目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢與產品定位
- 1.2 目標市場與應用領域
- 2. 技術規格深度解析
- 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 順向電壓分級
- 3.3 色度座標分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 光譜分佈
- 4.2 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
- 4.3 發光強度 vs. 順向電流
- 4.4 發光強度 vs. 環境溫度
- 4.5 順向電流降額曲線
- 4.6 輻射圖
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸
- 5.2 焊墊設計與極性識別
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 迴流焊溫度曲線
- 6.2 手工焊接
- 6.3 儲存與濕度敏感性
- 6.4 關鍵注意事項
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 載帶與捲盤規格
- 7.2 標籤說明
- 8. 應用設計考量
- 8.1 電路設計
- 8.2 熱管理
- 8.3 光學整合
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題 (基於技術參數)
- 10.1 為何限流電阻是絕對必要的？
- 10.2 我可以用 3.3V 電源驅動這顆 LED 嗎？
- 10.3 分級代碼 (例如 W1, 6) 對我的應用有何意義？
- 11. 設計與使用案例研究
- 12. 技術原理介紹
- 13. 產業趨勢與發展
1. 產品概述
19-219/T7D-AV1W1E/3T 是一款緊湊型表面黏著 LED，專為需要在小尺寸空間內提供可靠指示燈或背光照明之現代電子應用而設計。
1.1 核心優勢與產品定位
此 LED 元件相較於傳統引線框架型 LED 具有顯著優勢。其主要優點在於極小的尺寸，這使得設計更小的印刷電路板 (PCB)、更高的元件封裝密度、減少儲存空間需求，並最終創造出更緊湊的終端用戶設備成為可能。SMD 封裝的輕量化特性使其特別適合對重量和空間有嚴格限制的微型與可攜式應用。
1.2 目標市場與應用領域
19-219 SMD LED 用途廣泛，適用於以下幾個關鍵應用領域：
- 通訊設備：用作電話和傳真機中的狀態指示燈，以及按鍵或顯示器的背光。
- 顯示技術：非常適合液晶顯示器 (LCD) 的平面背光照明，以及控制面板上開關和符號的照明。
- 通用指示：適用於各種需要小型、明亮且可靠指示燈的消費性和工業電子產品。
2. 技術規格深度解析
本節提供 LED 關鍵技術參數的詳細客觀分析，這些參數對於正確的電路設計和可靠性保證至關重要。
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極限。在此條件下或超出此條件運作無法保證性能，應避免以確保可靠運作。
- 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。
- 連續順向電流 (IF)：25 mA。可持續施加的最大直流電流。
- 峰值順向電流 (IFP)：100 mA。僅允許在脈衝條件下，於 1 kHz 頻率下工作週期為 1/10 時使用。
- 功率消耗 (Pd)：110 mW。在環境溫度 (Ta) 為 25°C 時，封裝可消耗的最大功率。
- 靜電放電 (ESD) 人體模型 (HBM)：1000 V。表示具有中等程度的 ESD 敏感性；需要適當的處理程序。
- 工作溫度 (Topr)：-40 至 +85 °C。元件指定可運作的環境溫度範圍。
- 儲存溫度 (Tstg)：-40 至 +90 °C。
- 焊接溫度：元件可承受峰值溫度為 260°C 持續最多 10 秒的迴流焊，或每個端子於 350°C 下手工焊接最多 3 秒。
2.2 電光特性
這些是在標準環境溫度 25°C 下測量的典型性能參數。對於預測 LED 在應用中的行為至關重要。
