SMD LED 19-22/R6 BHC-B01/2T 規格書 - 封裝尺寸 2.0x1.25x0.8mm - 電壓 1.7-3.25V - 功率 40-60mW - 紅光/藍光 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

19-22 系列代表一款專為高密度PCB應用設計的緊湊型表面黏著LED解決方案。此多色型裝置提供兩種主要的晶片材料變體：採用AlGaInP以實現鮮豔紅光發射的R6型號，以及採用InGaN以實現藍光發射的BH型號。兩種型號的樹脂封裝均為水色透明。與引線框架元件相比，其顯著減小的佔位面積，使得電路板設計更小、元件密度更高，最終有助於終端設備的小型化。其輕量化結構進一步使其成為便攜式和微型應用的理想選擇。

強調的主要優勢包括與自動貼裝設備以及標準紅外線或氣相迴焊製程的相容性。本產品符合主要產業標準，為無鉛、符合RoHS規範、符合歐盟REACH規範，且為無鹵素（溴含量<900 ppm，氯含量<900 ppm，溴+氯<1500 ppm）。

2. 技術參數深入解析

2.1 絕對最大額定值

所有額定值均在環境溫度(Ta)為25°C下指定。超過這些限制可能會導致永久性損壞。

• 反向電壓 (VR)：5 V（適用於所有型號）。
• 順向電流 (IF)：R6：25 mA；BH：10 mA。
• 峰值順向電流 (IFP)：工作週期 1/10 @ 1kHz。R6：50 mA；BH：40 mA。
• 功率損耗 (Pd)：R6：60 mW；BH：40 mW。此參數對於熱管理至關重要。
• 靜電放電 (ESD) 人體模型 (HBM)：R6：2000 V；BH：150 V。BH (InGaN) 變體對ESD明顯更為敏感，需要嚴格的處理預防措施。
• 工作溫度 (Topr)：-40°C 至 +85°C。
• 儲存溫度 (Tstg)：-40°C 至 +90°C。
• 焊接溫度 (Tsol)：迴焊：最高260°C，持續10秒。手工焊接：每端子最高350°C，持續3秒。

2.2 電光特性

典型值在Ta=25°C、IF=5mA下量測，除非另有說明。適用公差：發光強度 ±11%，主波長 ±1nm，順向電壓 ±0.1V。

• 發光強度 (Iv)：R6與BH型號之最小值均為14.5 mcd，典型值均為20.0 mcd。
• 視角 (2θ1/2)：典型值130度，表示具有寬廣的視角模式。
• 峰值波長 (λp)：R6：632 nm（典型值）；BH：468 nm（典型值）。
• 主波長 (λd)：R6：617.5 至 629.5 nm；BH：467.5 至 472.5 nm。此為用於顏色分級的參數。
• 頻譜頻寬 (Δλ)：R6：20 nm（典型值）；BH：25 nm（典型值）。
• 順向電壓 (VF)：R6：1.70 至 2.25 V；BH：2.65 至 3.25 V。藍光LED的較高電壓是InGaN技術的特性。
• 反向電流 (IR)：在VR=5V下量測。R6：最大10 µA；BH：最大50 µA。

3. 分級系統說明

LED根據主波長進行分級，以確保生產批次內的顏色一致性。

3.1 R6 (紅光) 分級

• 等級 E4：617.5 nm ≤ λd < 621.5 nm
• 等級 E5：621.5 nm ≤ λd < 625.5 nm
• 等級 E6：625.5 nm ≤ λd < 629.5 nm

3.2 BH (藍光) 分級

• 等級 A10：467.5 nm ≤ λd < 470.0 nm
• 等級 A11：470.0 nm ≤ λd < 472.5 nm

發光強度亦進行分級（CAT代碼），順向電壓亦進行分級（REF代碼），提供一個多參數選擇系統，以實現精確的設計匹配。

4. 性能曲線分析

本規格書提供R6變體的典型特性曲線，深入解析在不同條件下的性能表現。

4.1 相對發光強度 vs. 順向電流

該曲線顯示次線性關係。強度隨電流增加而增加，但在較高電流下開始飽和，強調了在指定的IF範圍內操作以維持效率和壽命的重要性。

4.2 相對發光強度 vs. 環境溫度

發光輸出隨環境溫度升高而降低。這種熱降額是對於在高溫環境下運作或散熱有限的設計至關重要的因素。

4.3 順向電壓 vs. 順向電流

此IV曲線展示了典型的二極體指數關係。順向電壓具有負溫度係數。

4.4 頻譜分佈

R6 LED的頻譜圖顯示主峰值約在632 nm（典型值）處，並具有明確的頻寬，證實了其單色紅光的色彩純度。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

