目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢
- 1.2 目標應用
- 2. 深入技術參數分析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電光特性
- 3. 分級系統說明
- 3.1 發光強度分級
- 3.2 主波長分級
- 3.3 順向電壓分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 光譜分佈
- 4.2 輻射圖形
- 4.3 順向電流 vs. 順向電壓
- 4.4 相對發光強度 vs. 順向電流
- 4.5 相對發光強度 vs. 環境溫度
- 4.6 順向電流降額曲線
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸
- 5.2 極性識別
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 迴焊溫度曲線
- 6.2 手工焊接
- 6.3 儲存與濕度敏感性
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 捲帶與載帶規格
- 7.2 標籤資訊
- 8. 應用設計考量
- 8.1 電流限制
- 8.2 熱管理
- 8.3 光學設計
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題 (FAQ)
- 10.1 不同分級代碼的目的是什麼？
- 10.2 我可以不使用限流電阻來驅動這個 LED 嗎？
- 10.3 為什麼開封後有儲存時間限制？
- 10.4 如何解讀峰值順向電流額定值？
- 11. 設計與使用案例研究
- 12. 工作原理
- 13. 技術趨勢
1. 產品概述
19-213 是一款專為高密度、微型化應用設計的表面黏著元件 (SMD) LED。它採用 AlGaInP 半導體材料來發射紅橙色光。其緊湊的尺寸與輕量化結構，使其成為空間受限的現代電子設計的理想選擇。
1.1 核心優勢
此元件的首要優勢在於其相較於引線框架型 LED，佔板面積顯著縮小，從而能減少電路板尺寸並提高元件密度。它包裝在直徑 7 英吋的捲盤上，採用 8mm 載帶，與自動化貼裝設備相容。本元件為無鉛、符合 RoHS 規範、符合歐盟 REACH 法規，並滿足無鹵素標準 (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm)。
1.2 目標應用
典型應用包括儀表板與開關的背光、電話與傳真機等通訊設備中的指示燈與背光、LCD、開關及符號的平面背光，以及通用指示燈用途。
2. 深入技術參數分析
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。它們是在環境溫度 (Ta) 25°C 下指定的。
- 逆向電壓 (VR)：5 V。在逆向偏壓下超過此電壓可能導致接面崩潰。
- 順向電流 (IF)：25 mA。允許通過 LED 的最大連續直流電流。
- 峰值順向電流 (IFP)：60 mA。此為最大脈衝電流，指定於工作週期 1/10、頻率 1 kHz 的條件下。不應用於連續操作。
- 功率損耗 (Pd)：60 mW。封裝在不超過其熱極限下所能散發的最大功率。
- 靜電放電 (ESD) 人體模型 (HBM)：2000 V。這表示元件對靜電的敏感度；需要遵循適當的 ESD 處理程序。
- 操作溫度 (Topr)：-40°C 至 +85°C。保證元件能正常工作的環境溫度範圍。
- 儲存溫度 (Tstg)：-40°C 至 +90°C。
- 焊接溫度 (Tsol)：迴焊：峰值溫度 260°C，最長 10 秒。手工焊接：每端點烙鐵頭溫度低於 350°C，接觸時間最長 3 秒。
2.2 電光特性
這些參數定義了在典型操作條件下 (Ta=25°C, IF=20mA) 的光輸出與電氣性能。
- 發光強度 (Iv)：36.0 mcd (最小)，72.0 mcd (最大)。典型值在此範圍內。實際輸出已進行分級 (見第 3 節)。
- 視角 (2θ1/2)：120 度 (典型)。此寬視角使其適合需要廣泛照明的應用。
- 峰值波長 (λp)：621 nm (典型)。光譜發射最強的波長。
- 主波長 (λd)：605.5 nm (最小)，625.5 nm (最大)。這是光線的感知顏色，同樣已進行分級。
- 頻譜頻寬 (Δλ)：18 nm (典型)。在峰值強度一半處的發射頻譜寬度。
