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SMD LED 19-213/G6W-FN1P1B/3T 規格書 - 亮黃綠色 - 2.0x1.25x1.1mm - 最大2.35V - 60mW - 繁體中文技術文件

19-213 亮黃綠色 SMD LED 完整技術規格書,包含絕對最大額定值、電光特性、分級資訊、封裝尺寸與焊接指南。
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1. 產品概述

19-213/G6W-FN1P1B/3T 是一款專為高密度電子組裝設計的表面黏著元件 (SMD) LED。其緊湊的外形尺寸有助於實現更小的印刷電路板 (PCB) 設計、降低儲存需求,並最終促進終端設備的小型化。其輕量化結構使其特別適合空間和重量為關鍵限制因素的應用。

此 LED 為單色型,發出亮黃綠光。它採用 AlGaInP (磷化鋁鎵銦) 半導體材料製成,該材料以其在黃色至紅色波長光譜中的高效率而聞名。元件封裝於水擴散樹脂中,有助於實現寬廣的視角。

本產品符合關鍵的環境與安全標準,包括無鉛 (Pb-free)、符合 RoHS、符合歐盟 REACH 法規以及無鹵素,其溴 (Br) 與氯 (Cl) 含量嚴格控制在指定限值以下 (Br<900 ppm, Cl<900 ppm, Br+Cl<1500 ppm)。

2. 技術參數深度解析

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義了可能對元件造成永久性損壞的極限。這些額定值是在環境溫度 (Ta) 為 25°C 時指定的,在任何操作條件下均不得超過。

2.2 電光特性

電光特性是在 Ta=25°C 且 IF 為 20 mA 的典型測試條件下測量的。這些參數定義了 LED 的光輸出和電氣行為。

3. 分級系統說明

為確保顏色和亮度的一致性,LED 會根據關鍵參數進行分級。這使得設計師可以選擇符合特定應用均勻性要求的元件。

3.1 發光強度分級

LED 根據其在 IF=20mA 時測得的發光強度分為三個等級 (N1, N2, P1)。

選擇更嚴格的等級 (例如,僅 P1) 可確保陣列中的所有 LED 都具有非常相似的亮度。

3.2 主波長分級

LED 分為三個等級 (CC2, CC3, CC4) 以控制黃綠光的精確色調。

對於顏色一致性至關重要的應用,例如多 LED 指示燈或背光模組,此分級極為重要。

3.3 順向電壓分級

LED 分為三個電壓等級 (0, 1, 2),以管理串聯/並聯電路中的電源設計和電流匹配。

使用相同電壓等級的 LED 可簡化限流電阻的計算,並提高驅動電流的均勻性。

4. 性能曲線分析

規格書提供了幾條特性曲線,說明 LED 在不同條件下的行為。理解這些是實現穩健電路設計的關鍵。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)

I-V 曲線顯示了電流與電壓之間的指數關係。對於此 LED,在 20 mA 的典型工作電流下,順向電壓根據等級落在 1.75V 至 2.35V 之間。該曲線凸顯了使用限流裝置 (電阻或恆流驅動器) 而非恆壓源的重要性,因為電壓的微小增加會導致電流大幅且可能具破壞性的增加。

4.2 相對發光強度 vs. 環境溫度

此曲線展示了光輸出對溫度的依賴性。發光強度通常隨著環境溫度升高而降低。例如,在最高操作溫度 +85°C 時,光輸出可能顯著低於 25°C 時。設計師必須在高環境溫度運作的應用中考慮此降額,以確保維持足夠的亮度。

4.3 相對發光強度 vs. 順向電流

此圖表顯示光輸出隨順向電流增加而增加,但並非完全線性關係,特別是在較高電流時。在超過建議的連續電流 (25 mA) 下運作,可能導致亮度收益遞減,同時顯著增加熱量產生並加速流明衰減。

4.4 光譜分佈

光譜分佈曲線確認了 LED 的單色性質,在約 575 nm (黃綠色) 處有一個單一峰值,典型 FWHM 為 20 nm。窄頻寬是基於 AlGaInP 的 LED 的特徵。

4.5 順向電流降額曲線

這條關鍵曲線規定了最大允許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,以保持在元件的功率耗散和熱極限內。為了可靠的長期運作,必須嚴格遵循降額曲線。

4.6 輻射圖

對於擴散封裝,輻射圖 (或空間分佈) 通常是朗伯型或接近朗伯型,確認了 130 度的寬廣視角。這種模式非常適合需要均勻、寬廣區域照明而非聚焦光束的應用。

5. 機械與包裝資訊

5.1 封裝尺寸

LED 具有緊湊的 SMD 佔位面積。關鍵尺寸 (單位:mm,除非另有說明,容差為 ±0.1mm) 包括:

陰極通常通過封裝上的標記或特定的焊墊幾何形狀 (例如,凹口或綠色標記) 來識別。設計師必須參考詳細的尺寸圖以正確識別極性並設計焊墊佈局。

5.2 防潮包裝與捲盤資訊

LED 以防潮包裝供應,以防止環境濕氣造成損壞,這對於符合 MSL (濕度敏感等級) 至關重要。

6. 焊接與組裝指南

正確的操作和焊接對於可靠性至關重要。

6.1 儲存與操作

6.2 迴焊溫度曲線 (無鉛)

建議的迴焊曲線對於無鉛 (SAC) 焊料合金至關重要。

6.3 手工焊接

如果需要手動維修,需要極度小心:

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

7.2 設計考量與注意事項

8. 技術比較與差異化

19-213 LED 在其類別中提供了幾個關鍵優勢:

9. 常見問題 (基於技術參數)

9.1 為何限流電阻絕對必要?

