SMD LED 19-217/Y5C-AP1Q2/3T 資料手冊 - 亮黃色 - 2.0x1.25x0.8mm - 2.0V - 25mA - 英文技術文件

1. 產品概述

19-217/Y5C-AP1Q2/3T 是一款專為高密度電子組裝設計的表面黏著元件 (SMD) LED。此元件採用 AlGaInP (磷化鋁鎵銦) 半導體技術，能產生明亮的黃光輸出。其緊湊的外形尺寸能顯著縮小印刷電路板 (PCB) 的尺寸及整體設備的體積，使其成為空間受限應用的理想選擇。

1.1 核心優勢

• 微型化： SMD封裝顯著小於傳統引線框架LED，可在PCB上實現更高的元件封裝密度。
• 輕量化： 質量減輕對於便攜式和微型電子設備具有優勢。
• 相容性： 設計與標準自動化取放組裝設備相容，簡化製造流程。
• 環保合規： The product is Pb-free, compliant with RoHS, EU REACH, and halogen-free standards (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).
• 焊接： 適用於紅外線迴焊與氣相迴焊製程。

1.2 目標應用

此LED適用於多種指示燈與背光功能，包括：

• 汽車與工業控制設備中的儀表板及開關背光。
• 通訊設備（電話、傳真機）中的狀態指示燈與鍵盤背光。
• 液晶顯示器（LCD）、開關及符號的平面背光。
• 通用指示器在消費性和工業電子產品中的應用。

2. 技術參數深度解析

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致器件永久損壞的極限。不保證在此條件下操作。

• 反向電壓 (V_R): 5 V。在反向偏壓下超過此電壓可能導致接面崩潰。
• 連續順向電流 (I_F): 25 mA。可靠長期運作的最大直流電流。
• 峰值順向電流 (I_FP): 60 mA (工作週期 1/10 @ 1 kHz)。僅適用於脈衝操作。
• 功率消耗 (P_d): 60 mW。在環境溫度Ta=25°C時，封裝可消耗的最大功率。
• 靜電放電 (ESD): 人體放電模式 (HBM) 2000 V。表示具有中等靜電放電敏感度；需要適當的處理程序。
• 操作溫度 (T_opr): -40 至 +85 °C。正常運作時的環境溫度範圍。
• 儲存溫度 (T_stg): -40 至 +90 °C。
• 焊接溫度： 迴焊：峰值 260°C，最長 10 秒。手工焊接：每接腳最高 350°C，最長 3 秒。

2.2 電氣與光學特性

在順向電流 (I_F) 20 mA 的電流以及環境溫度 (T_a) 25°C，除非另有規定。這些是關鍵性能參數。

• 發光強度（I_v): 45.0 至 112.0 mcd（毫坎德拉）。LED 的感知亮度。此寬廣範圍透過分檔管理（見第 3 節）。
• 視角 (2θ)_1/2): 120度（典型值）。這種寬廣的視角使LED適合需要廣泛可見度的應用。
• 峰值波長 (\u03bb_p): 591 nm（典型值）。光譜功率分佈達到最大值時的波長。
• 主波長 (\u03bb_d): 585.5 至 594.5 奈米。此波長與感知顏色（亮黃色）的關聯最為密切。
• 頻譜帶寬 (\u0394\u03bb): 15 nm (典型值)。發射光譜在最大強度一半處的寬度 (FWHM)。
• 順向電壓 (V_F): 1.70 至 2.40 V (在 I_F=20mA 時)。LED 工作時的跨接電壓降。必須使用限流電阻。
• 逆向電流 (I_R): 10 \u03bcA 最大值 (在 V_R=5V 時)。逆向偏壓時的小量漏電流。本元件不適用於逆向操作。

3. Binning System 說明

為確保量產時亮度與顏色的一致性，LED 會被分類至不同等級。型號 19-217/Y5C-AP1Q2/3T 表示特定的分檔選擇。

3.1 發光強度分級

分檔由在 I =20mA 下量測到的最小與最大發光強度值定義。_F公差為 \u00b111%。

• P1: 45.0 \u2013 57.0 mcd
• P2: 57.0 – 72.0 毫坎德拉
• Q1: 72.0 – 90.0 毫坎德拉
• Q2: 90.0 – 112.0 毫坎德拉 (此分档於型號中指定)

