SMD LED 19-21/G PC-FL1M2B/3T 數據表 - 純綠光 - 2.0x1.25x0.8mm - 最大2.35V - 60mW - 英文技術文件

1. 產品概述

19-21/G PC-FL1M2B/3T 是一款表面貼裝器件 (SMD) 發光二極管 (LED)，專為需要緊湊、高效且可靠的指示燈或背光解決方案的現代電子應用而設計。此元件相比傳統引線框架型 LED 有顯著進步，能大幅減少電路板佔用空間、提高封裝密度，並最終有助於終端用戶設備的小型化。其輕量化結構進一步提升了其在尺寸和重量為關鍵限制因素的應用中的適用性。

1.1 核心功能與優勢

此款SMD LED的主要優勢源於其封裝設計與物料合規性：

• 緊湊封裝： 以8毫米載帶包裝，捲繞於7吋直徑捲盤上，完全兼容高速自動貼片組裝設備，從而簡化製造流程。
• 穩固的製程兼容性： 設計可承受標準紅外線（IR）及氣相迴流焊接製程，確保能可靠地貼裝於印刷電路板（PCB）上。
• 環保與法規符合性： The device is manufactured as a Pb-free (lead-free) component. It complies with the EU's RoHS (Restriction of Hazardous Substances) directive, REACH regulations, and meets halogen-free standards (Bromine <900 ppm, Chlorine <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).
• 單色類型： 發出單一純綠色光，為指示用途提供一致的色度。

1.2 目標應用

此LED專為多種應用而設計，包括：

• 汽車內飾： 儀錶板、儀表板指示燈及開關面板的背光照明。
• 電訊： 電話、傳真機及其他通訊設備中的狀態指示燈及鍵盤背光。
• 消費電子產品： 液晶顯示器（LCD）的平面背光、開關照明及符號指示燈。
• 通用指示： 任何需要細小、明亮且可靠的綠色光源的應用。

2. 技術規格：深入分析

LED的性能與可靠性由其絕對最大額定值及電光特性所定義。在超出這些指定範圍的條件下操作器件，可能會導致永久損壞或降低其性能。

2.1 Absolute Maximum Ratings

此等額定值定義了在任何操作條件下，即使瞬間亦不應超越的應力極限。所有數值均以環境溫度 (Ta) 25°C 為準。

• 反向電壓 (VR): 5 V。施加超過此值的反向電壓可能導致接面即時擊穿。
• 連續正向電流 (IF): 25 mA。此為可持續通過 LED 的最大直流電流。
• 峰值正向電流 (IFP): 60 mA。此為最大脈衝正向電流，僅在1 kHz頻率下、佔空比為1/10時允許使用。不適用於連續操作。
• 功耗 (Pd)： 60 mW。此為封裝能夠以熱量形式消散的最大功率，計算方式為正向電壓 (VF) × 正向電流 (IF)。
• 靜電放電 (ESD) 人體模型 (HBM)： 2000 V。此額定值表示LED對靜電的敏感度。在組裝和處理過程中必須遵循正確的ESD處理程序。
• 工作溫度 (Topr)： -40°C 至 +85°C。此為保證LED能夠正常運作的環境溫度範圍。
• 儲存溫度 (Tstg)： -40°C 至 +90°C。裝置在未通電狀態下的儲存溫度範圍。
• 焊接溫度 (Tsol)：
  • 回流焊接：最高溫度為260°C，持續時間最長10秒。
  • 手動焊接：烙鐵頭溫度不得超過350°C，每個接點焊接時間最長3秒。

2.2 電氣及光學特性

這些參數定義了LED在正常工作條件下（除非另有說明，Ta=25°C，IF=20mA）的光輸出和電氣行為。「Typ.」欄代表典型值或平均值，而「Min.」和「Max.」則定義了保證的極限值。

