SMD LED 19-21 深紅光規格書 - 尺寸 2.0x1.25x0.8mm - 電壓 1.7-2.3V - 功率 60mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

操作溫度：-40°C 至 +85°C；儲存溫度：-40°C 至 +90°C。

1.1 核心特色與優勢

此 LED 的主要優勢來自其 SMD（表面黏著元件）結構。與傳統引腳元件相比，它能實現：

• 縮小電路板尺寸與提高密度：小巧的 19-21 封裝允許更緊密的元件佈局，從而實現更緊湊的 PCB 設計。
• 與自動化設備相容：以 8mm 載帶包裝於 7 吋捲盤上，完全相容於高速貼片機，簡化製造流程。
• 環保法規符合性：產品為無鉛製程，符合 RoHS 與歐盟 REACH 法規，並符合無鹵素標準（Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm）。
• 穩固的焊接性：適用於紅外線與氣相迴焊製程。

1.2 目標應用

此 LED 適用於多種需要可靠紅色指示燈或背光源的應用，包括：

• 儀表板、開關與符號的背光照明。
• 通訊設備（例如電話、傳真機）中的狀態指示燈與背光。
• LCD 面板的一般背光照明。
• 消費性與工業電子產品中的通用指示燈用途。

2. 技術參數分析

本節提供對定義 LED 性能範圍的關鍵電氣、光學與熱參數的詳細、客觀解讀。

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極限。不保證在此條件下操作。

• 逆向電壓 (V_R)：5V。在逆向偏壓下超過此電壓可能導致接面立即崩潰。
• 連續順向電流 (I_F)：25mA。可靠長期運作的最大直流電流。
• 峰值順向電流 (I_FP)：60mA（在 1/10 工作週期，1kHz 下）。適用於脈衝操作，但不適用於直流。
• 功率消耗 (P_d)：60mW。在環境溫度 Ta=25°C 下，封裝所能散逸的最大功率，限制了順向電壓與電流的組合。
• 靜電放電敏感度 (HBM)：2000V。將元件歸類為對靜電放電具有中等耐受性，但仍需遵循標準 ESD 處理預防措施。
• 溫度範圍：Operating from -40°C to +85°C; storage from -40°C to +90°C.
• 焊接溫度：可承受峰值溫度 260°C 持續 10 秒的迴焊曲線，或每個端子以 350°C 手工焊接 3 秒。

2.2 電氣與光學特性

在 Ta=25°C 與 I_F=20mA 條件下量測，此為典型性能參數。

• 發光強度 (I_v)：範圍從 36.0 mcd（最小值）到 90.0 mcd（最大值），典型公差為 ±11%。這定義了感知亮度。
• 視角 (2θ_1/2)：約 100 度（典型值）。此寬視角提供了良好的離軸可見度。
• 峰值波長 (λ_p)：650 nm（典型值）。光譜輸出最強的波長。
• 主波長 (λ_d)：介於 636.0 nm 與 646.0 nm 之間。這定義了感知顏色（深紅色）。
• 頻譜頻寬 (Δλ)：約 20 nm（典型值）。表示發射光的光譜純度。
• 順向電壓 (V_F)：在 20mA 下介於 1.70 V 與 2.30 V 之間，典型公差為 ±0.05V。這對於限流電阻的計算至關重要。
• 逆向電流 (I_R)：在 V_R=5V 下最大 10 μA。此元件不適用於逆向偏壓操作。

3. 分級系統說明

產品依性能分級，以確保同一生產批次內的一致性。料號 19-21/R8C-FN2Q1/3T 包含了這些分級代碼。

3.1 發光強度分級

在 I_F=20mA 下分級。料號中的代碼 "Q1" 對應最高亮度等級。

• N2：36.0 – 45.0 mcd
• P1：45.0 – 57.0 mcd
• P2：57.0 – 72.0 mcd
• Q1：72.0 – 90.0 mcd

