SMD LED 19-219/T3D-AQ2R2TY/3T 規格書 - 尺寸 1.6x0.8x0.77mm - 電壓 2.6-3.0V - 功率 95mW - 純白光 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

19-219/T3D-AQ2R2TY/3T 是一款緊湊型表面黏著元件（SMD）LED，專為需要可靠指示燈與背光照明之現代電子應用而設計。此單色 LED 發射純白光，其光源來自封裝於黃色擴散樹脂中之 InGaN 晶片。其主要優勢包括相較於傳統引線框架 LED，其佔板面積顯著縮小，從而實現更高的電路板元件密度、降低儲存需求，並最終有助於終端設備的小型化。該元件亦為無鉛設計並符合 RoHS 指令，適合注重環保的設計。

1.1 核心特色與優勢

• 微型化封裝：小巧的外型尺寸（1.6mm x 0.8mm）允許密集的電路板佈局與更小的終端產品。
• 自動化相容性：以 8mm 載帶包裝於 7 吋捲盤上，完全相容於標準自動貼片組裝設備。
• 穩固的焊接性：相容於紅外線與氣相迴焊製程，確保可靠的製造品質。
• 環保合規性：產品為無鉛設計，並持續符合 RoHS 規範。
• 輕量化：對於重量為關鍵因素的便攜式與微型應用而言，是理想的選擇。

1.2 目標應用

此 LED 用途廣泛，適用於以下幾個關鍵領域：

• 通訊設備：用作電話與傳真機中的狀態指示燈，以及按鍵與顯示器的背光。
• 顯示器背光：適用於 LCD 面板的平面背光，以及開關與符號的背光照明。
• 通用指示：可用於各種消費性電子產品、工業控制與汽車內裝中，需要緊湊型白光光源的場合。

2. 技術規格深入解析

本節詳細分析 LED 的絕對最大額定值與關鍵操作參數。遵守這些限制對於確保長期可靠性與防止元件損壞至關重要。

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。不建議在接近或達到這些極限的條件下操作。

• 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）：25mA。連續操作的最大直流電流。
• 峰值順向電流（I_FP）：100mA（在 1/10 工作週期，1kHz 條件下）。允許短暫的較高電流脈衝，適用於多工或脈衝操作。
• 功率消耗（P_d）：95mW。封裝所能消耗的最大功率，計算方式為 V_F* I_F.
• 靜電放電（ESD）：150V（人體放電模型）。在組裝與處理過程中必須遵循正確的 ESD 處理程序。
• 操作溫度（T_opr）：-40°C 至 +85°C。可靠操作的環境溫度範圍。
• 儲存溫度（T_stg）：-40°C 至 +90°C。
• 焊接溫度：迴焊：最高 260°C，持續時間不超過 10 秒。手工焊接：每端點最高 350°C，持續時間不超過 3 秒。

2.2 電光特性

這些是在環境溫度（T_a）為 25°C 下測得的典型性能參數。設計師應使用典型值進行初步計算，但設計時需能容納最小/最大範圍。

• 發光強度（I_v）：90.0 - 180 mcd（最小值至最大值，已分級）。在順向電流（I_F）為 5mA 時測量。此寬廣範圍透過後續詳述的分級系統進行管理。
• 視角（2θ_1/2）：130 度（典型值）。此寬廣視角使其適合需要廣泛照明或多角度可見度的應用。
• 順向電壓（V_F）：2.6V - 3.0V（在 I_F=5mA 時）。此參數亦經過分級。必須使用一個限流電阻與 LED 串聯，根據電源電壓與 V_F range.
• 逆向電流（I_R）：最大 50 µA（在 V_R=5V 時）。此數值表示元件處於逆向偏壓時的漏電流水平。

3. 分級系統說明

為確保生產中亮度與顏色的一致性，LED 會根據測量性能進行分級。19-219 LED 使用三種不同的分級標準。

3.1 發光強度分級

LED 根據其在 5mA 下測得的發光強度，被分類到不同的等級（Q1, R1, R2）。這允許設計師選擇適合其應用需求的亮度等級，確保在多 LED 設計中外觀均勻。

• 等級 Q1：90.0 - 112 mcd
• 等級 R1：112 - 140 mcd
• 等級 R2：140 - 180 mcd

3.2 順向電壓分級

LED 亦根據其在 5mA 下的順向電壓降（V_F）進行分級。匹配 V_F等級有助於在 LED 並聯連接時實現更均勻的電流分配。

• 等級 28：2.6V - 2.7V
• 等級 29：2.7V - 2.8V
• 等級 30：2.8V - 2.9V
• 等級 31：2.9V - 3.0V

3.3 色度座標分級

對於白光 LED，顏色一致性至關重要。產品根據其在 I_F=5mA 時測得的 CIE 1931 (x, y) 色度座標，被分為六個等級（1-6）。每個等級在 CIE 圖表上定義一個四邊形區域。規格要求座標公差為 ±0.01。在顏色匹配重要的應用中，選擇來自相同色度等級的 LED 是必要的。

