目錄
1. 產品概述
19-21/R6C-FP1Q2L/3T 是一款表面黏著元件（SMD）LED，專為現代緊湊型電子應用而設計。此元件採用 AIGaInP（磷化鋁鎵銦）半導體晶片，以產生亮紅色的光輸出。其主要優勢在於其微型封裝尺寸，與傳統引線框架型 LED 相比，能顯著縮小印刷電路板（PCB）尺寸並提高元件裝配密度。這有助於縮小整體設備尺寸並減少儲存需求。該元件重量輕，特別適合空間和重量為關鍵限制因素的應用。
此 LED 以業界標準的 8mm 載帶包裝於 7 英吋直徑的捲盤上供應，確保與高速自動貼片組裝設備相容。其設計適用於標準紅外線（IR）和氣相迴焊製程，有助於高效量產。本產品為無鉛元件，並符合歐盟 RoHS（有害物質限制指令）和 REACH（化學品註冊、評估、授權和限制法規）。同時，其被歸類為無鹵素，溴（Br）和氯（Cl）含量均低於 900 ppm，且其總和低於 1500 ppm。
2. 技術規格詳解
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極限值。這些額定值是在環境溫度（Ta）為 25°C 時指定的。最大反向電壓（VR）為 5V。連續順向電流（IF）不應超過 25 mA。對於脈衝操作，在 1 kHz、工作週期 1/10 的條件下，允許的峰值順向電流（IFP）為 60 mA。最大功耗（Pd）為 60 mW。根據人體放電模型（HBM），元件可承受 2000V 的靜電放電（ESD）。工作溫度範圍（Topr）為 -40°C 至 +85°C，而儲存溫度範圍（Tstg）稍寬，為 -40°C 至 +90°C。對於焊接，元件可承受峰值溫度 260°C 長達 10 秒的迴焊，或每個端子 350°C 長達 3 秒的手動焊接。
2.2 電氣與光學特性
電氣與光學特性是核心性能參數，除非另有說明，否則均在 Ta=25°C 和順向電流（IF）為 20 mA 下量測。
- 發光強度（Iv）：範圍從最小值 45 毫燭光（mcd）到最大值 112 mcd。典型值落在這個範圍內，並進一步細分為特定的分級（P1、P2、Q1、Q2）。
- 視角（2θ1/2）：半強度角通常為 100 度，表示具有寬廣的視角錐。
- 峰值波長（λp）：發射光強度達到最大值時的波長通常為 632 奈米（nm）。
- 主波長（λd）：這是人眼感知的單一波長，範圍從 621 nm 到 631 nm，分為 FF1 和 FF2 兩個分級。
- 頻譜頻寬（Δλ）：在半最大強度處的發射頻譜寬度通常為 20 nm。
- 順向電壓（VF）：當通過 20 mA 電流時，LED 兩端的電壓降範圍為 1.7V 至 2.3V，並由特定分級（L19 至 L24）定義更窄的範圍。
- 反向電流（IR）：施加 5V 反向電壓時的漏電流最大值為 10 µA。
重要註記說明了公差：發光強度（±11%）、主波長（±1 nm）和順向電壓（±0.05V）。必須理解，5V 反向電壓額定值僅用於 IR 測試；LED 並非設計用於反向偏壓下工作。
3. 分級系統說明
為確保應用設計的一致性，LED 根據三個關鍵參數進行分級：發光強度、主波長和順向電壓。產品編號（例如 R6C-FP1Q2L/3T）反映了特定的分級。
3.1 發光強度分級
LED 分為四個強度等級：
- P1：45 – 57 mcd
- P2：57 – 72 mcd
- Q1：72 – 90 mcd
- Q2：90 – 112 mcd
3.2 主波長分級
顏色一致性通過波長分級控制：
- FF1：621 – 626 nm
- FF2：626 – 631 nm
3.3 順向電壓分級
為協助電路設計，特別是限流電阻的計算，LED 根據在 20 mA 下的順向電壓（VF）進行分級：
- L19：1.7 – 1.8 V
- L20：1.8 – 1.9 V
- L21：1.9 – 2.0 V
- L22：2.0 – 2.1 V
- L23：2.1 – 2.2 V
- L24：2.2 – 2.3 V
4. 性能曲線分析
