SMD LED 19-223/R6BHC-A05/2T 規格書 - 多色型 - 紅光與藍光 - 2.0V/3.3V - 60mW/75mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

19-223是一款專為高密度電子組裝設計的緊湊型表面黏著LED。它屬於多色型，提供鮮明的紅光（使用R6 AlGaInP晶片）與藍光（使用BH InGaN晶片），兩者均封裝於水透明樹脂內。其小巧的外型能顯著縮小電路板尺寸、提高封裝密度，並允許設計出更小、更輕的終端設備，非常適合微型化應用。

1.1 核心特性與合規性

主要特性包括採用8mm載帶包裝於7英吋直徑捲盤上，以相容於自動化貼裝設備。本元件適用於紅外線與氣相迴流焊接製程。它是一款無鉛產品，並符合RoHS、歐盟REACH及無鹵素標準（Br <900 ppm、Cl <900 ppm、Br+Cl < 1500 ppm）等關鍵環保法規。

1.2 目標應用

此LED用途廣泛，適用於各種照明與指示角色。主要應用包括儀表板、開關與符號的背光；電話與傳真機等通訊設備的指示燈與背光；LCD的平面背光；以及通用照明應用。

2. 技術參數：深入客觀解讀

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極限條件。規格是在環境溫度（Ta）25°C下定義的。

• 逆向電壓（VR）：兩種晶片均為5V。超過此值可能導致接面崩潰。
• 順向電流（IF）：R6（紅光）：25 mA（連續），BH（藍光）：20 mA（連續）。
• 峰值順向電流（IFP）：在佔空比1/10、頻率1kHz條件下。R6：50 mA，BH：40 mA。此額定值適用於脈衝操作，非連續直流。
• 功率消耗（Pd）：R6：60 mW，BH：75 mW。這是封裝所能散發的最大允許功率，計算方式為 IF * VF。
• 靜電放電（ESD）人體模型（HBM）：R6：2000V，BH：150V。藍光（BH）晶片對ESD明顯更為敏感，需要更嚴格的防護措施。
• 溫度範圍：操作溫度（Topr）：-40°C 至 +85°C。儲存溫度（Tstg）：-40°C 至 +90°C。
• 焊接溫度：迴流焊：峰值溫度260°C，最長10秒。手工焊接：350°C，最長3秒。

2.2 電光特性

這些是典型性能參數，測量條件為Ta=25°C、IF=20mA（除非另有說明）。它們定義了光輸出與電氣行為。

• 發光強度（Iv）：R6：72.0 - 180.0 mcd。BH：36.0 - 72.0 mcd。這是感知亮度的量度。寬廣的範圍顯示了分級的必要性。
• 視角（2θ1/2）：130度（典型值）。此定義了發光強度至少為峰值一半的角度範圍。
• 峰值波長（λp）：R6：632 nm（典型值），BH：468 nm（典型值）。光譜發射最強處的波長。
• 主波長（λd）：R6：617.5 - 633.5 nm，BH：464.5 - 476.5 nm。這與人眼感知的光色相關。
• 光譜輻射頻寬（Δλ）：R6：20 nm（典型值），BH：15 nm（典型值）。最大強度一半處的光譜寬度。
• 順向電壓（VF）：R6：1.7V（最小）、2.0V（典型）、2.4V（最大）。BH：2.7V（最小）、3.3V（典型）、3.7V（最大）。LED在指定電流下工作時的跨接電壓降。
• 逆向電流（IR）：在VR=5V下測量。R6：10 μA（最大），BH：50 μA（最大）。

公差：發光強度：±11%，主波長：±1nm，順向電壓：±0.1V。

3. 分級系統說明

為確保生產中的顏色與亮度一致性，LED會根據測量參數進行分級。

3.1 R6（紅光晶片）分級

發光強度分級（IF=20mA）：

• Q級：72.0 - 112.0 mcd
• R級：112.0 - 180.0 mcd

主波長分級（IF=20mA）：

• E4級：617.5 - 621.5 nm
• E5級：621.5 - 625.5 nm
• E6級：625.5 - 629.5 nm
• E7級：629.5 - 633.5 nm

