SMD LED 19-213/Y2C-CQ1 R2/3T 規格書 - 亮黃色 - 20mA - 2.2V 典型值 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

19-213/Y2C-CQ1 R2/3T 是一款專為高密度電子組裝設計的表面黏著元件（SMD）LED。它屬於單色類型，能發出亮黃色光，採用 AlGaInP 半導體材料製成，並封裝於水清樹脂中。此元件體積遠小於傳統引線框架式 LED，能大幅縮減 PCB 佔用面積、提高封裝密度，最終有助於終端設備的小型化。其輕量化結構使其特別適合空間與重量為關鍵限制因素的應用。

1.1 核心特性與優勢

此 LED 的主要優勢源自其 SMD 封裝與材料組成。關鍵特性包括與標準 8mm 載帶（7 英吋直徑捲盤）的相容性，使其完全適用於自動化取放組裝設備。它設計用於紅外線與氣相迴焊製程，符合現代大量生產技術。此元件為無鉛（Pb-free）設計，並符合主要環境與安全法規，包括 RoHS、歐盟 REACH 及無鹵素標準（Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm）。產品本身維持在符合 RoHS 的規格內。

1.2 目標應用

此 LED 用途廣泛，適用於各種照明與指示用途。常見應用包括儀表板與開關的背光照明。在電信設備中，它可作為電話、傳真機等裝置的指示燈或背光。它也適用於為 LCD、開關及符號提供平面背光照明。其通用設計使其成為各種需要緊湊、明亮黃色指示燈的消費性與工業電子產品的可靠選擇。

2. 技術規格與客觀解讀

本節提供在標準測試條件（Ta=25°C）下，對元件操作極限與性能特性的詳細客觀分析。

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。最大反向電壓（VR）為 5V。連續順向電流（IF）不應超過 25 mA。對於脈衝操作，在 1 kHz、工作週期 1/10 的條件下，允許峰值順向電流（IFP）為 60 mA。最大功率消耗（Pd）為 60 mW。元件可承受人體放電模型（HBM）下 2000V 的靜電放電（ESD）。操作溫度範圍（Topr）為 -40°C 至 +85°C，而儲存溫度範圍（Tstg）稍寬，為 -40°C 至 +90°C。迴焊（最高 260°C，最長 10 秒）與手工焊接（烙鐵頭最高 350°C，最長 3 秒）的焊接溫度限制均有規定。

2.2 電光特性

這些參數定義了在典型操作條件（IF=20mA, Ta=25°C）下的光輸出與電氣性能。發光強度（Iv）有一個典型範圍，具體的最小與最大值由分級系統定義。視角（2θ1/2）通常為 120 度，表示寬廣的輻射模式。峰值波長（λp）約為 591 nm，主波長（λd）範圍從 585.5 nm 到 591.5 nm，定義了感知的黃色。頻譜頻寬（Δλ）約為 15 nm。順向電壓（VF）典型值為 2.20V，範圍從 1.70V 到 2.40V。反向電流（IR）非常低，在 VR=5V 時最大值為 10 μA。必須注意，此元件並非設計用於反向偏壓下操作；VR 額定值僅適用於 IR 測試條件。

3. 分級系統說明

為確保生產中的顏色與亮度一致性，LED 會被分類到不同的等級（Bin）。此元件使用兩個獨立的分級參數。

3.1 發光強度分級

在 20mA 驅動下，光輸出分為四個等級（Q1, Q2, R1, R2）。Q1 等級涵蓋 72.0 mcd 至 90.0 mcd 的範圍。Q2 涵蓋 90.0 mcd 至 112.0 mcd。R1 涵蓋 112.0 mcd 至 140.0 mcd。最高輸出等級 R2 的範圍為 140.0 mcd 至 180.0 mcd。每個等級內的發光強度容差為 ±11%。

3.2 主波長分級

顏色（主波長）分為兩個等級（D3 和 D4）以控制色調變化。D3 等級包含主波長介於 585.5 nm 與 588.5 nm 之間的 LED。D4 等級則包含從 588.5 nm 到 591.5 nm 的 LED。主波長的容差規定為 ±1 nm。