雖然提供的文本中未詳細說明具體的圖形曲線，但此類 LED 典型的電氣與光學特性曲線將包括：
- 順向電流 vs. 順向電壓（I-V 曲線）：這條非線性曲線顯示了電流與電壓之間的指數關係。在 20mA 時指定的 VF 範圍是此曲線上的一個點。設計人員使用此曲線來確定所需的驅動電壓並計算合適的串聯電阻。
- 發光強度 vs. 順向電流（I-L 曲線）：此曲線展示了光輸出如何隨電流增加而增加。在建議的工作範圍內通常是線性的，但在較高電流下會飽和。在或低於 20mA 測試條件下工作可確保性能可預測。
- 發光強度 vs. 環境溫度：LED 的光輸出通常隨著接面溫度升高而降低。了解這種降額對於在高環境溫度或具有顯著自熱的應用中至關重要。
- 頻譜分佈：此圖顯示了跨波長的相對強度，在約 632 nm 處達到峰值，典型頻寬為 20 nm，確認了亮紅色的色點。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
19-21 SMD LED 具有非常緊湊的外形尺寸。關鍵尺寸（單位：毫米）包括本體長度 2.0 mm、寬度 1.25 mm 和高度 0.8 mm。詳細的尺寸圖指定了焊墊佈局、元件外框以及陰極識別標記的位置。所有未指定的公差為 ±0.1 mm。根據規格書在 PCB 上進行正確的焊墊設計對於可靠的焊接和機械穩定性至關重要。
5.2 極性識別
該元件具有陰極標記，通常是封裝上的凹口、綠點或切角。組裝時的正確方向至關重要，因為施加反向電壓可能會損壞 LED。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴焊溫度曲線
對於 SMD 元件，關鍵要求是遵循建議的迴焊溫度曲線。對於此無鉛 LED：
- 預熱：在 60-120 秒內從環境溫度升至 150–200°C。
- 均熱/迴焊：溫度高於 217°C（無鉛焊料的液相線溫度）的時間應為 60-150 秒。峰值溫度不得超過 260°C，且溫度高於 255°C 的時間必須限制在最多 30 秒。
- 冷卻：最大冷卻速率應為每秒 6°C。
6.2 手動焊接
如果需要手動維修，必須格外小心。烙鐵頭溫度應低於 350°C，且與任何單一端子的接觸時間不得超過 3 秒。建議使用低功率烙鐵（<25W）。建議使用雙頭烙鐵進行拆卸，以均勻加熱兩個端子並最大限度地減少對封裝的應力。
6.3 儲存與濕度敏感性
LED 包裝在帶有乾燥劑的防潮袋中。關鍵注意事項：
- 在準備使用前請勿打開袋子。
- 打開後，未使用的 LED 必須儲存在 ≤ 30°C 且 ≤ 60% 相對濕度的環境中。
- 開袋後的 "車間壽命" 為 168 小時（7 天）。
- 如果超過暴露時間或乾燥劑顯示已飽和，則在進行迴焊之前需要進行 60 ± 5°C、24 小時的烘烤處理，以防止 "爆米花" 效應損壞。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 捲盤與載帶規格
標準包裝為每捲 3000 顆。載帶寬度為 8 mm，纏繞在直徑 7 英吋（178 mm）的捲盤上。提供了捲盤、載帶凹槽和蓋帶的詳細尺寸，以確保與自動送料器相容。
7.2 標籤說明
捲盤標籤包含用於追溯和驗證的關鍵資訊：
- P/N：產品編號（例如，19-21/R6C-FP1Q2L/3T）。
- CAT：發光強度等級（例如，Q2）。
- HUE：色度座標與主波長等級（例如，FP1）。
- REF：順向電壓等級（例如，L21）。
- LOT No：製造批號，用於追溯。
8. 應用建議
8.1 典型應用
19-21 SMD LED 用途廣泛，適用於各種低功率指示燈和背光角色：
- 背光：儀表板儀器、薄膜開關和控制面板的照明。
- 電信：電話和傳真機中的狀態指示燈和鍵盤背光。
- 顯示技術：小型液晶顯示器（LCD）和發光符號的平面背光。
- 通用指示：消費性和工業電子產品中的電源狀態、模式指示燈和信號燈。
8.2 關鍵設計考量
