SMD LED 19-137/R6GHBHC-A01/2T 規格書 - 多色LED - 20mA - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

19-137系列是一款緊湊型表面黏著LED，專為高密度應用而設計。其小巧的外形可顯著縮小電路板尺寸和設備佔用空間。該系列提供多種顏色（亮紅、綠、藍），使用不同的半導體材料，為各種指示燈和背光需求提供設計靈活性。

1.1 核心優勢

• 微型化：比引線框架型LED顯著更小，允許更高的封裝密度和更小的終端產品。
• 輕量化：適用於微型和可攜式應用。
• 相容性：以8mm寬載帶包裝於7英吋捲盤上，與自動貼裝設備相容。
• 穩固的製程相容性：適用於紅外線和氣相迴焊製程。
• 環保合規：無鉛且符合RoHS規範。包含ESD防護（2000V HBM）。

1.2 目標應用

• 儀表板、開關和符號的背光。
• 通訊設備指示燈（電話、傳真機）。
• LCD面板的平面背光。
• 通用指示燈應用。

2. 深入技術參數分析

2.1 絕對最大額定值

所有參數均在環境溫度（Ta）為25°C時指定。超過這些限制可能會造成永久性損壞。

• 逆向電壓（V_R）：5V
• 連續順向電流（I_F）：25 mA
• 峰值順向電流（I_FP）：60 mA (R6/紅)，100 mA (GH/綠， BH/藍)，於1/10工作週期，1kHz。
• 功率消耗（P_d）：60 mW (R6)，95 mW (GH, BH)。
• 工作溫度（T_opr）：-40°C 至 +85°C
• 儲存溫度（T_stg）：-40°C 至 +90°C
• 焊接溫度：迴焊：260°C，30秒。手工焊接：350°C，3秒。

2.2 電光特性

測量條件為Ta=25°C且I_F=20mA，除非另有說明。典型值僅供參考；設計應基於最小/最大規格。

公差說明：發光強度（±11%）、主波長（±1nm）、順向電壓（±0.10V）。

3. 分級系統說明

LED在生產後會根據在I_F=20mA下的發光強度進行分級，以確保同一生產批次內的一致性。

3.1 發光強度分級

• R6 (紅)：Q級 (72.0-112 mcd)，R級 (112-180 mcd)。
• GH (綠)：R級 (112-180 mcd)，S級 (180-285 mcd)，T級 (285-450 mcd)。
• BH (藍)：N級 (28.5-45.0 mcd)，P級 (45.0-72.0 mcd)，Q級 (72.0-112 mcd)。

此分級系統讓設計師能為其應用選擇合適的亮度等級，在成本和性能之間取得平衡。

4. 性能曲線分析

本規格書提供每種顏色變體（R6、GH、BH）的典型特性曲線。這些曲線對於理解元件在不同工作條件下的行為至關重要。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V曲線)

曲線顯示了電流與電壓之間的指數關係。由於使用的半導體材料不同（AlGaInP vs. InGaN），紅色LED（R6）的典型順向電壓（約2.0V）顯著低於綠色和藍色LED（約3.3V）。這是驅動電路設計和功耗計算的關鍵參數。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

發光強度隨順向電流增加而增加，但並非線性關係。曲線顯示強度在較高電流下趨於飽和。在建議的20mA下運作，能在亮度與效率/壽命之間取得良好平衡。不建議超過最大連續電流（25mA），因為這可能加速元件劣化。

4.3 發光強度 vs. 環境溫度

LED的光輸出與溫度相關。曲線顯示隨著環境溫度升高，發光強度會下降。對於紅色LED（R6），在高溫下的下降幅度比綠色/藍色（GH/BH）LED更為明顯。在預期會有高環境溫度或散熱不良的設計中，必須考慮此熱降額效應。

4.4 順向電流降額曲線

此曲線規定了最大允許連續順向電流隨環境溫度變化的關係。為確保可靠性，當工作溫度高於25°C時，必須降低順向電流。必須遵守此曲線以防止過熱和過早失效。

4.5 光譜分佈

光譜圖顯示了LED特有的窄發射波段。紅色（R6）峰值約在632nm，綠色（GH）約在518nm，藍色（BH）約在468nm。光譜頻寬（Δλ）紅色約為20nm，綠色約為35nm，藍色約為25nm，顯示了其色彩純度。

4.6 輻射圖形

極座標圖確認了寬廣、類似朗伯分佈的發射圖形，典型視角為120度。這提供了寬廣且均勻的照明，適用於需要寬視角的背光和指示燈應用。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

SMD封裝專為標準拾放組裝而設計。關鍵尺寸（單位：mm）包括本體尺寸、引腳間距和總高度。所有未指定的公差為±0.1mm。應從詳細尺寸圖中導出確切的佔位面積和建議的焊墊佈局，以確保正確的焊接和對齊。

6. 焊接與組裝指南

• 迴焊：指定最高峰值溫度為260°C，持續30秒。適用標準無鉛迴焊曲線（IPC/JEDEC J-STD-020）。
• 手工焊接：如有必要，允許最高烙鐵頭溫度為350°C，持續3秒。使用最小熱量以避免損壞塑膠透鏡或內部接合。
• ESD預防措施：儘管元件具有2000V HBM防護，但在組裝過程中仍應遵循標準的ESD處理程序。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 包裝規格

