SMD 藍光 LED 19-217/B7C-ZL2N1B3X/3T 資料手冊 - 2.0x1.25x0.8mm - 2.5-2.9V - 40mW - 英文技術文件

1. 產品概述

19-217/B7C-ZL2N1B3X/3T 是一款緊湊型表面黏著藍光LED，專為需要高可靠性和高效組裝的現代電子應用而設計。此元件相較於傳統引線框架LED是一項重大進步，能為終端產品實現顯著的小型化與性能提升。

1.1 核心優勢與產品定位

此LED的主要優勢在於其微型佔位面積。SMD封裝允許顯著縮小印刷電路板（PCB）設計，從而實現更高的元件封裝密度。這直接轉化為設備尺寸的縮小，以及元件和成品的儲存需求降低。此外，SMD封裝的輕量化特性，使其成為重量為關鍵因素的便攜式和微型應用的理想選擇。本產品定位為可靠、符合產業標準的藍色指示燈和背光源，並符合主要的環境與安全法規。

1.2 主要功能

• 封裝： 供應形式為8mm載帶，安裝於7英吋直徑捲盤，完全相容於高速自動貼片設備。
• 焊接相容性： 設計用於標準紅外線（IR）與氣相迴焊製程。
• 環境合規性： 本元件為無鉛（Pb-free）產品，符合歐盟RoHS指令，並遵循歐盟REACH法規。同時歸類為無鹵素，其溴（Br）與氯（Cl）含量均低於900 ppm，且總和低於1500 ppm。
• 類型： 單色（藍色）LED，配備水透明樹脂透鏡。

2. 技術規格詳解

本節針對LED的電氣、光學及熱參數提供詳細且客觀的分析，這些參數對於穩健的電路設計至關重要。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了應力極限，超過此極限可能對元件造成永久性損壞。不保證在此極限或接近此極限的條件下運作。

• 逆向電壓 (V_R): 5V。在逆向偏壓下超過此電壓可能導致接面立即崩潰。
• 連續順向電流 (I_F): 10 mA。可持續施加的直流電流。
• 峰值順向電流 (I_FP): 40 mA。此僅允許在脈衝條件下（1 kHz、工作週期 1/10）處理暫態突波。
• 功率消耗 (P_d): 40 mW。在環境溫度 25°C 下，封裝可消耗的最大功率，計算方式為 V_F * I_F.
• 靜電放電 (ESD)： 150V（人體放電模型）。組裝期間必須遵守正確的 ESD 處理程序。
• Operating & Storage Temperature: -40°C 至 +85°C（操作），-40°C 至 +90°C（儲存）。
• 焊接溫度： 迴焊：峰值 260°C，最長 10 秒。手工焊接：每接點最高 350°C，最長 3 秒。

2.2 電氣與光學特性

此為在環境溫度 25°C、順向電流 2mA 下量測之典型性能參數，除非另有說明。

• 發光強度 (I_v): 範圍自 14.5 mcd（最小）至 36.0 mcd（最大），典型容差為 ±11%。此定義了 LED 的感知亮度。
• 視角 (2θ_1/2): 120度（典型值）。此為發光強度降至峰值強度一半時的全角度，表示其具有寬廣的視角錐。
• 峰值波長 (λ_p): 468奈米（典型值）。此為光譜功率分佈達到最大值時的波長。
• 主波長 (λ_d): 465.0奈米至475.0奈米。此定義了光線的感知顏色，具有嚴格的±1奈米容差。
• 頻譜頻寬 (Δλ): 25奈米（典型值）。此為發射光譜在其最大功率一半處的寬度。
• 順向電壓 (V_F): 在I_F=2mA，容差為±0.05V。這對於限流電阻的計算至關重要。
• 反向電流 (I_R): 在 V_R=5V 時最大為 50 μA。本元件並非設計用於反向偏壓操作。

3. 分級系統說明

LED 在生產後會根據關鍵參數進行分級，以確保一致性。型號 19-217/B7C-ZL2N1B3X/3T 編碼了此分級資訊。

3.1 發光強度分級 (代碼: L2, M1, M2, N1)

LED在I_F=2mA時分為四個亮度等級：

• L2： 14.5 - 18.0 mcd
• M1： 18.0 - 22.5 mcd
• M2： 22.5 - 28.5 mcd
• N1： 28.5 - 36.0 mcd

料號中的「N1」表示此特定元件屬於最高亮度分級。

3.2 主波長分級 (代碼: X, Y)

LED 在 I_F=2mA時分為四個亮度等級：

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

零件編號中的「X」指定了較低的波長範圍，從而產生略深的藍色調。

3.3 順向電壓分選 (代碼: 27, 28, 29, 30)

