SMD LED 19-213/R6C-AM2P1VY/3T 規格書 - 亮紅色 - 5mA - 2.2V - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

19-213 是一款表面黏著元件（SMD）LED，專為通用指示燈與背光應用而設計。它採用 AlGaInP（磷化鋁鎵銦）晶片，能產生亮紅色的光輸出。此元件的特點在於其緊湊的尺寸，有助於在印刷電路板（PCB）上實現更高的元件密度，並能設計出更小的終端用戶設備。該元件以 8mm 載帶捲盤供應，完全相容於自動化取放組裝製程。

1.1 核心優勢與目標市場

此 LED 的主要優勢包括其微型佔位面積、輕量化結構，以及符合現代製造與環保標準。它為無鉛、符合 RoHS、REACH 規範，並歸類為無鹵素。這些特點使其適用於廣泛的消費性電子產品、通訊設備（例如電話、傳真機）、汽車儀表板與開關背光，以及 LCD 和符號的一般背光。

2. 技術參數深度解析

本節對規格書中指定的關鍵電氣、光學與熱參數提供詳細、客觀的解讀。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了元件的應力極限，超過此極限可能導致永久性損壞。不建議在此極限外操作。

• 逆向電壓（V_R）：5V。在逆向偏壓下超過此電壓可能導致接面崩潰。
• 順向電流（I_F）：25mA 直流。連續直流電流不應超過此值。
• 峰值順向電流（I_FP）：60mA。此值僅允許在脈衝條件下（工作週期 1/10，1kHz）以處理暫態突波。
• 功率消耗（P_d）：60mW。此為封裝在環境溫度（T_a）為 25°C 時所能散發的最大功率。
• 靜電放電（ESD）：2000V（人體放電模型）。組裝過程中必須遵循適當的 ESD 處理程序。
• 操作與儲存溫度：-40°C 至 +85°C（操作），-40°C 至 +90°C（儲存）。
• 焊接溫度：迴焊曲線峰值為 260°C，最長 10 秒；手工焊接每端點於 350°C 最長 3 秒。

2.2 電光特性

這些參數是在標準測試條件 I_F= 5mA 且 T_a= 25°C 下量測的。它們定義了元件的典型性能。

• 發光強度（I_v）：範圍從 22.5 mcd（最小）到 57.0 mcd（最大），典型容差為 ±11%。實際值由分級代碼（M2、N1、N2、P1）決定。
• 視角（2θ_1/2）：典型寬廣的 120 度視角，提供適合區域照明的寬廣發光模式。
• 峰值波長（λ_p）：典型值為 632 nm，將發光置於可見光譜的紅色區域。
• 主波長（λ_d）：規格介於 617.5 nm 至 633.5 nm 之間，容差為 ±1 nm。此為主要的色座標，分級為 E4 至 E7。
• 頻譜頻寬（Δλ）：典型值為 20 nm，表示紅光的頻譜純度。
• 順向電壓（V_F）：在 5mA 下範圍從 1.70V 到 2.20V，容差為 ±0.05V。其分級代碼從 19 到 23。必須串聯限流電阻，以防止因微小電壓波動而產生的熱失控。
• 逆向電流（I_R）：在 V_R=5V 時最大為 10 µA。此元件並非設計用於逆向偏壓操作。

3. 分級系統說明

產品根據關鍵性能參數進行分級，以確保同一生產批次內的一致性。設計師可以指定分級以滿足嚴格的應用需求。

3.1 發光強度分級

分級：M2（22.5-28.5 mcd）、N1（28.5-36.0 mcd）、N2（36.0-45.0 mcd）、P1（45.0-57.0 mcd）。選擇較高的分級（例如 P1）可保證較高的最低亮度。

3.2 主波長分級

分級：E4（617.5-621.5 nm）、E5（621.5-625.5 nm）、E6（625.5-629.5 nm）、E7（629.5-633.5 nm）。這允許在並排使用多個 LED 的應用中實現顏色一致性。

3.3 順向電壓分級

分級：19（1.70-1.80V）、20（1.80-1.90V）、21（1.90-2.00V）、22（2.00-2.10V）、23（2.10-2.20V）。匹配 V_F分級有助於在並聯配置中實現均勻的電流分配。

4. 性能曲線分析

雖然提供的文本中未詳細說明具體圖表，但此類 LED 的典型曲線將包括：

• I-V（電流-電壓）曲線：顯示順向電壓與電流之間的指數關係。膝點電壓約為 1.7-2.2V。
• 發光強度 vs. 順向電流：強度隨電流增加而增加，但在較高電流下可能因熱效應而飽和。
• 發光強度 vs. 環境溫度：強度通常隨環境溫度升高而降低，這是熱管理的關鍵因素。
• 頻譜分佈：顯示相對輻射功率與波長的關係圖，中心約在 632 nm，頻寬約為 20 nm。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

LED 採用標準 SMD 封裝。尺寸圖指定了長度、寬度、高度、焊墊尺寸及其位置，典型容差為 ±0.1mm。正確的焊墊佈局對於可靠的焊接和機械穩定性至關重要。

5.2 極性辨識

陰極通常在元件本體上標記或在焊墊圖中指示。正確的方向對於電路操作至關重要。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