LED 的順向電壓有一個範圍 (1.75V-2.35V) 且具有負溫度係數 (VF 隨溫度升高而降低)。如果直接連接到即使略高於其 VF 的電壓源,電流將不受控制地上升,僅受電路寄生電阻的限制,幾乎肯定會超過 25mA 的絕對最大額定值並導致立即故障。電阻器設定了一個可預測且安全的工作電流。

9.2 我可以用 3.3V 或 5V 電源驅動這顆 LED 嗎?

可以,但您必須使用串聯電阻。例如,使用 3.3V 電源,目標電流為 20mA,假設典型 VF 為 2.1V:R = (電源電壓 - VF) / IF = (3.3V - 2.1V) / 0.020A = 60 歐姆。您會選擇最接近的標準值 (例如,62 歐姆) 並計算電阻中的實際電流和功率耗散。為進行保守設計,請始終使用該等級的最大 VF 以確保電流不會太低,或使用最小 VF 以確保電流不會太高。

9.3 如果讓 LED 持續在其峰值電流 (60mA) 下運作會發生什麼事?

持續在脈衝峰值電流額定值下運作違反了絕對最大額定值。這將導致嚴重過熱,顯著加速流明衰減 (LED 會快速變暗),並且幾乎肯定會在短時間內導致災難性故障。60mA 額定值僅適用於非常短的脈衝。

9.4 如何解讀捲盤標籤上的分級代碼?

標籤包含如 CAT:N2, HUE:CC3, REF:1 的代碼。這告訴您該捲盤上的所有 LED 的發光強度在 36.0 至 45.0 mcd 之間 (N2),主波長在 571.5 至 573.0 nm 之間 (CC3),順向電壓在 1.95 至 2.15V 之間 (1)。您可以在訂購時指定這些確切的等級,以保證您的應用性能一致性。

9.5 為何儲存與烘烤程序如此重要?

SMD 封裝會從空氣中吸收濕氣。在高溫迴焊過程中,這些被困住的濕氣迅速轉化為蒸汽,產生巨大的內部壓力。這可能導致 "爆米花效應" – 環氧樹脂與導線架的剝離,甚至矽晶片的破裂。防潮袋和嚴格的車間壽命/烘烤規則可防止此類故障模式。

10. 實務設計與使用案例

10.1 設計多 LED 狀態指示燈面板

情境:設計一個帶有 10 個相同黃綠色狀態指示燈的控制面板。

設計步驟:

  1. 指定等級:為確保所有 10 個 LED 看起來完全相同,請為發光強度 (例如,P1: 45-57mcd) 和主波長 (例如,CC3: 571.5-573.0nm) 指定單一且嚴格的等級。這可能成本稍高,但能保證視覺均勻性。
  2. 電路設計:計劃從共同的 5V 電源軌,使用各自的限流電阻獨立驅動每個 LED。這避免了並聯連接可能發生的電流爭奪問題。使用指定電壓等級的最大 VF (例如,等級 1 最大 VF=2.15V) 計算電阻值。R = (5V - 2.15V) / 0.020A = 142.5Ω。使用 150Ω 標準電阻。實際 IF 約為 ~19mA,這是安全的並提供了一些餘量。
  3. PCB 佈局:以一致的方向放置 LED。在 LED 的散熱焊墊 (如果適用) 下方或其引腳周圍提供小面積的銅箔鋪設,以幫助散熱,特別是在面板在溫暖環境中運作時。
  4. 組裝:精確遵循迴焊曲線。組裝後,在低倍率下目視檢查焊錫圓角和對齊是否正確。

11. 工作原理簡介

此 LED 基於半導體 p-n 接面中的電致發光原理運作。主動區由 AlGaInP (磷化鋁鎵銦) 組成。當施加超過接面內建電位的順向電壓時,來自 n 型區域的電子和來自 p 型區域的電洞被注入主動區。在那裡,它們復合,以光子 (光) 的形式釋放能量。AlGaInP 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 575 nm (黃綠色)。水擴散樹脂封裝劑散射光線,拓寬發射圖案以實現 130 度的寬廣視角。

12. 技術趨勢與背景

像 19-213 這樣的 SMD LED 代表了光電技術朝向小型化、提高可靠性以及與自動化、大批量製造流程相容的持續趨勢。從通孔到表面黏著封裝的轉變是由於對更小、更輕、更穩固的電子組裝的需求所驅動。AlGaInP 材料的使用在琥珀色到紅色光譜中提供了高效率和出色的色彩飽和度。此類元件的未來趨勢可能包括進一步的尺寸縮小、發光效率的提高 (每電瓦產生更多光輸出),以及增強熱性能的封裝,以允許在更小的佔位面積下實現更高的驅動電流和亮度。對環境合規性 (RoHS、無鹵素) 的重視也是整個電子產業中一個永久且日益增長的趨勢。

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。