目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心特性與合規性
- 1.2 目標應用
- 2. 技術規格深入解析
- 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 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
- 4.2 相對發光強度 vs. 順向電流
- 4.3 相對發光強度 vs. 環境溫度
- 4.4 順向電流降額曲線
- 4.5 光譜分佈
- 4.6 輻射圖形
- 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 限流要求
- 6.2 儲存與濕度敏感性
- 6.3 迴焊溫度曲線
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 捲帶規格
- 7.2 標籤說明
- 8. 應用設計考量
- 8.1 驅動電路設計
- 8.2 熱管理
- 8.3 光學整合
- 9. 技術比較與定位
- 10. 常見問題 (FAQ)
- 10.1 使用 3.3V 電源時需要多大的電阻？
- 10.2 是否可以使用 PWM 信號進行調光？
- 10.3 為何發光強度以 mcd 而非流明表示？
- 10.4 料號中的 "T1D" 代表什麼？
- 11. 設計實例研究：儀表板開關背光
- 12. 技術原理
- 13. 產業趨勢
1. 產品概述
本文件詳細說明型號為 19-117/T1D-AP2Q2QY/3T 的表面黏著元件 (SMD) LED 規格。此元件為單色純白光 LED，專為現代電子組裝製程設計。其緊湊的 SMD 封裝相較於傳統引線框架元件具有顯著優勢，能夠實現更小的印刷電路板 (PCB) 設計、更高的元件密度，最終打造更小巧的終端設備。其輕量化特性更使其適用於微型與可攜式應用。
1.1 核心特性與合規性
此 LED 以 8mm 載帶包裝，捲繞於直徑 7 吋的捲盤上，完全相容於標準自動化取放設備，適用於大量生產。其設計可使用紅外線與氣相迴焊技術進行加工。元件採用無鉛材料製造，並具備靜電放電 (ESD) 防護。其符合關鍵的環境與安全法規，包括歐盟的 RoHS（有害物質限制指令）、REACH（化學品註冊、評估、授權和限制）法規，並歸類為無鹵素產品，溴 (Br) 與氯 (Cl) 含量各低於 900 ppm，總和低於 1500 ppm。
1.2 目標應用
此 LED 用途廣泛，適用於各種照明與指示用途。主要應用包括儀表板與薄膜開關的背光照明。在通訊設備中，可作為電話、傳真機等裝置的狀態指示燈或背光。亦適用於液晶顯示器 (LCD)、開關面板與符號的平面背光照明。其通用特性使其可用於各種需要緊湊、可靠白光光源的消費性與工業電子產品。
2. 技術規格深入解析
本節詳細分析 LED 的電氣、光學與熱極限及特性。理解這些參數對於可靠的電路設計與確保長期性能至關重要。
2.1 絕對最大額定值
絕對最大額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。這些額定值在環境溫度 (Ta) 為 25°C 下指定，任何操作條件下均不得超過。關鍵極限如下：
- 逆向電壓 (VR)：5V。施加高於此值的逆向偏壓可能擊穿 LED 的半導體接面。
- 連續順向電流 (IF)：10mA。這是可連續通過 LED 的最大直流電流。
- 峰值順向電流 (IFP)：100mA。這是最大允許的脈衝電流，指定於工作週期 1/10、頻率 1 kHz 下。適用於短暫的高強度閃爍。
- 功率耗散 (Pd)：40mW。這是元件能以熱形式耗散的最大功率，計算方式為順向電壓 (VF) × 順向電流 (IF)。
- ESD 耐受度 (HBM)：2000V。根據人體放電模型 (HBM)，元件可承受高達此等級的靜電放電，顯示其良好的操作穩健性。
