SMD LED 19-22/R6G6C-A01/2T 規格書 - 多色（紅/黃綠） - 封裝 2.0x1.25x0.8mm - 電壓 2.0V - 功率 60mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

19-22 SMD LED 是一款專為高密度PCB應用設計的緊湊型表面黏著元件。此多色版本在單一封裝內整合了兩個不同的LED晶片：一個發射亮紅色(R6)，另一個發射亮黃綠色(G6)。其微型佔位面積相較於傳統引腳框架元件，能顯著節省空間，有助於實現更小的終端產品設計、降低儲存需求並提高組裝密度。其輕量化結構更使其成為便攜式和微型電子設備的理想選擇。

本產品設計與現代自動化貼片組裝線及標準紅外線或氣相迴流焊接製程相容。它遵循嚴格的環境與安全標準，完全無鉛，符合歐盟RoHS指令、歐盟REACH法規，並滿足無鹵素標準 (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm)。

2. 技術參數詳解

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。不保證在或超過這些極限下操作，為確保長期可靠性能應避免。

• 反向電壓 (V_R):5 V。在反向偏壓下超過此電壓可能導致接面崩潰。
• 連續順向電流 (I_F):R6與G6晶片均為 25 mA。此為在Ta=25°C下連續操作的最大直流電流。
• 峰值順向電流 (I_FP):60 mA (工作週期 1/10 @1KHz)。適用於脈衝操作，但不適用於直流。
• 功率消耗 (P_d):60 mW。封裝可消耗的最大功率，計算方式為 V_F* I_F.
• 靜電放電 (ESD) HBM:2000 V。表示元件的敏感度；必須遵循正確的ESD處理程序。
• 操作溫度 (T_opr):-40°C 至 +85°C。正常操作時的環境溫度範圍。
• 儲存溫度 (T_stg):-40°C 至 +90°C。
• 焊接溫度:迴流焊：峰值260°C，最長10秒。手動焊接：每端點350°C，最長3秒。

2.2 電氣與光學特性 (Ta=25°C)

這些是在標準測試條件下 (I_F=20mA, Ta=25°C) 測量的典型性能參數。

• 發光強度 (I_v):
  • R6 (紅): 45.0 - 112.0 mcd (參見分級)。
  • G6 (黃綠): 45.0 - 72.0 mcd (參見分級)。
  • 公差: ±11%。
• 視角 (2θ_1/2):130° (典型值)。此寬廣視角確保從不同角度均有良好的可見度。
• 峰值波長 (λ_p):
  • R6: 632 nm (典型值)。
  • G6: 575 nm (典型值)。
• 主波長 (λ_d):
  • R6: 617.5 - 633.5 nm。
  • G6: 567.5 - 575.5 nm。
  • 公差: ±1 nm。
• 光譜輻射頻寬 (Δλ):兩種顏色均為 20 nm (典型值)，表示發光顏色相對純淨。
• 順向電壓 (V_F):
  • R6 & G6: 1.7V (最小), 2.0V (典型), 2.4V (最大) @ I_F=20mA。
• 反向電流 (I_R):10 µA (最大) @ V_R=5V。

3. 分級系統說明

LED會根據關鍵光學參數進行分類（分級），以確保生產批次內的一致性。這讓設計師能選擇符合特定亮度和顏色要求的元件。

3.1 R6 (亮紅) 分級

• 發光強度分級:
  • P1: 45.0 - 57.0 mcd
  • P2: 57.0 - 72.0 mcd
  • Q1: 72.0 - 90.0 mcd
  • Q2: 90.0 - 112.0 mcd
• 主波長分級:
  • E4: 617.50 - 621.50 nm
  • E5: 621.50 - 625.50 nm
  • E6: 625.50 - 629.50 nm
  • E7: 629.50 - 633.50 nm

