目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢
- 1.2 目標應用
- 2. 技術規格深入解析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電光特性
- 3. 分級系統說明
- 3.1 發光強度分級
- 3.2 主波長分級
- 3.3 順向電壓分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 光譜分佈
- 4.2 輻射圖形
- 4.3 相對發光強度 vs. 順向電流
- 4.4 相對發光強度 vs. 環境溫度
- 4.5 順向電流降額曲線
- 4.6 順向電壓 vs. 順向電流 (IV 曲線)
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸
- 5.2 極性辨識
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 電流限制
- 6.2 儲存與濕度敏感性
- 6.3 迴焊溫度曲線
- 6.4 手焊與返修
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 標準包裝
- 7.2 標籤資訊
- 8. 應用設計考量
- 8.1 驅動電路設計
- 8.2 熱管理
- 8.3 光學整合
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題 (FAQ)
- 10.1 使用 5V 電源時，應選用多大的電阻值？
- 10.2 我可以不使用限流電阻來驅動這顆 LED 嗎？
- 10.3 為何打開防潮袋後有 7 天的使用期限限制？
- 10.4 如何解讀料號 19-213/S2C-AP1Q2B/3T？
- 11. 設計導入案例研究
- 12. 技術原理
1. 產品概述
19-213/S2C-AP1Q2B/3T 是一款專為高密度、微型化應用設計的表面黏著元件 (SMD) LED。它採用 AlGaInP 晶片技術，能發出典型主波長為 611 nm 的亮橙色光。其緊湊的佔位面積與輕量化結構，使其成為空間與重量為關鍵限制的現代電子設計之理想選擇。
1.1 核心優勢
此 LED 的主要優勢來自其 SMD 封裝。與傳統引線框架元件相比，它能實現顯著更小的印刷電路板 (PCB) 設計。這帶來更高的元件佈局密度、降低元件與最終組裝產品的儲存需求，並最終有助於終端設備的微型化。此元件亦符合關鍵的環境與安全標準，包括 RoHS、REACH 及無鹵素要求 (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm)。
1.2 目標應用
此 LED 非常適合各種指示燈與背光功能。典型的應用領域包括汽車或工業控制中的儀表板與開關背光。在電信領域，它可用作電話、傳真機等裝置中的指示燈或背光。它也適用於 LCD、開關與符號的平面背光，以及一般用途的指示燈。
2. 技術規格深入解析
本節根據規格書，對 LED 的關鍵電氣、光學與熱參數提供詳細、客觀的分析。
2.1 絕對最大額定值
這些額定值定義了可能對元件造成永久損壞的應力極限。不保證在這些極限下或超過這些極限的操作。關鍵額定值包括：
- 逆向電壓 (VR)：5 V。在逆向偏壓下超過此電壓可能導致接面崩潰。
- 連續順向電流 (IF)：25 mA。
- 峰值順向電流 (IFP)：60 mA，僅允許在脈衝條件下 (工作週期 1/10 @ 1 kHz)。
- 功率損耗 (Pd)：60 mW。這是允許的最大熱功率損耗。
- 工作與儲存溫度：-40°C 至 +85°C (工作)，-40°C 至 +90°C (儲存)。
- 焊接溫度：可承受 260°C 迴焊 10 秒或 350°C 手焊 3 秒。
- 靜電放電 (ESD)：人體放電模式 (HBM) 額定值為 2000 V。需要採取標準的 ESD 防護措施。
2.2 電光特性
在標準測試條件 Ta=25°C 與 IF=20 mA 下量測，這些參數定義了 LED 的性能。
- 發光強度 (Iv)：範圍從最小值 45.0 mcd 到最大值 112.0 mcd。實際值由分級程序決定。
- 視角 (2θ1/2)：寬廣的 120 度角，提供適用於指示燈應用的寬廣、均勻照明。
- 峰值波長 (λp)：典型值為 611 nm。
- 主波長 (λd)：規格介於 600.5 nm 至 612.5 nm 之間，定義了感知的橙色。
- 頻譜頻寬 (Δλ)：約 17 nm，為 AlGaInP LED 的典型值。
- 順向電壓 (VF)：在 20 mA 時介於 1.75 V 至 2.35 V 之間。此範圍對於驅動電路設計至關重要。
- 逆向電流 (IR)：在 VR=5V 時最大為 10 μA。規格書明確指出此元件並非設計用於逆向操作。
3. 分級系統說明
為確保生產中的顏色與亮度一致性，LED 會被分類到不同的分級區間。19-213 使用三個獨立的分級參數。
3.1 發光強度分級
