SMD LED 19-237B 系列規格書 - 封裝尺寸 2.0x1.6x0.9mm - 電壓 1.7-3.3V - 多色 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

19-237B 系列是一款緊湊型多色表面黏著元件 (SMD) LED，專為需要微型化與高可靠性的現代電子應用而設計。此元件相較於傳統引線框架型 LED 有顯著進步，能大幅減少印刷電路板 (PCB) 佔用面積、提高元件封裝密度，最終有助於開發更輕巧的終端用戶設備。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 核心優勢與產品定位

19-237B SMD LED 的主要優勢來自其微型佔位面積與表面黏著技術。元件以 8mm 載帶包裝，捲繞於 7 英吋直徑的捲盤上，確保與自動化取放組裝設備完全相容，此為大量生產的標準製程。此相容性簡化了生產流程、縮短組裝時間，並最大限度地減少人為失誤的可能性。此外，本元件適用於紅外線 (IR) 與氣相迴焊製程，為生產線設置提供了靈活性。其關鍵特性在於單一封裝佔位面積內的多色發光能力，這是由不同的半導體晶片材料所實現。本產品亦為無鉛製造，並設計符合有害物質限制 (RoHS) 指令，以滿足全球環境與法規要求。

1.2 目標市場與應用

19-237B 系列針對廣泛的消費性、工業與通訊電子產品。其主要應用領域包括儀表板與薄膜開關的背光，提供均勻照明。在電信設備中，它可用作電話、傳真機等裝置的狀態指示燈與鍵盤背光。它也適合作為液晶顯示器 (LCD)、開關面板與符號圖標的平面背光源。最後，其通用設計使其成為跨多個產業中各種指示燈與低階照明任務的靈活選擇。

2. 技術參數深度解析

本節針對規格書中定義的電氣、光學與熱參數提供詳細、客觀的分析，這些參數對於可靠的電路設計與系統整合至關重要。

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。這些並非操作條件。對於 19-237B 系列，所有額定值均在環境溫度 (Ta) 25°C 下指定。所有色碼的最大反向電壓 (V_R) 為 5V。最大連續順向電流 (I_F) 為 25 mA。峰值順向電流 (I_FP) 適用於 1/10 工作週期與 1 kHz 頻率，其值各異：R6 (紅光) 晶片為 60 mA，GH (綠光) 與 BH (藍光) 晶片均為 100 mA。最大功率耗散 (P_d) 為：R6 60 mW，GH/BH 95 mW。人體模型 (HBM) 靜電放電 (ESD) 耐受電壓為：R6 2000V，GH/BH 1500V，表明紅光晶片可能具有稍強的 ESD 保護能力。操作溫度範圍 (T_opr) 為 -40°C 至 +85°C，儲存溫度範圍 (T_stg) 為 -40°C 至 +90°C。焊接溫度曲線至關重要：對於迴焊，元件可承受 260°C 持續 10 秒；對於手工焊接，極限為 350°C 持續 3 秒。

2.2 電光特性

電光特性是在 Ta=25°C 與標準測試電流 (I_F) 5mA 下量測，提供設計所需的關鍵性能指標。

• 發光強度 (I_v)：此為單位立體角內感知的發光功率。典型範圍為：R6：18.0-57.0 mcd；GH：28.5-112 mcd；BH：11.5-28.5 mcd。綠色變體通常提供最高的輸出。
• 視角 (2θ_1/2)：發光強度為最大強度一半時的全角。典型值為 120 度，表示具有寬廣、擴散的發光模式，適合區域照明與指示燈。
• 峰值波長 (λ_p)：光譜發射強度最大時的波長。典型值為：R6：632 nm；GH：518 nm；BH：468 nm。
• 主波長 (λ_d)：人眼感知到與 LED 顏色相匹配的單一波長。範圍：R6：613-627 nm；GH：520-535 nm；BH：465-475 nm。公差為 ±1nm。
• 光譜輻射頻寬 (Δλ)：半高全寬的光譜寬度。典型值：R6：20 nm；GH：35 nm；BH：25 nm。較寬的頻寬（如綠光）可能會影響色彩純度。
• 順向電壓 (V_F)：在測試電流下 LED 兩端的電壓降。範圍：R6：1.7-2.2 V；GH：2.6-3.3 V；BH：2.6-3.3 V。公差為 ±0.10V。此參數對於限流電阻的計算至關重要。
• 反向電流 (I_R)：施加 5V 反向偏壓時的漏電流。最大值：R6：10 μA；GH/BH：50 μA。

