目錄
1. 產品概述
19-217 是一款表面黏著元件 (SMD) LED，專為通用指示燈與背光應用而設計。它採用 AlGaInP 晶片來產生亮紅色的光輸出。其緊湊的 SMD 封裝為現代電子設計帶來顯著優勢，包括減少電路板空間、提高元件封裝密度，以及最終設備的整體小型化。本元件符合關鍵的環境與安全標準，包括 RoHS、REACH 以及無鹵素要求。
1.1 核心優勢與目標市場
此 LED 的主要優勢來自其微型 SMD 外形尺寸。與傳統的引線框架 LED 相比，它允許更小的印刷電路板 (PCB) 設計、減少儲存空間需求，並使最終產品更輕。這使其特別適合空間和重量是關鍵限制因素的應用。本元件目標市場廣泛，包括消費性電子產品、通訊設備（例如電話、傳真機）、汽車儀表板和開關背光，以及任何需要可靠、緊湊紅色光源的通用指示燈應用。
2. 深入技術參數分析
本節對規格書中定義的關鍵電氣、光學和熱參數提供詳細、客觀的解讀。理解這些極限值和典型值對於可靠的電路設計至關重要。
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損壞的應力極限。這些並非工作條件。
- 反向電壓 (VR)：5V- 施加超過 5V 的反向偏壓可能導致接面崩潰。
- 順向電流 (IF)：25mA- 可通過 LED 的最大連續直流電流。
- 峰值順向電流 (IFP)：60mA- 用於短暫、高強度閃爍的脈衝電流限制（1/10 工作週期，1kHz）。若無適當的脈衝控制而超過連續電流額定值，將導致過熱。
- 功率耗散 (Pd)：60mW- 封裝能以熱量形式耗散的最大功率，計算方式為順向電壓 (VF) * 順向電流 (IF)。
- ESD (HBM)：2000V- 此 LED 的人體放電模型靜電放電額定值為 2kV。組裝過程中需要採取適當的 ESD 處理預防措施。
- 工作與儲存溫度：-40°C 至 +85°C / -40°C 至 +90°C- 指定了使用和非工作狀態下儲存的完整環境範圍。
- 焊接溫度：本元件可承受峰值溫度為 260°C、持續時間不超過 10 秒的迴焊，或每個端子以 350°C 進行不超過 3 秒的手工焊接。
2.2 電光特性
這些參數是在 Ta=25°C 和 IF=20mA 的標準測試條件下測量，除非另有說明。它們定義了 LED 的典型性能。
- 發光強度 (Iv)：45.0 - 112 mcd（典型值未指定）- 發出的可見光量。寬範圍表示使用了分級系統（見第 3 節）。測試電流為 20mA。
- 視角 (2θ1/2)：120°（典型值）- 發光強度為 0°（軸上）強度一半時的角度。這是一個非常寬的視角，適合需要廣泛可見度的應用。
- 峰值波長 (λp)：632 nm（典型值）- 光輸出功率最大的波長。對於 AlGaInP 紅色 LED，這通常落在橙紅色到紅色區域。
- 主波長 (λd)：624 nm（典型值）- 人眼感知到的、與 LED 光顏色匹配的單一波長。對於紅色 LED，它通常略短於峰值波長。
- 頻譜帶寬 (Δλ)：20 nm（典型值）- 在最大功率一半處（半高全寬）的發射頻譜寬度。20nm 的值表示顏色相對純淨。
- 順向電壓 (VF)：1.7V - 2.4V（典型值 2.0V）- 以 20mA 驅動時 LED 兩端的電壓降。設計師必須使用此值來計算所需的限流電阻值。2.0V 的典型值是一個關鍵的設計參數。
- 反向電流 (IR)：最大 10 μA- 施加指定反向電壓 (5V) 時流過的小漏電流。
3. 分級系統說明
規格書概述了一個發光強度分級系統，以確保生產應用中亮度的一致性。零件編號中的特定元件代碼 "P1Q2" 指的是其分級。
- 分級代碼 P1：發光強度從 45.0 mcd 到 57.0 mcd。
- 分級代碼 P2：發光強度從 57.0 mcd 到 72.0 mcd。
- 分級代碼 Q1：發光強度從 72.0 mcd 到 90.0 mcd。
- 分級代碼 Q2：發光強度從 90.0 mcd 到 112 mcd。
零件編號後綴 "P1Q2/3T" 表示此特定元件屬於發光強度的 Q2 分級。設計師可以根據其應用所需的亮度等級選擇合適的分級。規格書還註明，在一個分級內，發光強度的一般公差為 ±11%。
4. 性能曲線分析
雖然 PDF 參考了典型電光特性曲線，但具體圖表未在文本中提供。根據標準 LED 行為，這些曲線通常包括：