元件以防潮包裝供應。

• 載帶：寬度8mm，置於直徑7英吋的捲盤上。
• 每捲數量：2000顆。
• 防潮保護：與乾燥劑一同包裝於鋁箔防潮袋中。

7.2 標籤說明

捲盤標籤包含用於追溯和正確應用的關鍵資訊：

• P/N：產品編號（例如：19-137/R6GHBHC-A01/2T）。
• 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。
• REF：順向電壓等級。
• LOT No：製造批號，用於追溯。

8. 應用設計考量

8.1 驅動電路設計

由於二極體的指數型I-V特性，電流調節（而非電壓調節）對於穩定的光輸出至關重要。對於具有穩定電壓供應的低成本應用，可以使用簡單的串聯電阻。為了獲得最佳性能和效率，特別是在電源電壓或溫度變化的情況下，建議使用恆流驅動器。在為多色陣列設計電路時，必須考慮紅色（約2.0V）和綠色/藍色（約3.3V）LED之間的順向電壓差異。

8.2 熱管理

雖然SMD LED效率高，但部分輸入功率仍會轉換為熱能。降額曲線清楚顯示了溫度的影響。為了確保可靠運作，特別是在高環境溫度或高驅動電流下，必須確保使用足夠的PCB銅箔面積或其他散熱方法，以將接面溫度維持在安全範圍內。不良的熱設計將導致光輸出降低並縮短使用壽命。

8.3 光學設計

120度的視角提供了寬廣的覆蓋範圍。對於需要更定向光線的應用，可能需要二次光學元件（透鏡、導光板）。這些LED的水晶透明樹脂顏色適用於需要真實發射色彩而不受封裝色調影響的應用。

9. 技術比較與差異化

本系列的關鍵差異化在於其單一封裝佔位面積內的多色能力，這得益於不同的晶片材料（紅色用AlGaInP，綠/藍色用InGaN）。與舊式的穿孔式LED相比，SMD格式提供了顯著的空間節省、更適合自動化組裝，並且由於引腳沒有彎曲應力，通常具有更高的可靠性。包含ESD防護以及符合RoHS和無鉛焊接標準，使其適用於現代電子製造。

10. 常見問題解答 (基於技術參數)

10.1 我可以將此LED驅動至30mA以獲得更高亮度嗎？

不可以。連續順向電流（I_F）的絕對最大額定值為25mA。在30mA下運作超過此額定值，有立即或長期損壞元件的風險。如需更高亮度，請選擇發光強度分級更高的LED，或考慮額定電流更高的不同LED型號。

10.2 為什麼紅色LED的順向電壓不同？

順向電壓是半導體材料能隙的基本特性。本系列中的紅色LED使用AlGaInP，其能隙能量低於用於綠色和藍色LED的InGaN。較低的能隙意味著需要較低的順向電壓來開啟二極體並產生光發射。

10.3 "分級代碼"是什麼意思？為什麼它很重要？

由於製造變異，LED在生產後會根據發光強度和顏色等關鍵參數進行分類（分級）。分級代碼（例如，綠色的R、S、T級）指定了該組保證的最小和最大輸出。為了在應用中（例如多LED顯示器）保持外觀一致，使用相同或相鄰分級的LED至關重要。

11. 實務設計案例分析

情境：為消費性設備設計一個帶有紅、綠、藍色LED的狀態指示燈面板。

1. 電流設定：選擇20mA的驅動電流，這是標準測試條件，並提供了良好的性能平衡。
2. 限流電阻：假設電源電壓（V_CC）為5V：
   • 對於紅色（V_F~2.0V）：R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150Ω。使用最接近的標準值（例如150Ω或160Ω）。
   • 對於綠/藍色（V_F~3.3V）：R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85Ω。使用82Ω或91Ω。
3. 亮度匹配：檢查發光強度分級。為了達到感知亮度的一致性（人眼對不同顏色的敏感度不同），您可能需要選擇不同的分級或稍微調整電流。例如，在相同電流下，來自Q級（72-112 mcd）的藍色LED可能看起來比來自T級（285-450 mcd）的綠色LED更暗。
4. 熱考量：如果面板位於會變熱的密閉空間內，請參考降額曲線。在60°C環境溫度下，最大允許連續電流顯著低於25mA。您可能需要降低驅動電流或改善通風。

12. 工作原理

發光二極體（LED）是一種透過電致發光發光的半導體元件。當順向電壓施加於p-n接面時，電子和電洞在主動區複合。複合過程中釋放的能量以光子（光）的形式發射出來。發射光的顏色（波長）由主動區使用的半導體材料的能隙能量決定：紅色/橙色使用AlGaInP，綠色、藍色和白色使用InGaN。

13. 技術趨勢

SMD LED市場持續朝著更高效率（每瓦更多流明）、更高功率密度和改善顯色性的方向發展。微型化仍然是關鍵趨勢，使得顯示器和照明陣列能夠越來越小、解析度越來越高。同時，重點也在於增強各種工作條件下的可靠性和壽命。InGaN技術的廣泛採用對於實現高亮度綠色和藍色LED至關重要，而這些是全彩顯示器和白光LED照明（通常透過將藍色LED與螢光粉結合來實現）所必需的。