SMD LED 19-118/BHC-ZL1M2QY/3T 資料表 - 藍光 468nm - 2.7-3.2V - 25mA - 95mW - 英文技術文件

1. 產品概述

本文件提供型號為19-118/BHC-ZL1M2QY/3T的表面黏著元件（SMD）LED之完整技術規格。此為單色藍光LED，專為高密度電子組裝設計。

1.1 核心優勢與產品定位

此元件的首要優勢在於其緊湊的SMD封裝，相較於傳統導線架型LED，能顯著縮小電路板尺寸與設備佔位面積。此微型化設計支援PCB上更高的元件佈局密度，並減少儲存空間需求。其封裝的輕量化特性，使其特別適用於微型化及空間受限的應用。本產品符合無鉛製程，並設計為持續符合RoHS規範標準。

1.2 目標應用領域

此LED用途廣泛，適用於以下幾個關鍵應用領域：

• 背光照明： 適用於儀表板指示燈和開關照明。
• 電信： 作為電話和傳真機等設備的狀態指示器和背光照明。
• 顯示技術： 用於LCD、開關和符號的平面背光照明。
• 一般用途： 適用於消費性及工業電子產品中廣泛的指示與照明任務。

2. 技術參數深度解析

本節將在標準測試條件（Ta=25°C）下，對LED的關鍵性能參數提供詳細、客觀的分析。

2.1 設備選擇與材料組成

LED晶片採用氮化銦鎵（InGaN）半導體材料製成，負責發出藍光。封裝樹脂為水透明狀，可優化光輸出與色彩純度。

2.2 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致器件永久損壞的極限。不保證在此條件下或接近此條件下的操作。

• Reverse Voltage (V_R): 5 V - 反向偏壓超過此電壓可能損壞LED接面。
• 連續順向電流 (I_F): 25 mA - 可靠運作的最大直流電流。
• 峰值順向電流 (I_FP): 100 mA (工作週期 1/10 @1KHz) - 適用於脈衝操作，但不適合連續使用。
• 功率損耗 (P_d): 95 mW - 封裝所能以熱能形式散發的最大功率。
• 靜電放電 (ESD) 人體模型 (HBM): 2000 V - 表示中等程度的ESD敏感度；需要適當的處理程序。
• Operating Temperature (T_opr): -40°C 至 +85°C - 正常運作時的環境溫度範圍。
• Storage Temperature (T_stg): -40°C 至 +90°C。
• 焊接溫度： 本裝置可承受 260°C 迴流焊接 10 秒或 350°C 手工焊接 3 秒。

2.3 電氣光學特性

這些參數定義了在標準測試電流5mA下的光輸出與電氣行為。

• 發光強度 (I_v): 範圍從最小值11.5 mcd到最大值28.5 mcd。未指定典型值，表示其性能是通過分檔系統進行管理的。
• 視角 (2θ)_1/2): 120度 (典型值)。此寬廣視角使其適用於需要寬廣照明或多角度可見性的應用。
• 峰值波長 (λ_p): 468 nm (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): 範圍自 465 nm 至 475 nm。此為人眼感知的單一波長，與色座標密切相關。
• 光譜頻寬 (Δλ): 35 nm (典型值)。這定義了發射光譜在峰值波長周圍的擴散範圍。
• 順向電壓 (V_F): 在5mA下範圍為2.7 V至3.2 V。設計師在選擇限流電阻時必須考慮此電壓範圍。

關於公差之註記： 數據手冊規定了製造公差：發光強度（±11%）、主波長（±1nm）以及順向電壓（±0.05V）。這些對於理解個別元件之間的差異至關重要。

3. Binning System 說明

為確保應用中的一致性，LED會根據關鍵參數進行分類（分檔）。本裝置採用三維分檔系統。

3.1 發光強度分級

LED根據其在I=5mA下量測到的發光強度，被分為四個等級（L1、L2、M1、M2）。_F這讓設計師能根據應用需求選擇所需的亮度等級，確保在多LED設計中外觀的一致性。

3.2 主波長分檔

顏色（色調）的控制是透過分選至兩個波長區間來實現：X (465-470 nm) 和 Y (470-475 nm)。這能最小化組裝件內的顏色差異。

3.3 順向電壓分選

LED根據其在I=5mA時的正向壓降被分選為五個組別（29至33）。_F=5mA。了解V分選組別有助於設計更一致的電流驅動電路，尤其是在LED並聯連接時。_F 4. 性能曲線分析

