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

1. 產品概述

19-213 是一款專為現代緊湊型電子應用設計的表面黏著元件 (SMD) LED。它採用 AlGaInP（磷化鋁鎵銦）半導體晶片，以產生亮黃綠色的光輸出。此元件的首要優勢在於其微型佔位面積，能顯著縮小印刷電路板 (PCB) 尺寸及整體設備體積。其輕量化結構更使其適用於空間與重量為關鍵限制的應用。此 LED 以 8mm 載帶包裝，捲繞於直徑 7 英吋的捲盤上，完全相容於高速自動化取放組裝設備。它是一款單色、無鉛元件，符合包括 RoHS、歐盟 REACH 及無鹵素標準（Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm）在內的主要環保法規。

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。在此條件下操作不保證其性能。絕對最大額定值是在環境溫度 (Ta) 25°C 下指定的。最大反向電壓 (VR) 為 5V。連續順向電流 (IF) 不得超過 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。根據人體放電模型 (HBM)，元件可承受 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。對於焊接，規定了峰值溫度 260°C 持續 10 秒的回焊溫度曲線，或以 350°C 進行手動焊接，最多 3 秒。

2.2 電氣與光學特性

典型性能是在 Ta=25°C 及順向電流 (IF) 20 mA 下測量的。發光強度 (Iv) 的典型範圍由分級代碼定義，最小值為 45.0 mcd，最大值為 112.0 mcd。視角 (2θ1/2)，即強度為軸上值一半的角度，為寬廣的 120 度。峰值波長 (λp) 典型值為 575 nm，主波長 (λd) 範圍從 569.5 nm 到 577.5 nm，並分類為特定級別。頻譜頻寬 (Δλ) 約為 20 nm。順向電壓 (VF) 典型值為 2.0V，最大值為 2.35V。當施加 5V 反向電壓 (VR) 時，反向電流 (IR) 最大值為 10 μA。必須注意，此元件並非設計用於反向偏壓操作；VR 額定值僅用於測量 IR 時的測試條件。

3. 分級系統說明

為確保亮度與顏色的一致性，LED 會根據關鍵參數進行分級。

3.1 發光強度分級

在 IF=20mA 下測量時，發光輸出分為四個級別 (P1, P2, Q1, Q2)。級別 P1 涵蓋 45.0 至 57.0 mcd，P2 為 57.0 至 72.0 mcd，Q1 為 72.0 至 90.0 mcd，Q2 為 90.0 至 112.0 mcd。發光強度的容差為 ±11%。

3.2 主波長分級

由主波長定義的顏色，在 IF=20mA 下分為四個級別 (C16, C17, C18, C19)。級別 C16 範圍為 569.5 至 571.5 nm，C17 為 571.5 至 573.5 nm，C18 為 573.5 至 575.5 nm，C19 為 575.5 至 577.5 nm。主波長保持嚴格的 ±1nm 容差。

4. 性能曲線分析

本規格書提供了數條對於電路設計與熱管理至關重要的特性曲線。

4.1 相對發光強度 vs. 順向電流

此曲線顯示光輸出如何隨順向電流增加而增加。它是非線性的，設計師必須參考此圖表來選擇實現所需亮度的適當工作電流，並確保不超過絕對最大額定值。

4.2 相對發光強度 vs. 環境溫度

此圖表說明了光輸出的熱降額效應。隨著環境溫度升高，發光效率會下降。這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。

