SMD LED 19-213 亮黃色規格書 - 封裝尺寸 2.0x1.25x0.8mm - 電壓 1.7-2.3V - 功率 60mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

19-213/Y2C-CP1Q2L/3T 是一款專為高密度電子組裝設計的表面黏著元件 (SMD) LED。它是一款發出亮黃色光的單色 LED，採用 AlGaInP 半導體材料，並以水透明樹脂封裝。此元件的首要優勢在於其緊湊的尺寸，相較於傳統引腳框架 LED，能顯著減少 PCB 佔用面積、儲存空間及整體設備尺寸。其輕量化結構更使其成為微型與可攜式應用的理想選擇。

1.1 核心特色與合規性

• 包裝於 8mm 載帶上，捲繞於 7 英吋直徑的捲盤，適用於自動化貼裝。
• 相容於紅外線與氣相迴流焊接製程。
• 採用無鉛材料製造。
• 符合 RoHS、歐盟 REACH 及無鹵素標準 (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm)。

1.2 目標應用

此 LED 適用於多種指示燈與背光功能，包括：

• 汽車與工業控制設備中的儀表板與開關背光。
• 電話、傳真機等通訊設備中的狀態指示燈與鍵盤背光。
• LCD 面板、開關及符號的平面背光。
• 通用指示燈應用。

2. 技術規格詳解

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極限。操作應維持在此範圍內。

• 逆向電壓 (VR)：5 V - 超過此逆向偏壓可能導致接面崩潰。
• 連續順向電流 (IF)：25 mA - 可靠操作的最大直流電流。
• 峰值順向電流 (IFP)：60 mA (工作週期 1/10 @1KHz) - 適用於脈衝操作，允許短時間峰值。
• 功率消耗 (Pd)：60 mW - 封裝可散發的最大功率，計算方式為 VF * IF。
• 靜電放電 (ESD) HBM：2000 V - 人體放電模型等級，表示對靜電的敏感度。
• 操作溫度 (Topr)：-40°C 至 +85°C - 正常操作的環境溫度範圍。
• 儲存溫度 (Tstg)：-40°C 至 +90°C。
• 焊接溫度 (Tsol)：迴流焊：最高 260°C，持續時間最長 10 秒；手工焊：每端子最高 350°C，持續時間最長 3 秒。

2.2 電氣與光學特性

測量條件為 Ta=25°C 且 IF=20mA，此為典型性能參數。

• 發光強度 (Iv)：45.0 - 112.0 mcd (毫燭光)。實際輸出已分級（見第 3 節）。
• 視角 (2θ1/2)：120° (典型值)。此寬視角提供了良好的離軸可見度。
• 峰值波長 (λp)：591 nm (典型值)。光譜發射最強處的波長。
• 主波長 (λd)：585.5 - 591.5 nm。此定義了感知顏色（亮黃色），同樣已分級。
• 光譜頻寬 (Δλ)：15 nm (典型值)。在峰值強度一半處的發射光譜寬度。
• 順向電壓 (VF)：1.70 - 2.30 V。在 20mA 電流下 LED 兩端的電壓降，此值已分級。
• 逆向電流 (IR)：在 VR=5V 時最大 10 μA。此元件並非設計用於逆向操作；此參數僅供漏電流測試使用。

重要備註：公差規定如下：發光強度 ±11%，主波長 ±1nm，順向電壓 ±0.05V。逆向電壓額定值僅適用於 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 會被分類至不同等級。料號 19-213/Y2C-CP1Q2L/3T 包含了這些分級代碼。

3.1 發光強度分級

在 IF=20mA 條件下分級。料號中的代碼（例如 Q2）表示輸出範圍。

• P1：45.0 - 57.0 mcd
• P2：57.0 - 72.0 mcd
• Q1：72.0 - 90.0 mcd
• Q2：90.0 - 112.0 mcd

3.2 主波長分級

在 IF=20mA 條件下分級。定義色座標點。

• D3：585.5 - 588.5 nm
• D4：588.5 - 591.5 nm

3.3 順向電壓分級

在 IF=20mA 條件下分級。對於限流電阻計算與電源設計至關重要。

• 19：1.7 - 1.8 V
• 20：1.8 - 1.9 V
• 21：1.9 - 2.0 V
• 22：2.0 - 2.1 V
• 23：2.1 - 2.2 V
• 24：2.2 - 2.3 V

4. 性能曲線分析

規格書提供了數條對設計至關重要的特性曲線。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)

