SMD LED 19-213/BHC-AP1Q2/3T 藍光規格書 - 藍色 - 20mA 順向電流 - 75mW 功率消耗 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

19-213/BHC-AP1Q2/3T 是一款表面黏著元件（SMD）LED，專為需要緊湊、高效且可靠光源的現代電子應用而設計。此元件為單色型，專門發射藍光，並採用無鉛材料製造，確保符合當代環境與安全標準，例如 RoHS、歐盟 REACH 以及無鹵素要求（溴<900 ppm，氯<900 ppm，溴+氯<1500 ppm）。

此 SMD LED 的主要優勢在於其微型佔位面積，相較於傳統引線框架型 LED 顯著更小。這種尺寸的縮減使設計師能夠實現更小的印刷電路板（PCB）佈局、更高的元件封裝密度、降低儲存空間需求，最終開發出更緊湊的終端用戶設備。此外，其輕量化結構使其成為重量最小化為關鍵因素的應用的理想選擇。

此元件以業界標準的 8mm 載帶包裝於 7 英吋直徑的捲盤上供應，確保與大量製造中常用的高速自動貼片設備相容。其設計亦與標準紅外線（IR）和氣相迴焊製程相容，便於整合至自動化組裝生產線。

2. 技術參數深度解析

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義了可能對元件造成永久損壞的極限。這些數值是在環境溫度（Ta）為 25°C 時指定的，在任何操作條件下均不得超過。

• 逆向電壓（VR）：5 V。此 LED 並非為逆向操作而設計；超過此電壓可能導致立即故障。
• 順向電流（IF）：20 mA。這是建議的連續操作電流。
• 峰值順向電流（IFP）：40 mA。此電流僅允許在脈衝條件下，於 1 kHz 頻率下佔空比為 1/10 時使用。
• 功率消耗（Pd）：75 mW。這是封裝在不超過其熱極限下所能消耗的最大功率。
• 靜電放電（ESD）人體模型（HBM）：150 V。必須遵循適當的 ESD 處理程序以防止潛在損壞。
• 操作溫度（Topr）：-40°C 至 +85°C。此元件額定在此寬廣溫度範圍內操作。
• 儲存溫度（Tstg）：-40°C 至 +90°C。
• 焊接溫度（Tsol）：對於迴焊焊接，指定峰值溫度為 260°C，最長 10 秒。對於手動焊接，烙鐵頭溫度不應超過 350°C，每個端子最長 3 秒。

2.2 電光特性

電光特性是在 Ta=25°C 且 IF 為 20 mA 的條件下測量的，代表元件在標準操作條件下的典型性能。

• 發光強度（Iv）：典型值並非單一數值；相反地，元件是分級的。範圍從最小值 45.0 mcd 到最大值 112.0 mcd。視角（2θ1/2）通常為 120 度，提供寬廣的光束模式。
• 峰值波長（λp）：通常為 468 nm，表示光譜發射最強的波長。
• 主波長（λd）：範圍從 464.5 nm 到 476.5 nm。這是人眼感知的單一波長，同樣會進行分級。
• 光譜輻射頻寬（Δλ）：通常為 25 nm，定義了在半最大強度（FWHM）處的發射光譜寬度。
• 順向電壓（VF）：在 IF=20mA 時，範圍從 2.7 V 到 3.7 V。此參數容差為 ±0.1V，同樣會進行分級。
• 逆向電流（IR）：當施加 5V 逆向電壓（VR）時，最大為 50 μA。此測試條件僅用於特性描述。

重要注意事項：關鍵參數指定了容差：發光強度（±11%）、主波長（±1 nm）和順向電壓（±0.1 V）。此元件明確非為逆向操作而設計；VR 額定值僅適用於 IR 測試。

3. 分級系統說明

為確保生產中顏色和亮度的一致性，LED 會根據發光強度和主波長進行分級。

3.1 發光強度分級

分級由字母數字代碼（P1、P2、Q1、Q2）定義，每個代碼涵蓋在 IF=20mA 時以毫燭光（mcd）測量的特定發光強度範圍。

• 分級 P1：45.0 mcd（最小）至 57.0 mcd（最大）
• 分級 P2：57.0 mcd 至 72.0 mcd
• 分級 Q1：72.0 mcd 至 90.0 mcd
• 分級 Q2：90.0 mcd 至 112.0 mcd

