SMD LED 19-21/G6C-FM1N2B/3T 規格書 - 尺寸 2.0x1.25x0.8mm - 電壓 1.75-2.35V - 顏色 亮黃綠色 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

19-21 SMD LED 是一款緊湊型表面黏著元件，專為需要高密度元件佈局與可靠性能的現代電子應用而設計。此 LED 採用 AlGaInP 晶片技術，可產生亮黃綠色的光輸出。其主要優勢在於相較於傳統引線框架 LED，其佔板面積顯著縮小，從而實現更小的 PCB 設計與更緊湊的終端產品。其輕量化結構更使其成為空間與重量為關鍵限制因素的微型與可攜式應用的理想選擇。

此元件完全符合 RoHS、歐盟 REACH 及無鹵素指令，確保其適用於具有嚴格環保法規的全球市場。它包裝在直徑 7 吋的捲盤上，以 8mm 寬度的載帶捲繞，使其完全相容於高速自動化貼片組裝設備，從而簡化製造流程。

1.1 核心特性與優勢

• 微型化封裝：相較於引線元件，SMD 格式允許更小的電路板尺寸與更高的元件密度。
• 利於自動化：以相容於標準自動貼片機的捲帶包裝供貨。
• 穩固焊接：相容於紅外線與氣相迴焊製程。
• 環保合規：產品為無鉛、符合 RoHS、符合 REACH 且無鹵素（Br <900 ppm，Cl <900 ppm，Br+Cl < 1500 ppm）。
• 單色類型：發出單一、一致的亮黃綠色光。

1.2 目標應用

此 LED 用途廣泛，適用於各種照明與指示用途，包括：

• 汽車儀表板、開關與控制面板的背光。
• 電話與傳真機等通訊設備中的狀態指示燈與鍵盤背光。
• LCD 顯示器、開關面板與符號的平面背光單元。
• 消費性電子產品、工業控制與儀器儀表中的通用指示燈。

2. 技術規格與客觀解讀

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運作。

5V 的反向電壓額定值相對較低，強調此 LED 並非為反向偏壓操作而設計，在可能出現反向電壓的電路中需要保護。25mA 的順向電流額定值對於小型 SMD LED 而言是標準值。2000V（人體放電模式）的靜電放電額定值表示應遵守標準的處理預防措施。寬廣的工作溫度範圍（-40°C 至 +85°C）使其適用於汽車與工業環境。2.2 電光特性

這些參數是在順向電流（IF）為 20mA 且環境溫度（Ta）為 25°C 的典型工作條件下測量的。

參數

發光強度範圍很廣（18-45 mcd），這是透過分級系統來管理的（詳見後述）。典型的 100 度視角提供了寬廣的發光模式，適合背光與漫射指示。主波長 570-574.5 nm 將輸出光牢牢定位在可見光譜的黃綠色區域。1.75V 至 2.35V 的順向電壓範圍相對較低，這是 AlGaInP 技術的典型特徵，有助於降低功耗。註解明確說明此元件並非為反向操作而設計；VR 額定值僅用於紅外測試。3. 分級系統說明

為確保量產的一致性，LED 會根據性能進行分級。這讓設計師可以選擇符合特定亮度、顏色與電氣特性標準的元件。

3.1 發光強度分級

分級代碼

包裝標籤上的 CAT 代碼對應於此分級。選擇較高的分級（例如 N2）可保證較高的最低亮度，這對於需要均勻面板亮度或遠距離可見性的應用至關重要。3.2 主波長分級

分級代碼

標籤上的 HUE 代碼指的是此色度/波長分級。更嚴格的波長控制（較小的分級範圍）對於多個 LED 間顏色一致性至關重要的應用（例如多段式顯示器或顏色匹配的指示燈陣列）是必不可少的。3.3 順向電壓分級

分級代碼

REF 代碼表示電壓分級。當多個 LED 並聯連接時，使用來自相同電壓分級的 LED 有助於確保更均勻的電流分配，防止某些 LED 過度驅動。4. 性能曲線分析

規格書提供了幾條典型的特性曲線，說明元件在不同條件下的行為。

4.1 相對發光強度 vs. 順向電流

此曲線顯示光輸出隨順向電流增加而增加，但呈非線性關係。以超過建議的 20mA 驅動 LED，可能導致亮度增益遞減，同時顯著增加功率消耗與接面溫度，可能縮短使用壽命。

4.2 相對發光強度 vs. 環境溫度

此曲線展示了發光強度的負溫度係數。隨著環境溫度升高，光輸出會降低。這是在高溫環境下運作的設計中需要關鍵考量的因素；可能需要降額或熱管理以維持所需的亮度水平。

4.3 順向電流降額曲線

此圖表定義了最大允許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，在高環境溫度下運作時必須降低順向電流。遵循此曲線對於長期可靠性至關重要。

4.4 順向電壓 vs. 順向電流

此 IV 曲線顯示了二極體的典型指數關係。順向電壓隨電流增加而增加。操作區域的曲線斜率決定了必要的驅動電壓，並有助於計算用於限流的串聯電阻值。

4.5 頻譜分佈與輻射模式

頻譜圖確認了其單色性質，峰值約在 575nm，典型頻寬為 20nm。輻射模式圖說明了類似朗伯分佈的發光輪廓，具有 100 度視角，顯示了強度如何隨與中心軸的角度變化。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

19-21 封裝的標稱尺寸為 2.0mm（長）x 1.25mm（寬）x 0.8mm（高）。圖面指定公差為 ±0.1mm，除非另有說明。封裝上標有清晰的陰極標記，這對於組裝時的正確方向至關重要。PCB 上建議的焊墊圖案（Footprint）應根據這些尺寸設計，以確保正確焊接與機械穩定性。

5.2 極性識別

正確的極性對於 LED 運作至關重要。封裝具有明顯的標記（通常是凹口、圓點或切角）來識別陰極端子。設計師必須確保 PCB 絲印與組裝文件清楚地反映此方向，以防止反向安裝。

6. 焊接與組裝指南

正確的處理與焊接對於維持 LED 性能與可靠性至關重要。

6.1 儲存與濕度敏感性

使用前：

• 在準備組裝前，請勿打開防潮屏障袋。開封後：
• 請在 168 小時（7 天）內使用。未使用的零件應儲存在 ≤30°C 且 ≤60% RH 的環境中。重新烘烤：
• 如果超過儲存時間或乾燥劑顯示濕氣侵入，請在使用前以 60±5°C 烘烤 24 小時。6.2 迴焊溫度曲線（無鉛）

建議的溫度曲線對於形成可靠的焊點而不損壞 LED 至關重要。

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，持續時間不超過 10 秒。升溫速率：
• 最高 6°C/秒，直至 255°C。冷卻速率：
• 最高 3°C/秒。限制：
• 迴焊次數不應超過兩次。6.3 手焊注意事項

如果手焊不可避免，需要極度小心：

使用烙鐵頭溫度 <350°C 的烙鐵。

• 每個端子的接觸時間限制在 ≤3 秒。
• 使用功率 ≤25W 的烙鐵。
• 焊接每個端子之間至少間隔 2 秒。
• 6.4 電流保護與維修

限流：

必須使用外部串聯電阻。LED 的指數型 IV 特性意味著電壓的微小增加可能導致電流大幅激增，從而導致立即失效。電阻值必須根據電源電壓與 LED 在所需工作電流下的順向電壓來計算。維修：
不建議在焊接後進行維修。如果絕對必要，請使用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，並避免機械應力。維修後務必驗證功能是否正常。7. 包裝與訂購資訊

7.1 包裝規格

LED 以防潮包裝供貨：

載帶：

• 寬度 8mm。捲盤：
• 直徑 7 吋（178mm）。每捲數量：
• 3000 顆。包裝：
• 元件密封在鋁箔防潮袋中，內含乾燥劑與濕度指示卡。7.2 標籤說明

捲盤標籤包含定義所裝 LED 特定分級的代碼：

P/N：

• 產品編號（例如 19-21/G6C-FM1N2B/3T）。CAT：
• 發光強度等級（例如 M1， N2）。HUE：
• 色度座標與主波長等級（例如 CC3）。REF：
• 順向電壓等級（例如 1）。LOT No：
• 可追溯的生產批號。8. 應用建議與設計考量

8.1 典型應用電路

最常見的驅動方法是恆流源或帶有串聯限流電阻的電壓源。對於電源電壓 V_supply，電阻值 R 的計算公式為：R = (V_supply - V_F) / I_F，其中 V_F 是 LED 在所需電流 I_F（通常為 20mA）下的順向電壓。務必使用規格書或分級中的最大 V_F 值，以確保在最壞情況下電流不會超過限制。

8.2 熱管理

雖然封裝很小，但功率消耗（最高 60mW）仍可能導致溫度上升。對於在高環境溫度或高電流下運作的應用，請確保 LED 焊墊周圍有足夠的 PCB 銅箔面積（散熱焊墊），以作為散熱器並將熱量從接面導出。