3.2 主波長分級

在 I_F=20mA 下分級。代碼 "FN2" 可能與此色度分級相關。

• FF4：636.0 – 641.0 nm
• FF5：641.0 – 646.0 nm

3.3 順向電壓分級

在 I_F=20mA 下分級。料號中的代碼 "19-21" 表示電壓分級範圍。

• 19：1.70 – 1.80 V
• 20：1.80 – 1.90 V
• 21：1.90 – 2.00 V
• 22：2.00 – 2.10 V
• 23：2.10 – 2.20 V
• 24：2.20 – 2.30 V

4. 性能曲線分析

雖然提供的文本中未詳述具體圖表，但此類元件的典型曲線包括：

• 相對發光強度 vs. 順向電流：顯示亮度如何隨電流增加而增加，通常在較高電流下由於發熱而呈次線性增長。
• 順向電壓 vs. 順向電流：展示二極體的指數型 I-V 特性。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：顯示隨著接面溫度升高，光輸出會下降，這是熱管理的關鍵考量。
• 光譜分佈：相對強度 vs. 波長的圖表，以 650nm 為中心，頻寬約 20nm。

設計師應參考這些曲線，以了解在非標準條件（不同電流、溫度）下的性能。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

19-21 SMD 封裝的標稱尺寸為 2.0mm（長）x 1.25mm（寬）x 0.8mm（高）。封裝上明確標示有陰極標記以供正確方向辨識。所有未指定的公差為 ±0.1mm。精確的尺寸圖對於 PCB 焊墊佈局設計至關重要。

5.2 極性辨識

正確的極性至關重要。封裝具有明顯的陰極標記。錯誤插入將使 LED 處於逆向偏壓狀態而無法點亮。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

此 LED 適用於無鉛迴焊。建議的溫度曲線包括：

• 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，持續時間不超過 10 秒。
• 升溫/降溫速率：在 255°C 以上，最大升溫速率 6°C/秒，最大降溫速率 3°C/秒。

關鍵注意：為避免熱應力損壞，迴焊次數不應超過兩次。

6.2 手工焊接

若需進行手工焊接：

• 使用烙鐵頭溫度 <350°C 的烙鐵。
• 每個端子的接觸時間限制在 3 秒內。使用功率 ≤25W 的烙鐵。
• 焊接每個端子之間至少間隔 2 秒。
• 焊接過程中避免對元件施加機械應力。

6.3 儲存與濕度敏感性

元件包裝在含有乾燥劑的防潮阻隔袋中。

• 使用前：在準備進行組裝前，請勿打開袋子。
• 開封後：若儲存在 ≤30°C 與 ≤60% RH 條件下，需在 168 小時（7 天）內使用完畢。
• 暴露限制：若超過暴露時間或乾燥劑顯示已飽和，則在進行迴焊前，需以 60±5°C 烘烤 24 小時以去除濕氣。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 包裝規格

LED 以適用於自動化組裝的載帶與捲盤形式供應。

• 載帶寬度： 8mm.
• 8mm。捲盤直徑：
• 7 吋。每捲數量：
• 3000 顆。防潮袋：

包含乾燥劑與濕度指示標籤。

7.2 標籤說明

• 捲盤標籤包含用於追溯與驗證的關鍵資訊：
• 客戶料號 (CPN)
• 產品料號 (P/N)
• 包裝數量 (QTY)
• 發光強度等級 (CAT)
• 色度/主波長等級 (HUE)
• 順向電壓等級 (REF)

批號 (LOT No.)

8. 應用設計考量

8.1 限流電阻的必要性LED 是電流驅動元件。必須始終使用一個外部限流電阻與其串聯。_{順向電壓具有負溫度係數；若未適當限制，電壓的微小增加可能導致電流大幅、甚至具破壞性的增加。使用公式 R = (V}電源_F- V_F.

) / I

計算電阻值。

8.2 熱管理

雖然封裝小巧，但功率消耗（最高 60mW）會產生熱量。對於在高電流或高環境溫度下的連續操作，應確保使用足夠的 PCB 銅箔面積或散熱孔，將熱量從 LED 的焊墊導出，以維持較低的接面溫度，從而獲得最佳的使用壽命與光輸出穩定性。

8.3 應用限制

本產品設計用於一般商業與工業應用。未經事先驗證，可能不適用於高可靠性應用。此類應用包括但不限於：汽車安全/保全系統、軍事/航太以及生命攸關的醫療設備。不得在本規格書概述的規格範圍外操作此元件。

