SMD LED 19-22/R6GHC-C02/2T 規格書 - 2.0x1.6x0.8mm - 紅/綠雙色 - 5mA - 簡體中文技術文件

1. 產品概述

19-22/R6GHC-C02/2T係一款專為高密度電子組裝而設計嘅緊湊型表面貼裝器件（SMD）LED。該元件喺單一封裝內集成咗兩種唔同嘅LED芯片技術：採用AlGaInP芯片實現亮紅色發光（代號R6），以及採用InGaN芯片實現亮綠色發光（代號GH）。呢種多色配置喺極細嘅佔位面積內提供咗設計靈活性。

同傳統嘅引線框架元件相比，呢款LED嘅主要優勢在於其尺寸顯著減細。呢種小型化令印刷電路板（PCB）設計更細、元件貼裝密度更高、儲存要求更低，並最終有助於開發更緊湊嘅終端用戶設備。其輕量化結構進一步令佢成為空間同重量係關鍵限制因素嘅微型同便攜式應用嘅理想選擇。

该器件以行业标准的8mm载带、7英寸直径卷盘形式提供，确保与高速自动化贴片组装设备的兼容性。其配方为无铅，并符合包括RoHS、欧盟REACH和无卤标准（Br <900 ppm， Cl <900 ppm， Br+Cl < 1500 ppm）在内的关键环保法规。

LED會根據其主波長進行分選（分檔），以確保應用內的顏色一致性。

2.1 絕對最大額定值

超出呢啲限制操作器件可能會導致永久性損壞。所有額定值均喺環境溫度（Ta）為25°C時指定。

• 反向電壓（VR）：5 V（最大值）。該器件並非為反向偏壓操作而設計；此額定值主要用於測試反向漏電流（IR）。
• 連續正向電流（IF）：R6（紅色）同GH（綠色）芯片都係25 mA。
• 峰值正向電流（IFP）：喺1 kHz頻率、佔空比1/10嘅條件下施加。R6芯片可承受60 mA，而GH芯片額定值為100 mA。此參數對於脈衝操作應用至關重要。
• 功耗（Pd）：R6芯片嘅最大允許功耗為60 mW，GH芯片為95 mW。呢個係熱管理嘅關鍵參數。
• 靜電放電（ESD）人體模型（HBM）：R6晶片提供高達2000V的穩健ESD保護，而GH晶片則更為敏感，額定值為150V。必須遵循正確的ESD操作程序，特別是對於綠色晶片。
• 工作與儲存溫度：器件額定工作溫度範圍為-40°C至+85°C，儲存溫度範圍為-40°C至+90°C。
• 焊接温度：對於迴流焊，峰值溫度指定為260°C，最長10秒。對於手工焊接，烙鐵頭溫度不得超過350°C，每個端子最長3秒。

2.2 光電特性

呢啲參數定義咗正常工作條件下嘅光輸出同電氣行為（除非另有說明，Ta=25°C， IF=5mA）。

• 發光強度（Iv）：R6（紅色）芯片嘅典型強度係20.0 mcd（最小值14.5 mcd）。GH（綠色）芯片嘅典型強度係65.0 mcd（最小值45.0 mcd）。適用±11%嘅容差。
• 視角（2θ1/2）：此封裝通常具有130度的寬視角，提供廣闊的照明範圍。
• 波長：
  • R6（紅色）：峰值波長（λp）為632 nm。主波長（λd）範圍為617.5 nm至629.5 nm，容差為±1 nm。光譜帶寬（Δλ）為20 nm。
  • GH（綠色）：峰值波長（λp）為518 nm。主波長（λd）範圍為517.5 nm至533.5 nm，容差為±1 nm。光譜帶寬（Δλ）為35 nm。
• 正向電壓（VF）：
  • R6（紅色）：在5mA下，典型值1.9 V，最大值2.3 V。
  • GH（綠色）：在5mA下，典型值2.9 V，最大值3.4 V。
• 反向电流（IR）：於VR=5V下量度。R6最大為10 μA，GH最大為50 μA。