4. 性能曲線分析

該數據手冊包含數個特性曲線，用以說明元件在不同條件下的行為。這些對於穩健的電路設計至關重要。

• Relative Luminous Intensity vs. Forward Current: 顯示光輸出如何隨電流增加。其關係為非線性，且操作電流超過建議值會導致效益遞減並產生更多熱量。
• 順向電壓 vs. 順向電流： 展示二極體的 IV 特性。電壓隨電流呈對數性增加。
• 順向電流降額曲線： 說明當環境溫度超過25°C時，為防止過熱，必須如何降低最大允許連續正向電流。
• 發光強度與環境溫度關係： 顯示光輸出通常隨接面溫度上升而降低，此為熱管理的重要考量。
• Spectrum Distribution: 一幅相對強度對波長的圖表，中心波長為468 nm，典型頻寬為35 nm。
• 輻射圖： 一幅極座標圖，展示光強度的空間分佈，確認了120度的視角。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

該資料手冊提供了LED封裝的詳細尺寸圖。關鍵尺寸包括總長度、寬度和高度，以及可焊接端子的位置和尺寸。所有未註明的公差均為±0.1mm。

5.2 建議焊墊設計

數據手冊為PCB設計提供了一個建議的焊墊佈局，並明確指出此佈局僅供參考，應根據個別製造工藝和熱要求進行修改。正確的焊墊設計對於可靠的焊接和機械強度至關重要。

6. 焊接與組裝指南

遵循這些指南對於維持裝置的可靠性和性能至關重要。

6.1 焊接製程相容性

此LED相容於紅外線迴焊與氣相迴焊製程。文中提供詳細的無鉛迴焊溫度曲線，明確規定了預熱、液相線以上時間（217°C）、峰值溫度（最高260°C，最長10秒）以及冷卻速率。迴焊次數不應超過兩次。

6.2 手動焊接注意事項

If hand soldering is necessary, the iron tip temperature must be below 350°C, applied for no more than 3 seconds per terminal. A low-power iron (<25W) is recommended, with an interval of more than 2 seconds between soldering each terminal to prevent thermal shock.

6.3 儲存與濕度敏感性

LED以防潮袋包裝，內含乾燥劑。

• 開啟前： 儲存於≤30°C且≤90% RH環境中。
• 開啟後： 「上架壽命」在≤30°C且≤60% RH條件下為1年。未使用的零件應重新密封。
• 烘烤： 若乾燥劑指示劑變色或超過儲存時間，請於回焊製程使用前，以60±5°C烘烤24小時。

6.4 關鍵應用注意事項

• 電流限制： 外部限流電阻是 強制性的LED的指數型電流-電壓特性意味著微小的電壓變化會導致巨大的電流變化，這可能導致立即失效（燒毀）。
• 應力避免： 在加熱（焊接）過程中或之後因PCB彎曲時，請勿對LED施加機械應力。
• 維修中： 不建議在焊接後進行維修。若不可避免，必須使用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，以防止造成損壞性的熱應力。必須事先評估對LED特性的影響。

7. 封裝與訂購資訊

7.1 捲盤與載帶規格

本元件以8mm載帶包裝於7英吋直徑捲盤供應，相容於標準自動貼裝設備。每捲盤包含3000個元件。載帶與捲盤的詳細尺寸圖已提供。

7.2 標籤說明

捲盤標籤包含數個代碼：

• P/N： Product Number。
• CAT： 發光強度等級 (bin code)。
• HUE: Chromaticity Coordinates & 主波長 Rank (bin code).
• REF: 順向電壓等級 (bin code).
• LOT No: 追溯批號。

8. 應用設計考量

8.1 電路設計

務必使用串聯電阻來設定順向電流。請根據數據手冊中的最大順向電壓（3.2V）與目標電源電壓計算電阻值，以確保在最惡劣條件下電流絕不超過25mA。若設計並聯陣列，請考量順向電壓分檔，以確保電流均流。

8.2 熱管理

儘管封裝小巧，功率耗散（最高達95mW）仍會產生熱量。請使用降額曲線在高環境溫度下限制電流。若在高電流或溫暖環境中操作，請確保使用足夠的PCB銅箔面積或散熱孔，以將接面溫度維持在限值內，從而保持發光輸出與使用壽命。

