SMD LED 19-117/BHC-ZL1M2RY/3T 規格書 - 藍光 468nm - 2.8x3.5x0.8mm - 3.1V - 40mW - 英文技術文件

1. 產品概述

The 19-117/BHC-ZL1M2RY/3T 是一款緊湊型表面黏著藍光LED，專為要求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有顯著進步，在電路板空間利用和製造效率方面提供顯著優勢。

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，這直接促成了更小印刷電路板（PCB）的設計。尺寸的縮減有助於提高元件封裝密度，從而在有限空間內實現更複雜的功能。此外，元件和最終組裝設備的儲存需求降低，為物流和產品外殼帶來了整體成本節約。

其輕量化結構使其特別適用於重量為關鍵設計因素的便攜式和微型電子設備。該元件以業界標準的8毫米載帶供應，安裝在直徑7英寸的捲盤上，確保與高速自動化取放組裝設備完全相容，這對於大規模生產至關重要。

1.2 目標應用與市場

此LED用途廣泛，適用於多個關鍵應用領域。一個主要應用案例是儀表板、儀表指示燈和薄膜開關的背光照明，其穩定的藍色輸出能提供清晰的照明。在電信領域，它可作為電話和傳真機等設備中的狀態指示燈和鍵盤背光。

它亦可用於液晶顯示器（LCD）、符號及各類開關介面後方的平面背光解決方案。其通用特性意味著它能適應各種需要可靠藍色光源的消費性、工業及汽車指示燈應用。

2. 技術規格與深度解讀

理解絕對最大額定值對於確保LED在應用電路中的長期可靠性及防止過早失效至關重要。

2.1 絕對最大額定值

該元件額定連續順向電流 (IF為10毫安。超過此數值將產生過多熱量，導致內部半導體接面劣化，進而造成發光輸出急遽下降，最終引發災難性故障。在脈衝操作模式下，峰值順向電流（IFP可允許達到40毫安，但僅限於嚴格遵循1/10佔空比、頻率1千赫茲的條件下。此設定能在不過熱的前提下，實現短暫的高亮度運作。

總功耗（Pd) 不得超過 40 mW，此數值為順向電流與電壓的函數。其工作與儲存溫度範圍分別規定為 -40°C 至 +85°C 與 -40°C 至 +90°C，顯示其適用於嚴苛環境。此元件提供一定程度的靜電放電 (ESD) 防護，依據人體放電模式 (HBM) 評級為 2000V，此為受控環境中處理的標準等級，但在組裝過程中仍需採取適當的 ESD 防護措施。

2.2 電光特性

在標準測試條件下（環境溫度 Ta=25°C，順向電流 5 mA），此 LED 展現關鍵性能參數。其發光強度 (Iv) 具有一個典型範圍，其最小與最大值由後續詳述的分級系統定義。視角 (2θ1/2) 是一個寬達120度的廣角，提供寬廣、擴散的發射模式，適合區域照明而非聚焦光束。

其光譜特性是呈現藍色的關鍵。峰值波長 (λp) 通常為468奈米（nm），而主波長（λd）則落在465.0 nm至475.0 nm之間。光譜帶寬（Δλ）約為25 nm，定義了藍色色彩的純度。順向電壓（VF要達到5 mA測試電流所需的電壓範圍為2.50V至3.10V。此參數對電路設計至關重要，因為它決定了LED兩端的電壓降以及所需的限流電阻值。

3. Binning System 說明

為確保量產的一致性，LED會根據性能進行分級。此系統讓設計師能選擇符合其應用特定最低要求的元件。

3.1 發光強度分級

發光輸出分為四個不同的等級：L1、L2、M1 和 M2。L1 等級代表最低輸出範圍（11.5 - 14.5 mcd），而 M2 等級代表最高輸出範圍（22.5 - 28.5 mcd）。設計師可以指定一個等級代碼，以確保其產品達到最低亮度水平，這對於需要均勻面板照明或符合特定能見度標準的應用至關重要。

3.2 主波長分級

藍光的顏色是通過主波長分檔來控制的。定義了兩個檔位：'X' (465.0 - 470.0 nm) 和 'Y' (470.0 - 475.0 nm)。'X' 檔產生的波長稍短，藍色較深；而 'Y' 檔的波長稍長，偏向藍青色調。這使得陣列中不同的 LED 可以進行顏色匹配，或出於品牌或美學原因確保特定的藍色調。

3.3 順向電壓分選

順向電壓被分為三個等級：9 (2.50 - 2.70V)、10 (2.70 - 2.90V) 和 11 (2.90 - 3.10V)。了解電壓等級對於設計高效的驅動電路至關重要。當多個LED在沒有獨立電流調節的情況下並聯連接時，使用來自相同或已知電壓等級的LED可以最大限度地減少電流和亮度的變化。