3. 分檔系統說明

LED會根據其主波長進行分選（分檔），以確保應用中的顏色一致性。

3.1 R6（紅色）波長分檔

• 分檔代碼 1：617.5 nm ≤ λd < 621.5 nm
• 分檔代碼 2：621.5 nm ≤ λd < 625.5 nm
• 分檔代碼 3：625.5 nm ≤ λd ≤ 629.5 nm

3.2 GH（綠色）波長分檔

• 分檔代碼 1：517.5 nm ≤ λd < 525.5 nm
• 分檔代碼 2：525.5 nm ≤ λd ≤ 533.5 nm

對於需要喺顯示器或指示器面板上實現多個LED精確顏色匹配嘅設計師嚟講，此分檔信息至關重要。

4. 性能曲線分析

4.1 R6（紅色芯片）特性

提供的曲線說明了關鍵關係：

• 相對發光強度 vs. 正向電流：顯示光輸出隨電流的非線性增長。在建議的5mA以上工作可能產生更高強度，但會影響效率和壽命。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：展示了光輸出的負溫度係數。隨著結溫升高，發光強度降低，這是LED半導體的基本特性。
• 正向電壓 vs. 正向電流：描繪了二極管的I-V特性曲線。
• 峰值波長 vs. 環境溫度：顯示發射波長隨溫度嘅輕微偏移。

4.2 GH（綠色晶片）特性

綠色芯片嘅曲線包括：

• 光譜分佈：相對強度與波長關係圖，以518 nm為中心，具有定義的頻寬。
• 正向電壓 vs. 正向電流：與紅色晶片類似，但具有更高的開啟電壓，這是基於InGaN的綠色LED的典型特徵。
• 正向電流降額曲線：一個至關重要嘅圖表，顯示咗最大允許正向電流同環境溫度嘅函數關係。隨住溫度升高，必須降低最大電流以防止過熱並確保可靠性。
• 輻射圖：說明咗光強嘅空間分佈，確認咗130度嘅視角。
• 相對發光強度 vs. 正向電流與環境溫度：這些曲線結合起來顯示了光輸出如何取決於驅動電流和工作溫度。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

19-22 SMD封裝具有以下關鍵尺寸（容差±0.1mm）：

• 長度：2.0 mm
• 封裝具有極性標記，通常是陰極側的凹口或圓點，以確保組裝時方向正確。在推薦的焊盤佈局中，陰極也與特定的焊盤形狀相關聯。
• 高度：0.8 mm
• 引腳間距：1.5 mm
• 焊盘尺寸同形狀經已定義，以確保焊接可靠。

規格書中提供咗詳細嘅尺寸標註圖，用於PCB焊盤設計。

5.2 極性標識

該封裝設有極性標記，通常係陰極側嘅凹口或圓點，以確保組裝時方向正確。喺建議嘅焊盤圖案中，陰極亦對應特定嘅焊盤形狀。

6. 焊接與組裝指南

6.1 回流焊溫度曲線

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（217°C）：60–150秒。
• 峰值温度：最高260°C。
• 峰值溫度±5°C內時間：最長10秒。
• 升溫速率：最高6°C/秒。
• 255°C以上時間：最長30秒。
• 冷卻速率：最大3°C/秒。

同一器件上不應進行超過兩次的迴流焊。

6.2 儲存與操作注意事項

• 濕度敏感性：器件包裝在帶有乾燥劑的防潮屏障袋中。在準備使用元件之前，不得打開袋子。
• 車間壽命：開封後，如儲存於≤30°C及≤60% RH條件下，LED應在168小時（7天）內使用。未使用的部件必須重新密封。
• 烘烤：如暴露時間超過規定或乾燥劑指示受潮，則需在回流焊前於60 ±5°C下烘烤24小時。
• 限流：必須使用外部限流電阻。LED表現出指數級的電流-電壓關係，因此很小的電壓增加就可能導致巨大的、破壞性的電流浪湧。
• 機械應力：喺焊接或者最終應用嗰陣，要避免對LED本體施加壓力。組裝之後唔好扭曲PCB。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 卷帶與載帶規格