- 發光強度 (Iv)：在標準測試電流 20 mA 驅動下，範圍從最小 715 mcd 到最大 1420 mcd。具體數值由分級代碼 (V1, V2, W1) 決定。
- 視角 (2θ1/2)：典型寬視角為 130 度，提供適合區域照明和指示燈的寬廣發光模式。
- 順向電壓 (VF)：在 20 mA 下，範圍從 2.75 V 到 3.65 V。確切範圍由順向電壓分級代碼 (5, 6, 7) 指定。此參數對於設計限流電路至關重要。
- 逆向電流 (IR)：施加 5 V 逆向偏壓時，最大為 50 µA。
重要注意事項：規格書中針對分級數值，指定了發光強度的公差為 ±11%，順向電壓的公差為 ±0.05V。
3. 分級系統說明
為確保生產一致性，LED 會根據關鍵性能參數被分類到不同的分級中。這使得設計師可以選擇符合特定亮度和電氣特性要求的元件。
3.1 發光強度分級
LED 根據其在 20 mA 下測量的發光強度分為三個等級：
- 分級 V1：715 mcd (最小) 至 900 mcd (最大)
- 分級 V2：900 mcd (最小) 至 1120 mcd (最大)
- 分級 W1：1120 mcd (最小) 至 1420 mcd (最大)
3.2 順向電壓分級
LED 也根據其在 20 mA 下的順向電壓降進行分級：
- 分級 5：2.75 V (最小) 至 3.05 V (最大)
- 分級 6：3.05 V (最小) 至 3.35 V (最大)
- 分級 7：3.35 V (最小) 至 3.65 V (最大)
3.3 色度座標分級
為了顏色一致性，白光輸出由 CIE 1931 圖上的色度座標定義。規格書定義了六個分級 (1 至 6)，每個分級在色度圖上指定了一個由四組 (x, y) 座標對定義的四邊形區域。這確保了發出的白光落在受控的色域內。這些座標的公差為 ±0.01。
4. 性能曲線分析
規格書包含數個典型特性曲線，用以說明 LED 性能如何隨工作條件變化。
4.1 光譜分佈
圖表顯示相對發光強度作為波長 (λ) 的函數。對於基於 InGaN 並帶有黃色螢光粉的白光 LED (如元件選擇指南所示)，此曲線通常會顯示來自 LED 晶片的藍色峰值和來自螢光粉的更寬廣的黃色峰值，兩者結合產生白光。
4.2 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
此基本曲線顯示流經 LED 的電流與其兩端電壓之間的指數關係。它強調了為何限流裝置 (如電阻或恆流驅動器) 是強制性的，因為電壓在超過膝點後稍有增加，就會導致電流大幅且可能具破壞性的增加。
4.3 發光強度 vs. 順向電流
此曲線表明光輸出通常與順向電流成正比，但在極高電流下，由於效率下降和熱效應，關係可能變為次線性。
4.4 發光強度 vs. 環境溫度
此圖表對於理解熱性能至關重要。它顯示了發光強度如何隨著環境溫度 (Ta) 升高而降低。設計師必須在具有高環境溫度的應用中考慮此降額。
4.5 順向電流降額曲線
此曲線定義了最大允許連續順向電流作為環境溫度的函數。隨著溫度升高，必須降低最大安全電流，以防止超過元件的功率消耗限制並確保長期可靠性。
4.6 輻射圖
極座標圖，說明光強度的空間分佈，確認了典型的 130 度視角。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
19-219 LED 具有緊湊的 SMD 佔位面積。關鍵尺寸 (單位：mm) 包括：
- 長度：1.6 ± 0.1
- 寬度：0.8 ± 0.1
- 高度：0.77 ± 0.1
圖紙提供了頂視圖、側視圖和底視圖，並包含透鏡、引腳和內部結構的詳細測量。
5.2 焊墊設計與極性識別
提供了建議的焊墊佈局，以確保可靠的焊接和適當的熱管理。陰極焊墊在圖中清晰標識 (通常以凹口、載帶上的綠色三角形或不同的焊墊形狀標記)。建議的焊墊尺寸為 0.8mm x 0.55mm，但僅供參考，可根據特定的 PCB 設計要求進行修改。
6. 焊接與組裝指南
正確的處理和焊接對於 SMD 元件的可靠性至關重要。
6.1 迴流焊溫度曲線
指定了詳細的無鉛迴流焊溫度曲線：
- 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，保持最多 10 秒。
- 升溫速率：最高 6°C/秒。
- 降溫速率：最高 3°C/秒。