4. 性能曲線分析

規格書提供了數條特性曲線，說明 LED 在不同條件下的行為。理解這些曲線是實現最佳電路設計的關鍵。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V 曲線）

此曲線顯示電流與電壓之間的非線性關係。順向電壓隨電流增加而增加。此曲線對於選擇適當的限流電阻值至關重要。電壓的微小變化可能導致電流大幅變化，凸顯了電流調節的必要性。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

此圖表顯示，在操作範圍內，光輸出大致與順向電流成正比。然而，在極高電流下，效率可能因熱量增加而下降。

4.3 發光強度 vs. 環境溫度

LED 的光輸出會隨著接面溫度升高而降低。此曲線量化了這種降額。對於高溫環境或高功率操作，必須考慮熱管理以維持亮度。

4.4 順向電流降額曲線

此曲線定義了最大允許連續順向電流與環境溫度的函數關係。隨著溫度升高，必須降低最大電流，以防止超過元件的功率消耗極限並確保可靠性。

4.5 光譜分佈

光譜輸出曲線顯示了此白光 LED 在各波長下的相對強度。其通常具有來自 InGaN 晶片的藍色峰值，以及來自螢光粉的更廣泛的黃色發射，兩者結合產生白光。

4.6 輻射圖

此極座標圖以視覺化方式呈現光的空間分佈（視角圖案），確認了 130 度的典型視角。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此 LED 具有緊湊的佔板面積，尺寸為 1.6mm（長）x 0.8mm（寬），典型高度為 0.77mm。關鍵尺寸包括焊墊間距與大小。提供了建議的焊墊佈局，以確保可靠的焊點與迴焊過程中的正確對位。陰極可透過封裝底視圖上的特定焊墊標記或切角來識別。

5.2 極性識別

正確的極性至關重要。陰極焊墊在封裝圖中明確標示。在載帶上，也標示了極性方向，以引導自動組裝設備。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

對於無鉛焊接，必須遵循特定的溫度曲線：

• 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，保持時間不超過 10 秒。
• 加熱/冷卻速率：加熱至 255°C 前，最大 3°C/秒；整體最大 6°C/秒。

6.2 手工焊接

若需手工焊接，需極度謹慎。使用烙鐵頭溫度低於 350°C 的烙鐵，對每個端點加熱時間不超過 3 秒。烙鐵功率應為 25W 或更低。焊接每個端點之間至少間隔 2 秒，以防止熱衝擊。

6.3 儲存與濕度敏感性

LED 包裝於含有乾燥劑的防潮袋中。

• 開封前：儲存於 ≤30°C 且 ≤90% 相對濕度（RH）的環境中。
• 開封後（車間壽命）：在 ≤30°C 且 ≤60% RH 條件下可存放 1 年。未使用的零件應重新密封。
• 烘烤：若乾燥劑指示劑變色或超過儲存時間，在使用於迴焊製程前，需在 60±5°C 下烘烤 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。若無此電阻，微小的電源電壓波動可能導致巨大且具破壞性的電流突波。
• 機械應力：在焊接或最終應用中，避免對 LED 本體施加應力。組裝後請勿彎曲 PCB。
• 維修：強烈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點，以防止因熱膨脹不匹配而產生的機械應力。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 捲盤與載帶規格

元件以 8mm 寬載帶包裝，捲繞於標準 7 吋直徑捲盤上。每捲包含 3000 顆。提供了詳細的捲盤與載帶尺寸，以確保與自動組裝設備相容。

7.2 標籤說明

捲盤標籤包含數個代碼：

• P/N：產品編號（例如：19-219/T3D-AQ2R2TY/3T）。
• CAT：發光強度等級（例如：Q1, R1, R2）。
• HUE：色度座標與主波長等級（例如：1-6）。
• REF：順向電壓等級（例如：28-31）。
• LOT No：可追溯的生產批號。

8. 應用設計考量

8.1 電路設計

驅動此 LED 最關鍵的方面是電流調節。對於許多應用，一個簡單的串聯電阻即已足夠。電阻值（R_s）可使用歐姆定律計算：R_s= (V_supply- V_F) / I_F。為確保當 V_Fsupply_F達到最大值時，電流不超過所需的 I_{，請務必使用分級範圍中的最大 V}值進行計算。若需在溫度變化或可變電源電壓下保持穩定，可考慮使用恆流驅動器。

