目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢與產品定位
- 1.2 目標市場與應用領域
- 2. 技術規格深入解析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 光電特性
- 3. 分級系統說明
- 3.1 發光強度分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 發光強度 vs. 順向電流
- 4.2 發光強度 vs. 環境溫度
- 4.3 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
- 4.4 光譜分佈
- 4.5 輻射模式圖
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸
- 5.2 極性辨識
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 迴焊溫度曲線
- 6.2 儲存與濕度敏感性
- 6.3 設計注意事項
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 載帶與捲盤規格
- 7.2 標籤說明
- 8. 應用建議與設計考量
- 8.1 典型應用電路
- 8.2 熱管理
- 8.3 光學設計
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題 (基於技術參數)
- 11. 實務設計案例研究
- 12. 工作原理簡介
- 13. 技術趨勢
1. 產品概述
19-223 是一款緊湊型多色表面黏著元件 (SMD) LED，專為需要高密度封裝與可靠性能的現代電子應用而設計。此元件相較於傳統引線框架 LED 有顯著進步，能實現更小、更輕、更高效的終端產品開發。
1.1 核心優勢與產品定位
19-223 SMD LED 的主要優勢在於其微型佔位面積。相較於引線式元件，其尺寸大幅縮小，允許更小的印刷電路板 (PCB) 設計、更高的元件封裝密度、更少的儲存空間需求，最終實現更緊湊的設備。其輕量化結構更使其成為重量為關鍵因素的便攜式與微型應用的理想選擇。
1.2 目標市場與應用領域
此 LED 用途廣泛，針對以下幾個關鍵應用領域：
- 汽車與儀器儀表：儀表板指示燈與開關的背光。
- 電信通訊：電話、傳真機及其他通訊設備中的狀態指示燈與背光。
- 消費性電子產品：液晶顯示器 (LCD) 的平面背光、開關照明與符號照明。
- 通用指示：適用於各行業廣泛狀態指示需求的可靠解決方案。
2. 技術規格深入解析
本節根據規格書，對 LED 的關鍵技術參數進行詳細、客觀的分析。
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。不保證在這些條件下或超出這些條件操作。
- 逆向電壓 (VR)：5V。此值相對較低，強調此 LED 並非為逆向偏壓操作而設計，在可能出現逆向電壓的電路中需要保護。
- 連續順向電流 (IF)：R7 (暗紅色) 與 G6 (亮黃綠色) 晶片均為 25 mA。
- 峰值順向電流 (IFP)：60 mA (工作週期 1/10 @ 1kHz)。這允許較高電流的短脈衝，適用於多工或實現更高的瞬間亮度。
- 功率消耗 (Pd)：60 mW。此參數與順向電壓結合，決定了給定熱條件下的最大可持續順向電流。
- 靜電放電 (ESD) 人體模型 (HBM)：2000V。這表示具有中等程度的 ESD 耐受性，但在組裝過程中仍需採取標準的 ESD 防護措施。
- 操作與儲存溫度：-40°C 至 +85°C (操作)，-40°C 至 +90°C (儲存)。此寬廣範圍確保了在惡劣環境下的可靠性。
- 焊接溫度：相容於迴焊 (峰值 260°C，最長 10 秒) 與手工焊接 (350°C，最長 3 秒)。
2.2 光電特性
這些是在 Ta=25°C 與 IF=20mA 下測量的典型性能參數，除非另有說明。
- 發光強度 (Iv)：18.0 - 72.0 mcd (最小值 - 最大值範圍)。典型值落在這個分級範圍內 (參見第 3 節)。適用 ±11% 的公差。
- 視角 (2θ1/2)：130 度 (典型值)。此寬廣視角適用於需要廣泛可見度的應用。
- 峰值波長 (λp)：R7: 639 nm (典型值)，G6: 575 nm (典型值)。定義了發射光的光譜峰值。