產品以防潮包裝系統提供：

• 載帶：寬度8mm，帶有為19-22封裝設計的凹槽。
• 捲盤：标准7英寸直径卷盘。
• 每卷数量：2000片。
• 捲盤尺寸：指定了外徑、軸心直徑和寬度，以確保與自動化設備的兼容性。

7.2 標籤資訊

卷盤標籤包含用於追溯同應用嘅關鍵資訊：

• 客戶產品編號（CPN）
• 產品編號（P/N）
• 包裝數量（QTY）
• 發光強度等級（CAT）
• 色度與波長等級（HUE）
• 正向電壓等級（REF）
• 批號（LOT No）

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 背光：由於其尺寸細小、視角寬闊，非常適合用於儀錶板指示燈、開關照明及符號背光。
• 通信設備：電話、傳真機及其他通信設備中的狀態指示燈和鍵盤背光。
• LCD平面背光：可用於陣列，為小型LCD面板提供邊緣或直接背光。
• 通用指示：廣泛應用於消費類、工業同汽車電子產品中嘅電源狀態、模式選擇同警報指示。

8.2 設計考量

• 驅動電路：始終使用串聯電阻來設定正向電流。根據電源電壓（Vs）、LED嘅正向電壓（VF）同所需電流（IF）計算電阻值：R = (Vs - VF) / IF。為進行保守設計，請使用規格書中嘅最大VF值。
• 熱管理：儘管尺寸細，但必須考慮功耗（Pd），特別係喺高環境溫度或密閉空間中。遵循GH芯片嘅降額曲線。確保PCB上有足夠嘅銅面積用於散熱。
• ESD保護：若組裝過程或最終使用環境存在ESD風險，特別係GH芯片上，應喺輸入線路上實施ESD保護。
• 光學設計：130度嘅寬視角提供咗寬廣、漫射嘅光線。若要更聚焦嘅光線，可能需要外部透鏡或導光件。

9. 技術對比與差異化

19-22/R6GHC-C02/2T在其類別中提供了幾個關鍵優勢：

• 雙芯片/多色能力：與使用兩個獨立嘅單色LED相比，將紅色同綠色集成喺一個封裝入面，慳咗電路板空間，簡化咗設計同組裝。
• 緊湊嘅佔位面積：2.0 x 1.6 mm嘅佔位面積屬於較細嘅SMD LED封裝之一，可以實現高密度佈局。
• 穩健嘅紅色芯片：基於AlGaInP的R6芯片提供高ESD抗擾度（2000V HBM），增強了操作和處理的可靠性。
• 環保合規：完全符合RoHS、REACH和無鹵標準，滿足現代電子產品嚴格的全球法規要求。
• 自動化友好：卷帶包裝以及與紅外/氣相回流焊的兼容性，支援經濟高效的大批量製造。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

10.1 我能否不使用電阻，直接將此LED連接到5V電源上驅動？

不能，這會損壞LED。LED是電流驅動器件。將5V電源直接連接到LED（尤其是典型VF為1.9V的紅色芯片）將導致電流遠超過25mA的最大額定值，從而導致立即失效。外部限流電阻是絕對必需的。

10.2 點解紅色同綠色晶片嘅ESD等級會唔同？

呢種差異源於底層半導體材料。AlGaInP（紅色）結構通常比InGaN（綠色/藍色）結構更能抵抗靜電放電。呢個係一種基本嘅材料特性。所以需要謹慎處理ESD，特別係處理綠色芯片嗰陣。

10.3 「分檔」資訊對我嘅設計有咩意義？

分檔確保了顏色一致性。如果您的應用要求多個LED顏色看起來相同（例如，指示燈條），您應指定來自相同波長分檔代碼（HUE）的LED。混合不同分檔可能導致肉眼可見的不同紅色或綠色色調。