根據在 IF=20mA 下量測的發光強度，LED 被分為四個等級 (P1, P2, Q1, Q2)。這讓設計師可以選擇適合其應用的亮度等級，從標準指示燈 (P1: 45.0-57.0 mcd) 到更高亮度需求 (Q2: 90.0-112.0 mcd)。
3.2 主波長分級
橙色色調透過主波長分級 D8 至 D11 來控制。每個分級涵蓋 3 nm 的範圍，從 600.5-603.5 nm (D8) 到 609.5-612.5 nm (D11)。這確保了生產批次間緊密控制的顏色外觀。
3.3 順向電壓分級
順向電壓分為三個等級 (0, 1, 2)。這有助於設計高效的限流電路，因為了解 VF 範圍 (例如，等級 0: 1.75-1.95V，等級 2: 2.15-2.35V) 可以進行更精確的電阻計算，以達到目標驅動電流。
4. 性能曲線分析
規格書提供了幾條特性曲線，對於理解 LED 在不同操作條件下的行為至關重要。
4.1 光譜分佈
光譜曲線顯示一個以約 611 nm 為中心的單一主峰，這是 AlGaInP 材料的特徵。相對較窄的頻寬證實了橙色光輸出的純度。
4.2 輻射圖形
極座標輻射圖說明了 120 度的視角。強度在寬廣的中心區域幾乎均勻，向邊緣平滑衰減，這對於廣角指示燈是理想的。
4.3 相對發光強度 vs. 順向電流
此曲線顯示次線性關係。雖然輸出隨電流增加而增加，但效率通常在較高電流下因產熱增加而降低。在建議的 20 mA 或以下操作可確保最佳性能與壽命。
4.4 相對發光強度 vs. 環境溫度
發光輸出與接面溫度成反比。曲線顯示當環境溫度高於 25°C 時，輸出會下降。這種熱降額是高溫環境應用中的關鍵考量。
4.5 順向電流降額曲線
此圖表定義了最大允許連續順向電流與環境溫度的函數關係。為防止過熱並確保可靠性，在較高的環境溫度下操作時，必須降低順向電流。
4.6 順向電壓 vs. 順向電流 (IV 曲線)
IV 曲線展示了二極體的指數特性。順向電壓隨電流增加而增加。VF 的分級範圍是在 20 mA 測試點沿著此曲線定義的。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
此 LED 具有緊湊的 SMD 佔位面積。關鍵尺寸包括本體長度約 2.0 mm、寬度約 1.25 mm、高度約 0.8 mm (此封裝類型的典型值，精確值應取自尺寸圖)。規格書包含詳細的尺寸標註圖，除非另有說明，標準公差為 ±0.1 mm。
5.2 極性辨識
陰極通常在元件上標記，通常是透過一個凹口、一個綠點或透鏡陰極側的不同形狀。組裝時必須觀察正確的極性以防止損壞。
6. 焊接與組裝指南
正確的操作對於可靠性至關重要。規格書提供了具體的指示。
6.1 電流限制
必須使用外部限流電阻。LED 的指數 IV 特性意味著電壓的微小增加可能導致電流大幅且可能具破壞性的增加。
6.2 儲存與濕度敏感性
元件包裝在含有乾燥劑的防潮袋中。
- 請勿在準備使用前打開袋子。
- 打開後，若儲存在 ≤30°C 與 ≤60% RH 條件下，請在 168 小時 (7 天) 內使用。
- 若未使用，請重新密封在防潮包裝中。
- 若超過暴露限制，在進行迴焊前需要以 60±5°C 烘烤 24 小時。
6.3 迴焊溫度曲線
指定了無鉛迴焊曲線：
- 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，保持 ≤10 秒。
- 最大加熱速率：6°C/秒，最大冷卻速率：3°C/秒。
- 迴焊不應執行超過兩次。
6.4 手焊與返修
若需手焊，請將烙鐵頭溫度限制在 ≤350°C，對每個端子加熱 ≤3 秒，並使用低功率烙鐵 (<25W)。對於返修，建議使用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，以避免機械應力。返修對 LED 特性的影響應事先驗證。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 標準包裝
LED 以 8mm 寬的凸版載帶供應，捲繞在直徑 7 吋的捲盤上。每捲包含 3000 顆。
7.2 標籤資訊
捲盤標籤包含用於追溯與識別的關鍵資訊：
- CPN：客戶料號。
- P/N：製造商料號 (19-213/S2C-AP1Q2B/3T)。
- QTY：包裝數量。
- CAT：發光強度分級代碼 (例如，Q2)。
- HUE：色度/主波長分級代碼 (例如，D10)。
- REF：順向電壓分級代碼 (例如，1)。
- LOT No.：製造批號。
8. 應用設計考量
8.1 驅動電路設計
務必使用串聯電阻來設定順向電流。使用公式計算電阻值：R = (Vcc - VF) / IF，其中 VF 應從所選電壓分級的最大值中選取，以確保在最壞情況下電流不超過設計目標。考量高溫操作時的降額曲線。
8.2 熱管理
雖然體積小，但 LED 會產生熱量。確保使用足夠的 PCB 銅箔面積或散熱孔，特別是在較高電流或高環境溫度下驅動時，以將熱量從 LED 接面導出，維持性能與壽命。
8.3 光學整合
寬廣的 120 度視角使其適合需要寬廣可見度的應用。對於導光板或透鏡，應考量輻射圖形，以確保有效耦合與期望的照明圖案。
9. 技術比較與差異化