• 發光強度 (Iv)： 11.5 mcd (最小值) 至 28.5 mcd (最大值)。此為以毫坎德拉量度的LED感知亮度。特定單位的實際數值取決於其分檔代碼 (見第3節)。
• 視角 (2θ1/2)： 100 度 (典型值)。此為發光強度降至0度 (軸向) 強度一半時的全角。100度角提供寬廣的視錐。
• 峰值波長 (λp)： 561 nm (典型值)。此為發射光的光譜功率分佈達到最大值時的波長。
• 主波長 (λd)： 557.5 nm (最小值) 至 565.5 nm (最大值)。此為人眼感知、最匹配LED光色的單一波長。它是顏色規格的關鍵參數。
• 光譜輻射帶寬 (Δλ)： 20 nm (典型值)。發射光譜在峰值強度一半處的寬度（半高全寬 - FWHM）。帶寬越窄，表示光譜顏色越純淨。
• 正向電壓 (VF): 在 IF=20mA 時為 1.75 V (最小) 至 2.35 V (最大)。LED 導通電流時兩端的電壓降。此參數對設計限流電路至關重要。
• 反向電流 (IR): 在 VR=5V 時為 10 μA (最大)。當 LED 處於反向偏壓時流過的微小漏電流。數據手冊明確指出，此器件並非為反向操作而設計；此測試條件僅用於特性表徵。

關於公差的重要說明: 數據手冊規定了關鍵參數的製造公差：發光強度 (±11%)、主波長 (±1nm) 和正向電壓 (±0.1V)。這些公差適用於每個分檔內的值（參見下一節）。

3. 分級系統說明

為確保批量生產的一致性，LED會根據測量性能被分入「分級」。這讓設計師能根據特定應用需求，選用特性受嚴格控制的元件。

3.1 發光強度分級

LED根據其在20mA下測得的Iv值，分為四個強度級別（L1、L2、M1、M2）。這便於為需要特定亮度水平的應用進行選擇。

• 級別 L1： 11.5 – 14.5 mcd
• 級別 L2： 14.5 – 18.0 mcd
• Bin M1: 18.0 – 22.5 mcd
• Bin M2: 22.5 – 28.5 mcd

3.2 主波長分級

綠光嘅顏色（色調）係通過分選入四個波長區間（C10 至 C13）嚟控制。對於多個指示燈之間顏色一致性好重要嘅應用嚟講，呢一點至關重要。

• Bin C10: 557.5 – 559.5 nm
• Bin C11: 559.5 – 561.5 nm
• Bin C12: 561.5 – 563.5 nm
• Bin C13: 563.5 – 565.5 nm

3.3 正向電壓分檔

LED亦會根據其在20mA下的正向壓降進行分檔。這有助於設計電源供應及限流電路，特別是在驅動多個串聯LED時。

• 檔位0： 1.75 – 1.95 V
• 檔位1： 1.95 – 2.15 V
• 檔位2： 2.15 – 2.35 V

呢三個分級代碼（例如 M2、C11、1）嘅組合，可以獨特地定義某一批次 LED 嘅性能特徵。

4. 性能曲線分析

數據表提供咗幾條特性曲線，用嚟說明 LED 喺唔同條件下嘅行為。理解呢啲曲線對於穩健嘅電路設計至關重要。

4.1 正向電流與正向電壓關係 (I-V 曲線)

呢條曲線顯示流經 LED 嘅電流同佢兩端電壓之間嘅指數關係。正向電壓 (VF) 會隨電流增加。呢條曲線對於選擇合適嘅限流電阻或者設計恆流驅動器好關鍵。喺 20mA 電流下，典型 VF 大約係 2.0V，但根據分級，佢可以喺 1.75V 到 2.35V 之間變化。

4.2 相對發光強度與正向電流關係

此圖表展示咗光輸出點樣隨驅動電流增加而提升。通常係一種次線性關係；電流加倍並唔會令光輸出加倍。喺建議嘅20mA或以下操作，可以確保最佳效率同使用壽命。

4.3 相對發光強度與環境溫度關係

LED嘅光輸出係受溫度影響嘅。呢條曲線顯示，發光強度會隨環境溫度（Ta）上升而下降。例如，喺最高工作溫度+85°C時，光輸出可能會明顯低過喺25°C時嘅輸出。喺高溫環境下操作嘅設計必須考慮呢一點。

4.4 正向電流降額曲線

呢條係可靠性方面最關鍵嘅曲線之一。佢顯示咗最大允許連續順向電流係環境溫度嘅函數。隨住溫度上升，最大安全電流會下降，以防止過熱同加速老化。喺85°C時，最大允許電流會低過喺25°C額定嘅25mA。

4.5 光譜分佈

光譜圖繪製咗唔同波長下發出嘅光嘅相對強度。對於呢款純綠AlGaInP LED嚟講，圖表顯示咗一個單一、主要嘅峰值，中心大約喺561 nm，典型半高全寬(FWHM)為20 nm，確認咗其單色綠光輸出。