19-22 SMD封裝的標稱尺寸為2.0mm（長）x 1.25mm（寬）x 0.8mm（高）。圖面指定公差為±0.1mm，除非另有說明。圖面包含透鏡、陰極指示標記以及焊墊佈局建議的詳細資訊，以確保正確的焊接與對位。

5.2 極性識別

封裝在陰極側設有視覺標記（通常為凹口或綠色標記）。在貼裝時必須觀察正確的極性，以確保電路正常運作。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

指定無鉛迴焊溫度曲線如下：

• 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，保持時間最長10秒。
• 升溫速率：最高6°C/秒（至255°C）；255°C以上最高3°C/秒。

迴焊次數不應超過兩次。

6.2 手工焊接

若需手工焊接，烙鐵頭溫度必須低於350°C，每端子焊接時間不超過3秒。使用容量為25W或更低的烙鐵。焊接每個端子之間至少間隔2秒，以防止熱衝擊。

6.3 儲存與濕度敏感性

元件包裝於帶有乾燥劑的防潮阻隔袋中。

• 請勿在準備使用前打開包裝袋。
• 開封後，未使用的LED必須儲存在≤30°C且≤60% RH的環境中。
• 開封後的車間壽命為168小時（7天）。
• 若超過車間壽命或乾燥劑顯示濕氣侵入，則在進行迴焊前需以60±5°C烘烤24小時。

6.4 關鍵注意事項

• 電流限制：必須使用外部串聯電阻。LED是電流驅動裝置；微小的電壓變化可能導致大電流湧入，從而立即導致故障。
• 避免應力：在加熱（焊接）過程中避免對封裝施加機械應力，組裝後請勿彎曲PCB。
• 維修：不建議在焊接後進行維修。若不可避免，必須使用專用的雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，且必須事先驗證對LED特性的影響。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

LED以8mm寬的載帶包裝於7英吋直徑的捲盤上供應。每捲包含2000顆。提供載帶凹槽與捲盤的詳細尺寸，以確保與自動貼片機的相容性。

7.2 標籤說明

捲盤標籤包含數個關鍵代碼：

• CPN：客戶料號。
• P/N：製造商料號（例如：19-22/R6 BHC-B01/2T）。
• QTY：包裝數量。
• CAT：發光強度等級。
• HUE：色度座標與主波長等級（分級代碼）。
• REF：順向電壓等級。
• LOT No：可追溯的批號。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 背光照明：儀表板指示燈、開關照明、鍵盤背光。
• 通訊設備：電話、傳真機中的狀態指示燈與背光。
• LCD顯示器：小型單色或彩色LCD的側光式或直下式背光。
• 一般指示：緊湊型消費性電子產品中的電源狀態、模式指示燈、裝飾照明。

8.2 設計考量

• 電路設計：務必在LED上串聯一個限流電阻。根據電源電壓(Vs)、LED在所需電流(IF)下的順向電壓(VF)以及所需電流計算電阻值：R = (Vs - VF) / IF。為保守設計，請使用規格書中的最大VF值。
• 熱管理：確保PCB佈局允許散熱，特別是在接近最大電流或高環境溫度下運作時。避免將LED放置在靠近其他發熱元件的位置。
• ESD防護：在組裝線上實施ESD防護措施，特別是對於敏感的BH（藍光）變體。使用接地的工作站和手腕帶。
• 光學設計：130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板。

9. 技術比較與差異化

19-22系列在特定情境下提供明顯優勢。與較大的穿孔式LED相比，其主要優點是節省空間且適合自動化組裝。在SMD LED領域中，其2.0x1.25mm的佔位面積是常見尺寸，在光輸出與小型化之間取得平衡。此特定元件的關鍵差異在於，在同一機械封裝中提供兩種不同的半導體技術（紅光用AlGaInP，藍光用InGaN），簡化了多色應用的採購與設計。針對波長與強度的詳細分級系統，可在生產運行中實現高色彩一致性，這對於多段顯示器或需要色彩匹配的背光陣列等應用至關重要。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

10.1 為何紅光(R6)與藍光(BH) LED的最大順向電流不同？

差異源於基礎的半導體材料（AlGaInP vs. InGaN）及其各自的內部量子效率與熱特性。R6 LED中的AlGaInP晶片在相同的封裝熱限制下通常可以承受更高的電流密度，因此具有更高的額定電流（25mA vs. 10mA）。