與舊式穿孔 LED 封裝相比，此 SMD 類型提供了尺寸與重量的大幅減少，實現了現代微型化設計。在 SMD 橙色 LED 領域中，其關鍵差異化因素是其特定的 AlGaInP 技術組合 (用於高效的橙/紅光發射)、用於顏色/亮度一致性的定義分級結構，以及其符合無鹵素與其他環境標準。詳細的降額與操作指南也為設計師提供了可靠的實施參數。
10. 常見問題 (FAQ)
10.1 使用 5V 電源時，應選用多大的電阻值？
使用最壞情況的 VF (您所選分級的最大值，例如，等級 2 的 2.35V) 與目標 IF 20 mA：R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 Ω。標準的 130 Ω 或 150 Ω 電阻是合適的，但務必在您的特定條件下驗證實際電流。
10.2 我可以不使用限流電阻來驅動這顆 LED 嗎？
不行。二極體的 IV 特性是指數性的。將其直接連接到電壓源，即使電壓接近其標稱 VF，也可能導致過量電流、快速過熱並立即失效。
10.3 為何打開防潮袋後有 7 天的使用期限限制？
SMD 封裝會從大氣中吸收濕氣。在迴焊過程中，這些被困住的濕氣會迅速汽化，導致內部分層或 "爆米花效應"，從而破壞封裝並損壞元件。168 小時的車間壽命是此元件濕度敏感性等級的安全暴露時間。
10.4 如何解讀料號 19-213/S2C-AP1Q2B/3T？
雖然確切的企業編碼可能有所不同，但它通常參考基礎產品 (19-213)、封裝類型 (SMD)，並且可能包含針對該訂單所選的特定發光強度 (Q2)、主波長和順向電壓分級代碼。
11. 設計導入案例研究
情境：為一個在環境溫度高達 60°C 下運行的工業控制器設計狀態指示燈面板。多個指示燈之間的均勻橙色與一致的亮度至關重要。
實施：
- 元件選擇：指定來自單一生產批次且分級緊密 (例如，強度 Q1，波長 D10) 的 LED，以確保視覺一致性。
- 電路設計：使用 3.3V 電源軌，計算串聯電阻。假設 VF 分級 1 (最大 2.15V) 並以 18 mA 為目標 (因溫度略微降額)：R = (3.3V - 2.15V) / 0.018A ≈ 64 Ω。使用 62 Ω 或 68 Ω、1% 容差的電阻。
- 熱設計：將 LED 遠離 PCB 上的其他熱源。使用連接到陰極焊墊 (通常是散熱焊墊) 的小面積鋪銅來散熱，並考量 60°C 的環境溫度，參考順向電流降額曲線。
- 組裝：安排 PCB 組裝時程，使 LED 捲盤在 7 天窗口期內打開並使用。精確遵循指定的迴焊曲線。
12. 技術原理
此 LED 基於 AlGaInP (磷化鋁鎵銦) 半導體材料。當施加順向電壓時，電子與電洞被注入主動區，在那裡它們復合，以光子的形式釋放能量。AlGaInP 合金的特定成分決定了能隙能量，這直接對應於發射光的波長 (顏色) — 在此案例中為橙色 (~611 nm)。SMD 封裝封裝了微小的半導體晶片，提供機械保護，整合透鏡以塑形光輸出，並提供可焊接的端子用於電氣連接。
13. 產業趨勢
指示燈與背光 LED 的趨勢持續朝向更高效率 (每單位電能輸入產生更多光輸出)、更高可靠性與進一步微型化發展。整個產業也強力推動更廣泛地符合環境法規 (超越 RoHS，包含如 PFAS 等物質)，並開發更堅固的封裝以承受更高的焊接製程溫度。如本規格書所示，分級代碼與詳細技術文件的標準化，有助於製造商更輕鬆地進行設計導入與供應鏈管理。
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差（SDCM） | 麥克亞當橢圓步數，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓（Forward Voltage） | Vf | LED點亮所需的最小電壓，類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流（Forward Current） | If | 使LED正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED晶片內部的實際工作溫度。 | 每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小時） | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼如 2G、2H | 按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配，提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組，確保顏色落在極小範圍內。 | 保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 在恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命（結合TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |