目錄
- 1. 產品概述
- 2. 技術參數：深入客觀解讀
- 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 順向電壓分級
- 3.3 色度座標分級
- 4. 性能曲線分析
- 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 焊接條件
- 6.2 儲存與操作注意事項
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 包裝規格
- 7.2 標籤說明
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用場景
- 8.2 設計考量
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題（基於技術參數）
- 10.1 為何必須使用限流電阻？
- 10.2 我可以用 5V 電源驅動此 LED 嗎？
- 10.3 168 小時車間壽命是什麼意思？
- 11. 實務設計與使用案例
- 12. 工作原理簡介
- 13. 技術趨勢
1. 產品概述
19-21 SMD LED 是一款緊湊型表面黏著元件，專為需要可靠指示或背光功能的現代電子應用而設計。其主要優勢在於相較於傳統引線框架 LED，其佔用面積顯著縮小，從而實現更高的電路板元件密度、減少儲存空間，並最終有助於終端設備的小型化。其輕量化結構更使其成為便攜式和空間受限應用的理想選擇。
此 LED 為單色型，發射純白光，並採用黃色擴散樹脂封裝。它完全符合當代環保與製造標準，為無鉛、符合 RoHS 規範、符合歐盟 REACH 規範且無鹵素（Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm）。產品以 8mm 載帶包裝於 7 英吋直徑捲盤上供應，完全相容於自動化取放組裝設備以及標準紅外線或氣相迴焊製程。
2. 技術參數：深入客觀解讀
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應力極限。不建議在達到或超過這些極限的條件下操作。
- 逆向電壓 (VR):5V。在逆向偏壓下超過此電壓可能導致接面崩潰。
- 順向電流 (IF):10mA。為確保可靠運作所建議的最大連續直流電流。
- 峰值順向電流 (IFP):在 1/10 工作週期和 1kHz 下為 40mA。此額定值允許較高電流的短暫脈衝，適用於多工方案，但必須管理平均功率損耗。
- 功率損耗 (Pd):40mW。在 Ta=25°C 時，封裝所能散逸的最大功率，計算方式為 VF * IF。
- 靜電放電 (ESD) HBM:150V。此人體放電模型額定值表示元件具有中等程度的 ESD 敏感性；必須遵循適當的防靜電操作程序。
- 操作與儲存溫度:-40°C 至 +85°C（操作）和 -40°C 至 +90°C（儲存）。此寬廣範圍確保了在惡劣環境下的功能性。
- 焊接溫度:迴焊曲線峰值溫度 260°C，最長 10 秒；手動焊接溫度 350°C，每個端子最長 3 秒。
2.2 電光特性
這些參數是在 Ta=25°C 和 IF=5mA 的標準測試條件下量測，提供基準性能。
- 發光強度 (Iv):範圍從最小值 45.0 mcd 到最大值 112.0 mcd，並提供典型值。適用公差為 ±11%。
- 視角 (2θ1/2):典型的寬視角為 110 度，這是擴散型 LED 封裝的特徵。
- 順向電壓 (VF):在 IF=5mA 時，範圍從 2.60V 到 3.00V，公差為 ±0.05V。此參數對於限流電阻的計算至關重要。
- 逆向電流 (IR):在 VR=5V 時，最大值為 50 µA。此元件並非設計用於逆向偏壓操作；此測試僅用於漏電流特性分析。
3. 分級系統說明
為確保生產中的顏色與亮度一致性，LED 會被分類到不同的分級區間。
3.1 發光強度分級
根據 IF=5mA 時的最小發光強度定義了兩個分級區間：
- 分級代碼 P:45 mcd（最小）至 72 mcd（最大）。
- 分級代碼 Q:72 mcd（最小）至 112 mcd（最大）。
3.2 順向電壓分級
針對 IF=5mA 時的順向電壓定義了四個分級區間：
- 分級代碼 28:2.6V 至 2.7V
- 分級代碼 29:2.7V 至 2.8V
- 分級代碼 30:2.8V 至 2.9V
- 分級代碼 31:2.9V 至 3.0V
3.3 色度座標分級
白光色點被控制在 CIE 1931 色度圖上的特定區域內，由四個四邊形分級區間（代碼 1-4）定義，公差為 ±0.01。提供的座標定義了每個分級區間的角落，確保發射的白光落在可預測的色域內。
4. 性能曲線分析
典型特性曲線提供了元件在不同條件下行為的深入見解。
- 相對發光強度 vs. 順向電流:顯示驅動電流與光輸出之間的非線性關係。強度隨電流增加而增加，但在較高電流下可能趨於飽和。
- 相對發光強度 vs. 環境溫度:展示了光輸出的負溫度係數。發光強度通常隨著接面溫度升高而降低。
- 順向電流 vs. 順向電壓 (IV 曲線):闡明了指數關係，對於理解動態電阻和電流調節的需求至關重要。
- 順向電流降額曲線:指定了最大允許順向電流作為環境溫度的函數，以確保不超過功率損耗額定值 (Pd)。
- 光譜分佈:描繪了白光的光譜功率分佈，通常顯示藍光 LED 峰值與更寬廣的黃色螢光粉發射相結合。
- 輻射圖:一個極座標圖，可視化光強度的空間分佈，確認了 110 度的視角。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
此 LED 採用緊湊的 SMD 封裝，具有標稱尺寸。陰極由封裝體上的特定標記識別。所有未指定的公差為 ±0.1mm。確切的長度、寬度和高度在尺寸圖中定義。
5.2 極性識別
封裝上提供了清晰的陰極標記，以確保在電路板組裝時方向正確。極性錯誤將導致 LED 無法點亮，並可能使其承受逆向電壓應力。
6. 焊接與組裝指南
6.1 焊接條件
建議採用無鉛迴焊曲線：預熱在 150-200°C 之間，持續 60-120 秒；在 217°C（液相線）以上的時間為 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，降溫速率為 3°C/秒。迴焊次數不應超過兩次。加熱期間避免對 LED 施加機械應力，焊接後請勿彎曲電路板。
6.2 儲存與操作注意事項
此 LED 對濕氣敏感 (MSL)。主要注意事項包括：
- 儲存:在準備使用前，請勿打開防潮袋。將未開封的袋子存放在陰涼乾燥處。
- 車間壽命:開封後，若儲存在 ≤30°C 和 ≤60% RH 條件下，請在 168 小時（7 天）內使用。否則，需在 60±5°C 下烘烤 24 小時並重新包裝。
- 靜電防護:此元件的 ESD HBM 額定值為 150V，必須使用防靜電工作站和操作程序。
- 電流限制:必須使用外部限流電阻。LED 的指數型 IV 特性意味著微小的電壓變化會導致電流大幅變化，若沒有適當的電流調節，可能立即燒毀元件。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 包裝規格
產品以防潮包裝供應，包含：
- 載帶:寬度 8mm，裝入...