8.3 光學整合

120度的視角提供了寬廣的發光範圍。對於需要聚焦光線的應用，將需要外部透鏡或反射器。水透明樹脂適合與二次光學元件搭配使用。

9. 技術比較與定位

與直插式LED相比，此種SMD類型具有明顯的優勢：小型化、適合自動化組裝，以及因寄生電感較低而帶來更佳的高頻性能。在SMD藍光LED領域中，其關鍵差異化特點在於其結合了特定的468nm波長、寬廣的120度視角，以及詳細的三參數分檔系統，這使得其在要求嚴苛的應用中能實現高度一致性。2000V的ESD等級是標準配置；在ESD風險較高的環境中，設計可能需要額外的外部保護。

10. 常見問題（基於技術參數）

Q: 為什麼限流電阻絕對必要？
A: LED的正向電壓具有負溫度係數及製造公差。若無電阻，電源電壓的微小上升或V_F 由於加熱可能導致電流不受控制地上升，引發迅速的熱失控與損壞。

Q: 我能否在沒有電阻的情況下使用3.3V電源驅動這個LED？
A: 不行。即使3.3V在V_F 範圍（2.7-3.2V）內，缺乏電流限制會使電路對變化極度敏感。電流很容易超過25mA的最大值，從而損壞LED。

Q: 我的設計中的分級代碼（L1、M2、X、Y、30、31）代表什麼意思？
A> They allow you to specify the brightness, color, and electrical consistency you need. For a multi-LED display, specifying tight bins (e.g., all M1 for intensity, all X for wavelength) ensures uniform appearance. Knowing the V_F 分級有助於預測功耗。

Q: 這個元件可以進行幾次回流焊接？
A> The datasheet specifies a maximum of two reflow soldering cycles. Each cycle subjects the component to thermal stress, and exceeding this limit can compromise internal bonds or the encapsulant.

11. 設計與使用案例研究

情境：設計一個包含20顆統一規格藍色LED的狀態指示燈面板。

1. 規格： 為確保一致性選擇分檔。所有LED均選自光強度分檔M1（18.0-22.5 mcd）與波長分檔X（465-470 nm），以保證亮度與顏色相匹配。
2. 電路設計： 使用5V電源供應，目標電流為20mA（低於25mA最大值以保留餘裕）。使用最大V_F 3.2V，計算 R = (5V - 3.2V) / 0.020A = 90 歐姆。採用下一個標準值（91歐姆）。使用最小V_F重新計算實際電流：I = (5V - 2.7V) / 91 = ~25.3mA（仍在極限內，經分選後可接受）。更安全的作法是使用100歐姆。
3. PCB佈局： 放置建議的焊盤。包含一個連接到接地層的小型散熱導通孔，以協助散熱，因為20個LED的總功率可能高達約1.3W。
4. 組裝： 遵循提供的迴焊溫度曲線。將密封的捲盤存放在乾燥櫃中，直到準備用於貼片機。

12. 運作原理

這是一種半導體光子元件。當在 InGaN p-n 接面施加超過其能隙能量的正向電壓時，電子與電洞會發生復合。在此材料系統中，復合過程釋放的能量會以光子（光）的形式發射，其波長對應於 InGaN 合金的能隙能量，該合金經過設計可產生中心波長約為 468 nm 的藍光。透明環氧樹脂封裝體用於保護晶片，作為透鏡塑造光輸出，並增強半導體的光提取效率。

13. 技術趨勢

藍光 InGaN LED 代表一項成熟且基礎的技術。影響此類元件的更廣泛 LED 產業趨勢包括：

• 提升效率： 持續的發展旨在提升內部量子效率（每個電子產生更多光）與光提取效率（更多光能逸出晶片）。
• 微型化： 對更小型裝置（例如這款SMD LED）的追求持續推進，使得電子產品能夠日益緊湊。
• 提升的色彩一致性： 先進的磊晶生長與分選製程帶來更緊密的波長與強度分佈，減少了某些應用中對選擇性分選的需求。
• 增強的可靠性： 封裝材料和晶片貼裝技術的改進，旨在提升操作壽命以及對熱應力和環境應力的耐受性。