3.2 G6 (亮黃綠) 分級

• 發光強度分級:
  • P1: 45.0 - 57.0 mcd
  • P2: 57.0 - 72.0 mcd
• 主波長分級:
  • C15: 567.50 - 569.50 nm
  • C16: 569.50 - 571.50 nm
  • C17: 571.50 - 573.50 nm
  • C18: 573.50 - 575.50 nm

完整的產品代碼包含亮度(CAT)和波長(HUE)分級代碼，允許精確選擇。

4. 性能曲線分析

4.1 R6 晶片特性

提供的R6（紅）晶片曲線說明了關鍵關係：

• 相對發光強度 vs. 環境溫度:發光輸出隨著環境溫度升高而降低，這是LED的典型行為，原因在於內部量子效率降低以及高溫下非輻射復合增加。
• 順向電壓 vs. 順向電流 (I-V 曲線):顯示指數關係。曲線的膝點電壓約在1.7-2.0V。動態電阻可從膝點電壓以上的斜率推斷。
• 相對發光強度 vs. 順向電流:在正常工作範圍內（最高約20-30mA），輸出與電流大致呈線性關係，之後效率可能因發熱和其他效應而下降。
• 光譜分佈:圖表顯示主峰約在632 nm（紅色），典型的半高全寬(FWHM)約為20 nm。

4.2 G6 晶片特性

為G6（黃綠）晶片提供了類似的曲線，描繪了：

• 相對發光強度 vs. 環境溫度。
• 順向電壓 vs. 順向電流。
• 相對發光強度 vs. 順向電流。
• 光譜分佈:預期峰值約在575 nm。

這些曲線對於熱管理設計以及預測非標準操作條件下的性能至關重要。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

19-22 SMD LED 具有非常緊湊的佔位面積。關鍵尺寸（公差 ±0.1mm，除非另有說明）包括：

• 封裝長度: 2.0 mm
• 封裝寬度: 1.25 mm
• 封裝高度: 0.8 mm
• 定義了端子尺寸和間距以確保可靠的焊接。

詳細的尺寸圖對於PCB焊墊圖案設計（佔位）至關重要。正確設計的佔位能確保焊點形成、對位和機械穩定性。

5.2 極性辨識

封裝包含極性指示，通常是凹口或標記的陰極。放置時的正確方向對於電路功能至關重要。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴流焊溫度曲線 (無鉛)

這是可靠組裝的關鍵製程。建議的溫度曲線包括：

• 預熱:150-200°C，持續60-120秒。逐步加熱以減少熱衝擊。
• 液相線以上時間 (TAL):217°C以上，持續60-150秒。
• 峰值溫度:最高260°C，最長保持10秒。
• 升溫速率:最高6°C/秒，直至255°C。
• 降溫速率:最高3°C/秒。
• 迴流次數限制:組裝不應進行超過兩次的迴流焊接，以防止對LED封裝和焊線造成過度的熱應力。

6.2 手動焊接

若需手動焊接：

• 烙鐵頭溫度: < 350°C。
• 每端點接觸時間: ≤ 3 秒。
• 烙鐵功率: ≤ 25W。
• 焊接期間或之後避免對元件施加機械應力。

6.3 儲存與濕度敏感性

LED包裝在帶有乾燥劑的防潮袋中，以防止吸濕，吸濕可能在迴流焊過程中導致爆米花效應（封裝開裂）。

• 使用前:在準備組裝前，請勿打開防潮袋。
• 開封後:若儲存在 ≤ 30°C 且 ≤ 60% RH 條件下，請在168小時（7天）內使用。
• 重新烘烤:若超過暴露時間或乾燥劑已飽和，請在使用前以60 ±5°C烘烤24小時。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