4. 性能曲線分析

規格書包含數條特性曲線，用以說明元件在不同條件下的行為。這些對於電路設計與熱管理至關重要。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V 曲線）

此曲線顯示流經 LED 的電流與其兩端電壓降之間的關係。它是非線性的，為二極體的典型特性。此曲線讓設計師能決定給定驅動電流下的工作電壓，這對於選擇適當的限流電阻或設計恆流驅動器至關重要。

4.2 相對發光強度 vs. 環境溫度

此圖表展示了光輸出的溫度依賴性。隨著環境溫度（Ta）升高，發光強度通常會降低。此特性對於在高溫環境下運作的應用至關重要，因為可能需要光學或電氣補償以維持一致的亮度。

4.3 相對發光強度 vs. 順向電流

此圖表顯示光輸出如何隨驅動電流變化。雖然增加電流通常會提高亮度，但關係並非完全線性，且在極高電流下效率可能會下降。它也提供了順向電流降額曲線的資訊，該曲線顯示了為保持在功率消耗限制內，最大允許連續電流隨環境溫度變化的函數關係。

4.4 頻譜分佈與輻射模式

頻譜分佈曲線繪製了相對強度與波長的關係，確認了峰值與主波長值，並顯示了發射光譜的形狀。輻射圖（極座標圖）以視覺方式呈現了 120 度的視角，顯示光強度在空間中的分佈情況。

5. 機械與封裝資訊

精確的機械數據是 PCB 佈局與組裝所必需的。

5.1 封裝尺寸

規格書提供了 LED 封裝的詳細尺寸圖。所有未指定的公差均為 ±0.1 mm。設計師必須參考此圖在 PCB 上建立正確的焊墊圖案（Footprint），以確保正確的焊接與對齊。

6. 焊接與組裝指南

正確的操作對於可靠性至關重要。此元件對濕氣敏感，需要特定的焊接溫度曲線。

6.1 儲存與濕氣敏感度

LED 包裝在含有乾燥劑的防潮袋中。在準備使用元件前，不得打開袋子。開封後，未使用的 LED 應儲存在 ≤30°C 且相對濕度 ≤60% 的環境中。開封後的車間壽命為 168 小時（7 天）。若超過此時間，或乾燥劑指示劑顯示已飽和，則在使用前需進行 60 ±5°C、24 小時的烘烤處理。

6.2 迴焊溫度曲線

規定了無鉛（Pb-free）迴焊溫度曲線。關鍵參數包括：150-200°C 之間的預熱階段，持續 60-120 秒；液相線以上（217°C）時間為 60-150 秒；峰值溫度不超過 260°C，保持時間最長 10 秒；以及受控的升溫與降溫速率（分別最大為 6°C/秒 與 3°C/秒）。迴焊不應執行超過兩次。必須避免加熱期間對 LED 本體的應力以及焊接後電路板的翹曲。

6.3 手工焊接與維修

若必須進行手工焊接，烙鐵頭溫度必須低於 350°C，每個端子焊接時間不得超過 3 秒。建議使用低功率烙鐵（<25W），且每個端子焊接之間至少暫停 2 秒。不建議在初次焊接後進行維修。若不可避免，應使用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，以最小化熱應力。必須事先評估可能造成的損壞風險。

7. 包裝與訂購資訊

此元件以符合產業標準的自動化組裝包裝供應。

7.1 捲盤與載帶規格

LED 供應於 8mm 寬的載帶上，捲繞在 7 英吋直徑的捲盤上。每捲包含 3000 個元件。提供了載帶與捲盤的詳細尺寸圖，除非另有說明，標準公差為 ±0.1 mm。

7.2 標籤說明

包裝標籤包含數個關鍵識別碼：CPN（客戶產品編號）、P/N（產品編號）、QTY（包裝數量）、CAT（發光強度等級/分級）、HUE（色度座標與主波長等級/分級）、REF（順向電壓等級）以及 LOT No（批次編號，用於追溯）。

8. 應用設計考量

8.1 電路保護

一個基本的設計原則是必須使用串聯的限流電阻。LED 的順向電壓具有負溫度係數及生產變異性。若未透過電阻或恆流驅動器加以限制，供電電壓的輕微增加可能導致順向電流大幅、甚至可能具破壞性的增加。