此非線性曲線顯示了電流與電壓之間的關係。電壓超過臨界值後的微小增加會導致電流大幅增加，凸顯了使用限流電阻或恆流驅動器的必要性。

4.2 相對發光強度 vs. 順向電流

光輸出隨電流增加而增加，但可能並非完全線性，特別是在較高電流時。在接近最大額定值下操作可能導致效益遞減並增加熱應力。

4.3 相對發光強度 vs. 環境溫度

LED 效率隨著接面溫度上升而降低。此曲線通常顯示輸出隨著環境溫度從 -40°C 升至 +85°C 而下降。PCB 上適當的熱管理對於維持一致的亮度至關重要。

4.4 順向電流降額曲線

此圖表規定了最大允許順向電流隨環境溫度變化的函數關係。隨著溫度升高，最大安全電流會降低，以防止超過功率消耗限制並導致熱失控。

4.5 輻射圖型

顯示光強度角度分佈的極座標圖，確認了 120° 視角，並呈現典型的朗伯或側面發射圖型。

4.6 光譜分佈

相對強度對波長（約 550-700 nm）的圖表，顯示峰值約在 591 nm（黃色），典型頻寬為 15 nm，這是 AlGaInP 材料的特徵。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此 LED 採用緊湊的 SMD 封裝。關鍵尺寸（公差 ±0.1mm，除非另有說明）如下：

• 長度：2.0 mm
• 寬度：1.25 mm
• 高度：0.8 mm
• 提供焊墊尺寸與間距，供 PCB 焊墊圖形設計使用。

5.2 極性辨識

陰極通常有標記，常見方式為封裝底部的凹口、綠點或不同尺寸的焊墊。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 迴流焊溫度曲線 (無鉛)

確保可靠組裝的關鍵製程。

• 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，持續時間最長 10 秒。
• 升溫速率：最高 6°C/秒。
• 255°C 以上時間：最長 30 秒。
• 冷卻速率：最高 3°C/秒。

重要事項：迴流焊接不應執行超過兩次。加熱過程中避免對 LED 施加機械應力，焊接後請勿彎曲 PCB。

6.2 手工焊接

如需進行手動維修：

• 使用烙鐵頭溫度 < 350°C 的烙鐵。
• 對每個端子加熱時間 < 3 秒。
• 使用功率額定值 < 25W 的烙鐵。
• 焊接每個端子之間間隔 > 2 秒，以防止過熱。
• 請極度謹慎，因為手工焊接時最容易造成損壞。

6.3 儲存與濕度敏感性

元件包裝於防潮袋中。

• 請勿在準備使用前開啟防潮袋。
• 開啟後，未使用的 LED 必須儲存在 ≤30°C 且相對濕度 ≤60% 的環境中。
• 開啟後的 "車間壽命" 為 168 小時（7 天）。
• 若超過車間壽命或乾燥劑指示劑已變色，則需要進行烘烤：在迴流焊前，以 60 ±5°C 烘烤 24 小時。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 捲帶與載帶規格

• 載帶寬度：8 mm。
• 捲盤直徑：7 英吋。
• 每捲數量：3000 顆。
• 提供詳細的捲盤、載帶及凹槽尺寸，公差為 ±0.1mm。

7.2 標籤說明

包裝標籤包含：

• CPN：客戶產品編號
• P/N：產品編號（例如 19-213/Y2C-CP1Q2L/3T）
• QTY：包裝數量
• CAT：發光強度等級（例如 Q2）
• HUE：色度/主波長等級（例如 C，與 D3/D4 相關）
• REF：順向電壓等級（例如 1Q2L，與電壓分級相關）
• LOT No：可追溯批號

8. 應用備註與設計考量

8.1 限流電阻為必要元件

LED 是電流驅動元件。必須串聯使用外部限流電阻或恆流驅動器。陡峭的 I-V 曲線意味著微小的電壓變化會導致電流大幅變化，可能瞬間損壞 LED（"燒毀"）。電阻值使用歐姆定律計算：R = (電源電壓 - VF) / IF，其中 VF 是來自相應分級的順向電壓。

8.2 熱管理

雖然功率不高（最大 60mW），但 LED 的性能與壽命仍與溫度相關。請確保 PCB 提供足夠的散熱設計，尤其是在使用多顆 LED 或環境溫度較高時。請參考降額曲線。