• 9. 技術比較與差異化此 19-21 深紅光 LED 的主要差異化在於其屬性的特定組合：
• 與較大 SMD LED（例如 3528）比較：為空間受限的設計提供了顯著更小的佔位面積，儘管總光輸出通常較低。
• 與標準紅光 LED（例如 630nm）比較：650nm 的深紅光發射提供了獨特的色點，這可能因特定的美觀或功能原因而需要（例如某些感測器應用、特定的背光顏色要求）。

與未分級的 LED 比較：

全面的分級系統（強度、波長、電壓）確保了同一生產批次內顏色與亮度的一致性更高，這對於使用多顆 LED 且均勻性很重要的應用至關重要。

10. 常見問題 (FAQ)

10.1 為什麼我的 LED 需要串聯電阻？_F?

LED 的 I-V 特性曲線非常陡峭。若沒有電阻來限制電流，電源電壓或順向壓降（隨溫度變化）的任何微小變化都會導致電流大幅變化，很可能超過絕對最大額定值並損壞 LED。電阻提供了穩定、可預測的電流。10.2 我可以用高於其 V的電壓驅動這個 LED 嗎？_F可以，但

前提是您必須使用一個串聯電阻

（或一個恆流驅動器）來降低多餘的電壓並設定正確的電流。直接施加等於 V

的電壓源是不切實際的，因為存在元件間差異與溫度變化。

10.3 如果焊接方向錯誤會發生什麼事？

LED 將不會點亮，因為它將處於逆向偏壓狀態。只要逆向電壓不超過 5V 的最大額定值，短暫的錯誤插入不應立即造成損壞。然而，它將無法正常工作。

10.4 為什麼打開防潮袋後有 7 天的使用期限限制？SMD 元件的塑膠封裝會從空氣中吸收濕氣。在高溫迴焊過程中，這些被吸收的濕氣會迅速膨脹，導致內部層間分離或爆米花效應，從而裂開 LED 晶片或封裝。7 天的車間壽命是基於適當的儲存條件；若超過此期限，則需要進行烘烤以去除濕氣。

1. 11. 實務設計與使用範例情境：
2. 設計一個由 5V 數位邏輯電源供電、包含 10 顆均勻深紅光 LED 的狀態指示燈面板。電流選擇：_F選擇驅動電流。為了良好的亮度與壽命，規格書指定為 20mA。使用 15mA 將可增加壽命並減少熱量。_F電阻計算：_F假設最壞情況 V
3. = 2.3V（規格書最大值）。對於在 5V 下 I=20mA：R = (5V - 2.3V) / 0.02A = 135 Ω。最接近的標準值為 130 Ω 或 150 Ω。使用 150 Ω 時，I²≈ (5-2.3)/150 = 18mA，此值安全且在規格範圍內。²電阻功率：
4. P = IR = (0.018)
5. * 150 = 0.0486W。一顆標準的 1/8W (0.125W) 電阻即足夠。PCB 佈局：

將 150Ω 電阻與每個 LED 的陽極串聯。遵循封裝尺寸進行焊墊佈局。確保 PCB 絲印上的陰極標記與 LED 的標記相符。為了熱性能，可將 LED 焊墊連接到一小塊銅箔。

組裝：_F在生產線準備好之前，保持捲盤密封。精確遵循迴焊溫度曲線。組裝後，避免在 LED 附近彎折 PCB。

12. 工作原理

此 LED 基於 AlGaInP（磷化鋁鎵銦）半導體晶片。當施加超過二極體接面電位 (V

• ) 的順向電壓時，電子與電洞被注入活性區域並在其中復合。在此特定的材料系統中，復合過程中釋放的能量對應於可見光譜深紅光部分的光子（約 650nm）。環氧樹脂封裝為水清色，以最大化光提取效率，同時也保護半導體晶片免受環境影響。13. 技術趨勢
• 19-21 封裝代表了光電技術朝向微型化與整合的持續趨勢。雖然它不是當今可用的最小封裝，但在尺寸、可製造性與性能之間取得了平衡。指示燈型 LED 的產業趨勢持續聚焦於：提升效率：
• 在更低的驅動電流下實現更高的發光強度 (mcd)，以降低系統功耗。增強可靠性：
• 改進材料與封裝，以承受更高的迴焊溫度與更嚴苛的環境條件。更精細的分級：