- 順向電壓 (VF)：1.75 V (最小)，2.00 V (典型)，2.35 V (最大) @ IF=20mA。此參數已分級，並直接影響電源供應設計。
- 逆向電流 (IR)：10 μA (最大) @ VR=5V。請注意，本元件並非設計用於逆向偏壓操作；此參數僅用於漏電流測試。
3. 分級系統說明
為確保生產一致性，LED 會根據關鍵參數進行分級。這讓設計師能為其應用選擇符合特定性能標準的元件。
3.1 發光強度分級
分級由 IF=20mA 下的最小與最大發光強度值定義。
- 分級 N2：36.0 mcd 至 45.0 mcd
- 分級 P1：45.0 mcd 至 57.0 mcd
- 分級 P2：57.0 mcd 至 72.0 mcd
3.2 主波長分級
分級由 IF=20mA 下的最小與最大主波長值定義。
- 分級 E1：605.5 nm 至 609.5 nm
- 分級 E2：609.5 nm 至 613.5 nm
- 分級 E3：613.5 nm 至 617.5 nm
- 分級 E4：617.5 nm 至 621.5 nm
- 分級 E5：621.5 nm 至 625.5 nm
3.3 順向電壓分級
分級由 IF=20mA 下的最小與最大順向電壓值定義。
- 分級 0：1.75 V 至 1.95 V
- 分級 1：1.95 V 至 2.15 V
- 分級 2：2.15 V 至 2.35 V
4. 性能曲線分析
規格書提供了數條特性曲線，對於理解元件在不同條件下的行為至關重要。
4.1 光譜分佈
此曲線顯示了以 621 nm (峰值波長) 為中心、頻寬約 18 nm 的典型光譜輸出。這證實了 AlGaInP 材料的單色、紅橙色發射特性。
4.2 輻射圖形
極座標圖說明了光強度的空間分佈。120 度視角得到確認，顯示出接近朗伯分佈的發射圖形，其中強度在 0° (垂直於晶片) 時最高，並向邊緣逐漸減弱。
4.3 順向電流 vs. 順向電壓
此 IV 曲線顯示了二極體典型的指數關係。順向電壓隨電流對數增加。此曲線對於確定工作點和設計限流電路至關重要。
4.4 相對發光強度 vs. 順向電流
此曲線表明，在指定的工作範圍內，光輸出大致與順向電流成正比。然而，在極高電流下，由於熱量增加，效率可能會下降。
4.5 相對發光強度 vs. 環境溫度
這是熱管理的關鍵曲線。發光強度隨著環境溫度升高而降低。曲線顯示，當溫度接近最大操作極限時，輸出可能顯著下降，這凸顯了在高溫環境中需要足夠散熱的重要性。
4.6 順向電流降額曲線
此圖表定義了最大允許連續順向電流與環境溫度的函數關係。為防止過熱並確保可靠性，在高環境溫度下操作時必須降低順向電流。此曲線是可靠電源設計的基礎。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
本元件採用標準 SMD 封裝。尺寸圖提供了關鍵測量值，包括本體長度、寬度、高度和焊盤間距。所有未指定的公差為 ±0.1mm。精確的尺寸對於 PCB 焊盤設計以及確保正確的貼裝和焊接至關重要。
5.2 極性識別
陰極通常在元件上標記，通常是透過封裝上的凹口、圓點或綠色標記。組裝時正確的極性方向對於正常功能至關重要。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴焊溫度曲線
建議採用無鉛迴焊溫度曲線：預熱在 150-200°C 之間，持續 60-120 秒；液相線以上 (217°C) 時間 60-150 秒；峰值溫度不超過 260°C，最長 10 秒。最大升溫速率為 6°C/秒，最大降溫速率為 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，烙鐵頭溫度應低於 350°C，每個端點的接觸時間不應超過 3 秒。使用容量為 25W 或更低的烙鐵。焊接每個端點之間應間隔 2 秒以上，以防止熱衝擊。
6.3 儲存與濕度敏感性
LED 包裝在帶有乾燥劑的防潮袋中。在準備使用元件前不應打開袋子。開封後，未使用的 LED 應儲存在 30°C 或更低、相對濕度 60% 或更低的環境中。開封後的 "車間壽命" 為 168 小時 (7 天)。若超過此時間或乾燥劑指示劑已變色，則在使用前需進行 60 ±5°C、24 小時的烘烤處理，以去除吸收的水分並防止迴焊時發生 "爆米花效應"。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 捲帶與載帶規格
元件供應於 8mm 寬的載帶上，捲繞在直徑 7 英吋的捲盤上。提供了捲盤尺寸和載帶凹穴尺寸，以確保與自動化取放機器的相容性。每捲包含 3000 個元件。