4.6 輻射圖（空間分佈）

呢個極座標圖展示咗LED喺空間上點樣發光。圖中確認咗100度視角，顯示強度下降到軸上值50%時嘅角度。圖案大致呈朗伯分佈（餘弦分佈），呢種分佈喺帶有擴散透鏡嘅SMD LED中好常見。

5. 機械與封裝資料

5.1 封裝尺寸與外形

19-21 SMD LED嘅佔位面積非常細小。主要尺寸（單位：毫米，公差±0.1毫米，除非另有註明）包括主體長度約2.0毫米、寬度約1.25毫米，典型高度為0.8毫米。詳細圖紙標明咗焊盤間距（典型值1.4毫米）、焊盤圖案建議以及整體封裝輪廓，以指導PCB佈局設計。

5.2 極性識別

正確方向至關重要。陰極（負極）有清晰標記。封裝頂部有一個獨特的陰極標記（通常為綠色圓點、凹口或斜角）。陽極和陰極焊盤的底部金屬化處理亦可能有所不同。在PCB設計和組裝時，務必參考數據表中的圖示。

6. 焊接與組裝指引

嚴格遵守這些指引對於確保焊點可靠性及防止LED受損至關重要。

6.1 回流焊接溫度曲線 (無鉛)

建議的無鉛回流焊接溫度曲線如下：

• 預熱： 在60-120秒內從環境溫度升至150-200°C，均勻加熱電路板並激活助焊劑。
• 浸潤/回流： 高於液相線（217°C）的時間應為60-150秒。峰值溫度不得超過260°C，且高於255°C的時間必須限制在最多30秒。
• 冷卻： 最大冷卻速率應為每秒6°C。

6.2 手動焊接注意事項

如必須進行手動焊接，需格外小心：

• 使用烙鐵頭溫度 ≤ 350°C 嘅焊接工具。
• 每個端子嘅接觸時間限制喺 ≤ 3 秒。
• 使用功率 ≤ 25W 嘅烙鐵。
• 焊接每個端子之間，至少要有 2 秒冷卻間隔。
• 焊接期間或之後，避免對 LED 主體施加機械應力。

6.3 返工與維修

強烈不建議在焊接後進行維修。若實在無法避免，必須使用專用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，以便安全移除。返工期間造成熱損壞的可能性很高，維修後應驗證LED的特性。

7. 儲存與濕度敏感度

此LED封裝於內附乾燥劑的防潮屏障袋中，以防止吸收大氣中的濕氣，此類濕氣可能導致迴流焊期間出現「爆米花」現象（封裝開裂）。

• 使用前： 在準備進行組裝前，請勿打開防潮袋。
• 開封後： 請於開封後168小時（7天）內使用LED。已開封的包裝應儲存於溫度≤30°C且相對濕度≤60%的環境中。
• 重新烘烤： 若儲存時間超出規定，或乾燥劑指示劑顯示已飽和，則需在進行回流焊前，以60 ±5°C的溫度烘烤24小時。

8. 包裝與訂購資料

8.1 帶裝與捲盤規格

LED以寬度為8毫米的壓紋載帶包裝供應。每捲直徑為7英寸，內含3000件。提供載帶凹穴尺寸及捲盤芯/凸緣尺寸的詳細圖紙，以確保與自動化組裝設備兼容。

8.2 標籤資料

捲盤標籤包含用於追溯及正確應用的關鍵資料：

• 零件編號： 產品編號（例如：19-21/G PC-FL1M2B/3T）。
• 數量： 包裝數量（3000件/卷）。
• CAT（或 Iv Rank）： 發光強度分級代碼（例如：M1）。
• 色調： 主波長/色度分級代碼（例如：C11）。
• REF (或 VF Rank): 正向電壓分級代碼 (例如：1).
• LOT No: 用於追溯的生產批次編號。

9. 應用設計考慮因素

9.1 電流限制是強制性要求

數據表明確警告：「客戶必須使用電阻進行保護。」LED 是電流驅動器件。正向電壓的微小增加可能導致電流大幅且具破壞性的增加。外部限流電阻或恆流驅動電路絕對必不可少。電阻值可使用歐姆定律計算：R = (Vsupply - VF) / IF，其中 VF 取自相應分級的典型值或最大值。