4.3 順向電壓 vs. 順向電流

此 IV（電流-電壓）特性曲線是設計限流電路的基礎。它顯示了指數關係，有助於計算所需的串聯電阻值或恆流驅動器規格。

4.4 頻譜分佈

頻譜功率分佈曲線確認了 LED 的單色性質，顯示出一個以 575 nm 為中心的單一峰值，這定義了其亮黃綠色的顏色。

4.5 輻射模式

極座標圖描繪了光強度的空間分佈。此處確認了 120° 的視角，顯示出接近朗伯分佈的發光模式，適用於廣域照明。

4.6 順向電流降額曲線

這可以說是對於可靠性最重要的圖表。它顯示了最大允許連續順向電流與環境溫度的函數關係。隨著溫度升高，必須降低最大電流，以保持在元件的安全工作區域和功率消耗限制內。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此 LED 採用緊湊的 SMD 封裝。關鍵尺寸包括本體長度 2.0 mm、寬度 1.25 mm 及高度 0.8 mm。陽極與陰極端子有明確標示。所有未指定的公差為 ±0.1 mm。尺寸圖對於在 CAD 軟體中建立 PCB 焊墊圖案（Footprint）至關重要。

6. 焊接與組裝指南

6.1 回焊溫度曲線

對於無鉛焊接，必須遵循特定的溫度曲線。預熱區應在 150°C 至 200°C 之間，持續 60-120 秒。高於焊料液相線溫度 (217°C) 的時間應為 60-150 秒。峰值溫度不得超過 260°C，且在此峰值 5°C 範圍內的時間最多為 10 秒。最大加熱速率為 3°C/秒，最大冷卻速率為 6°C/秒。回焊次數不應超過兩次。

6.2 手動焊接

若無法避免手動焊接，烙鐵頭溫度必須低於 350°C，且每個端子的接觸時間不得超過 3 秒。建議使用低功率烙鐵 (≤25W)。焊接每個端子之間應至少間隔 2 秒，以防止熱衝擊。

6.3 儲存與濕度敏感性

元件包裝在含有乾燥劑的防潮袋中。在準備使用零件前，不得打開袋子。開封後，未使用的 LED 必須儲存在 ≤30°C 且相對濕度 (RH) ≤60% 的環境中，並在 168 小時（7 天）內使用。若超過此期限或乾燥劑指示劑變色，則在使用前需進行 60±5°C、24 小時的烘烤處理。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 捲盤與載帶規格

LED 以凸型載帶包裝，供應於直徑 7 英吋 (178 mm) 的捲盤上。捲盤寬度為 13.0 mm，軸心直徑為 44.4 mm。每捲包含 3000 個元件。載帶口袋尺寸設計用於穩固地容納 2.0x1.25 mm 的封裝。

7.2 標籤資訊

包裝標籤包含用於追溯性與正確應用的關鍵資訊：客戶產品編號 (CPN)、產品編號 (P/N)、包裝數量 (QTY)、發光強度等級 (CAT)、色度/主波長等級 (HUE)、順向電壓等級 (REF) 以及批號 (LOT No)。

8. 應用建議

8.1 典型應用

亮黃綠色與寬視角使此 LED 非常適合狀態指示與背光照明。常見用途包括儀表板與開關的背光、電話和傳真機等通訊設備中的指示燈與鍵盤背光、小型 LCD 與符號的平面背光，以及通用指示燈應用。

8.2 設計考量

電流限制：必須使用外部限流電阻。指數型的 IV 特性意味著電壓的微小增加會導致電流大幅且具破壞性的增加。電阻值必須根據電源電壓、LED 的典型順向電壓 (2.0V) 及所需工作電流 (≤25 mA) 來計算。

熱管理：雖然封裝小巧，但必須考慮功率消耗（最高 60 mW），特別是在高環境溫度或密閉空間中。必須參考降額曲線。焊墊周圍足夠的 PCB 銅箔面積有助於散熱。

ESD 防護：儘管額定為 2000V HBM，但在組裝過程中仍應遵守標準的 ESD 處理預防措施。

光學設計：120° 視角提供了廣泛的覆蓋範圍。如需聚焦光線，則需要二次光學元件（透鏡）。其水透明樹脂透鏡提供了良好的光提取效率。

9. 技術比較與差異化

與舊式穿孔 LED 封裝相比，此 SMD 類型大幅減少了佔位面積與高度，實現了現代微型化設計。AlGaInP 技術在黃綠光譜中提供了高效率與飽和的顏色。對於需要廣泛可見度的應用，寬廣的 120° 視角是相較於窄視角 LED 的關鍵優勢。符合 RoHS、REACH 及無鹵素標準，確保其滿足全球對電子產品的嚴格環保要求。