8.2 熱管理

雖然功率消耗低，但在高環境溫度或密閉空間中，接面溫度可能升高，從而降低光輸出與使用壽命。請在 PCB 佈局中確保足夠的氣流或散熱設計，尤其是在多顆 LED 緊密排列使用時。

8.3 光學設計

130 度的視角提供了寬廣、擴散式的照明。對於需要更聚焦光束的應用，則需要二次光學元件（透鏡）。黃色擴散樹脂有助於實現均勻的發光外觀。

9. 技術比較與定位

19-219 LED 屬於超微型 SMD LED 類別。其關鍵區別在於其極小的 1.6mm x 0.8mm 佔板面積，比常見的封裝如 0603（面積相似但外型常不同）或 0805 更小。這使其成為空間受限應用的理想選擇，其中每一平方毫米都至關重要。相較於較大的 PLCC 或穿孔式 LED，它提供了遠優越的元件密度，並且對現代自動化組裝至關重要。透過藍色晶片與黃色螢光粉實現的純白光，提供了適合指示燈與背光使用的中性至冷白色溫。

10. 常見問題（FAQ）

10.1 為何限流電阻絕對必要？

LED 是二極體，其順向區域的 I-V 曲線非常陡峭。電壓稍微超過標稱 V_F值，就會導致電流不成比例地大幅增加，可能因過熱而立即損壞元件。電阻提供了線性、可預測的電壓降，從而穩定電流。

10.2 我可以用 5V 電源驅動此 LED 嗎？

可以，但必須使用串聯電阻。例如，要達到 I_F=20mA，假設 V_F為 3.0V（最大值），則電阻值為 R = (5V - 3.0V) / 0.020A = 100 歐姆。電阻消耗的功率為 P = I²R = (0.02^2)*100 = 0.04W，因此標準的 1/8W 或 1/10W 電阻即已足夠。

10.3 分級代碼對我的設計有何意義？

如果您的設計使用多顆 LED 且需要均勻亮度，您應指定來自相同發光強度等級（CAT）與色度等級（HUE）的 LED。如果您並聯驅動 LED，使用相同的順向電壓等級（REF）有助於實現更平衡的電流分配，儘管為每顆 LED 配置獨立電阻仍是最可靠的方法。

10.4 此 LED 對 ESD 有多敏感？

其 ESD 等級為 150V（HBM），具有中等敏感度。在處理過程中應遵守標準的 ESD 預防措施：使用接地工作站、手腕帶與導電容器。自動載帶捲盤包裝有助於最大限度地減少人為接觸。

11. 設計與使用案例研究

11.1 案例研究：多 LED 狀態指示燈面板

假設設計一個具有 12 個白色狀態指示燈的緊湊型控制面板。使用 19-219 LED 可以讓它們以非常緊密的間距排列。為確保外觀均勻，設計師指定所有 LED 來自等級 R1（112-140 mcd）與色度等級 3。每顆 LED 透過一個 150 歐姆的串聯電阻由 5V 電源驅動，將電流設定為約 13mA（假設 V_F~ 3.0V），這遠低於 25mA 的限制，並在最大化壽命的同時提供充足的亮度。PCB 佈局包含了建議的焊墊幾何形狀，並為焊墊提供了小的散熱連接，以便於焊接同時保持良好的熱路徑。

12. 技術原理介紹

此白光 LED 基於一種稱為電致發光的半導體原理。其核心是一個氮化銦鎵（InGaN）晶片，當順向電流流經其 p-n 接面時會發射藍光。此藍光隨後撞擊封裝環氧樹脂中嵌入的一層黃色螢光粉（陶瓷顆粒）。螢光粉吸收部分藍光並將其重新發射為黃光。剩餘的藍光與轉換後的黃光組合，被人眼感知為白光。晶片發射與螢光粉轉換效率的特定比例決定了所產生白光的確切色溫（暖白、中性白、冷白）與色度座標。

13. 產業趨勢與發展

指示燈與背光 LED 的趨勢持續強勁地朝向小型化、更高效率與改善顏色一致性發展。像 19-219 這樣的封裝代表了在保持或改善光學性能的同時縮小尺寸的持續努力。此外，為了滿足汽車與工業標準，業界持續推動在更寬廣的溫度範圍與更嚴苛的環境條件下實現更高的可靠性。轉向無鉛與符合 RoHS 的材料現已成為標準。未來的發展可能包括更小的外型尺寸、封裝內整合驅動電路，以及用於智慧照明應用的可調色溫 LED，儘管對於簡單的指示燈角色而言，藍色晶片 + 螢光粉的核心技術因其成本效益與可靠性而仍佔主導地位。