3.2 BH（藍光晶片）分級

發光強度分級（IF=20mA）：

• N2級：36.0 - 45.0 mcd
• P1級：45.0 - 57.0 mcd
• P2級：57.0 - 72.0 mcd

主波長分級（IF=20mA）：

• A9級：464.5 - 467.5 nm
• A10級：467.5 - 470.5 nm
• A11級：470.5 - 473.5 nm
• A12級：473.5 - 476.5 nm

4. 性能曲線分析

規格書提供了典型的特性曲線，對於理解元件在非標準條件下的行為至關重要。

4.1 R6（紅光）特性

曲線通常顯示：

• 相對發光強度 vs. 順向電流：顯示光輸出如何隨電流增加，通常為非線性關係，在高電流下會趨於飽和。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：展示熱淬滅效應，即光輸出隨接面溫度上升而下降。
• 順向電壓 vs. 順向電流：說明二極體的I-V特性曲線。
• 順向電壓 vs. 環境溫度：顯示順向電壓的負溫度係數。
• 峰值波長 vs. 環境溫度：指示發光顏色（波長）如何隨溫度偏移。

4.2 BH（藍光）特性

曲線通常包括：

• 光譜分佈：相對強度對波長的圖表，顯示發射峰值約在468 nm附近。
• 順向電壓 vs. 順向電流：藍光晶片的I-V曲線。
• 順向電流降額曲線：指定最大允許連續順向電流與環境溫度的函數關係，以確保不超過功率消耗限制。
• 輻射圖：顯示光強空間分佈（視角圖案）的極座標圖。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：熱性能曲線。
• 相對發光強度 vs. 順向電流：效率曲線。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝外型尺寸

此LED為表面黏著元件。規格書提供詳細的尺寸圖（頂視、側視與底視圖）及關鍵測量值。關鍵尺寸通常包括總長、寬、高，以及焊墊位置與尺寸。除非另有說明，所有公差均為±0.1mm。測量單位為毫米（mm）。

5.2 極性識別

陰極通常在元件上標記，常見方式為凹口、綠點或封裝底部不同顏色的焊墊。組裝時必須注意正確極性，以防損壞。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴流焊溫度曲線

建議採用無鉛迴流焊溫度曲線：

• 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。
• 峰值溫度時間：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。

迴流焊次數不應超過兩次。

6.2 儲存與操作注意事項

濕度敏感性：元件包裝於含乾燥劑的防潮袋中。

1. 請勿在準備使用前開啟防潮袋。
2. 開封後，未使用的LED應儲存於≤30°C、≤60% RH的環境中。
3. 開袋後的車間壽命為168小時（7天）。
4. 若超過車間壽命或乾燥劑顯示受潮，使用前需在60 ±5°C下烘烤24小時。

ESD防護：特別是對於HBM額定值僅150V的BH（藍光）晶片，必須採取適當的ESD控制措施（接地工作站、靜電手環）。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 捲帶與載帶規格

LED以凸版載帶供應：

• 載帶寬度：8 mm。
• 捲盤直徑：7英吋。
• 每捲數量：2000顆。

提供捲盤尺寸、載帶凹穴尺寸與覆蓋帶位置的詳細圖紙，除非註明，公差均為±0.1mm。

7.2 標籤說明

包裝標籤包含數個代碼：

• CPN：客戶產品編號。
• P/N：產品編號（例如 19-223/R6BHC-A05/2T）。
• QTY：包裝數量。
• CAT：發光強度等級（分級代碼）。
• HUE：色度座標與主波長等級（分級代碼）。
• REF：順向電壓等級。
• LOT No：製造批號，用於追溯。

8. 應用建議與設計考量

8.1 限流設計

關鍵：必須使用外部限流電阻或恆流驅動器與LED串聯。順向電壓具有負溫度係數，微小的變化可能導致順向電流大幅、甚至具破壞性的增加。電阻值可使用歐姆定律計算：R = (電源電壓 - VF) / IF。be used in series with the LED. The forward voltage has a negative temperature coefficient and a small change can cause a large, potentially destructive, increase in forward current. The resistor value can be calculated using Ohm's Law: R = (Vsupply - VF) / IF.