10. 常見問題 (FAQ)

問：我可以不使用串聯電阻來驅動此 LED 嗎？

答：不行。規格書明確警告，輕微的電壓偏移將導致電流大幅變化，從而導致燒毀。限流電阻或恆流驅動器是必不可少的。

問：如果打開防潮袋後超過 7 天的車間壽命會怎樣？

答：LED 可能吸收濕氣，導致在回焊過程中發生爆米花效應（開裂）或分層。在使用前必須以 60±5°C 烘烤 24 小時。

問：我可以將其用於反向電壓指示嗎？

答：不行。此元件並非設計用於反向操作。5V 反向電壓額定值僅用於測量漏電流 (IR) 時的測試條件。

問：如何解讀標籤上的分級代碼（如 P1、C17 等）？

答：這些代碼指定了發光強度 (P1, P2, Q1, Q2) 和主波長 (C16-C19) 的保證範圍。設計師應根據其應用對亮度和顏色一致性的要求選擇適當的級別。

11. 實務設計案例研究

考慮為一個由 3.3V 電源供電的便攜式消費設備設計一個狀態指示燈。目標是產生清晰可見的亮黃綠光。

步驟 1 - 電流選擇：以中等亮度為目標，選擇 15 mA 的工作電流，遠低於 25 mA 的最大值。

步驟 2 - 電阻計算：使用歐姆定律：R = (電源電壓 - LED 順向電壓) / LED 電流。設電源電壓 = 3.3V，LED 典型順向電壓 = 2.0V，LED 電流 = 0.015 A，則 R = (3.3 - 2.0) / 0.015 = 86.67 Ω。可選擇最接近的標準值 91 Ω 或 82 Ω，並微調電流。

步驟 3 - 電阻功率額定值：電阻消耗的功率 P_R = I²R = (0.015)² * 91 = 0.0205 W。標準的 1/10W (0.1W) 電阻已綽綽有餘。

步驟 4 - 熱檢查：元件的功率消耗 P_LED = Vf * I = 2.0V * 0.015A = 30 mW。根據降額曲線，在預期最高環境溫度 50°C 下，允許電流仍高於 25 mA，因此 15 mA 是安全的。

步驟 5 - PCB 佈局：建立一個與 2.0x1.25mm 封裝匹配的焊墊圖案。使用適度的銅箔澆注並以小的散熱連接相連，有助於焊接和散熱，同時避免形成可能使回焊複雜化的大型散熱片。

12. 工作原理

此 LED 基於半導體 p-n 接面的電致發光原理運作。其主動區由 AlGaInP 組成。當施加超過接面內建電位的順向電壓時，來自 n 型區域的電子和來自 p 型區域的電洞被注入主動區。在此處，它們復合，以光子的形式釋放能量。AlGaInP 合金的特定能隙決定了發射光的波長，在此例中對應於亮黃綠色 (~575 nm)。水透明環氧樹脂封裝體保護半導體晶粒，提供機械穩定性，並將光輸出光束塑形至指定的 120 度視角。

13. 技術趨勢

像 19-213 這樣的 SMD LED 的發展，是電子產品朝向微型化、提高可靠性及自動化組裝這一更廣泛趨勢的一部分。AlGaInP 技術代表了生產高亮度紅、橙、黃及綠色 LED 的成熟且高效的解決方案。對半導體材料的持續研究，例如進一步改進磊晶生長技術及用於更寬頻譜的螢光粉轉換，不斷推動效率、顯色性及功率密度的界限。此外，封裝創新著重於改善熱管理，以允許在更小的佔位面積下實現更高的驅動電流，並增強在惡劣環境條件下的可靠性。將驅動電路與多色晶片整合到單一封裝中（例如 RGB LED），是先進 SMD 技術所促成的另一重要趨勢。