10.4 呢個元件可以承受幾多次回流焊？

規格書規定最多可進行兩次迴流焊循環。每個熱循環都會對內部晶片黏接和引線鍵合產生應力。超過兩次循環會增加潛在可靠性故障的風險。

11. 實際設計案例分析

場景：為使用3.3V電源軌的便攜式裝置設計一個雙色（紅/綠）狀態指示燈。

設計步驟：

1. 選型：選擇19-22/R6GHC-C02/2T，因其具備雙色能力及細小尺寸。
2. 電路設計：需要兩個獨立嘅驅動電路（一個用於紅色陽極，一個用於綠色陽極，共陰極）。
3. 電阻計算：
   • 對於紅色（R6，目標IF=5mA，為安全起見使用最大VF=2.3V）：R_red = (3.3V - 2.3V) / 0.005A = 200 Ω。使用標準200 Ω或220 Ω電阻。
   • 對於綠色（GH，目標IF=5mA，使用最大VF=3.4V）：R_green = (3.3V - 3.4V) / 0.005A = -20 Ω。此計算表明3.3V不足以在5mA下驅動綠色芯片（VF典型值為2.9V，但最大值為3.4V）。電源電壓必須大於LED的正向電壓。對於綠色LED，需要更高的電源電壓（例如5V）或更低的驅動電流。
4. PCB佈局：如果用作指示燈，請將LED靠近電路板邊緣放置。使用規格書尺寸圖中推薦的焊盤佈局。在陰極焊盤上設置一些小的散熱連接，以幫助焊接同時提供散熱路徑。
5. 軟件控制：微控制器可以獨立控制紅色和綠色陽極，以顯示紅色、綠色或（透過快速交替）琥珀色/黃色。

此案例突顯了檢查電源電壓與正向電壓要求的重要性，特別是對於具有較高VF的綠色和藍色LED。

12. 工作原理簡介

發光二極管（LED）係一種半導體p-n結器件，透過稱為電致發光嘅過程發光。當喺p-n結上施加正向電壓時，來自n型區域嘅電子同來自p型區域嘅空穴會被注入到有源區。當呢啲電荷載流子（電子同空穴）複合時，佢哋會釋放能量。喺好似矽咁樣嘅傳統半導體中，呢種能量主要以熱嘅形式釋放。喺LED中使用嘅直接帶隙半導體材料（AlGaInP用於紅/橙/黃，InGaN用於綠/藍/白）中，呢種能量嘅好大部分以光子（光）嘅形式釋放。發射光嘅特定波長（顏色）由半導體材料嘅帶隙能量決定，而帶隙能量由其精確嘅化學成分控制。19-22器件喺一個封裝內包含兩個由唔同材料製成嘅此類p-n結，從而允許發射兩種唔同嘅顏色。

13. 技術發展趨勢

LED行業繼續沿住幾個與19-22 SMD LED等元件相關嘅關鍵軌跡發展：

• 效率提升：內部量子效率（IQE）同光提取技術嘅持續改進，令到喺相同輸入電流下可以獲得更高嘅發光強度（mcd），或者喺相同輸出下功耗更低。
• 小型化：對更細小終端產品嘅推動，促使LED封裝向更細嘅佔位面積同更低嘅剖面發展，跟隨如1.6x0.8mm同1.0x0.5mm封裝等趨勢。
• 顏色一致性與分檔改進：外延生長同製造控制嘅進步，減少咗波長同強度嘅自然變化，從而產生更嚴格嘅分檔，減少分揀需求，或者喺RGB應用中實現更精確嘅混色。
• 可靠性與穩健性增強：研究重點在於提高高溫工作下的壽命，並增加ESD耐受性，特別是對於敏感的基於InGaN的綠色和藍色芯片。
• 集成解決方案：趨勢是LED內置限流電阻、保護二極管甚至驅動IC（"智能LED"），以簡化電路設計並節省電路板空間。

19-22 LED代表咗一種成熟、廣泛採用嘅封裝形式，為大量指示燈同背光應用平衡咗性能、尺寸同成本。