- 操作溫度 (Topr)：-40°C 至 +85°C。LED 設計可正常運作的環境溫度範圍。
- 儲存溫度 (Tstg)：-40°C 至 +90°C。元件未通電時的儲存溫度範圍。
- 焊接溫度：封裝可承受峰值溫度 260°C 最長 10 秒的迴焊，或 350°C 最長 3 秒的手動焊接。
2.2 電光特性
電光特性在 Ta=25°C 與標準測試電流 (IF) 5mA 下量測。這些代表典型的性能參數。
- 發光強度 (Iv)：光輸出範圍從最小值 57.0 毫燭光 (mcd) 到最大值 112.0 mcd。典型值落在此範圍內，並定義了特定分級（見第 3 節）。公差為 ±11%。
- 視角 (2θ1/2)：典型視角定義為強度降至峰值一半時的角度，為 130 度。這表示其具有寬廣、擴散的發光模式，適合區域照明。
- 順向電壓 (VF)：當通過 5mA 電流時，LED 兩端的電壓降典型範圍為 2.70V 至 3.20V。公差為 ±0.05V。此參數對於設計限流電路至關重要。
3. 分級系統說明
為確保量產的一致性，LED 會根據關鍵性能參數被分類到不同的分級中。這讓設計師能為其應用選擇符合特定亮度與電氣要求的元件。
3.1 發光強度分級
在 IF=5mA 下量測時，發光輸出分為三個分級 (P2, Q1, Q2)：
- 分級 P2：57.0 mcd (最小) 至 72.0 mcd (最大)
- 分級 Q1：72.0 mcd (最小) 至 90.0 mcd (最大)
- 分級 Q2：90.0 mcd (最小) 至 112.0 mcd (最大)
特定的分級代碼（例如料號 19-117/T1D-AP2Q2QY/3T 中的 Q2）表示該特定單元保證的最低光輸出。
3.2 順向電壓分級
順向電壓在 IF=5mA 下分為五個分級 (29 至 33)：
- 分級 29：2.70V 至 2.80V
- 分級 30：2.80V 至 2.90V
- 分級 31：2.90V 至 3.00V
- 分級 32：3.00V 至 3.10V
- 分級 33：3.10V 至 3.20V
此分級有助於設計電源供應器，並更準確地預測一批 LED 的電流消耗。
3.3 色度座標分級
白光的顏色由其於 CIE 1931 圖上的色度座標 (x, y) 定義。規格書定義了六個分級 (1 至 6)，每個分級指定了色度圖上的一個四邊形區域。並提供了每個分級四個角落的座標。這確保了發出的白光落在特定、受控的色域內。這些座標的公差為 ±0.01。
4. 性能曲線分析
圖形數據提供了在不同條件下 LED 行為的更深入見解。
4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
I-V 曲線顯示了電流與電壓之間的指數關係。對此 LED，在固定的環境溫度 25°C 下，順向電壓隨電流增加而增加。此曲線對於決定工作點以及實現所需電流所需的串聯電阻值至關重要。
4.2 相對發光強度 vs. 順向電流
此圖表展示了光輸出如何隨順向電流增加而增加。通常在較低電流下呈現近乎線性的關係，而在較高電流下可能因熱效應與效率影響而飽和。曲線以半對數刻度繪製，顯示相對於基線從 10% 到 1000% 的強度。
4.3 相對發光強度 vs. 環境溫度
LED 效率隨接面溫度上升而降低。此曲線繪製了相對光輸出與環境溫度 (Ta) 的關係。通常在室溫附近達到峰值，當溫度顯著升高或降低時，輸出會下降。這對於在非理想熱環境下運作的應用至關重要。
4.4 順向電流降額曲線
為防止過熱，最大允許連續順向電流必須隨環境溫度升高而降低。此降額曲線指定了環境溫度高於 25°C 直至最高操作溫度下的安全操作電流。
4.5 光譜分佈
光譜功率分佈曲線顯示了每個波長發出的光強度。對於基於帶有黃色螢光粉的 InGaN 藍光晶片的白光 LED（如元件選擇指南所示），光譜通常會顯示來自晶片的主要藍色峰值，以及來自螢光粉的更寬廣的黃/綠色發光，兩者結合產生白光。