4. 性能曲線分析

所提供的特性曲線能深入洞察LED在不同操作條件下的行為，這對於穩健的系統設計是必要的。

4.1 相對發光強度 vs. 順向電流

顯示相對發光強度與順向電流關係的曲線通常是非線性的。輸出隨電流增加而增加，但最終會飽和。更重要的是，在建議電流以上工作會導致接面溫度過高，這不僅會降低效率，還會縮短元件壽命。此曲線有助於設計者在期望的亮度與操作壽命之間找到最佳平衡點。

4.2 相對發光強度 vs. 環境溫度

LED 的性能高度依賴於溫度。隨著環境溫度升高，發光輸出通常會下降。此曲線量化了該降額情況。對於處於高溫環境下的應用（例如，汽車儀表板內部或靠近其他發熱元件），此數據對於確保 LED 在所有操作條件下保持足夠亮度至關重要。這可能需要設計時選用更高亮度等級的 LED，或實施熱管理策略。

4.3 順向電流降額曲線

這無疑是可靠性方面最關鍵的曲線。它定義了在任何給定環境溫度下所允許的最大連續順向電流。隨著溫度升高，最大安全電流會隨之降低。遵循此降額曲線可防止熱失控，並確保LED在其安全工作區（SOA）內運行，這是達到指定壽命的基本條件。

4.4 頻譜分佈與輻射場型

光譜分佈圖顯示了以468 nm為中心、不同波長的光強度分佈。輻射模式圖（通常為極座標圖）則展示了光線從封裝體中發射的空間分佈特性。其寬達120度的視角證實了發光模式符合朗伯分佈或近似朗伯分佈，即光強在垂直於晶片的方向最強，並隨著角度增大而衰減。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與公差

此LED採用標準SMD封裝。關鍵尺寸包括決定PCB焊墊圖案的本體尺寸，以及陽極與陰極端子的位置。尺寸圖標示了所有關鍵量測值，除非另有註明，標準公差為±0.1 mm。此資訊用於建立PCB佔位面積，以確保正確的焊接與對位。

5.2 極性識別與焊墊設計

正確的極性對於LED運作至關重要。數據手冊的封裝圖清楚標示了陽極和陰極。通常，元件本體上會有一個焊墊被標記或具有不同的形狀（例如凹口或斜邊），以便在放大鏡下進行視覺識別。建議的PCB焊墊佈局能確保可靠的焊接點以及適當的熱和電氣連接。

6. 焊接與組裝指南

正確的處理與焊接對於維持LED的性能和可靠性至關重要。

6.1 迴流焊接參數

該元件相容於紅外線與氣相迴流焊接製程。文中提供了特定的無鉛焊接溫度曲線。關鍵參數包括預熱階段（150-200°C，持續60-120秒）、液相線以上（217°C）時間60-150秒，以及峰值溫度不超過260°C且最長持續10秒。同時也規定了最大升溫與降溫速率以防止熱衝擊。強烈建議迴流焊接次數不超過兩次，以避免損壞內部焊線或環氧樹脂透鏡。

6.2 手工焊接與返工注意事項

若無法避免手工焊接，必須極度小心。烙鐵頭溫度必須低於350°C，且與每個端子的接觸時間不得超過3秒。建議使用低功率烙鐵（≤25W）。此處提供一項重要警告：損壞常發生於手工焊接過程中。進行返工時，應使用專為SMD元件設計的雙頭烙鐵，同時加熱兩個端子並提起元件，以避免對焊點或LED本體造成應力。

6.3 儲存與濕度敏感性

LED 封裝於內含乾燥劑的防潮阻隔袋中，以防止吸收大氣濕度。在元件準備投入生產使用前，請勿開啟包裝袋。一旦開啟，若儲存環境為 ≤30°C 且 ≤60% 相對濕度，LED 應在 168 小時（7 天）內使用完畢。若超過此暴露時間，則需進行烘烤處理（60 ±5°C，24 小時）以去除濕氣，防止在高溫迴焊過程中發生「爆米花」效應或分層。

7. 封裝與訂購資訊

7.1 捲帶與載帶規格

本產品以捲帶包裝形式供應，適用於自動化組裝。載帶尺寸、凹槽尺寸及捲盤尺寸均有明確規範。每捲包含3000個元件。捲盤與載帶材料均具防潮設計，可在儲存與運輸過程中保護元件。

7.2 標籤說明與型號編碼

包裝標籤包含數個關鍵欄位：客戶料號 (CPN)、製造商料號 (P/N)、包裝數量 (QTY)，以及針對發光強度 (CAT)、主波長 (HUE) 與順向電壓 (REF) 的特定分檔代碼。批號 (LOT No.) 亦會提供以供追溯。理解此標籤對於確認收到的元件是否符合訂購規格至關重要。

8. 應用程式設計考量

8.1 電路設計與電流限制

最關鍵的設計規則是必須使用一個串聯的限流電阻（或在高階應用中使用恆流驅動器）。LED的正向電壓具有負溫度係數及製造公差。在沒有電流限制的情況下，電源電壓的輕微上升可能導致電流大幅且具破壞性的增加。電阻值可根據歐姆定律計算：R = (V_supply - V_F) / I_F, 其中 V_F 與 I_F 為目標工作點。