關鍵注意：同一元件不應進行超過兩次的迴流焊。
6.2 手工焊接
若必須進行手工焊接，烙鐵頭溫度必須低於 350°C，且每個端子的接觸時間不得超過 3 秒。建議使用額定功率為 25W 或更低的烙鐵。焊接每個端子之間應至少間隔 2 秒，以防止熱衝擊。
6.3 儲存與濕度敏感性
LED 包裝在帶有乾燥劑的防潮阻隔袋中。
- 開封前：儲存於 ≤ 30°C 且 ≤ 90% 相對濕度 (RH)。
- 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在防潮包裝中。
- 烘烤：如果乾燥劑指示劑顯示吸濕或超過儲存時間，請在使用前於 60 ± 5°C 下烘烤 24 小時。
6.4 關鍵注意事項
- 過流保護：外部限流電阻或電路是絕對必要的。LED 的指數型 I-V 特性意味著電壓的微小變化會導致電流大幅變化，若無保護將立即燒毀。
- 機械應力：在焊接或最終組裝過程中，避免對 LED 本體施加應力。焊接後請勿彎曲 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子，以防止焊點承受機械應力。
- ESD 預防措施：本產品對靜電放電敏感。在整個製造過程中請使用適當的 ESD 安全處理程序。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 載帶與捲盤規格
LED 以業界標準的 8mm 寬壓紋載帶供應，捲繞在直徑 7 英吋的捲盤上。每捲包含 3000 個元件。提供了載帶凹槽和捲盤的詳細尺寸。
7.2 標籤說明
捲盤標籤包含幾個對可追溯性和驗證至關重要的代碼：
- CPN：客戶產品編號
- P/N：製造商產品編號 (例如：19-219/T7D-AV1W1E/3T)
- QTY：包裝數量
- CAT：發光強度等級 (例如：V1, W1)
- HUE：色度座標與主波長等級 (例如：分級 1-6)
- REF：順向電壓等級 (例如：分級 5-7)
- LOT No：製造批號，用於追溯。
8. 應用設計考量
8.1 電路設計
整合此 LED 時，最關鍵的步驟是計算串聯限流電阻。電阻值 (Rs) 可使用歐姆定律近似計算：Rs= (Vsupply- VF) / IF。使用所選分級的最大 VF值 (或保守設計使用絕對最大值 3.65V) 和所需的驅動電流 (不得超過 25 mA 連續電流)。同時務必計算電阻的額定功率：PR= (IF)2* Rs.
8.2 熱管理
儘管體積小，LED 仍會產生熱量。為達到最佳壽命和穩定的光輸出：
- 在高環境溫度下，遵循順向電流降額曲線。
- 確保 PCB 有足夠的銅箔面積連接到散熱焊墊 (如有) 或陰極/陽極走線，以作為散熱片。
- 避免將 LED 放置在靠近其他發熱元件的地方。
8.3 光學整合
寬廣的 130 度視角使其適合需要寬廣、均勻照明的應用。對於更聚焦的光線，可能需要外部透鏡或導光管。黃色擴散樹脂有助於實現更均勻的外觀。
9. 技術比較與差異化
19-219 LED 的主要差異化優勢在於其極小的外形尺寸 (1.6x0.8mm 佔位面積) 和相對較高的發光強度 (高達 1420 mcd) 的結合。相較於更大的 SMD LED (例如：3528, 5050)，它提供了卓越的空間節省。相較於更小的晶片 LED，由於其定義明確的封裝，它可能提供更容易的處理和焊接。其符合 RoHS、REACH 和無鹵素標準，使其適合具有嚴格環保法規的全球市場。
10. 常見問題 (基於技術參數)
10.1 為何限流電阻是絕對必要的？
LED 的順向電壓 (VF) 並非像電池一樣是固定值；它具有公差和負溫度係數 (隨著接面溫度升高而降低)。將 LED 直接連接到即使略高於其 VF的電壓源，也會導致電流不受控制地上升 (熱失控)，立即損壞元件。電阻在電源電壓和電流之間提供了線性、可預測的關係。
10.2 我可以用 3.3V 電源驅動這顆 LED 嗎？
有可能，但需要謹慎設計。由於 VF範圍為 2.75V 至 3.65V，來自分級 7 (VF3.35-3.65V) 的 LED 在 3.3V 下可能完全不亮，或非常暗淡。來自分級 5 (VF2.75-3.05V) 的 LED 可以工作，但電壓餘裕 (3.3V - VF) 非常小，使得電流對 VF和電源電壓的變化高度敏感。當電源電壓接近 VF.