4.6 輻射圖形
極座標圖說明了光強度的空間分佈。提供的圖表顯示了各角度的歸一化強度值，確認了寬廣的 130 度視角，呈現出朗伯或近朗伯發光模式，其中 0 度（垂直於發光表面）強度最高，並向兩側遞減。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
規格書包含 LED 封裝的詳細機械圖。關鍵尺寸包括總長、寬、高，以及焊墊（陽極與陰極）的尺寸與位置。圖中指定了公差，除非另有說明，通常為 ±0.1mm。正確解讀此圖對於 PCB 焊墊設計至關重要，以確保正確焊接與對齊。
5.2 極性識別
封裝圖清楚標示哪個焊墊對應陽極（正極）與陰極（負極）。錯誤的極性連接將導致 LED 無法發光，並可能超過逆向電壓額定值。
6. 焊接與組裝指南
6.1 限流要求
關鍵：必須使用外部限流電阻（或恆流驅動器）與 LED 串聯。LED 的順向電壓具有負溫度係數，且因其二極體特性，微小的變化可能導致電流大幅改變。沒有電流控制的操作幾乎必然導致熱失控與快速失效。必須使用外部限流電阻（或恆流驅動器）與 LED 串聯。LED 的順向電壓具有負溫度係數，且因其二極體特性，微小的變化可能導致電流大幅改變。沒有電流控制的操作幾乎必然導致熱失控與快速失效。
6.2 儲存與濕度敏感性
LED 包裝在帶有乾燥劑的防潮袋中，以防止吸收大氣濕氣，這可能導致迴焊過程中發生爆米花現象（封裝破裂）。
- 開封前：儲存於 ≤ 30°C 且 ≤ 90% 相對濕度 (RH)。
- 開封後：車間壽命（元件可暴露於工廠環境條件的時間）在 ≤ 30°C 且 ≤ 60% RH 下為 1 年。未使用的零件應重新密封於帶有新鮮乾燥劑的防潮袋中。
- 烘烤：若乾燥劑指示劑顯示飽和或超過暴露時間，則必須在焊接前將元件於 60 ± 5°C 下烘烤 24 小時以去除濕氣。
6.3 迴焊溫度曲線
提供建議的無鉛迴焊溫度曲線：
- 預熱：在 60-120 秒內從環境溫度升至 150-200°C。
- 均熱/預熔：維持在 217°C（無鉛焊料熔點）以上 60-150 秒。
- 迴焊：峰值溫度不應超過 260°C，且高於 255°C 的時間應限制在最多 30 秒。實際峰值溫度的時間應最多 10 秒。
- 冷卻：最大冷卻速率指定為 6°C/秒。
重要注意事項：迴焊不應執行超過兩次。加熱過程中避免對 LED 施加機械應力，且焊接後不要彎曲 PCB，因為這可能損壞焊點或元件本身。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 捲帶規格
LED 以凸版載帶包裝供應，便於自動化處理。
- 捲盤：標準 7 吋 (178mm) 直徑捲盤。
- 載帶寬度： 8mm.
- 口袋間距與數量：載帶尺寸規格為每捲盤可容納 3000 個元件。
- 捲盤尺寸：詳細圖示顯示了捲盤軸心直徑、法蘭直徑與總寬度。
7.2 標籤說明
包裝標籤包含數個代碼：
- CPN：客戶產品編號（可選）。
- P/N：製造商完整料號（例如，19-117/T1D-AP2Q2QY/3T）。
- QTY：捲盤上的包裝數量。
- CAT：發光強度分級等級（例如，Q2）。
- HUE：色度座標與主波長等級。
- REF：順向電壓分級等級（例如，29-33）。
- LOT No：可追溯批號。
8. 應用設計考量
8.1 驅動電路設計
最常見的驅動方法是串聯電阻。電阻值 (R) 使用歐姆定律計算：R = (電源電壓 - VF) / IF。從最大額定值或分級範圍中的保守值選擇 VF，以確保即使在元件變異下電流也不會超過極限。例如，使用 5V 電源，並採用 VF_max 3.2V 以達到目標 IF 5mA：R = (5V - 3.2V) / 0.005A = 360Ω。選擇最接近的標準值（例如，390Ω），將導致電流略低。對於精密或變化的電源電壓，建議使用恆流驅動器。
8.2 熱管理