8.3 靜電防護注意事項

此元件的 ESD HBM 等級為 2000V，具有中等敏感度。在組裝與維修期間，請遵循防靜電程序（靜電手環、接地工作站、導電泡棉）進行操作。

9. 技術比較與差異化

基於 AlGaInP 技術的 19-213 LED，在黃光發射方面具有顯著優勢：

• 相較於傳統黃光 LED（例如 GaAsP）：AlGaInP 提供更高的發光效率與更好的色彩飽和度（更亮麗、純淨的黃色），從而在相同電流下產生更亮的輸出。
• 相較於螢光粉轉換白光/黃光 LED：作為直接半導體發光體，它沒有螢光粉隨時間劣化的問題，可能提供更好的長期色彩穩定性。其光譜也更窄，這對於特定濾色應用是理想的。
• 相較於較大的引腳式 LED：SMD 封裝實現了自動化組裝、更高的電路板密度以及更低的寄生電感，這對於高速切換應用是有益的。

10. 常見問題 (FAQ)

10.1 如何選擇正確的限流電阻？

為進行保守設計，請使用您訂單代碼中指定的電壓分級的最大順向電壓（例如，分級 24：最大 2.3V）。對於 5V 電源和 20mA 目標電流：R = (5V - 2.3V) / 0.020A = 135 歐姆。使用下一個標準值（例如 150 歐姆）並計算實際電流：I = (5V - 2.1V_典型值) / 150 = ~19.3mA，這是安全的。

10.2 我能否使用恆壓電源而不加電阻來驅動此 LED？

No.這幾乎肯定會損壞 LED。順向電壓有公差且隨溫度變化。若將恆壓源設定為典型 VF（例如 2.0V），而 LED 的實際 VF 較低，則可能提供過量電流。

10.3 為何儲存與烘烤程序如此重要？

SMD 封裝會吸收空氣中的濕氣。在高溫迴流焊接過程中，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"，使封裝破裂。防潮袋與烘烤程序可防止此類失效模式。

10.4 料號中的 "Y2C" 代表什麼？

這是製造商特定的代碼，封裝了發光強度 (CAT)、主波長 (HUE) 和順向電壓 (REF) 的分級資訊，允許精確選擇性能特性。

11. 設計與使用案例研究

11.1 低功耗狀態指示燈面板

情境：設計一個具有 20 個黃色狀態指示燈的緊湊控制面板。

設計選擇：

1. 驅動電路：有一個 5V 電源軌可用。為求簡單與成本，選擇為每個 LED 使用一個串聯電阻。對於分級 Q2 (90-112 mcd) 和電壓分級 21 (1.9-2.0V)，為每個 LED 選擇 150 歐姆電阻，提供約 20mA 電流及明亮、一致的指示。
2. PCB 佈局：2.0x1.25mm 的佔位面積允許緊密間距。連接到接地層的小型散熱連接有助於散發每顆 LED 約 40mW 的功率 (2V * 20mA)。
3. 製程：元件訂購於 8mm 載帶上，用於自動化取放。開啟後，整捲元件在一個班次內使用完畢，以避免濕度敏感性問題。
4. 結果：一個可靠、高密度的指示燈陣列，具有均勻的顏色與亮度，這得益於 19-213 LED 的小尺寸與一致的分級。

12. 工作原理

19-213 LED 是一種半導體光子元件。它採用生長在基板上的磷化鋁鎵銦 (AlGaInP) 磊晶層製造。當施加超過材料能隙能量（約 1.7-2.3V）的順向電壓時，電子與電洞被注入主動區並在此復合。此復合過程以光子（光）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——在本例中為亮黃色（約 591 nm）。水透明樹脂封裝保護了半導體晶粒並充當透鏡，塑造了 120 度的輻射圖型。

13. 技術趨勢

像 19-213 這樣的表面黏著 LED，由於其與自動化製造的相容性，代表了現代電子組裝的標準。此領域的趨勢包括：

• 效率提升：持續的材料科學改進旨在從 AlGaInP 及其他化合物半導體中產生更高的發光效率（每電瓦產生更多光輸出）。
• 微型化：持續縮小封裝尺寸（例如從 2.0mm 到 1.6mm 或更小），以實現 PCB 上更高的密度。
• 可靠性增強：封裝材料與晶粒貼裝技術的改進，以承受更高的焊接溫度與更嚴苛的環境條件。
• 更嚴格的分級：先進的分類與測試允許更窄的性能分級，讓設計師能更精確地控制產品中的顏色與亮度均勻性。
• 整合化：趨勢是將內建限流電阻或 IC 驅動器的 LED 整合在同一封裝內，以簡化電路設計。