7.2 標籤資訊
捲盤標籤包含用於追溯和識別的關鍵資訊：客戶產品編號 (CPN)、產品編號 (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) 以及批號 (LOT No)。
8. 應用設計考量
8.1 電流限制
關鍵：必須始終使用一個外部限流電阻與 LED 串聯。順向電壓具有負溫度係數和嚴格的公差，這意味著電源電壓的微小增加可能導致電流大幅、可能具破壞性的增加。電阻值應根據電源電壓 (Vs)、最大順向電壓 (來自分級的 VF_max) 和所需的順向電流 (IF) 計算，使用公式：R = (Vs - VF_max) / IF。
8.2 熱管理
雖然封裝很小，但必須考慮功率損耗 (高達 60 mW)，特別是在高環境溫度或高電流驅動時。使用降額曲線選擇適當的操作電流。確保 PCB 有足夠的銅箔面積或散熱孔，將熱量從 LED 焊盤導出，特別是在密閉空間或高密度佈局中。
8.3 光學設計
120 度視角提供了寬廣、漫射的照明。對於需要聚焦或定向光的應用，將需要二次光學元件 (透鏡、導光板)。透明樹脂顏色確保了發射光的最小吸收。
9. 技術比較與差異化
與舊式穿孔 LED 相比，此 SMD 類型提供了大幅減小的佔板面積和高度，使終端產品更薄、更緊湊。其與自動化組裝的相容性降低了製造成本並提高了貼裝精度。AlGaInP 技術在橙紅色光譜中提供了高效率與良好的色純度。全面的分級系統讓設計師能夠選擇具有嚴格控制的光學和電氣特性的元件，這對於需要均勻外觀或陣列中精確電流匹配的應用至關重要。
10. 常見問題 (FAQ)
10.1 不同分級代碼的目的是什麼？
分級確保了生產批次內的顏色和亮度一致性。例如，在 LED 陣列中，指定相同的發光強度 (CAT) 和主波長 (HUE) 分級將產生均勻的視覺外觀。指定順向電壓 (REF) 分級有助於設計更簡單、更統一的驅動電路。
10.2 我可以不使用限流電阻來驅動這個 LED 嗎？
No.強烈不建議這樣做，這很可能導致立即失效。LED 的 V-I 特性是指數性的，即使是具有輕微雜訊或公差的穩壓電源，也可能導致電流超過絕對最大額定值。
10.3 為什麼開封後有儲存時間限制？
SMD 封裝會從大氣中吸收水分。在高溫迴焊過程中，這些被困住的水分會迅速汽化，產生內部壓力，可能導致封裝破裂 ("爆米花效應")。168 小時的車間壽命和烘烤說明對於防止此故障模式至關重要。
10.4 如何解讀峰值順向電流額定值？
60 mA 的峰值順向電流 (IFP) 僅適用於脈衝操作，工作週期為 10% (1/10)，頻率 1 kHz。不應將其用於確定直流工作電流的大小。最大連續直流電流為 25 mA (IF)。脈衝可用於多工或實現更高的瞬時亮度，但平均電流和功率損耗必須保持在限制範圍內。
11. 設計與使用案例研究
情境：為工業控制單元設計狀態指示燈面板。該面板需要多個均勻的紅橙色指示燈。設計師首先會選擇適當的發光強度分級 (例如，中等亮度的 P1) 和主波長分級 (例如，特定橙色的 E3)，以確保所有指示燈的視覺一致性。將設計一個設定為 20 mA 的恆流驅動電路，限流電阻值使用所選電壓分級的最大 VF (例如，分級 1：最大 2.15V) 計算。PCB 佈局將為 LED 焊盤提供足夠的散熱設計，因為外殼可能會遇到較高的環境溫度。生產團隊將遵循濕度處理程序，在打開捲盤後的車間壽命內安排電路板組裝，或執行必要的烘烤循環。
12. 工作原理
此 LED 基於由磷化鋁鎵銦 (AlGaInP) 製成的半導體晶片。當施加超過二極體導通電壓 (約 1.8-2.2V) 的順向電壓時，電子和電洞被注入半導體的主動區域。這些電荷載子復合，以光子的形式釋放能量。AlGaInP 合金的特定成分決定了能隙能量，這直接對應於發射光的波長 (顏色) — 在此例中為紅橙色 (~621 nm)。晶片被封裝在透明環氧樹脂中，以保護半導體、塑造光輸出光束，並提供表面黏著的機械結構。
13. 技術趨勢
SMD LED 的總體趨勢是朝向更高效率 (每瓦更多流明)、更小的封裝尺寸以提高密度，以及在惡劣條件下 (更高溫度、濕度) 更高的可靠性。同時也著重於更嚴格的分級公差，以滿足全彩顯示器和汽車照明等應用的需求，這些應用中顏色和亮度均勻性至關重要。此外，封裝材料的進步旨在提高對熱應力和藍光/紫外線劣化的抵抗力，以延長操作壽命。如本元件所示，轉向無鉛和無鹵素材料，反映了電子產業更廣泛的環境和法規趨勢。
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。 |