10.3 分級代碼 (例如 W1, 6) 對我的應用有何意義？
分級代碼確保了生產批次內的一致性。如果您的設計要求多個 LED 具有一致的亮度，您應指定來自相同發光強度分級的 LED (例如：全部 W1)。如果您的電路設計對電壓餘裕要求嚴格，指定順向電壓分級 (例如：全部為分級 6) 可確保相似的電氣行為。對於顏色關鍵的應用，指定色度分級至關重要。
11. 設計與使用案例研究
情境：為緊湊型 IoT 感測器模組設計狀態指示燈面板。
該模組 PCB 空間有限，由 5V USB 連接供電。需要三個狀態 LED：電源 (常亮)、資料傳輸 (閃爍) 和錯誤 (閃爍)。
- 元件選擇：選擇 19-219 LED 是因為其微小的佔位面積，允許三個 LED 在小 PCB 的邊緣排成一列。
- 電路設計：電源為 5V。目標為標準 20mA 驅動電流，並使用最大 VF值 3.65V 進行保守設計：Rs= (5V - 3.65V) / 0.020A = 67.5Ω。最接近的標準 1% 電阻值為 68Ω。功率消耗：P = (0.020^2)*68 = 0.0272W，因此標準的 1/10W (0.1W) 電阻綽綽有餘。
- PCB 佈局：使用建議的焊墊佈局。每個 LED 周圍保持一個小的禁入區，以防止漏光。陰極焊墊連接到接地層，以略微改善散熱。
- 軟體控制：LED 由微控制器的 GPIO 腳位驅動。閃爍功能在韌體中以適當的延遲實現。
- 結果：實現了一個可靠、明亮且節省空間的指示燈系統。通過訂購來自相同發光分級 (例如：V2) 的所有 LED，保證了視覺一致性。
12. 技術原理介紹
19-219 LED 使用 SMD LED 中常見且高效的方法產生白光。元件的核心是一個由氮化銦鎵 (InGaN) 製成的半導體晶片，當電流通過時會發出光譜中的藍光 (電致發光)。這個藍光 LED 晶片被封裝在一個填充了透明環氧樹脂的封裝內，該樹脂摻雜了發黃光的螢光粉材料。來自晶片的部分藍光被螢光粉吸收，然後重新發射為黃光。剩餘未被吸收的藍光與發射的黃光混合，人眼將此組合感知為白光。螢光粉的具體比例和藍光晶片的特性決定了發射光的確切色溫 (冷白光、純白光、暖白光) 和色度座標。
13. 產業趨勢與發展
像 19-219 這樣的 SMD LED 市場持續演變。主要趨勢包括：
- 效率提升 (每瓦流明)：InGaN 晶片技術和螢光粉配方的持續改進正帶來更高的發光效率，這意味著在相同的電輸入功率下能產生更亮的光輸出。
- 微型化：對更小終端產品的推動，促進了佔位面積更小、高度更低，同時保持或改善光學性能的 LED 的發展。
- 改善的顯色性與一致性：螢光粉技術的進步和更嚴格的分級製程，使得 LED 具有更高的顯色指數 (CRI) 值以及批次間更一致的顏色，這對於顯示器背光和建築照明至關重要。
- 整合與智慧功能：雖然這是一個分立元件，但更廣泛的產業趨勢是朝向整合式 LED 模組發展，這些模組可能在單一封裝內包含驅動器、控制器和通訊介面 (如 I2C)。
- 永續性焦點：符合環保法規 (RoHS、REACH、無鹵素) 現已成為標準要求，並且越來越關注材料的可回收性和減少螢光粉中稀土元素的使用。
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。 |