3.2 主波長分級

波長分級由字母數字代碼（A9、A10、A11、A12）定義，每個代碼涵蓋在 IF=20mA 時以奈米（nm）測量的特定主波長範圍。

• 分級 A9：464.5 nm 至 467.5 nm
• 分級 A10：467.5 nm 至 470.5 nm
• 分級 A11：470.5 nm 至 473.5 nm
• 分級 A12：473.5 nm 至 476.5 nm

此分級系統允許設計師選擇符合其應用中精確亮度和顏色一致性要求的元件。

4. 性能曲線分析

規格書提供了數條典型特性曲線，說明元件在不同條件下的行為。這些對於理解實際應用場景中的性能至關重要。

• 相對發光強度 vs. 環境溫度：此曲線顯示光輸出如何隨著環境溫度升高超過 25°C 而降低。對於熱管理設計以維持所需亮度水平至關重要。
• 相對發光強度 vs. 順向電流：此圖表說明了驅動電流與光輸出之間的非線性關係。在建議的 20mA 以上操作可能導致亮度收益遞減，同時增加元件的熱量和應力。
• 順向電流 vs. 順向電壓（IV 曲線）：此基本曲線顯示了二極體中電壓與電流之間的指數關係。指定的 VF 範圍（20mA 時 2.7V-3.7V）是從此曲線讀取的。
• 順向電流降額曲線：此曲線規定了最大允許順向電流作為環境溫度的函數。隨著溫度升高，最大安全電流會降低以防止過熱。
• 光譜分佈：相對強度與波長的關係圖，以典型峰值波長 468 nm 為中心，頻寬約為 25 nm。
• 輻射圖：描繪光強度空間分佈的極座標圖，確認了典型的 120 度視角。

5. 機械與包裝資訊

5.1 封裝尺寸

規格書包含 LED 封裝的詳細機械圖。圖中指定了所有關鍵尺寸，包括長度、寬度、高度、焊盤尺寸及其位置。除非另有說明，尺寸公差為 ±0.1 mm。此資訊對於 PCB 焊盤圖設計至關重要，以確保正確的焊接和對齊。

5.2 捲帶與載帶尺寸

產品以防潮包裝供應。載帶尺寸被指定以牢固地固定元件。每捲包含 3000 個元件。提供了捲盤（7 英吋直徑）、載帶和蓋帶的詳細圖紙，除非另有說明，所有公差均為標準 ±0.1 mm。這確保了與自動化組裝設備的相容性。

5.3 標籤說明

包裝標籤包含用於追溯性和正確應用的關鍵資訊：

• CPN：客戶產品編號。
• P/N：產品編號（例如，19-213/BHC-AP1Q2/3T）。
• QTY：包裝數量。
• CAT：發光強度等級（強度分級代碼）。
• HUE：色度座標與主波長等級（波長分級代碼）。
• REF：順向電壓等級。
• LOT No：製造批號，用於追溯。

防潮袋內包含乾燥劑和濕度指示卡，以保護元件在儲存和運輸過程中免受濕氣吸收。

6. 焊接與組裝指南

6.1 儲存與操作

這些 LED 對濕氣敏感。在準備使用元件之前，不得打開防潮袋。打開後：

• LED 應保持在 ≤30°C 且 ≤60% 相對濕度下。
• 必須在 168 小時（7 天）內使用。
• 未使用的 LED 應重新密封在帶有新鮮乾燥劑的防潮包裝中。
• 如果超過儲存時間或乾燥劑指示濕度過高，則需要在焊接前進行烘烤處理（60 ±5°C，24 小時）。

6.2 迴焊溫度曲線

指定了無鉛迴焊溫度曲線：

• 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。
• 峰值時間：最長 10 秒。
• 加熱速率：最高 6°C/秒，直至 255°C，然後最高 3°C/秒至峰值。

關鍵注意事項：迴焊不應執行超過兩次。加熱期間不應對 LED 施加應力，且焊接後 PCB 不應翹曲。

6.3 手動焊接與維修

如果手動焊接不可避免：

• 使用烙鐵頭溫度<350°C。
• 限制焊接時間為每個端子 ≤3 秒。
• 使用功率 ≤25W 的烙鐵。
• 焊接每個端子之間至少間隔 2 秒。

強烈不建議在焊接後進行維修。如果絕對必要，應使用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子以避免機械應力。必須事先評估維修過程中損壞 LED 特性的可能性。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

根據規格書，此藍光 SMD LED 適用於各種中低功率指示燈和背光應用，包括：

• 背光：用於消費電子產品、汽車內飾（非關鍵）和工業控制面板中的儀表板、開關和符號。
• 通訊設備：電話和傳真機中的狀態指示燈和鍵盤背光。
• LCD 背光：作為小型單色或分段式 LCD 顯示器的平面背光源。
• 一般指示：廣泛電子設備中的電源狀態、模式選擇和其他使用者介面指示燈。