9.2 熱管理

雖然封裝細小，但功耗（高達60mW）會產生熱量。為確保長期可靠運作，特別是在高環境溫度或高驅動電流下：

• 請遵循電流遞減曲線。
• 確保PCB上有足夠的銅箔面積連接LED焊盤，以作為散熱器。
• 避免將LED放置在靠近其他發熱元件的位置。

9.3 光學考量

其100度的寬廣視角，令此LED適合需要從多角度觀察指示燈的應用。如需更集中的光線，可能需要外加透鏡或導光管。其透明樹脂能提供明亮且非飽和的外觀。

10. 技術比較與差異分析

基於AlGaInP（磷化鋁鎵銦）技術嘅19-21/G LED，為純綠色發光提供特定優勢：

• 對比傳統綠色LED： 相比舊有技術，AlGaInP技術通常為綠色同黃色提供更高效率同更好嘅色彩純度（更窄嘅光譜）。
• 對比更大嘅SMD封裝： 19-21嘅佔位面積屬於較細嘅標準SMD LED封裝之一，相比0603或0805尺寸嘅LED，能夠實現更高密度嘅佈局。
• 對比不合規元件： 其完全符合RoHS、REACH及無鹵素標準，在環保法規嚴格的市場中成為關鍵優勢，確保產品更容易整合以進行全球銷售。

11. 常見問題（基於技術參數）

11.1 使用5V電源需要甚麼電阻？

為安全起見，採用最大VF值2.35V（Bin 2）及目標IF值20mA計算：R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 歐姆。最接近的標準值為130歐姆或150歐姆。選用150歐姆時，IF ≈ 17.7mA，此為安全範圍並能略微延長使用壽命。請務必根據您的具體電源電壓及選定電流進行計算。

11.2 可以用3.3V驅動嗎？

可以，3.3V電源適合使用。電阻計算公式為：R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 歐姆。選用68歐姆電阻是合適的選擇。請確保電源能提供所需電流。

11.3 為何高溫下光輸出會降低？

呢個係半導體LED嘅基本特性。隨住溫度上升，發光結嘅內部量子效率會降低，非輻射復合會增加，導致喺相同驅動電流下光輸出減少。降額曲線通過降低允許電流來管理結溫，從而補償呢個效應。

11.4 「無鉛」同「無鹵素」對我嘅設計有咩意義？

無鉛意指元件引腳上嘅電鍍焊料同製造中使用嘅內部焊料唔含鉛，符合全球環保法規。無鹵意指塑膠封裝材料唔含有超出指定限值嘅溴化或氯化阻燃劑，減少器件暴露於極端高溫或火災時釋放有毒煙霧。

12. 設計應用案例研究：儀表板開關背光

場景： 為汽車儀表板開關設計背光，必須喺日光同黑暗環境下都清晰可見，工作溫度範圍為-30°C至+85°C。 設計選擇：

1. LED選擇： 選擇發光強度較高嘅光學檔（例如M2）以確保足夠亮度。為咗所有開關嘅顏色一致性，請選擇波長範圍窄嘅檔位（例如C11）。
2. 驅動電路： 使用專為汽車環境設計嘅恆流驅動器IC，而非簡單電阻。咁樣可以確保無論電池電壓波動（例如由9V至16V）亮度都保持一致。將電流設定喺15-18mA，以延長使用壽命並考慮到高環境溫度。
3. PCB佈局： 提供充足嘅銅箔區域並連接至LED嘅散熱焊盤（陽極同陰極），將熱量散發到PCB中。如果電路板係多層板，請使用散熱過孔。
4. 光學設計： 100度視角對於大多數開關設計而言已足夠。可使用導光管或擴散器將光線均勻分佈於開關圖標下方。
5. Storage & Assembly: 請嚴格遵守濕度敏感度指引，因為汽車PCB組裝件通常會經歷多次回流焊接循環。

13. 工作原理

此LED基於半導體p-n接面中的電致發光原理運作。晶片材料為AlGaInP（磷化鋁鎵銦）。當施加超過接面內建電位的前向電壓時，來自n型區域的電子和來自p型區域的電洞會被注入活性區域。它們在該處發生輻射性復合，以光子（光）的形式釋放能量。AlGaInP合金的具體成分決定了能隙能量，從而直接定義了發射光的波長（顏色）——在此情況下為約561納米的純綠色。水清環氧樹脂封裝體用於保護晶片，作為透鏡塑造光輸出，並可能包含螢光粉或擴散劑（但對於單色類型，通常為透明）。

LED 規格術語

LED技術術語完整解釋