- 主波長 (λd)：R7: 631 nm (典型值)，G6: 573 nm (典型值)。這是人眼感知的單一波長，與顏色密切相關。
- 光譜頻寬 (Δλ)：兩者均為 20 nm (典型值)。表示發射顏色的光譜純度。
- 順向電壓 (VF)：2.00V (典型值)，2.40V (最大值)。此低順向電壓對低功耗與電池供電設備有益。
- 逆向電流 (IR)：在 VR=5V 時為 10 μA (最大值)。
3. 分級系統說明
LED 的發光輸出會因單體而異。分級系統用於根據關鍵性能參數對元件進行分類。
3.1 發光強度分級
當驅動電流 IF=20mA 時，R7 與 G6 晶片均分為三個強度等級 (M, N, P)：
- 等級 M：18.0 - 28.5 mcd
- 等級 N：28.5 - 45.0 mcd
- 等級 P：45.0 - 72.0 mcd
這允許設計師為其應用選擇具有一致亮度水平的 LED，確保在多 LED 陣列中外觀均勻。
4. 性能曲線分析
規格書提供了典型的特性曲線，對於理解 LED 在不同操作條件下的行為至關重要。
4.1 發光強度 vs. 順向電流
曲線顯示非線性關係。雖然強度通常隨電流增加而增加，但在較高電流下，由於產熱增加，效率 (每瓦流明) 可能會降低。在接近最大連續電流 (25mA) 下操作需要謹慎的熱管理。
4.2 發光強度 vs. 環境溫度
發光強度隨著環境溫度升高而降低。此熱降額是關鍵的設計考量，特別是在高溫環境下或 LED 以高電流驅動的應用中。順向電流降額曲線提供了在高溫下最大允許電流，以防止超過功率消耗限制。
4.3 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
此指數曲線是基礎。LED 在特定閾值電壓 (~1.8V 對於這些元件) 開始導通並發光。超過此點的電壓微小增加會導致電流大幅增加。這強調了使用限流電阻或恆流驅動器以防止熱失控的必要性。
4.4 光譜分佈
圖表顯示了相對光譜功率分佈。R7 晶片發射紅光區域 (~639nm 峰值)，而 G6 晶片發射黃綠光區域 (~575nm 峰值)。20nm 頻寬表示顏色飽和度中等。
4.5 輻射模式圖
極座標圖確認了 130 度的視角，顯示了接近朗伯分佈的發射模式，其中強度在 0° (垂直於晶片) 時最高，並向邊緣遞減。
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 (單位 mm，公差 ±0.1mm，除非註明) 包括本體長度約 2.0mm、寬度 1.25mm、高度 0.8mm。規格書提供了詳細的尺寸圖，包括焊墊佈局，這對於 PCB 焊盤設計至關重要。
5.2 極性辨識
陰極通常由封裝上的標記或切角來識別，如尺寸圖所示。組裝時必須注意正確的極性。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴焊溫度曲線
此元件相容於紅外線與氣相迴焊製程。建議的無鉛溫度曲線包括：預熱階段 (150-200°C，60-120秒)、液相線以上時間 (217°C，60-150秒)、峰值溫度最高 260°C 最長 10 秒，以及受控的冷卻速率。迴焊不應執行超過兩次。
6.2 儲存與濕度敏感性
LED 包裝在帶有乾燥劑的防潮袋中。防護措施至關重要：
- 在準備使用前請勿打開袋子。
- 打開後，若儲存在 ≤30°C 與 ≤60% RH 條件下，請在 168 小時 (7 天) 內使用。
- 若超過暴露時間，在焊接前需要進行烘烤處理 (60±5°C，24 小時)，以防止在迴焊過程中發生 "爆米花效應" 損壞。
6.3 設計注意事項
- 電流限制：必須使用外部串聯電阻來設定工作電流。陡峭的 I-V 曲線意味著電壓的微小增加可能導致破壞性的電流突波。
- 機械應力：在焊接或電路板處理過程中，避免對 LED 本體施加應力。組裝後請勿彎曲 PCB。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 載帶與捲盤規格
產品以 8mm 載帶包裝於 7 英吋直徑的捲盤上供應，相容於標準自動貼片設備。每捲包含 2000 個元件。規格書中提供了詳細的載帶與捲盤尺寸。
7.2 標籤說明
捲盤標籤包含以下代碼：
- 產品編號 (P/N)
- 包裝數量 (QTY)
- 發光強度等級 (CAT)
- 色度與主波長等級 (HUE)
- 順向電壓等級 (REF)
- 批號 (LOT No.)