- 捲盤:直徑 7 英吋。標準裝載數量為每捲 3000 顆。
- 防潮袋:包含捲盤的鋁箔袋，內附乾燥劑和濕度指示卡。
提供了捲盤和載帶的詳細尺寸，標準公差為 ±0.1mm，除非另有說明。
7.2 標籤說明
包裝標籤包含用於追溯和規格的代碼：
- CPN（客戶產品編號）
- P/N（產品編號）
- QTY（包裝數量）
- CAT（發光強度等級，例如 P 或 Q）
- HUE（色度座標與主波長等級，例如 1-4）
- REF（順向電壓等級，例如 28-31）
- LOT No（批號，用於追溯）
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
- 背光照明:適用於儀表板指示燈、開關照明，以及 LCD 和符號的平面背光。
- 通訊設備:電話和傳真機中的狀態指示燈和鍵盤背光。
- 一般指示:任何需要緊湊、可靠白光光源的應用。
8.2 設計考量
- 電流驅動:務必使用串聯電阻或恆流驅動器。使用公式 R = (Vsupply - VF) / IF 計算電阻值，其中 VF 應選自分級區間的最大值（例如 3.0V）以進行安全設計。
- 熱管理:雖然功率較低，但若在高環境溫度或接近最大電流下操作，請根據降額曲線確保足夠的電路板銅箔面積或散熱孔。
- 光學設計:110 度視角和擴散樹脂提供了寬廣、柔和的發光模式，適合直接觀看或搭配導光板使用。
9. 技術比較與差異化
19-21 LED 的主要差異化在於其尺寸、性能和可靠性之間的平衡。相較於較大的 SMD LED（例如 3528），它提供了顯著的空間節省。相較於更小的晶片級封裝，它更容易使用標準 SMT 製程進行操作和焊接。其針對強度、電壓和色度的特定分級結構，相較於未分級或分級寬鬆的替代品，允許更嚴格的系統設計和在大規模生產中更好的一致性。
10. 常見問題（基於技術參數）
10.1 為何必須使用限流電阻？
LED 的順向電壓具有負溫度係數和生產變異（分級 28-31）。直接連接固定電壓源將導致電流不受控制，迅速超過 10mA 的絕對最大額定值並損壞元件。串聯電阻提供了一種簡單、線性的電流調節方法。
10.2 我可以用 5V 電源驅動此 LED 嗎？
可以，但串聯電阻至關重要。例如，目標 IF=5mA，並以最壞情況 VF 3.0V 計算：R = (5V - 3.0V) / 0.005A = 400 歐姆。標準的 390 或 430 歐姆電阻將是合適的。務必驗證操作條件下的實際電流。
10.3 168 小時車間壽命是什麼意思？
這是指防潮袋開封後，LED 在可能導致迴焊時損壞（"爆米花效應"）之前，可以暴露在工廠環境條件（≤30°C/60% RH）下的最長時間。若超過此時間，則需要在 60°C 下烘烤 24 小時以去除濕氣。
11. 實務設計與使用案例
案例：設計具有均勻亮度的狀態指示燈面板。為確保面板上多個 LED 的視覺一致性，訂購時請指定更嚴格的分級要求。例如，要求所有 LED 均來自分級 Q（較高強度）和分級 29（VF 2.7-2.8V）。使用設定為 5mA 的恆流驅動器，而非電壓源加電阻，將進一步最小化因批次間順向電壓微小差異而導致的亮度變化，從而實現完美的均勻外觀。
12. 工作原理簡介
這是一款螢光粉轉換型白光 LED。其核心是半導體晶片，通常由氮化銦鎵 (InGaN) 製成，在順向偏壓下（電子和電洞在 PN 接面復合）會發射藍光。此藍光激發封裝內的黃色螢光粉塗層（釔鋁石榴石，YAG:Ce）。剩餘的藍光與螢光粉發射的寬頻譜黃光相結合，使人眼感知為白光。黃色擴散樹脂有助於散射光線，創造出寬廣的視角。
13. 技術趨勢
SMD 指示燈 LED 的趨勢持續朝向更高效率（每瓦更多流明）、改善白光 LED 的演色性指數 (CRI)，以及更小的封裝尺寸，同時保持或改善熱性能。此外，重點也在於提高在高驅動電流和操作溫度下的可靠性和壽命。如本規格書所示，分級的標準化和詳細技術數據的提供，反映了產業正朝著為自動化、大規模製造提供更具可預測性和設計友好性的元件方向發展。
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。 |