此元件順應這些趨勢，為藍色指示燈和背光應用提供可靠、標準化的解決方案，其中特定波長和封裝尺寸是關鍵要求。

LED Specification Terminology

LED技術術語完整解釋

光電性能

術語	單位/表示法	簡易說明	為何重要
發光效率	lm/W (流明每瓦)	每瓦電力的光輸出，數值越高代表能源效率越好。	直接決定能源效率等級與電費成本。
光通量	lm (流明)	光源發出的總光量，通常稱為「亮度」。	判斷光線是否足夠明亮。
Viewing Angle	° (度)，例如：120°	光強度降至一半時的角度，決定光束寬度。	影響照明範圍與均勻度。
CCT (色溫)	K (克耳文)，例如 2700K/6500K	光線的暖度/冷度，數值越低偏黃/暖色，越高偏白/冷色。	決定照明氛圍與適用場景。
CRI / Ra	無單位，0–100	準確呈現物體顏色的能力，Ra≥80為佳。	影響色彩真實性，用於商場、博物館等高要求場所。
SDCM	MacAdam橢圓步階，例如「5步階」	色彩一致性指標，步階數值越小代表色彩一致性越高。	確保同一批次LED的色彩均勻一致。
主波長	nm (奈米)，例如：620nm (紅色)	對應彩色LED顏色的波長。	決定紅色、黃色、綠色單色LED的色調。
Spectral Distribution	波長與強度曲線	顯示跨波長的強度分佈。	影響色彩呈現與品質。

Electrical Parameters

術語	Symbol	簡易說明	設計考量
順向電壓	Vf	點亮LED所需的最低電壓，類似「啟動閾值」。	驅動器電壓必須 ≥Vf，串聯LED的電壓會相加。
順向電流	If	正常LED運作時的電流值。	Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan.
Max Pulse Current	Ifp	可短時間耐受的峰值電流，用於調光或閃爍。	Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage.
反向電壓	Vr	LED可承受的最大反向電壓，超過此值可能導致擊穿。	電路必須防止反接或電壓尖峰。
Thermal Resistance	Rth (°C/W)	從晶片到焊料的熱傳遞阻力，數值越低越好。	高熱阻值需要更強的散熱能力。
ESD Immunity	V (HBM), e.g., 1000V	耐受靜電放電的能力，數值越高表示越不易受損。	生產過程中需採取防靜電措施，特別是對於敏感的LED。

Thermal Management & Reliability

術語	關鍵指標	簡易說明	影響
接面溫度	Tj (°C)	LED晶片內部實際工作溫度。	每降低10°C可能使壽命倍增；過高會導致光衰、色偏。
Lumen Depreciation	L70 / L80 (小時)	亮度衰減至初始值70%或80%所需時間。	直接定義LED「使用壽命」。
光通維持率	%（例如：70%）	經過一段時間後保留的亮度百分比。	表示長期使用下的亮度維持率。
色偏	Δu′v′ 或 MacAdam 橢圓	使用期間的顏色變化程度。	影響照明場景中的色彩一致性。
Thermal Aging	材料劣化	因長期高溫導致的劣化。	可能導致亮度下降、顏色變化或開路故障。

Packaging & Materials

術語	Common Types	簡易說明	Features & Applications
封裝類型	EMC, PPA, Ceramic	封裝材料保護晶片，提供光學/熱介面。	EMC：耐熱性佳，成本低；陶瓷：散熱更好，壽命更長。
晶片結構	正面，覆晶	晶片電極排列。	覆晶封裝：散熱更佳、效能更高，適用於高功率。
Phosphor Coating	YAG, Silicate, Nitride	覆蓋藍光晶片，將部分轉換為黃/紅光，混合成白光。	不同的螢光粉會影響光效、CCT和CRI。
透鏡/光學元件	平面、微透鏡、全內反射	表面光學結構控制光線分佈。	決定視角與光分佈曲線。

Quality Control & Binning

術語	分類內容	簡易說明	目的
光通量分檔	代碼，例如 2G, 2H	按亮度分組，每組有最小/最大流明值。	確保同一批次亮度均勻。
Voltage Bin	代碼，例如 6W、6X	依順向電壓範圍分組。	有助於驅動器匹配，提升系統效率。
Color Bin	5-step MacAdam ellipse	依色座標分組，確保範圍緊密。	保證色彩一致性，避免燈具內部顏色不均。
CCT Bin	2700K、3000K等	依CCT分組，每組有對應的座標範圍。	滿足不同場景的相關色溫需求。

Testing & Certification

術語	Standard/Test	簡易說明	顯著性
LM-80	光通維持率測試	恆溫長期點亮，記錄亮度衰減。	用於估算LED壽命（配合TM-21）。
TM-21	壽命估算標準	根據LM-80數據估算實際條件下的壽命。	提供科學的壽命預測。
IESNA	照明工程學會	涵蓋光學、電學、熱學測試方法。	業界認可的測試基準。
RoHS / REACH	環境認證	確保不含有害物質（鉛、汞）。	國際市場准入要求。
ENERGY STAR / DLC	能源效率認證	照明設備的能源效率與性能認證。	用於政府採購、補貼計畫，提升競爭力。