3. 分級系統說明

規格書定義了一個分級系統，根據關鍵光學參數對 LED 進行分類，確保大量生產的一致性。設計師必須指定分級代碼，以保證應用中的色彩與亮度均勻性。

3.1 發光強度分級

LED 根據其在 I_F=5mA 下量測的發光強度進行分級。

• R6 (紅光)：分級 M (18.0-28.5 mcd)、N (28.5-45.0 mcd)、P (45.0-57.0 mcd)。
• GH (綠光)：分級 N (28.5-45.0 mcd)、P (45.0-72.0 mcd)、Q (72.0-112 mcd)。
• BH (藍光)：分級 L (11.5-18.0 mcd)、M (18.0-28.5 mcd)。

同一分級內發光強度的公差為 ±11%。

3.2 主波長分級 (適用於 GH 綠光)

對於 GH (綠光) LED，另提供主波長分級：分級 1 (520-525 nm)、分級 2 (525-530 nm)、分級 3 (530-535 nm)。公差為 ±1nm。這允許精確的色彩選擇，對於狀態指示燈等色彩含義標準化的應用至關重要。

4. 性能曲線分析

規格書包含每種 LED 顏色 (R6, GH, BH) 的典型特性曲線，對於理解元件在非標準條件下的行為極具價值。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)

曲線顯示順向電流與順向電壓之間的指數關係。對於所有顏色，電壓隨電流增加而增加。在給定電流下，紅光 (R6) LED 的順向電壓顯著低於綠光與藍光 LED，這是不同半導體材料 (AlGaInP 與 InGaN) 的特性。此差異必須在驅動電路設計中考慮，特別是在多色陣列中。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

這些圖表顯示，在典型操作範圍內 (最高約 20mA)，發光強度大致隨順向電流線性增加。然而，效率 (每瓦流明) 可能在特定電流達到峰值，然後因加熱與其他效應而下降。設計師不應假設亮度會無限線性增加。

4.3 發光強度 vs. 環境溫度

這是熱管理的關鍵曲線。所有顏色的發光強度均隨環境溫度升高而下降。降額效應顯著，特別是對於基於 InGaN 的綠光與藍光 LED，它們通常比 AlGaInP 紅光 LED 對溫度更敏感。這需要在高温環境中進行散熱或電流降額，以維持亮度與使用壽命。

4.4 順向電流降額曲線

此曲線指定了最大允許連續順向電流作為環境溫度的函數。隨著溫度升高，必須降低最大允許電流，以防止超過元件的功率耗散極限並導致熱失控。遵循此曲線對於可靠性至關重要。

4.5 光譜分佈

光譜圖顯示了跨波長發射光的相對強度。紅光 LED (R6) 在 632 nm 附近具有較窄、更明確的峰值。綠光 (GH) 在 518 nm 附近具有較寬的峰值，而藍光 (BH) 在 468 nm 附近具有峰值。這些光譜的形狀與寬度影響光的顯色性與純度。

4.6 輻射圖

極座標輻射圖說明了光的空間分佈。提供的每種顏色圖表顯示了典型的朗伯或近朗伯分佈模式，與 120 度視角一致。強度在 0 度 (垂直於 LED 表面) 最高，並向邊緣遞減。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

19-237B LED 具有緊湊的矩形封裝。關鍵尺寸 (單位：mm) 為：長度：2.0 ±0.2，寬度：1.6 ±0.2，高度：0.9 ±0.1。陰極由封裝上的標記識別。提供詳細的尺寸圖，包括引腳間距與焊墊幾何形狀。

5.2 建議焊墊佈局與極性識別

包含供參考的 PCB 設計建議焊墊圖案 (佔位)，焊墊尺寸為 1.4mm x 0.8mm。規格書明確指出此為建議，設計師應根據其特定的組裝製程與可靠性要求進行修改。封裝頂部顯示清晰的極性識別 (陽極標記)，以防止錯誤放置。

6. 焊接與組裝指南

正確的處理與焊接對於 SMD 元件至關重要。19-237B 適用於標準迴焊溫度曲線，峰值溫度 260°C 最長 10 秒。對於手動維修，允許使用烙鐵頭溫度 350°C 進行手工焊接，最長 3 秒。遵循這些指南以防止 LED 晶片或塑料封裝因過熱而損壞至關重要。元件應儲存在其原始的防潮包裝中直至使用。如果暴露於超出規格的環境濕度，在迴焊前可能需要進行烘烤，以防止 "爆米花效應" (焊接過程中因蒸氣壓力導致封裝破裂)。

7. 包裝與訂購資訊

LED 以防潮包裝供應於壓紋載帶上。載帶尺寸已指定。捲盤為標準 7 英吋直徑。捲盤上的標籤提供可追溯性與驗證的關鍵資訊：客戶料號 (CPN)、製造商料號 (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) 與批號 (LOT No)。此標籤系統確保正確的物料處理與庫存控制。