8.2 熱管理

儘管是小型 SMD 元件，仍必須考慮功率消耗（最大 60 mW）以及順向電流隨環境溫度的降額。在高溫或高電流應用中，可能需要在熱焊墊（若適用）周圍提供足夠的 PCB 銅箔面積或整體電路板散熱，以維持性能與使用壽命。

8.3 光學設計

寬廣的 120 度視角使此 LED 適合需要寬廣照明或多角度可見性的應用。對於聚焦光線，則需要二次光學元件（透鏡）。水清樹脂封裝最適合需要真實晶片顏色而不需擴散的應用。

9. 常見問題（基於技術參數）

問：使用 5V 電源時，我應該使用多大的電阻值？

答：使用歐姆定律（R = (Vsupply - Vf) / If）及典型值（Vf=2.2V, If=20mA），R = (5 - 2.2) / 0.02 = 140 歐姆。一個標準的 150 歐姆電阻會是一個安全的起點，但應檢查最小 Vf（1.7V）以確保電流不超過最大額定值。

問：我可以用 3.3V 微控制器引腳驅動此 LED 嗎？

答：可以，但效率會較低。以 Vf 典型值=2.2V 及 3.3V 電源計算，電阻上的壓降僅為 1.1V。要達到 20mA，R = 1.1 / 0.02 = 55 歐姆。請確保微控制器引腳能夠提供/吸收所需的電流。

問：為什麼儲存溫度範圍比操作範圍更寬？

答：操作範圍考量了半導體在通電狀態下的行為、光輸出以及在電氣應力下的長期可靠性。儲存範圍則是針對被動狀態的元件，僅需考慮材料完整性與濕氣吸收，因此允許稍寬的溫度範圍。

問：亮黃色指的是什麼顏色？

答：它描述了由 AlGaInP 半導體材料產生的特定色調，對應於主波長在 585-592 nm 範圍內。與寬頻譜或螢光粉轉換的黃光相比，它是一種飽和度較高、較純粹的黃色。

10. 設計與使用案例研究

情境：為消費性電器設計狀態指示燈面板。設計師需要在一個高密度佈局的 PCB 上使用多個明亮且一致的黃色指示燈。選擇 19-213 LED 是因為其體積小、與自動貼片機相容，以及清晰的發光強度（選擇 R1 等級以獲得高亮度）與波長（選擇 D4 等級以獲得一致顏色）分級。PCB 佈局使用了規格書中精確的封裝尺寸。由於有 5V 電源軌可用，因此每個 LED 串聯一個 150 歐姆的 0805 電阻，此值是基於典型 Vf 計算得出。指示組裝廠遵循指定的迴焊溫度曲線，並在使用前若防潮袋已開封超過 48 小時，則需烘烤捲盤。寬廣的視角確保了指示燈在最終產品中能從各個角度清晰可見。

11. 技術原理介紹

此 LED 基於 AlGaInP（磷化鋁鎵銦）半導體晶片。當施加順向電壓時，電子與電洞在半導體的主動區域復合，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）——在此例中為黃色（約 591 nm）。晶片安裝在表面黏著封裝內，使用導電性環氧樹脂或焊料固定，並以打線方式連接至封裝引腳。然後，晶片被封裝在透明的環氧樹脂或矽膠樹脂中，以保護晶片、作為透鏡塑形光輸出，並提供機械穩定性。

12. 技術趨勢與背景

像 19-213 這樣的 SMD LED 代表了指示燈與背光應用的產業標準，由於製造效率與尺寸優勢，已大致取代了穿孔式 LED。使用 AlGaInP 材料可在紅、橙、黃光譜範圍內提供高效率與高色彩純度。更廣泛的 LED 產業當前趨勢持續聚焦於提高發光效率（每瓦流明）、改善顯色性、進一步小型化（例如晶片級封裝），以及增強在高溫與高電流密度下的可靠性。對於標準指示燈應用，此技術已相當成熟，重點在於成本優化的製造、嚴格的分級以確保一致性，以及符合不斷演進的環境法規（無鹵素、低碳足跡）。