LED在I條件下被分為四個順向電壓檔位_F=2mA時分為四個亮度等級：

• 27： 2.50 - 2.60 V
• 28： 2.60 - 2.70 V
• 29： 2.70 - 2.80 V
• 30: 2.80 - 2.90 V

零件編號分檔字串中的「3」對應於一個 V_F 分檔，確保電路設計中的壓降可預測。

4. 性能曲線分析

該數據手冊提供了幾條特性曲線，對於理解 LED 在不同工作條件下的行為至關重要。

4.1 相對發光強度 vs. 順向電流

此曲線顯示發光強度隨正向電流增加而提升，但呈現非線性關係。它強調了以穩定、指定的電流（例如額定輸出所需的2mA）驅動LED的重要性，而非使用電壓驅動，因為微小的電壓變化可能導致電流和亮度大幅波動。

4.2 相對發光強度 vs. 環境溫度

LED的輸出會隨著接面溫度上升而降低。此曲線通常顯示從低溫到最高工作溫度（+85°C）強度逐漸下降的趨勢。在預期環境溫度較高或散熱不良的應用中，設計者必須考慮此熱衰減效應。

4.3 順向電流降額曲線

這是一個關鍵的設計工具。它規定了最大允許連續正向電流與環境溫度的函數關係。隨著溫度升高，最大安全電流會降低，以防止超過40mW的功耗限制並導致熱失控。

4.4 光譜分佈圖

光譜圖確認了一個以468奈米（藍色）為中心的窄發射波段，典型頻寬為25奈米。這種純淨的光譜是InGaN半導體材料的特徵。

4.5 輻射場型圖

極座標圖展示了120°的視角，說明光強度在空間中如何分佈。該場型通常為朗伯分佈或接近朗伯分佈，能在廣闊區域提供均勻的照明。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此LED的佔位面積非常緊湊。關鍵尺寸（單位為公釐，除非另有說明，公差為±0.1公釐）包括總長度、寬度和高度，以及焊墊佈局和建議的PCB焊盤圖案。精確的尺寸對於PCB佈局和焊膏鋼網設計至關重要，以確保正確的焊接和對位。

5.2 極性辨識

陰極通常有標記，常見的是在封裝對應側有綠色色調或成型上有凹口。放置時必須注意正確的極性以確保正常運作。

6. 焊接與組裝指南

遵循這些指南對於長期可靠性至關重要。

6.1 迴流焊溫度曲線 (無鉛)

提供詳細的溫度曲線：

• 預熱： 150-200°C 持續 60-120 秒，以緩慢提升溫度並活化助焊劑。
• 液相線以上時間 (TAL)： 在 217°C 以上保持 60-150 秒。
• 峰值溫度： 最高 260°C，持續時間不超過 10 秒。
• 加熱/冷卻速率： 最高加熱速率 6°C/秒，冷卻速率 3°C/秒，以最小化熱衝擊。

同一顆 LED 不應進行超過兩次迴焊。

6.2 儲存與濕度敏感性

LED封裝於內含乾燥劑的防潮阻隔袋中。

• 請於準備使用前再開啟包裝袋。
• 開封後，若儲存於≤30°C且≤60% RH環境下，請於168小時（7天）內使用。
• 若超過暴露時間或乾燥劑已飽和，在進行迴焊前需以60±5°C烘烤24小時，以防止「爆米花」現象（因濕氣汽化導致封裝破裂）。

6.3 手工焊接與返修

若需進行手工焊接：

• 使用烙鐵頭溫度 ≤350°C。
• 每個端子的接觸時間限制在 ≤3 秒。
• 使用低功率烙鐵 (≤25W)。
• 端子之間需有 ≥2 秒的冷卻間隔。
• 初次焊接後應避免重工。若不可避免，請使用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子並提起元件，以避免對焊點施加壓力。

7. 封裝與訂購資訊

7.1 捲帶與載帶規格

LED 以 7 英吋捲盤上的壓紋載帶形式供貨。載帶寬度為 8 毫米。每捲包含 3000 顆元件。提供載帶凹穴與捲盤軸心/凸緣的詳細尺寸，以確保與自動送料器相容。

7.2 標籤說明

捲盤標籤包含數個關鍵識別資訊：

• P/N： 完整產品編號。
• QTY： 捲盤上的數量。
• CAT/HUE/REF: 分別對應發光強度、主波長和順向電壓分級的代碼。
• LOT No: 可追溯批號。

8. 應用建議與設計考量

8.1 典型應用場景

• 背光： 由於其體積小巧且光線分佈均勻，非常適合儀表板指示燈、薄膜開關和符號照明。
• 通訊設備： 電話、傳真機和網路硬體中的狀態指示燈和鍵盤背光。
• LCD平面背光： 可用於陣列，為側光式或直下式小型LCD面板提供光源。
• 一般指示： 消費性和工業電子產品中的電源狀態、模式指示燈及裝飾照明。