元件以業界標準的凸版載帶供應，適用於自動化組裝。

• 載帶寬度:8 mm。
• 捲盤直徑:7 英吋。
• 口袋間距:載帶圖紙中定義。
• 每捲數量:2000 顆。

提供詳細的捲盤和載帶尺寸，以確保與送料器設備的相容性。

7.2 標籤說明

捲盤標籤包含幾個對可追溯性和驗證至關重要的代碼：

• P/N:產品編號 (例如，19-22/R6G6C-A01/2T)。
• QTY:包裝數量。
• CAT:發光強度等級 (分級代碼)。
• HUE:色度座標與主波長等級 (分級代碼)。
• REF:順向電壓等級。
• LOT No:製造批號，用於追溯。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 背光照明:由於體積小、亮度佳，非常適合儀表板指示燈、開關背光以及LCD符號的平面背光。
• 狀態指示燈:非常適合通訊設備（電話、傳真機）、消費性電子和工業控制面板，作為多色狀態或功能指示燈。
• 通用指示:任何需要緊湊、可靠且明亮的視覺指示的應用。

8.2 設計考量

• 限流: 外部限流電阻絕對是必需的。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，從而導致瞬間故障。電阻值計算為 R = (V_電源- V_F) / I_F.
• 熱管理:雖然功率消耗低，但將接面溫度維持在限度內是確保壽命和穩定光輸出的關鍵。若在高環境溫度或高電流下操作，請確保PCB有足夠的銅箔面積或散熱孔。
• ESD保護:若LED暴露於使用者介面，請在輸入線路上實施ESD保護，並在組裝時始終遵循ESD安全處理程序。
• PCB佈局:遵循尺寸圖中的建議焊墊圖案。確保焊墊間有阻焊壩以防止橋接。

9. 技術比較與差異化

19-22系列在特定情境下提供明顯優勢：

• 相較於較大的SMD LED (例如，3528, 5050):主要優勢是佔位面積顯著更小 (2.0x1.25mm)，可在電路板空間極為寶貴的情況下實現超小型化設計。代價通常是每個封裝的總光輸出較低。
• 相較於單色19-22 LED:此特定的A01/2T變體在單一封裝內整合了兩個不同顏色的晶片（紅色和黃綠色）。與使用兩個獨立的單色LED相比，這節省了空間和貼裝成本，簡化了需要雙色指示的設計。
• 相較於插件式LED:提供所有標準SMD的優點：適合自動化組裝、無需彎折/修剪引腳、高度更低，以及在高振動環境中性能更佳。
• 合規性:其完整的合規性（無鉛、RoHS、REACH、無鹵素）使其適用於要求最嚴格的全球市場和注重環保的設計。

10. 常見問題 (基於技術參數)

Q1: 我可以不使用電阻，直接從3.3V或5V邏輯電源驅動此LED嗎？

A:不行，絕對不行。您必須使用串聯的限流電阻。沒有電阻時，順向電壓僅約2.0V，因此來自3.3V或5V電源的過剩電壓將導致過大電流，立即損壞LED。

Q2: 峰值波長和主波長有何區別？

A: 峰值波長 (λ_p) 是發射光譜強度達到最大值時的波長。主波長 (λ_d) 是與LED感知顏色相匹配的單色光波長。λ_d對於顏色規格更為相關。規格書兩者皆有提供。

Q3: 我如何為我的應用選擇正確的分級代碼？

A: 若您的設計要求多個單元間亮度一致，請指定較窄的發光強度分級（例如，僅P2）。若顏色一致性至關重要（例如，用於顏色匹配），請指定較窄的主波長分級（例如，紅色用E5）。請參閱第3.1和3.2節的分級表。

Q4: 操作溫度最高85°C。我可以在戶外應用中使用它嗎？

A: 85°C額定值指的是元件周圍的環境空氣溫度。在暴露於陽光直射的戶外機殼內，內部溫度很容易超過此值。您必須設計系統，考慮太陽加熱、其他元件產生的內部熱量以及通風不足等因素，確保LED的局部環境溫度維持在-40°C至+85°C之間。

Q5: 為什麼打開防潮袋後有嚴格的7天車間壽命限制？

A: 塑膠LED封裝會從空氣中吸收濕氣。在高溫迴流焊接過程中，這些被困住的濕氣迅速轉化為蒸汽，產生壓力，可能導致封裝分層或環氧樹脂開裂，這種故障稱為爆米花效應。7天的限制是假設在適當的儲存條件下 (30°C/60%RH)。