- IV 曲線（電流 vs. 電壓）：顯示順向電壓與順向電流之間的指數關係。"膝點"電壓約在典型 VF 2.0V 附近。此曲線對於設計驅動電路至關重要。
- 發光強度 vs. 順向電流：展示光輸出如何隨電流增加，通常在操作範圍內呈近線性關係，之後在極高電流下因發熱導致效率下降。
- 發光強度 vs. 環境溫度：顯示隨著接面溫度升高，光輸出的降額情況。對於大多數 LED，輸出會隨著溫度升高而降低。
- 頻譜分佈：相對強度與波長的關係圖，顯示峰值約在 632nm，頻寬約為 20nm。
設計師應查閱製造商的完整圖形規格書以獲取這些詳細曲線，從而優化在不同溫度和驅動條件下的性能。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
LED 封裝在標準的 SMD 封裝中。規格書中的圖紙提供了關鍵尺寸，包括本體長度、寬度、高度以及陰極/陽極端子的位置。陰極通常由封裝上的視覺標記識別，例如凹口、綠點或截角。除非另有說明，尺寸公差一般為 ±0.1mm。精確的焊盤佈局對於成功的自動取放和焊接是必要的。
5.2 極性辨識
正確的極性對於 LED 操作至關重要。規格書的封裝圖將清楚標示陰極（負極）端子。將 LED 反向偏壓安裝將使其無法發光，並且如果超過反向電壓額定值，可能會損壞元件。
6. 焊接與組裝指南
正確的操作對於保持可靠性至關重要。規格書提供了詳細說明。
6.1 儲存與濕度敏感性
LED 包裝在帶有乾燥劑的防潮袋中。在準備使用元件之前，不應打開袋子。如果袋子已打開且元件未立即使用，它們在受控條件下（≤30°C，≤60% RH）有 1 年的 "車間壽命"。如果超過此期限或乾燥劑指示劑變色，則需要在迴焊前進行烘烤處理（60±5°C，24 小時），以防止濕氣蒸發造成 "爆米花" 損壞。
6.2 迴焊溫度曲線
指定了無鉛迴焊曲線：
- 預熱：150-200°C，持續 60-120 秒。
- 液相線以上時間 (217°C)：60-150 秒。
- 峰值溫度：最高 260°C，保持不超過 10 秒。
- 升溫速率：最大 6°C/秒。
- 降溫速率：最大 3°C/秒。
6.3 手工焊接與返修
如果需要手工焊接，烙鐵頭溫度必須低於 350°C，每個端子施加時間不超過 3 秒。建議使用低功率烙鐵（≤25W）。焊接每個端子之間應至少間隔 2 秒的冷卻時間。強烈不建議進行返修，但如果不可避免，應使用專用的雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，以避免對焊點造成機械應力。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 包裝規格
LED 以業界標準的 8mm 寬壓紋載帶供應，捲繞在直徑 7 英寸的捲盤上。每捲包含 3000 個元件。規格書中提供了捲盤、載帶和蓋帶的尺寸，以確保與自動組裝設備的相容性。
7.2 標籤說明
捲盤標籤包含幾個關鍵欄位：
- P/N：產品編號（例如，19-217/R6C-P1Q2/3T）。
- QTY：包裝數量（3000 個）。
- CAT：發光強度等級（例如，Q2）。
- 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. 應用設計建議
8.1 典型應用電路
最常見的驅動方法是簡單的串聯電阻。電阻值 (R) 使用歐姆定律計算：R = (Vsupply - VF) / IF。例如，使用 5V 電源、典型 VF 為 2.0V、期望 IF 為 20mA：R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω。電阻的額定功率應至少為 (Vsupply - VF) * IF = 0.06W；1/8W 或 1/10W 的電阻就足夠了。這個電阻是必需的，以防止過電流，因為 LED 的指數型 IV 特性意味著電壓的小幅增加會導致電流大幅激增，可能立即損壞元件。
8.2 設計考量
- 電流驅動：始終使用恆定電流或帶有串聯電阻的電壓源驅動。切勿直接連接到電壓源。
- 熱管理：雖然封裝很小，但確保散熱焊盤（如果有）周圍有足夠的 PCB 銅箔面積或一般的電路板通風，有助於維持較低的接面溫度，從而保持光輸出和壽命。
- ESD 保護：如果 LED 位於使用者可接觸的位置，請在輸入線路上實施 ESD 保護，並在組裝過程中遵循 ESD 安全操作程序。
9. 技術比較與差異化
19-217 的主要差異化在於其結合了非常寬的 120 度視角以及來自 AlGaInP 材料系統的特定亮紅色色點 (λd ~624nm)。與舊技術或窄視角 LED 相比，它提供了更均勻的離軸可見度，這對於觀看者可能不直接在元件前方的面板指示燈和背光應用是有利的。其符合現代環境標準（RoHS、無鹵素）也是當代大多數電子製造的關鍵要求。
10. 常見問題 (FAQ)
問：我可以將此 LED 驅動在 30mA 以獲得更高亮度嗎？
答：不行。連續順向電流的絕對最大額定值為 25mA。超過此額定值有過熱和過早失效的風險。如需更高亮度，請選擇來自更高發光強度分級（例如 Q2）的 LED，或選擇額定電流更高的不同產品。
問：規格書顯示典型 VF 為 2.0V，但我的電路測量為 2.2V。這正常嗎？
答：正常。順向電壓的指定範圍是從 1.7V 到 2.4V。2.2V 的值完全在最大限制範圍內，並且由於製造差異是正常的。您的限流電阻計算應使用最大 VF (2.4V)，以確保在最壞情況下電流永遠不超過 25mA。
問：如果袋子已打開一週，我需要烘烤 LED 嗎？
答：這取決於儲存環境。如果它們儲存在符合車間壽命條件（≤30°C，≤60% RH）的受控環境中，可能不需要烘烤。然而，如果儲存條件未知或潮濕，執行建議的烘烤（60°C，24 小時）是防止焊接缺陷的安全做法。
11. 實務設計與使用案例
情境：設計一個帶有多個紅色 LED 的狀態指示燈面板。
一位設計師正在創建一個需要 10 個均勻紅色狀態指示燈的控制面板。他們選擇 19-217/Q2 分級 LED 以確保亮度一致。面板由 3.3V 電源軌供電。使用最大 VF 2.4V 以確保在所有條件下安全操作，他們計算串聯電阻：R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 Ω。最接近的標準值是 47 Ω。在典型 VF 為 2.0V 時，實際電流約為 ~27.7mA，略高於絕對最大值。因此，為了在所有條件下保持在 25mA 限制內，他們應該使用更大的電阻。以最大 VF 下目標 20mA 重新計算：R = (3.3V - 2.4V) / 0.020A = 45 Ω。在典型 VF (2.0V) 下，電流將為 (3.3V-2.0V)/47Ω = 27.7mA，這太高了。更好的方法是針對典型情況設計，但驗證最大電流：選擇 R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 Ω（使用 68 Ω）。在 VF_min (1.7V) 時的最大電流 = (3.3V-1.7V)/68Ω = 23.5mA（安全）。此案例突顯了在電阻計算中考慮完整 VF 範圍的重要性。
12. 工作原理簡介
發光二極體 (LED) 是通過電致發光發光的半導體元件。當順向電壓施加在 p-n 接面兩端時，來自 n 型區域的電子和來自 p 型區域的電洞被注入到主動區域。當這些電荷載子（電子和電洞）復合時，它們會釋放能量。在像 19-217 這樣的 AlGaInP（磷化鋁鎵銦）LED 中，此能量主要以可見光譜紅色部分的光子（光）形式釋放。特定的波長（峰值 632nm，主波長 624nm）由半導體材料的精確能隙決定，這是在晶體生長過程中設計的。寬達 120 度的視角是通過封裝半導體晶片的環氧樹脂透鏡的形狀和材料實現的。
13. 技術趨勢與發展
SMD 指示燈 LED 的趨勢持續朝向更高效率、更小封裝尺寸和更高的可靠性發展。雖然 19-217 使用成熟的 AlGaInP 技術來產生紅光，但更新的材料和晶片設計可以提供更高的發光效率（每電瓦產生更多光輸出）。同時，越來越強調更嚴格的分級公差，包括顏色和強度，以滿足需要高均勻性的應用需求，例如全彩顯示器和汽車照明模組。此外，小型化的驅動力持續存在，推動封裝尺寸小於傳統的 2.0mm x 1.25mm 佔位面積。本規格書中強調的環境合規標準（無鹵素、REACH）現在幾乎是所有全球銷售的電子元件的基本要求。
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。 |