMD LED嘅發展，係由電子製造中持續趨向小型化、提高效率同更高可靠性嘅趨勢所推動。呢個領域嘅關鍵趨勢包括：

• 效率提升：持續嘅材料科學研究旨在提高InGaN晶片嘅內部量子效率，喺相同輸入電流（mA）下產生更高發光強度（mcd），或以更低功耗實現相同輸出。
• 熱管理改進：封裝材料同晶片貼裝技術嘅進步允許更好嘅晶片散熱，從而實現更高驅動電流或喺標準電流下延長壽命。
• 顏色一致性增強：更緊嘅分級公差同更先進嘅晶圓級製造工藝導致主波長同發光強度嘅變化減少，對於需要均勻外觀嘅應用至關重要。
• 更廣泛嘅環境合規：正如呢款元件所見，邁向無鹵素同更嚴格RoHS/REACH合規嘅趨勢正成為標準，反映咗行業對環境可持續性同材料安全嘅關注。
• 集成化：一個更廣泛嘅趨勢涉及將控制電子（如恆流驅動器或PWM控制器）直接與LED晶片集成到更先進嘅封裝類型中，為終端用戶簡化電路設計。