7.2 設計考量

• 限流：外部限流電阻是必需的。順向電壓有一個範圍（2.7V-3.7V），且由於二極體的指數 IV 特性，電源電壓的微小變化可能導致順向電流發生巨大且可能具破壞性的變化。電阻值必須基於最壞情況的 VF（最小值）計算，以確保電流絕不超過 20mA 連續的絕對最大額定值。
• 熱管理：雖然封裝很小，但必須考慮功率消耗（最大 75mW）和降額曲線，特別是在高環境溫度環境或密閉空間中。足夠的 PCB 銅面積（散熱焊盤）有助於散熱。
• ESD 保護：150V HBM ESD 額定值相對較低。在處理這些 LED 的 PCB 上實施 ESD 保護措施，並在組裝和操作過程中始終遵循適當的 ESD 協議。

7.3 應用限制

規格書明確指出，此產品不建議用於高可靠性應用，例如軍事/航太系統或汽車安全/保全系統（例如，煞車燈、安全氣囊指示燈）。對於此類應用，應選擇具有相應汽車（AEC-Q101）或軍事資格的 LED。

8. 常見問題（基於技術參數）

Q1：為什麼限流電阻絕對必要？

A1：LED 是電流驅動裝置。其順向電壓（VF）具有生產容差並隨溫度變化。如果沒有串聯電阻，電流僅由電源電壓和 LED 的動態電阻決定，而動態電阻非常低。電源電壓的輕微增加或 VF 的降低（由於溫度升高）可能導致電流尖峰超過 20mA 的最大值，從而導致快速過熱和故障。電阻提供穩定、可預測且安全的電流。

Q2：如何為我的應用選擇正確的分級？

A2：選擇取決於您對亮度均勻性和顏色一致性的要求。如果多個 LED 並排使用（例如，在陣列或條形圖中），選擇來自相同發光強度分級（CAT）和主波長分級（HUE）的 LED 對於避免亮度或藍色色調的可見差異至關重要。對於要求較低的單一指示燈應用，較寬的分級可能是可接受的且更具成本效益。

Q3：我可以用高於 20mA 的脈衝電流驅動此 LED 使其更亮嗎？

A3：可以，但僅在嚴格限制內。規格書指定了在 1/10 佔空比和 1kHz 頻率下的峰值順向電流（IFP）為 40mA。脈衝可以實現更高的感知亮度。然而，您必須確保隨時間的平均電流不超過連續額定值，且接面溫度不超過其極限。降額曲線和功率消耗額定值仍必須遵守。

Q4：如果打開防潮袋後超過 7 天的車間壽命會發生什麼？

A4：塑膠 SMD 封裝會從空氣中吸收濕氣。在迴焊過程中，這些被困住的濕氣迅速轉化為蒸汽，可能導致內部分層、封裝破裂或焊點故障（"爆米花效應"）。如果超過車間壽命，必須在安全焊接前對元件進行烘烤（60°C，24 小時）以驅除濕氣。

9. 工作原理介紹

此 LED 基於由氮化銦鎵（InGaN）材料製造的半導體二極體結構，如元件選擇指南所示。當施加超過二極體導通閾值（約 2.7-3.7V）的順向電壓時，電子和電洞被注入半導體的主動區域。這些電荷載子重新結合，以光子（光）的形式釋放能量。InGaN 合金的特定成分決定了半導體的能隙能量，這直接決定了發射光的波長（顏色）。在此情況下，該合金被設計為在可見光譜的藍色區域產生光子，峰值波長約為 468 nm。透明樹脂封裝保護半導體晶片並充當透鏡，將發射光塑造成寬廣的 120 度視角。

10. 技術趨勢

19-213/BHC-AP1Q2/3T 代表了一種成熟的 SMD LED 技術。LED 產業中與此元件相關的總體趨勢包括持續推動提高效率（每瓦更多流明），這允許在相同電流下獲得更高的輸出，或以更低的功耗和更少的熱量獲得相同的亮度。還有一個趨勢是朝向更高的顏色一致性和更嚴格的分級，以滿足顯示器和照明應用的需求。此外，微型化持續進行，甚至更小的封裝佔位面積（例如，0402、0201 公制）在空間受限的應用中變得普遍。最後，增強可靠性和穩健性，包括更高的 ESD 額定值和改進的防潮性，是將 LED 應用擴展到更嚴苛環境（如汽車照明）的關鍵發展領域。