3.2 主波長分級

分檔確保色彩一致性。容差為 ±1 奈米。

• D3: 585.5 – 588.5 nm
• D4： 588.5 – 591.5 nm
• D5： 591.5 – 594.5 nm

4. 性能曲線分析

雖然提供的文本中未詳細說明具體圖表，但此類LED典型的電光曲線通常包括：

• I-V (電流-電壓) 曲線： 顯示正向電壓與電流之間的指數關係。對於 AlGaInP 黃光 LED，膝點電壓約為 1.8-2.0V。
• 發光強度 vs. 正向電流： 強度通常隨電流線性增加直至某一點，之後效率可能因發熱而下降。
• 發光強度 vs. 環境溫度： 輸出通常隨溫度升高而降低。降額因子在高溫應用中至關重要。
• 光譜分佈： 一個以峰值波長 (591 nm) 為中心的鐘形曲線，典型半高全寬 (FWHM) 為 15 nm。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

該LED採用標準SMD封裝。關鍵尺寸（除非另有說明，公差為±0.1 mm）包括：

• 封裝佔位面積適合高密度貼裝。
• 透明樹脂封裝體，以實現最佳取光效率。
• 陽極與陰極端子標示清晰，以確保正確的PCB佈局。

5.2 極性辨識

正確的極性至關重要。封裝上包含一個標記（例如凹口、圓點或切角）以識別陰極端子。PCB 封裝設計必須反映此方向。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴流焊溫度曲線 (無鉛)

確保可靠組裝的關鍵製程：

• 預熱： 150–200°C 加熱 60–120 秒，以盡量減少熱衝擊。
• 液相線以上時間 (TAL)： >217\u00b0C for 60\u2013150 seconds.
• 峰值溫度： 最高 260°C，持續時間最長 10 秒。
• 升溫速率： 最高 6°C/秒，直至 255°C。
• 冷卻速率： 最大每秒3°C。
• 迴焊限制： 組裝件不應進行超過兩次的迴焊焊接。

6.2 手工焊接

If necessary, use a soldering iron with a tip temperature <350\u00b0C, applied for <3 seconds per terminal. Use a low-power iron (<25W) and allow a cooling interval of >2 seconds between terminals. Avoid mechanical stress on the package during soldering.

6.3 儲存與濕度敏感性

本產品包裝於含有乾燥劑的防潮袋中。

• 使用前： 請於準備組裝時再開啟防潮袋。
• 開封後： 請於168小時（7天）內使用。未使用之零件請儲存於≤30°C且≤60% RH的環境中。
• 重新烘烤： 若超過暴露時間或乾燥劑已飽和，請於使用前以60 ± 5°C烘烤24小時。

7. 封裝與訂購資訊

7.1 標準封裝

LED 以 8mm 載帶包裝，捲繞於 7 英吋直徑的捲盤上，適用於自動化設備。每捲盤包含 3000 顆。

7.2 標籤說明

捲盤標籤包含用於追溯性與正確應用的關鍵資訊：

• P/N： Product Number (例如：19-217/Y5C-AP1Q2/3T)。
• CAT： 發光強度等級（例如：Q2）。
• 色調： Chromaticity Coordinates & 主波長 Rank.
• 參考： 順向電壓等級。
• 批號： 用於品質追蹤的生產批號。

8. 應用設計考量

8.1 限流是強制性要求

LED 是電流驅動元件。必須始終使用一個串聯電阻來將順向電流限制在所需值（例如 20 mA）。電阻值可根據歐姆定律計算：R = (V_supply - V_F) / I_F。若無此電阻，供應電壓的微小增加可能導致電流大幅且具破壞性的增加。