8. 應用建議與設計考量

使用 19-237B LED 進行設計時，必須考慮幾個因素。首先，務必使用一個限流電阻與 LED 串聯。根據電源電壓 (V_supply)、LED 的順向電壓 (V_F - 為可靠性請使用最大值) 與所需的順向電流 (I_F) 計算電阻值。公式：R = (V_supply - V_F) / I_F。考慮電阻的額定功率。其次，考慮熱效應。如果應用在高環境溫度下操作，請根據提供的曲線對順向電流進行降額，以維持使用壽命與穩定的光輸出。第三，對於多色或陣列應用，指定嚴格的分級代碼 (CAT, HUE)，以確保所有 LED 的視覺均勻性。第四，確保 PCB 焊墊設計提供足夠的焊錫圓角與機械強度。最後，在為應用設計導光板或透鏡時，請考慮視角 (120°)。

9. 技術比較與差異化

與較大的穿孔式 LED 相比，19-237B 的主要優勢在於其微型 SMD 佔位面積，實現了自動化組裝與產品微型化。在 SMD LED 領域中，其關鍵差異化因素包括其特定的 2.0x1.6mm 封裝尺寸、寬廣的 120 度視角，以及單一封裝外型下提供三種不同的原色 (紅、綠、藍)。多功率額定值 (紅光 60mW，綠/藍光 95mW) 與不同的 ESD 額定值也使其與通用產品區分開來。其與標準 IR/氣相迴焊的相容性以及清晰的分級結構，使其既適合原型開發，也適合大量、注重品質的生產。

10. 常見問題解答 (基於技術參數)

問：峰值波長與主波長有何不同？

答：峰值波長 (λ_p) 是 LED 發射最大光功率的物理波長。主波長 (λ_d) 是人眼感知到與 LED 顏色相匹配的感知單一波長。它們通常接近但不完全相同，特別是對於具有寬廣光譜的 LED。

問：為什麼紅光 LED 的順向電壓與綠光和藍光不同？

答：順向電壓由半導體材料的能隙能量決定。紅光 LED 通常使用 AlGaInP，其能隙 (~1.8-2.0 eV) 低於用於綠光與藍光 LED 的 InGaN (~2.4-3.4 eV)。較高的能隙需要較高的電壓來 "推動" 電子跨越它。

問：如何解讀捲盤標籤上的分級代碼 (CAT, HUE, REF)？

答：這些代碼對應規格書中定義的性能分級。"CAT" 是發光強度分級 (例如，綠光的 N, P, Q)。"HUE" 是主波長/色度分級 (例如，綠光的 1, 2, 3)。"REF" 是順向電壓分級。指定這些代碼可確保您收到特性緊密集中的 LED。

問：我可以連續以 20mA 驅動此 LED 嗎？

答：連續順向電流 (I_F) 的絕對最大額定值為 25 mA。因此，20mA 在規格範圍內。然而，您必須透過查閱降額曲線來確認，尤其是在高環境溫度下，由此產生的功率耗散 (P_d = V_F * I_F) 不超過額定的 60 mW (R6) 或 95 mW (GH/BH)。

11. 實務設計案例研究

情境：為消費性裝置設計一個多色狀態指示燈。該裝置需要一個三色指示燈 (紅/綠/藍) 來顯示電源、待機與故障狀態。使用 19-237B 系列，設計師會在 PCB 上緊密放置三個 LED (R6, GH, BH)。為確保色彩一致性，他們會指定嚴格的分級：例如，所有 LED 的 CAT=P 以獲得相似的高亮度，綠光 LED 的 HUE=2 以獲得特定色調。他們會設計三個獨立的驅動電路，每個電路都有一個針對每種顏色特定 V_F 計算的限流電阻 (例如，從 5V 電源在 10mA 下，紅光 1.8V，綠/藍光 3.0V)。他們還需確保 PCB 佈局提供足夠的散熱設計，並遵循建議的焊墊尺寸，以便在自動化組裝期間實現可靠的焊接。

12. 工作原理簡介

發光二極體 (LED) 是透過電致發光發射光線的半導體元件。當順向電壓施加於 p-n 接面時，來自 n 型材料的電子在主動區與來自 p 型材料的電洞復合。此復合以光子 (光粒子) 的形式釋放能量。發射光的顏色 (波長) 由主動區所用半導體材料的能隙能量決定。19-237B 使用 AlGaInP 產生紅光，使用 InGaN 產生綠光與藍光。塑料封裝用於保護脆弱的半導體晶片、塑造光輸出 (透鏡)，並提供表面黏著的電氣接點。

13. 技術趨勢

SMD LED 市場持續朝著更高效率 (每瓦更多流明)、更高功率密度與更小封裝尺寸的方向發展。改善顯色性與一致性 (更嚴格的分級) 是一個強勁趨勢。此外，將控制電子元件 (如恆流驅動器或脈衝寬度調變 (PWM) 控制器) 直接整合到 LED 封裝中 ("智慧型 LED") 正變得越來越普遍。環境法規持續推動有害物質的消除與可回收性的改善。19-237B 所體現的原則——微型化、自動化相容性與多色能力——仍然是固態照明與指示技術這些持續發展的核心。