建議採用無鉛迴焊曲線：在 150-200°C 預熱 60-120 秒，在 217°C（液相線）以上時間為 60-150 秒，峰值溫度最高 260°C 最長 10 秒。最大加熱速率應為 6°C/秒，冷卻速率為 3°C/秒。迴焊不應執行超過兩次。

6.2 手工焊接

若需手工焊接，請使用烙鐵頭溫度低於 350°C 的烙鐵，對每個端點加熱不超過 3 秒。使用低功率烙鐵（<25W），並在端點之間至少間隔 2 秒冷卻，以防止熱損壞。

6.3 儲存與濕度敏感性

元件包裝在帶有乾燥劑的防潮袋中。請勿在準備使用前打開袋子。打開後，未使用的 LED 必須儲存在 ≤ 30°C 且 ≤ 60% RH 的環境中，並在 168 小時（7 天）內使用。若超過此時間，需在迴焊前進行 60 ± 5°C 烘烤 24 小時的處理。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 包裝規格

LED 以載帶形式供應於 7 英吋直徑的捲盤上。每捲包含 3000 個元件。規格書中提供了捲盤、載帶和蓋帶的尺寸。

7.2 標籤說明

包裝標籤包含關鍵資訊：產品編號（P/N）、數量（QTY），以及發光強度（CAT）、主波長（HUE）和順向電壓（REF）的特定分級代碼，連同批號。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 狀態指示燈：消費性電子產品和通訊設備中的電源、連線或模式指示燈。
• 背光：適用於薄膜開關、鍵盤、汽車儀表板圖標以及中低亮度需求的 LCD 面板。
• 一般裝飾照明：需要小尺寸和特定紅色的場合。

8.2 設計考量

• 電流限制：務必使用串聯電阻。根據電源電壓（V_電源）、LED 的順向電壓（V_F，取自其分級）以及所需的順向電流（I_F，不超過 25mA）計算其值。R = (V_電源- V_F) / I_F.
• 熱管理：雖然功率低，但若在高環境溫度或接近最大電流下操作，仍需確保足夠的 PCB 銅箔面積或散熱設計，以維持光輸出和壽命。
• ESD 保護：若 LED 位於使用者可接觸的位置，請在輸入線路上實施 ESD 保護。

9. 技術比較與差異化

與舊式穿孔 LED 封裝相比，此 SMD LED 提供了顯著的空間節省、更適合自動化組裝，並且由於直接貼裝在 PCB 上，可能具有更好的熱性能。在 SMD 紅光 LED 類別中，其關鍵差異化特點在於其特定的 AlGaInP 晶片技術（提供高效率與亮紅色）、寬廣的 120 度視角，以及全面的環保合規性（RoHS、無鹵素）。

10. 常見問題（基於技術參數）

10.1 為何必須串聯電阻？

LED 是電流驅動元件。其 V-I 特性是指數性的。電壓稍微超過膝點，就會導致電流大幅且可能具破壞性的增加。串聯電阻使電流主要取決於電阻值和電源電壓，提供了一種簡單有效的近似恆流方式。

10.2 我可以用 3.3V 或 5V 電源驅動此 LED 嗎？

可以，兩者都很常見。對於 3.3V 電源，目標 I_F為 5mA，典型 V_F為 2.0V，串聯電阻為 R = (3.3V - 2.0V) / 0.005A = 260 歐姆。對於 5V 電源，R = (5V - 2.0V) / 0.005A = 600 歐姆。為保守設計，請始終使用分級中的最大 V_F值進行計算。

10.3 分級資訊對我的設計有何意義？

分級確保一致性。如果您的設計要求多個 LED 具有均勻的亮度（例如在背光陣列中），您應指定嚴格的發光強度分級（例如僅 P1）。同樣地，為了一致的顏色，應指定嚴格的主波長分級（例如僅 E6）。這可能會影響成本和供貨情況。

11. 實務設計與使用案例

案例：設計一個多 LED 狀態指示燈面板。設計師需要在一個由 5V 電源軌供電的面板上放置 10 個紅色指示燈。為確保亮度與顏色均勻，他們指定了強度分級 P1 和波長分級 E6。為保守設計，使用分級 23 的最大 V_F值（2.20V），並選擇 I_F= 10mA 以獲得良好的可見度，計算串聯電阻值：R = (5V - 2.20V) / 0.01A = 280 歐姆。選擇最接近的標準值 270 歐姆，導致電流略微增加至約 10.4mA，仍在 25mA 限制內。LED 以建議的焊墊佈局放置在 PCB 上，組裝遵循指定的迴焊曲線。

12. 工作原理簡介

此 LED 基於由 AlGaInP 材料製成的半導體 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。它們的復合以光子（光）的形式釋放能量，此過程稱為電致發光。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），在此例中為亮紅色（約 632 nm）。透明樹脂透鏡有助於提取和分佈光線。

13. 技術趨勢

指示燈型 SMD LED 的總體趨勢是朝向更小的封裝尺寸（例如 0402、0201 公制）以用於超緊湊設備、更高的效率以在更低電流下實現更大的發光強度，以及更廣的色域。同時，持續推動在惡劣條件（更高溫度、濕度）下提高可靠性，並更嚴格地遵守全球環保法規。底層的半導體材料，如 AlGaInP 和 InGaN（用於藍/綠光），正不斷改進以獲得更好的性能和成本效益。