10.2 為何藍光(BH) LED的ESD額定值遠低於紅光(R6)？

基於InGaN的藍光LED由於材料特性以及晶片結構中涉及較薄的主動層，本質上更容易受到靜電放電損害。150V的HBM額定值將其歸類為非常敏感，需要Class 0 ESD處理程序。

10.3 如果我的電源精確調節在LED的順向電壓，我可以不使用限流電阻驅動此LED嗎？

不可以，強烈不建議這樣做，很可能導致故障。順向電壓(VF)具有公差（±0.1V）和負溫度係數（隨著接面溫度升高而降低）。即使微小的過電壓或由於加熱導致的VF下降，都可能引起電流失控性增加，超過絕對最大額定值並損壞LED。串聯電阻對於穩定運作是必不可少的。

10.4 峰值波長與主波長有何區別？

峰值波長 (λp)是頻譜功率分佈達到最大值時的波長。主波長 (λd)是與LED感知顏色相匹配的單色光波長。對於頻譜對稱的LED，兩者通常很接近。就顏色規格與分級而言，主波長是使用的標準度量。

11. 實務設計與使用案例

情境：設計一個帶有紅光和藍光LED的緊湊型狀態指示燈面板。

1. 選型：選擇19-22/R6用於紅光，19-22/BH用於藍光，以保持相同的佔位面積與焊接溫度曲線。
2. 電路計算：對於5V電源(Vs)。
   • 紅光 (R6，使用最大VF=2.25V，目標IF=15mA)：R = (5 - 2.25) / 0.015 ≈ 183 Ω。使用標準180 Ω或200 Ω電阻。
   • 藍光 (BH，使用最大VF=3.25V，目標IF=8mA)：R = (5 - 3.25) / 0.008 ≈ 219 Ω。使用標準220 Ω電阻。
   驗證電阻的功率損耗在其額定值範圍內。
3. PCB佈局：以正確極性放置LED。若多個LED聚集，確保足夠的間距以利散熱。遵循封裝圖中的建議焊墊佈局。
4. 組裝：在生產線準備就緒前，將元件保存在密封袋中。精確遵循指定的迴焊溫度曲線。組裝後，避免在LED附近彎曲PCB。
5. 分級：為獲得均勻的外觀，訂購時請指定嚴格的分級代碼（例如，紅光用E5，藍光用A10），特別是當多個單元將並排觀看時。

12. 技術原理介紹

發光二極體(LED)是一種透過電致發光發光的半導體裝置。當順向電壓施加於p-n接面時，電子與電洞在主動區複合，以光子的形式釋放能量。發射光的顏色（波長）由所用半導體材料的能隙決定。

• R6 (AlGaInP)：磷化鋁鎵銦是一種具有直接能隙的材料系統，適合在紅、橙、黃光譜中產生高效率的光。以其高亮度與穩定性著稱。
• BH (InGaN)：氮化銦鎵是實現高亮度藍、綠及白光LED的材料系統。透過改變銦含量，可以調節能隙。藍光LED是透過螢光粉轉換產生白光的基本元件。

SMD封裝封裝了微小的半導體晶片，透過金屬引腳提供電氣連接，並使用透明的環氧樹脂透鏡來保護晶片並塑造光輸出。

13. 技術發展趨勢

像19-22系列這樣的SMD LED，其總體發展軌跡集中在幾個關鍵領域：

• 提升效率（每瓦流明）：內部量子效率與光提取技術的持續改進，使得相同或更小晶片尺寸能產生更高的發光強度，從而降低給定光輸出的功耗。
• 改善色彩一致性與顯色性：磊晶生長與分級製程的進步，使得主波長與發光強度的公差更嚴格，這對於需要精確色彩匹配的應用至關重要。
• 增強可靠性與壽命：對更堅固的封裝材料、更好的熱介面以及更穩定的半導體結構的研究，持續推動平均故障間隔時間(MTBF)提高，即使在苛刻的運作條件下也是如此。
• 小型化：對更小終端產品的推動，促使LED封裝朝向更小的佔位面積發展，同時保持或改善光學性能。
• 整合化：趨勢包括將多個LED晶片（RGB）整合到單一封裝中，或將LED與控制IC（如恆流驅動器）結合，以實現更智慧、更易於使用的元件。

這些趨勢確保了像19-22 SMD LED這樣的基本元件將持續演進，為設計師提供更好的性能、可靠性和靈活性。