8. 應用建議與設計考量
8.1 典型應用電路
最基本的驅動電路由電壓源 (VCC)、限流電阻 (RS) 與串聯的 LED 組成。RS= (VCC- VF) / IF。為了在溫度與電源電壓變化下保持亮度穩定，建議使用恆流驅動器。
8.2 熱管理
儘管體積小，但必須考慮功率消耗 (最高 60mW)。確保 PCB 上有足夠的銅箔面積連接到 LED 的散熱焊墊 (如果適用) 或周圍的地平面以作為散熱片，特別是在高環境溫度或高電流下操作時。
8.3 光學設計
如果需要更聚焦的光束，寬廣的 130 度視角可能需要二次光學元件 (透鏡、導光板)。封裝的水晶透明樹脂顏色適用於需要真實晶片顏色的應用。
9. 技術比較與差異化
19-223 LED 透過其極小的外形尺寸、在同一封裝佔位面積下提供兩種不同顏色 (紅色與黃綠色) 的選擇，以及符合現代環保標準 (RoHS, REACH, 無鹵素) 來實現差異化。相較於較大的 LED，它能顯著節省空間。兩種顏色均使用 AlGaInP 材料，提供了良好的發光效率。
10. 常見問題 (基於技術參數)
問：為什麼限流電阻絕對必要？
答：順向電壓相對穩定，但電流會隨著電壓超過閾值後的微小增加而呈指數增長。沒有電阻，電流可能迅速超過最大額定值 (25mA) 並損壞 LED。
問：我可以用 3.3V 或 5V 邏輯電源驅動此 LED 嗎？
答：可以，但您必須計算適當的串聯電阻。例如，使用 3.3V 電源，目標 IF為 20mA，使用典型的 VF2.0V：R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 歐姆。標準的 68 歐姆電阻將是合適的。
問：發光強度上的 "±11% 公差" 對我的設計意味著什麼？
答：這意味著即使來自同一等級，個別 LED 的亮度也可能與該等級的標稱值相差高達 11%。對於需要均勻外觀的應用 (例如，背光陣列)，您可能需要選擇更嚴格的等級或實施電流校準。
11. 實務設計案例研究
情境：為一個由 3.7V 鋰離子電池供電的便攜式設備設計一個緊湊的狀態指示燈面板，包含四個 LED (兩個紅色，兩個綠色)。
設計步驟：
- 電流選擇：選擇 IF= 15 mA，以平衡良好的亮度與較低的功耗，延長電池壽命。
- 電阻計算：假設最壞情況 VF= 2.4V。RS= (3.7V - 2.4V) / 0.015A ≈ 86.7 歐姆。使用標準的 91 歐姆或 100 歐姆電阻。
- PCB 佈局：放置 LED 時注意正確極性。包含連接到陰極焊墊的小面積銅箔以幫助散熱。
- 熱檢查：每個 LED 的功率：P = VF* IF≈ 2.0V * 0.015A = 30mW，遠低於 60mW 的最大值。四個 LED 的總功率為 120mW，在小型電路板上是可管理的。
- 儲存/組裝：安排 PCB 組裝，在打開防潮袋後 7 天內使用 LED 捲盤。
12. 工作原理簡介
發光二極體 (LED) 是一種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。此復合過程以光子 (光) 的形式釋放能量。發射光的特定波長 (顏色) 由所用半導體材料的能隙能量決定。19-223 採用 AlGaInP (磷化鋁鎵銦) 材料系統，該系統在紅光至黃綠光譜中是高效的發射器。
13. 技術趨勢
像 19-223 這樣的 SMD LED 的發展遵循幾個明確的產業趨勢：持續微型化以實現更小的終端產品、發光效率的改進 (每瓦電輸入產生更多光輸出)、增強可靠性和壽命，以及嚴格遵守環保法規 (無鹵素、RoHS)。朝向更高密度封裝的驅動力推動了封裝層級的熱管理進步，以及更精確的分級系統，以確保自動化大批量製造中的顏色與亮度一致性。
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差（SDCM） | 麥克亞當橢圓步數，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓（Forward Voltage） | Vf | LED點亮所需的最小電壓，類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流（Forward Current） | If | 使LED正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED晶片內部的實際工作溫度。 | 每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小時） | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼如 2G、2H | 按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配，提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組，確保顏色落在極小範圍內。 | 保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 在恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命（結合TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |