SMD LED 19-237/R6GHBHC-A04/2T 規格書 - 封裝尺寸 2.0x1.4x0.9mm - 電壓 1.7-3.0V - 多色LED - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

19-237 系列是一款緊湊型多色表面黏著元件（SMD）LED，專為需要微型化與高可靠性的現代電子應用而設計。此元件比傳統引線框架型LED顯著更小，能大幅減少PCB佔用面積、提高元件密度，並最小化儲存需求。其輕量化結構使其特別適合空間受限與可攜式裝置。

1.1 核心特色與優勢

定義此產品系列的關鍵特色包括其與標準8mm載帶（7英吋捲盤）的相容性，使其完全適用於自動化貼片組裝線。其設計可承受紅外線與氣相迴焊製程，這些是大量電子製造中的標準流程。本系列提供多色配置（紅、綠、藍），並為無鉛且符合RoHS規範的產品，確保符合環保法規。

主要優勢源自其微型SMD封裝。這直接帶來最終產品尺寸更小、電路板上元件密度更高，以及終端設備整體尺寸與重量的減少。這些特性對於消費性電子產品、汽車內裝與通訊裝置中的應用至關重要。

2. 技術參數深度分析

透徹理解電氣與光學規格對於可靠的電路設計與性能預測至關重要。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限，不適用於正常操作。

• 逆向電壓（V_R）：5V。在逆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）：所有顏色類型均為 25 mA。
• 峰值順向電流（I_FP）：依晶片而異：紅光（R6）為 60 mA，綠光（GH）與藍光（BH）為 100 mA。此規格是在工作週期 1/10、頻率 1 kHz 下定義。
• 功率消耗（P_d）：紅光（R6）為 60 mW，綠光（GH）與藍光（BH）為 95 mW。此限制對於熱管理至關重要。
• 靜電放電（ESD）人體模型（HBM）：紅光（R6）為 2000V，綠光（GH）與藍光（BH）為 150V。這表示紅光晶片對ESD的耐受性較強，而綠光與藍光晶片需要更嚴格的處理預防措施。
• 操作與儲存溫度：-40°C 至 +85°C（操作），-40°C 至 +90°C（儲存）。
• 焊接溫度：迴焊最高 260°C，時間不超過 10 秒；手焊最高 350°C，時間不超過 3 秒。

2.2 25°C 下之電光特性

這些是在標準測試條件下（T_a=25°C，I_F=5mA）測量的典型性能參數。

• 發光強度（I_v）：紅光（R6）：18.0-57.0 mcd；綠光（GH）：28.5-112 mcd；藍光（BH）：11.5-28.5 mcd。綠光變體提供最高的典型輸出。
• 視角（2θ_1/2）：典型值為 120 度。此寬視角適用於指示燈與背光應用。
• 峰值波長（λ_p）：紅光：632 nm；綠光：518 nm；藍光：468 nm。
• 主波長（λ_d）：紅光：613-627 nm；綠光：520-530 nm；藍光：465-475 nm。這是人眼感知的顏色。
• 頻譜頻寬（Δλ）：紅光：20 nm；綠光：35 nm；藍光：25 nm。這表示發射光的光譜純度。
• 順向電壓（V_F）：紅光：1.7-2.2V；綠光與藍光：2.6-3.0V。紅光LED較低的V_F是由於不同的半導體材料（AlGaInP 相對於 InGaN）。
• 逆向電流（I_R）：在 V_R=5V 下測量。紅光：最大 10 μA；綠光：最大 50 μA；藍光：最大 50 μA。

公差注意事項：發光強度公差為 ±11%，主波長公差為 ±1nm，順向電壓公差為 ±0.1V。設計時必須考量這些公差。

3. 分級系統說明

LED 根據關鍵參數進行分類（分級），以確保生產批次內的一致性。這讓設計師能選擇符合特定亮度與電氣要求的元件。

3.1 發光強度分級

每種顏色都有特定的分級代碼，定義在 I_F=5mA 下的發光強度範圍。

• 紅光（R6）：分級 M（18.0-28.5 mcd）、N（28.5-45.0 mcd）、P（45.0-57.0 mcd）。
• 綠光（GH）：分級 N（28.5-45.0 mcd）、P（45.0-72.0 mcd）、Q（72.0-112 mcd）。
• 藍光（BH）：分級 L（11.5-18.0 mcd）、M（18.0-28.5 mcd）。

3.2 順向電壓分級（僅限綠光與藍光）

對於綠光（GH）與藍光（BH）LED，會額外進行順向電壓分級。

• 分級 1： V_F= 2.6 - 2.8V
• 分級 2： V_F= 2.8 - 3.0V

此電壓分級對於需要一致電流消耗或關注電池壽命的應用至關重要，特別是當多個LED並聯連接時。

4. 性能曲線分析

規格書提供每種LED類型（R6、GH、BH）的特性曲線，說明在不同條件下的性能。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V 曲線）

曲線顯示電流與電壓之間的指數關係。紅光LED（R6）的膝點電壓（約1.8V）低於綠光與藍光LED（約3.0V），這與其材料差異一致。此曲線對於設計限流電路至關重要。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

此圖表顯示，在典型工作範圍內（最高約20mA），光輸出隨電流近似線性增加。然而，在超過建議的連續電流下操作會因熱量增加而降低效率與壽命。

4.3 發光強度 vs. 環境溫度

所有LED在環境溫度升高時均表現出光輸出下降。降額效應顯著，當溫度接近最高操作極限（+85°C）時，輸出可能下降超過50%。PCB上需要適當的熱設計以維持一致的亮度。

4.4 順向電流降額曲線

此關鍵曲線規定了最大允許連續順向電流作為環境溫度的函數。為確保可靠性，當環境溫度超過25°C時，必須降低操作電流。

4.5 頻譜分佈

圖表顯示了跨波長發射光的相對強度。它們確認了峰值波長與主波長，並顯示了影響顏色純度的頻譜頻寬。

4.6 輻射圖（視角圖案）

極座標圖可視化光強度的空間分佈，確認了120度視角。圖案大致為朗伯分佈，意味著正面觀看時強度最高，角度越大強度越低。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

LED封裝於緊湊的表面黏著封裝中，關鍵尺寸如下（單位：mm）：長度：2.0 ±0.2，寬度：1.4 ±0.2，高度：0.9。陰極由封裝上的標記識別。尺寸圖包含關鍵特徵，如透鏡形狀與引腳位置。

5.2 建議焊墊佈局與極性識別

提供建議的PCB焊墊圖形（焊墊佈局）供參考：焊墊寬度：0.8mm，焊墊長度：1.35mm，焊墊間距：0.35mm。建議設計師根據其特定組裝製程與熱需求進行修改。清晰識別陽極與陰極焊墊對於防止反向偏壓安裝至關重要。

6. 焊接與組裝指南

遵守焊接規格對於長期可靠性及防止損壞LED環氧樹脂透鏡或半導體晶粒至關重要。

• 迴焊：最高峰值溫度為260°C，持續時間不超過10秒。適用標準無鉛迴焊溫度曲線。
• 手焊：若有必要，烙鐵頭溫度不應超過350°C，且每個引腳的接觸時間應限制在3秒內。如有可能，請使用散熱器。
• 儲存：元件包裝於防潮袋中。一旦開封，應在指定時間內使用，或若暴露於環境濕氣中，應根據IPC標準進行烘烤，以防止迴焊過程中的爆米花效應。

7. 包裝與訂購資訊

產品以8mm寬的凸版載帶供應，捲繞於7英吋直徑的捲盤上，與自動化組裝設備相容。捲盤具有標準尺寸：捲盤外徑：180.0mm，捲盤寬度：12.4mm，中心孔直徑：44.0mm。

捲盤上的標籤包含可追溯性與識別所需的基本資訊，包括產品編號、數量、發光強度等級（CAT）、色度/波長等級（HUE）、順向電壓等級（REF）與批號等欄位。特定料號 19-237/R6GHBHC-A04/2T 遵循一個編碼系統，指示系列、顏色組合（R6=紅光、GH=綠光、BH=藍光）以及可能的分級或變體代碼。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 背光：適用於汽車儀表板、工業控制與消費性電器中開關、符號與小型LCD面板的背光。
• 狀態指示燈：非常適合通訊設備（電話、傳真機、路由器）、電腦周邊與醫療裝置中的電源、連線與功能狀態指示燈。
• 通用照明：適用於任何需要小型、可靠、低功耗彩色光源的應用。

8.2 設計考量與注意事項

• 限流：務必使用串聯限流電阻或恆流驅動器。根據電源電壓、LED的順向電壓（為安全設計請使用最大V_F）與期望的順向電流（例如5-20mA）計算電阻值。
• 熱管理：雖然功率低，但仍須考慮散熱，特別是在較高電流或高環境溫度下。確保PCB上有足夠的銅箔面積連接到LED的散熱焊墊（如有）或引腳。
• ESD保護：在PCB輸入線路上實施ESD保護措施，並在組裝過程中執行適當的處理程序，特別是對於ESD等級較低的綠光與藍光變體。
• 光學設計：120度的寬視角提供了良好的離軸可見性。如需聚焦光線，可能需要外部透鏡或導光管。

9. 技術比較與差異化

19-237 系列透過其極緊湊的佔位面積（2.0x1.4mm）、標準化的寬視角封裝，以及單一系列提供三原色的組合來實現差異化。相較於較大的SMD LED或穿孔式LED，它提供了卓越的空間節省優勢。提供詳細的發光強度與順向電壓（針對綠/藍光）分級資料，讓設計師能對其終端產品中的顏色一致性與電氣性能有更佳的控制，這在需要均勻外觀或精確電源管理的應用中是一大優勢。

10. 常見問題（基於技術參數）

Q1：我可以持續以25mA驅動此LED嗎？

A1：雖然絕對最大額定值為25mA，但在此電流下持續操作會產生最大熱量，並可能縮短壽命。為獲得最佳可靠性與效率，請設計為規格表中使用的典型操作電流5-20mA，並在高溫時參考順向電流降額曲線。

Q2：為什麼紅光LED的ESD等級與綠光和藍光不同？

A2：不同的半導體材料（紅光使用AlGaInP，綠/藍光使用InGaN）對靜電放電的敏感性存在固有差異。基於InGaN的晶片通常更敏感，因此需要更嚴格的處理（150V HBM 相對於 2000V HBM）。

Q3：訂購時應如何解讀分級代碼？

A3：指定所需的發光強度分級（例如，"GH in Bin Q" 表示最亮的綠光），對於綠/藍光，還需指定順向電壓分級（例如，"BH in Bin M, V_FBin 1"）。這確保您收到的LED性能在指定的狹窄範圍內。

Q4：峰值波長與主波長有何不同？

A4：峰值波長（λ_p）是發射光功率最大的波長。主波長（λ_d）是與LED感知顏色相匹配的單色光波長。λ_d對於顏色規格更為相關。

11. 設計與使用案例研究

情境：為可攜式醫療裝置設計多狀態指示燈面板。

面板需要紅光（錯誤）、綠光（就緒）與藍光（運作中）指示燈。選擇19-237系列是因為其尺寸小，可讓三個LED安裝在緊湊空間中。設計師選擇：

- 分級 N 的 R6，以獲得一致的中等亮度紅光。

- 分級 P、V_F分級 1 的 GH，以獲得較低壓降的亮綠光，以符合電源限制。

- 分級 M、V_F分級 1 的 BH，以獲得藍光。

使用單一3.3V電源軌。為每種顏色計算獨立的限流電阻：紅光LED使用較小的電阻（較低的V_F），綠光與藍光LED使用較大且相同的電阻（相似的V_F）。PCB佈局包含連接到每個陰極引腳的小型散熱焊墊以助散熱。ESD保護二極體放置在通往LED驅動器的訊號線上。

12. 技術原理介紹

這些LED中的光發射基於半導體材料中的電致發光。當順向電壓施加於p-n接面時，電子與電洞被注入活性區域。它們的復合以光子（光）的形式釋放能量。光的顏色由半導體材料的能隙決定：

- 紅光（R6）：使用AlGaInP（磷化鋁鎵銦）化合物半導體，其能隙對應於紅/橙光。

- 綠光與藍光（GH, BH）：使用InGaN（氮化銦鎵），透過不同的銦/鎵比例來調整能隙，分別產生綠光與藍光。使用InGaN實現高效的藍光與綠光發射是一項重大的技術進步。

13. 產業趨勢與發展

像19-237系列這樣的SMD LED市場，持續受到所有電子領域對微型化、能源效率與高可靠性需求的推動。趨勢包括：

- 效率提升：持續的材料科學與磊晶生長改進帶來更高的發光效率（每電瓦產生更多光輸出）。

- 顏色一致性改善：更嚴格的分級公差與先進的製造控制確保生產批次內與批次間更好的顏色均勻性。

- 可靠性增強：封裝材料（環氧樹脂、矽膠）與晶粒貼裝技術的改進帶來更長的操作壽命，以及在高溫高濕下更好的性能。

- 整合化：將多個LED晶片（RGB、RGBW）整合到單一封裝中以實現全彩應用的趨勢，儘管像19-237這樣的離散元件對於具成本效益的單色解決方案仍然至關重要。