- 電流限制：外部限流電阻是絕對必要的。順向電壓有一個範圍且具有負溫度係數。電源電壓的輕微增加或 VF 因加熱而下降，都可能導致順向電流大幅且可能具破壞性的增加。電阻值必須根據電源電壓和分級中的最大順向電壓（VF max）計算，以確保在最壞情況下電流永遠不超過 25 mA。
- 熱管理：儘管功耗很低，但確保 LED 焊墊下有足夠的 PCB 銅箔面積或散熱孔，有助於散熱，保持光輸出穩定性和使用壽命，特別是在高環境溫度環境中。
- ESD 防護：雖然額定為 2000V HBM，但在組裝和處理過程中仍應遵守標準的 ESD 處理預防措施。
9. 技術比較與差異化
與舊式穿孔 LED 或較大的 SMD 封裝相比，此 19-21 SMD LED 的主要優勢在於其微型化和適合自動化組裝。AIGaInP 晶片技術為紅光提供了高效率和高色彩飽和度。與其他一些紅光 LED 技術相比，AIGaInP 通常提供更高的發光強度和更好的溫度穩定性。全面的分級系統允許設計人員選擇具有嚴格控制的光學和電氣特性的元件，這對於需要均勻外觀或精確電流驅動的應用至關重要。
10. 常見問題（FAQ）
問：為什麼需要串聯電阻？
答：LED 是電流驅動元件。其 V-I 特性是指數性的。如果沒有電阻來限制電流，電源電壓或 LED 順向電壓的任何微小變化都可能導致熱失控和立即失效。電阻根據歐姆定律設定固定電流。
問：我可以用高於 2.3V 的電壓驅動此 LED 嗎？
答：可以，但前提是您使用適當的串聯電阻來降低多餘的電壓並將電流限制在 20mA（或更低）。驅動電壓本身不是關鍵參數；產生的電流才是。
問："水透明" 樹脂顏色是什麼意思？
答：LED 封裝體（塑膠透鏡）是無色透明的。這使得晶片發出的真實光色（亮紅色）能夠通過，沒有任何著色或擴散，從而產生飽和、鮮豔的顏色。
問：如何解讀訂購的零件編號？
答：零件編號 19-21/R6C-FP1Q2L/3T 編碼了封裝樣式（19-21）、產品代碼（R6C）以及波長（FP1）、發光強度（Q2）和順向電壓（L，其後有數字）的特定分級。請務必參考完整的規格書和分級表，以確認所訂購零件的確切規格。
11. 實用設計與使用案例
情境：為 5V USB 供電設備設計狀態指示燈。
1. 參數選擇：選擇所需的亮度（分級 Q2 以獲得高可見度）和顏色一致性（分級 FF1 或 FF2）。
2. 電路設計：假設電源（Vcc）為 5V，並使用最壞情況下的 VF 最小值（例如，來自 L19 分級的 1.7V），以確保即使 VF 較低，電流也永遠不超過 25mA。目標電流（I_F）= 20 mA。
所需電阻 R = (Vcc - VF) / I_F = (5V - 1.7V) / 0.020A = 165 歐姆。
最接近的標準值是 160 歐姆或 180 歐姆。使用 180 歐姆時，I_F = (5-1.7)/180 ≈ 18.3 mA，這是安全且符合規格的。
電阻功耗 P_R = I_F^2 * R = (0.0183)^2 * 180 ≈ 0.06W。標準的 1/8W 或 1/4W 電阻已足夠。
3. PCB 佈局：將 LED 及其限流電阻放在靠近的位置。遵循規格書尺寸圖中建議的焊墊幾何形狀。
4. 組裝：精確遵循濕度處理和迴焊溫度曲線指南。
12. 工作原理
此 LED 基於半導體 p-n 接面的電致發光原理工作。有源區由 AIGaInP 組成。當施加超過接面勢壘（約 1.8V）的順向偏壓時，來自 n 型區域的電子和來自 p 型區域的電洞被注入有源區。當這些電荷載子復合時，它們以光子（光）的形式釋放能量。AIGaInP 合金的特定成分決定了能隙能量，這直接對應於發射光的波長（顏色）——在本例中，約為 632 nm 的亮紅色。透明的環氧樹脂封裝體保護晶片，作為透鏡來塑造光輸出（實現 100 度視角），並提供機械穩定性。
13. 技術趨勢
像 19-21 這樣的 SMD LED 的發展遵循了電子產品更廣泛的趨勢：微型化, 、效率提升和可靠性增強
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。 |