8.2 熱管理

儘管功耗很低，但將接面溫度維持在限制範圍內，對於使用壽命和穩定的光輸出至關重要。若在高環境溫度或接近最大電流下工作，請確保有足夠的 PCB 銅箔面積或散熱孔。

8.3 光學設計

120度的視角提供了寬廣的發光範圍。對於需要聚光的應用，可能需要二次光學元件（透鏡、導光管）。水透明樹脂能將封裝內部的光吸收降至最低。

9. 技術比較與差異化

與舊式穿孔LED或其他SMD封裝相比：

• 尺寸優勢： 19-217封裝佔用極小的面積，相較於更大的SMD LED（例如3528、5050）或穿孔元件，能實現更緊湊的設計。
• 材料技術： 與舊有技術相比，使用AlGaInP半導體材料在黃/橙/紅光譜範圍內提供了高效率和卓越的色彩純度。
• 製程相容性： 其與標準SMT組裝線的完全相容性，相比手動插入通孔元件，在製造成本和可靠性方面提供了顯著優勢。

10. 常見問題 (FAQ)

10.1 對於5V電源，我應該使用多大的電阻值？

使用典型的 V_F 為2.0V且目標 I_F 為20 mA：R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω。標準的150 Ω電阻是合適的。請務必根據最大 V_F 根據數據手冊，確保在最惡劣條件下電流不超過限制。

10.2 如果我使用恆流源，是否可以不加限流電阻來驅動這個LED？

是的，設定為20 mA的恆流驅動器是電阻的絕佳替代方案，並能在電壓和溫度變化下提供更穩定的性能。電阻只是最常見且最具成本效益的方法。

10.3 為什麼開封後的儲存時間限制為7天？

SMD封裝會從大氣中吸收濕氣。在回流焊接過程中，這些被困住的濕氣會迅速蒸發，導致內部分層或「爆米花效應」，從而損壞元件。7天的車間壽命是對此類濕度敏感等級元件的標準預防措施。

10.4 料號中的「Q2/3T」代表什麼意義？

這是分級代碼。「Q2」指定了發光強度分級（90-112 mcd）。「3T」很可能指的是特定的順向電壓分級或其他內部分類。設計人員應指定完整的零件編號，以確保獲得具有所需亮度和顏色特性的元件。

11. 實務設計與使用範例

11.1 儀表板照明群組

在汽車儀表板中，可使用多個19-217 LED來為儀表和警示符號提供背光。其小巧的尺寸使其能直接放置在薄型PCB上的圖標遮罩後方。寬廣的視角確保從不同駕駛位置觀看時，符號都能均勻照亮。來自車身控制模組的PWM（脈衝寬度調變）訊號可用於在夜間行車時調暗LED。

11.2 消費性電器狀態指示器

對於咖啡機或路由器，單一顆19-217 LED可作為「電源開啟」或「網路活動」指示燈。設計涉及一個簡單的電路：主機板的3.3V電源軌、一個68 Ω限流電阻（用於在典型V_F下達到約20mA電流），以及放置在導光管附近的LED，該導光管將光線引導至前面板。其低功耗和高可靠性使其非常適合此類常時開啟的應用。

12. 操作原理

19-217 LED 的運作基於半導體 p-n 接面的電致發光原理。當施加超過接面內建電位的正向電壓時，來自 n 型 AlGaInP 層的電子會注入並穿過接面進入 p 型層，而電洞則朝相反方向注入。這些電荷載子在接面附近的活性區域復合。在 AlGaInP 材料中，此復合過程釋放的能量主要以光子（光）的形式呈現，其波長對應於材料的能隙，此材料經過設計可產生明亮的黃光（約 591 nm）。水清環氧樹脂封裝體保護半導體晶片，並作為透鏡來塑造光輸出。

13. 技術趨勢

像 19-217 這類 SMD LED 的發展遵循更廣泛的產業趨勢：

• 提升效率： 在磊晶成長和晶片設計方面的持續研究，不斷提高 AlGaInP LED 的每瓦流明數（光效），在相同光輸出的情況下降低功耗。
• 微型化： 對更小裝置的需求推動封裝尺寸變得更小（例如 0402、0201 公制封裝），儘管這可能會犧牲部分光學性能和功率處理能力。
• 改善色彩一致性： 晶圓製造與分選演算法的進步，使得對主波長與發光強度的控制更為精確，讓設計師能在不同生產批次間獲得更加一致的結果。
• 整合化： 一種將多個LED晶片（RGB或多種白光）整合至單一封裝內，或將LED與驅動IC相結合的趨勢，以創造功能更豐富且更易使用的光源。