8.3 光學設計

100 度視角提供了寬廣、漫射的光線。對於聚焦或定向光線，可能需要外部透鏡或導光管。LED 封裝的水晶透明樹脂適合與導光柱一起使用。

9. 技術比較與差異化

基於 AlGaInP 技術的 19-21 LED，在黃綠色發光方面具有明顯優勢：

相較於傳統引線 LED：

• 主要優勢在於 SMD 格式，實現了自動化組裝、減小尺寸與重量。相較於其他 SMD 顏色：
• 相較於舊技術，AlGaInP LED 在黃/琥珀/綠光譜範圍內通常具有更高的發光效率，從而在相同電流下產生更亮的光輸出。相較於白光 LED：
• 對於純色指示（例如狀態燈），像這樣的單色 LED 比螢光粉轉換的白光 LED 更高效且色彩飽和度更高。10. 常見問題（FAQ）

10.1 為什麼串聯電阻絕對必要？

LED 是電流驅動元件。其順向電壓具有負溫度係數與生產公差。沒有電流限制的電壓源會導致 LED 升溫時電流失控，從而迅速失效。串聯電阻提供了一種簡單、線性的電流限制。

10.2 我可以用 PWM 信號驅動此 LED 進行調光嗎？

可以，脈衝寬度調變（PWM）是調暗 LED 的有效方法。它通過快速開關 LED 來實現。感知亮度與工作週期成正比。此方法避免了類比（降低電流）調光可能發生的色偏。確保 PWM 頻率足夠高（通常 >100Hz）以避免可見閃爍。

10.3 分級代碼是什麼意思，我該如何選擇？

分級代碼根據性能對 LED 進行分類。例如，如果您的設計要求整個面板亮度均勻，您應指定嚴格的發光強度分級（例如僅 N1）。如果顏色一致性至關重要，則指定嚴格的波長分級（例如僅 CC3）。請與您的供應商協商，以確保特定分級組合的供貨。

10.4 我可以對此 LED 進行多少次迴焊？

規格書規定最多進行兩次迴焊循環。每個熱循環都會對內部晶片黏著與打線施加應力。超過兩個循環會顯著增加潛在故障或性能下降的風險。

11. 實用設計與使用範例

11.1 儀表板開關背光

在汽車儀表板中，可以將多個 19-21 LED 放置在透明開關帽後面。其小巧的尺寸使其能夠安裝在狹小的空間中。使用來自相同發光強度與波長分級的 LED，可確保所有開關具有一致的顏色與亮度。寬廣的視角可在開關表面提供均勻的照明。其工作溫度範圍完全涵蓋了汽車內部環境。

11.2 PCB 狀態指示燈陣列

在網路路由器或工業控制器上，一排這樣的 LED 可以指示電源、網路活動與系統故障。其低順向電壓可最大限度地降低系統邏輯電源軌（例如 3.3V）的功耗。通過將它們排列成網格並指定一致的電壓分級，設計師可以為多個並聯的 LED 使用單一的限流電阻值，從而簡化物料清單。

12. 技術原理介紹

19-21 LED 基於 AlGaInP（磷化鋁鎵銦）半導體材料。此材料系統在產生黃、橙、紅與綠光譜區域的光方面特別高效。當順向電壓施加於 p-n 接面時，電子與電洞重新結合，以光子的形式釋放能量。AlGaInP 層的特定成分決定了發射光的波長（顏色）。在此元件中，成分被調整為產生主波長在 570nm 至 574.5nm 之間的光子，人眼將其感知為亮黃綠色。水晶透明的環氧樹脂封裝體保護半導體晶片，並作為主透鏡，塑造光輸出光束。

13. 產業趨勢與發展

指示燈與背光 LED 的趨勢持續朝向更高效率、更小封裝與更高整合度發展。雖然 19-21 代表一種成熟且可靠的封裝尺寸，但對於空間受限的應用，像 1.6x0.8mm 甚至更小的新型封裝正變得越來越普遍。同時，業界也越來越重視透過先進的磊晶生長與分選技術，在製造層面改善顏色一致性並減少分級範圍。此外，汽車與工業應用對更高可靠性的追求，推動了在高溫高濕條件下性能的改進。基礎的 AlGaInP 技術仍然是飽和色彩的主力，儘管針對特定性能目標，使用其他材料系統（如 InGaN）的螢光粉轉換與直接發射綠光 LED 也在持續發展。

The trend in indicator and backlight LEDs continues toward higher efficiency, smaller packages, and greater integration. While the 19-21 represents a mature and reliable package size, newer packages like 1.6x0.8mm or even smaller are becoming common for space-constrained applications. There is also a growing emphasis on improving color consistency and reducing bin spread at the manufacturing level through advanced epitaxial growth and sorting technologies. Furthermore, the drive for higher reliability in automotive and industrial applications pushes for improved performance under high-temperature and high-humidity conditions. The underlying AlGaInP technology remains a workhorse for saturated colors, though advancements in phosphor-converted and direct-emission green LEDs using other material systems (like InGaN) continue to evolve for specific performance targets.