8.2 關鍵設計考量

1. 電流限制： 外部限流電阻是 絕對必要的。LED的指數型I-V特性意味著電壓的微小增加會導致電流大幅增加，從而導致快速失效。電阻值使用 R = (V_supply - V_F) / I 計算。_F.
2. 熱管理： 雖然功耗較低，但若在接近最大電流或高環境溫度下操作，請根據降額曲線確保足夠的PCB銅箔面積或散熱孔。
3. ESD防護： 若LED可由使用者接觸，請在輸入線路上實施ESD防護，並在處理過程中遵循適當的ESD規範。
4. 光學設計： 120°視角提供廣泛的覆蓋範圍。如需聚焦光線，可能需要外部透鏡或導光管。

9. 技術比較與差異化

與舊式穿孔藍光LED或較大的SMD封裝相比，19-217具有明顯優勢：

• 尺寸： 其微型 2.0mm x 1.25mm 佔位面積，可實現前所未有的設計密度。
• 性能一致性： 在光強、波長和電壓上的嚴格分檔，確保了在多 LED 應用中具有一致的外觀和表現。
• 可製造性： 與自動化 SMT 組裝線的完全兼容性，相比手動插件，顯著降低了生產成本並提高了可靠性。
• 合規性： 符合 RoHS、REACH 和無鹵標準，使設計能適應全球具有嚴格環保法規的市場，具備未來適用性。

10. 常見問題（基於技術參數）

Q1: 當正向電壓已指定時，為何仍需限流電阻？
A1: 正向電壓是在特定電流（2mA）下的特性。電源電壓會變動，且LED本身的V_F 具有容差並隨溫度變化。電阻提供了一種線性、穩定的方法來設定電流，保護LED免於過流狀況。

Q2: 我可以持續以10mA驅動此LED嗎？
A2: 可以，10mA是在25°C下的絕對最大連續額定值。然而，您必須參考正向電流降額曲線。如果環境溫度更高，最大允許電流則更低。為了長期可靠運作，通常建議以較低電流（如5mA）驅動。

Q3: 型號中的「B3X」對我的設計有何意義？
A3: 這表示特定的性能分檔。「B3X」指向光強度與主波長的特定分檔。對於需要在多個單元或多批次生產中保持顏色和亮度一致性的設計，指定並遵循包含分檔代碼的完整型號至關重要。

Q4: 如何解讀120°的視角？
A4：這表示LED發出的光線呈寬廣的錐形。從正面觀看（0°）時，亮度為最大值。從中心偏移±60°（總共120°）時，亮度會降至最大值的一半。這適用於需要從多個角度觀察LED的應用場合。

11. 實務設計與使用案例研究

情境： 設計一個帶有四個藍色狀態指示燈的緊湊型控制面板。
實作：

1. 電路設計： 使用5V系統電源。目標I_F = 5mA 以獲得良好亮度與使用壽命。假設典型的 V_F 為 2.7V，計算 R = (5V - 2.7V) / 0.005A = 460Ω。使用最接近的標準值 470Ω。
2. PCB 佈局： 將四個 LED 對齊放置。請嚴格遵循資料手冊中推薦的焊盤圖形。包含一個連接到陰極焊盤的小型銅箔區域，以提供輕微的散熱效果。
3. 組裝： 在生產線準備就緒前，請保持捲帶密封。請嚴格遵循迴焊溫度曲線。焊接後執行目視檢查。
4. 結果： 四個指示燈具有一致的藍色與亮度、可靠的操作，以及專業、微型化的外觀。

12. 運作原理介紹

此LED基於氮化銦鎵（InGaN）半導體晶片。當施加超過接面內建電位的順向電壓時，電子和電洞被注入活性區域並在此復合。此復合過程以光子（光）形式釋放能量。InGaN合金的特定成分決定了能隙能量，直接對應發射光的波長——本例約為468奈米（藍光）。水清環氧樹脂封裝體保護晶片，作為透鏡塑造光輸出，並為高光學清晰度與長期穩定性而配方。

13. 技術趨勢與背景

19-217 LED體現了光電領域的關鍵趨勢：持續微型化、透過SMT相容性提升可製造性，以及嚴格遵守環保標準。使用InGaN技術產生藍光現已成熟且高度可靠。此類元件未來的發展可能聚焦於更高效率（每毫安培更多光輸出）、針對高階應用的更嚴格參數控制，以及與板載驅動器或控制電路的整合。在汽車、工業、消費性電子和物聯網裝置市場中，對此類緊湊、可靠且合規的指示燈與背光的需求持續增長。