8.2 熱管理

雖然功率消耗低，但良好的PCB佈局有助於管理熱量。確保焊墊周圍有足夠的銅箔面積作為散熱片，特別是在接近最大額定值或高環境溫度下操作時。請參考BH晶片的降額曲線。

8.3 光學設計

130度的視角提供了寬廣的光束。對於需要聚焦光的應用，可能需要二次光學元件（透鏡）。水透明樹脂適合LED顏色本身即為指示的應用。對於擴散或濾色輸出，應考慮外部擴散片或透鏡。

9. 技術比較與差異化

此元件的主要優勢在於其結合了小巧的SMD佔位面積，並在同一封裝形式中提供了兩種不同的高效能半導體技術（紅光用AlGaInP，藍光用InGaN）。這簡化了需要多種顏色設計的採購與組裝流程。相較於較大的穿孔式LED，它提供了顯著的空間節省，並與全自動、高速的SMT組裝線相容，降低了製造成本。

10. 常見問題（基於技術參數）

10.1 我可以不接電阻直接驅動這顆LED嗎？

No.使用注意事項中已明確警告禁止此行為。LED的指數型I-V特性意味著，若直接連接到高於其順向電壓的電壓源，它會像短路一樣，導致立即的過電流與失效。

10.2 為何藍光LED的ESD額定值遠低於紅光？

基於InGaN的藍光LED的材料與結構，本質上就比基於AlGaInP的紅光LED對靜電放電更為敏感。這是半導體技術的基本特性。這使得藍光變體需要更嚴格的ESD處理程序。

10.3 分級代碼（例如 R、E5、P2、A10）對我的設計有何意義？

如果您的應用需要嚴格的顏色或亮度一致性（例如在多顆LED陣列或顯示器中），訂購時必須指定所需的分級代碼。混合不同分級可能導致產品在色調與強度上出現可見的差異。對於要求不高的指示燈應用，較寬的分級範圍或許可以接受。

10.4 如何解讀峰值波長與主波長的差異？

峰值波長（λp）是光譜功率輸出最高的物理波長。主波長（λd）是人眼感知為相同顏色的單色光波長。在視覺應用中，λd對於顏色規格更為相關。

11. 實務設計與使用案例

情境：設計一個多狀態指示燈面板。一個控制面板需要獨立的紅光與藍光指示燈來表示待機、運作中與故障狀態。使用19-223系列讓設計師能為兩種顏色使用相同的佔位面積，簡化PCB佈局。設計師選擇R6晶片（分級至E5以確保一致的紅色調）用於故障，選擇BH晶片（分級至A10以確保一致的藍色）用於運作中。針對5V電源計算出共用的限流電阻值：紅光約150Ω（IF=20mA，VF=2.0V），藍光約85Ω（IF=20mA，VF=3.3V）。寬廣的130°視角確保從各個角度都能清晰可見。SMD封裝使面板能夠非常薄。

12. 原理簡介

LED的發光基於半導體p-n接面的電致發光原理。當施加順向電壓時，電子與電洞被注入活性區域並在此復合，以光子（光）的形式釋放能量。發射光的顏色（波長）由半導體材料的能隙能量決定。R6晶片採用AlGaInP（磷化鋁鎵銦）結構，能高效產生紅光至琥珀光。BH晶片採用InGaN（氮化銦鎵）結構，用於產生藍光、綠光及白光（搭配螢光粉）。不同的材料系統解釋了它們不同的電氣特性（順向電壓、ESD敏感性）與光學性能。

13. 發展趨勢

LED技術的總體趨勢，包括像19-223這樣的元件，正朝著更高效率（每瓦更多流明）、在更小封裝中實現更高功率密度，以及改善顯色性與一致性的方向發展。同時，重點也在於增強元件在各種環境應力下的可靠性與壽命。消費性電子產品微型化的驅動力持續推動著SMD LED佔位面積的進一步縮小，同時維持或提升光學輸出。此外，與智慧控制的整合，以及針對特殊波長（例如用於園藝或感測）的LED開發，都是積極發展的領域。符合環保標準（RoHS、無鹵素）現已成為進入全球市場的基本要求。