11. 實務設計與使用案例

情境: 為便攜式醫療設備設計雙色狀態指示燈。

需求:設備需要一個單一、微小的指示燈來顯示待機（綠）和故障（紅）。電路板空間極其有限。設備必須符合RoHS和無鹵素標準，以滿足全球醫療市場的合規要求。

元件選擇:19-22/R6G6C-A01/2T是理想的選擇。其2.0x1.25mm的佔位面積節省了關鍵空間。整合的紅色(R6)和黃綠色(G6)晶片消除了對兩個獨立LED及其相關貼裝週期的需求。其完整的環境合規性滿足了法規需求。

電路設計:設計了兩個獨立的驅動電路，每個電路由微控制器的GPIO引腳、一個限流電阻和LED封裝的對應陽極組成。共陰極接地。為確保壽命，針對15mA的目標電流（遠低於25mA最大值）計算電阻值：R = (3.3V - 2.0V) / 0.015A ≈ 87Ω（使用82Ω或100Ω標準值）。

PCB佈局:使用了規格書中建議的焊墊圖案。在焊墊上使用小的散熱連接，以便於焊接，同時保持良好的熱連接至一小塊接地鋪銅以利散熱。

組裝與結果:元件以8mm載帶供應，用於自動貼裝。嚴格遵循設計的迴流焊溫度曲線。最終產品具有乾淨、專業外觀的雙色指示燈，滿足了所有尺寸、可靠性和合規性要求。

12. 技術介紹

19-22 LED 的R6（紅）和G6（黃綠）晶片均採用AlGaInP（磷化鋁鎵銦）半導體材料。AlGaInP是一種直接能隙III-V族化合物半導體，非常適合在琥珀色到紅色光譜範圍（約560-650 nm）內產生高效率發光。通過仔細調整晶格中鋁、鎵和銦的比例，可以精確調控能隙能量，從而控制發射光子的波長。

基本工作原理是電致發光。當順向電壓施加於p-n接面時，來自n型區域的電子和來自p型區域的電洞被注入主動區。在那裡，它們發生輻射復合，以光子的形式釋放能量。這些光子的波長（顏色）由主動區半導體材料的能隙能量決定。晶片被封裝在透明的環氧樹脂中，以保護半導體晶粒，作為透鏡塑造光輸出（實現130°視角），並提供機械穩定性。

13. 技術趨勢

像19-22這樣的微型SMD LED市場在幾個關鍵趨勢的推動下持續發展：

• 微型化程度提高:對更小的消費性電子產品、穿戴式裝置和醫療設備的需求，推動了比19-22更小佔位面積和更低高度的LED發展，例如晶片級封裝(CSP) LED或更小的封裝類型。
• 更高效率與亮度:磊晶生長、晶片設計和封裝取光效率的持續改進，使得相同或更小晶片尺寸能產生更高的發光強度，讓設計師能以更小的電流達到相同的亮度，從而改善電池壽命和熱性能。
• 進階顏色選項與多晶片整合:此產品所體現的趨勢——整合多種顏色——正擴展到在微型封裝中包含RGB（紅綠藍）或RGBW（紅綠藍白），實現單點光源的全彩可編程性。
• 增強可靠性與惡劣環境適用性:封裝材料（例如，以矽膠替代環氧樹脂以獲得更好的耐熱和抗紫外線能力）和封裝結構的發展，正在改善LED在汽車、工業和戶外應用中的壽命和性能。
• 智慧整合:一個更廣泛的趨勢是將控制電路（如恆流驅動器或簡單邏輯）直接與LED晶粒整合或在封裝內整合，朝著智慧LED元件發展，從而簡化系統設計。

19-22系列代表了此領域中一個成熟、可靠的解決方案，特別適合需要穩健性能和廣泛合規性的、成本效益高且空間受限的指示燈應用。