8.2 終端應用中的熱管理

儘管LED本身體積小，但管理其熱量對於性能和壽命至關重要。設計者應考慮從LED焊盤到PCB，乃至可能到散熱器的熱傳導路徑。在LED焊盤周圍使用具有足夠銅面積（散熱焊盤）的PCB有助於散熱。在高環境溫度的應用中，必須參考降額曲線。

8.3 光學整合

對於背光或指示燈應用，需考慮光路。其寬視角有利於均勻照亮擴散板或導光板。LED與被照面之間的距離，以及反射器或透鏡的使用，將影響最終的亮度與均勻度。在某些應用中，亦可透過螢光粉塗層透鏡或遠程螢光粉技術，將藍光轉換為白光或其他顏色。

9. 技術比較與差異化

與舊式穿孔LED技術相比，此款SMD LED在關鍵領域提供更優異的性能。無引線設計消除了寄生電感，若採用脈衝模式運作（儘管這並非典型應用），可實現更高頻率的開關切換。SMD封裝較小的熱質量能帶來更快的熱響應，但同時也意味著必須透過PCB更有效地導散熱量。

在藍色SMD LED類別中，19-117以其特定的組合脫穎而出：封裝尺寸（可實現極高密度布局）、寬廣視角（用於廣泛照明）以及完整的分檔系統（提供設計靈活性與一致性）。其符合RoHS、REACH及無鹵素標準，使其適合環境法規嚴格的全球市場。

10. 基於技術參數的常見問題（FAQ）

10.1 使用5V電源時應選用何種電阻值？

使用最大正向電壓（來自bin 11的3.10V）和標準亮度的目標電流5 mA：R = (5V - 3.10V) / 0.005A = 380 歐姆。最接近的標準值為390歐姆。使用390歐姆重新計算可得 I_F = (5V - 3.10V) / 390 = ~4.87 mA，這是安全的。請務必使用最大 V_F 從您為此計算選擇的亮度分檔中，確保電流永不超過限制。

10.2 我可以將這個LED驅動在20 mA以獲得更高亮度嗎？

不行。絕對最大額定連續順向電流為 10 mA。在 20 mA 下操作將超出此額定值，導致嚴重過熱、光度快速衰減，幾乎必定損壞。要實現更高亮度，請選擇更高亮度分檔（M1 或 M2）的 LED，或使用多顆 LED，而非提高電流。

10.3 我該如何解讀標籤上的分級代碼？

標籤上的 CAT、HUE 和 REF 欄位對應於分檔。例如，標籤顯示 CAT: M2、HUE: X、REF: 10，表示該捲帶上的 LED 發光強度介於 22.5 至 28.5 mcd (M2)，主波長介於 465.0 至 470.0 nm (X)，順向電壓介於 2.70 至 2.90V (10)。

11. 實用設計與使用範例

11.1 儀表板指示器群組

在汽車儀表板中，多個19-117 LED可能會安裝在聚碳酸酯透鏡後方，用以照亮警告符號（例如遠光燈、方向燈）。設計師會選擇特定的亮度等級（例如M1），以確保在明亮日光條件下的可見度。這些LED將透過限流電阻網路或專用的LED驅動IC，由車輛的12V系統驅動。其寬廣的視角確保符號能被均勻照亮。寬廣的工作溫度範圍（-40至+85°C）對於此嚴苛環境至關重要。

11.2 低電量狀態指示器

對於像路由器或充電器這類壁插式消費電子設備，單一顆19-117 LED即可提供清晰的電源開啟/狀態指示。無論是從5V USB電源軌或3.3V邏輯電源軌驅動（需搭配適當計算的電阻），在5 mA的驅動電流下，其功耗極低。藍色通常與「運作中」或「已連線」狀態相關聯。其小巧尺寸使其能適應現代電子產品日益纖薄的外型。

12. 運作原理

19-117 LED 是一種半導體光源。其核心是由氮化銦鎵（InGaN）等材料組成的晶片，這些材料形成一個 p-n 接面。當施加超過接面內建電位的順向電壓時，電子和電洞會注入接面兩側。當這些電荷載子復合時，能量會以光子（光）的形式釋放。InGaN 材料的特定能隙能量決定了發射光子的波長，在此情況下約為 468 nm，即我們所感知的藍光。環氧樹脂透鏡封裝了晶片，提供機械保護，並將發射的光塑造成所需的輻射模式。

13. 技術趨勢與背景

19-117 LED 屬於電子產品微型化及從穿孔技術轉向表面黏著技術的廣泛趨勢。此轉變實現了自動化、大批量組裝，透過消除人工焊接步驟來降低製造成本並提高可靠性。具體在 LED 產業，持續的發展重點在於提升發光效率（每瓦電能輸入產生更多光輸出）、改善色彩一致性與飽和度，以及增強在高溫與高電流條件下的可靠性。雖然這是一款標準藍光 LED，但其基礎材料科學與封裝技術仍在不斷演進，推動後續元件世代的性能提升。