雖然功率耗散很低（最大 40mW），但 PCB 上有效的熱管理對於維持光輸出與壽命仍然重要，特別是在高環境溫度下或驅動電流接近最大值時。確保 PCB 有足夠的銅面積連接到 LED 的散熱焊墊（若有）或焊墊，以作為散熱片。在高溫操作時遵循電流降額曲線。
8.3 光學整合
寬廣的 130 度視角使此 LED 適合需要區域均勻、擴散照明的應用，例如在導光板或擴散板後方。對於更聚焦的光線，則需要外部透鏡或反射器。黃色擴散樹脂有助於散射光線，促成寬廣的視角。
9. 技術比較與定位
根據其參數，此 LED 定位為通用、低功率白光照明源。相較於舊式穿孔 LED，其 SMD 格式提供了顯著的空間節省與製造效率。在 SMD 白光 LED 領域中，其主要差異化特點是其特定的組合：相對較低的順向電壓（相容於 3.3V 邏輯電源）、適合指示與局部背光的中等發光強度，以及符合現代環境標準（無鹵素、無鉛）。它並非用於主要照明的高功率或高亮度 LED，而是針對可靠、緊湊的輔助照明與狀態指示進行優化。
10. 常見問題 (FAQ)
10.1 使用 3.3V 電源時需要多大的電阻？
使用保守的 VF 3.2V 與目標 IF 5mA：R = (3.3V - 3.2V) / 0.005A = 20Ω。這是一個非常小的電阻，電流將對 VF 與電源電壓的變化高度敏感。建議使用恆流驅動器，或考慮在 3.3V 系統中使用較低的目標電流（例如，3-4mA），或選擇具有較低 VF 分級的 LED。
10.2 是否可以使用 PWM 信號進行調光？
是的，脈衝寬度調變 (PWM) 是調光 LED 的絕佳方法。它涉及以人眼無法察覺的高頻率（通常 >100Hz）開關 LED。平均光輸出與工作週期成正比。此方法比類比（電流降低）調光更能維持色溫。確保每個脈衝的峰值電流不超過 100mA 的峰值順向電流 (IFP) 額定值。
10.3 為何發光強度以 mcd 而非流明表示？
毫燭光 (mcd) 測量發光強度，即特定方向發出的光量。流明測量總光通量（所有方向的光輸出）。對於像 LED 這樣具有定義視角的方向性元件，mcd 是常見的規格。若已知輻射圖形，可以近似估算光通量，但為了比較與指示目的，mcd 是標準單位。
10.4 料號中的 "T1D" 代表什麼？
雖然本規格書未明確解碼，但在這類 SMD LED 的常見產業命名慣例中，"T1" 通常指封裝尺寸/樣式（特定的 2 焊墊 SMD 焊墊），而 "D" 可能指顏色（擴散）或其他變體。關鍵的性能參數由後續的分級代碼 (AP2Q2QY) 定義。
11. 設計實例研究：儀表板開關背光
情境：為汽車儀表板開關設計背光，需要在一個小圖示上提供均勻、低亮度的白光照明。
實作：將一個 19-117 LED 置於半透明開關帽下方。LED 透過串聯電阻從車輛的 12V 系統驅動。使用較高的 VF 3.2V 計算安全電流 8mA（低於 10mA 最大值）所需的電阻：R = (12V - 3.2V) / 0.008A = 1.1kΩ。選擇 1.2kΩ 電阻，產生約 7.3mA 電流。寬廣的 130 度視角確保圖示均勻照明，無熱點。LED 的操作溫度範圍 (-40°C 至 +85°C) 完全涵蓋汽車環境。無鉛與無鹵素合規性符合汽車產業標準。
12. 技術原理
此白光 LED 基於螢光粉轉換原理運作。核心半導體元件是氮化銦鎵 (InGaN) 晶片，當電流通過其 p-n 接面時發出藍光（電致發光）。此藍光並非直接發出，而是照射在沉積於晶片上或周圍的黃色發光螢光粉材料層（例如，摻雜鈰的釔鋁石榴石，YAG:Ce）。螢光粉吸收一部分藍色光子，並在黃色區域的寬廣光譜上重新發射光子。剩餘未被吸收的藍光與新產生的黃光組合，被人眼感知為白光。藍光與黃光的特定比例由螢光粉成分與厚度控制，決定了白光的相關色溫 (CCT)，此過程透過色度分級管理。
13. 產業趨勢
用於指示與局部背光的 SMD LED 總體趨勢持續朝向更高效率（每瓦更多流明或 mcd），這允許在相同功率下獲得更高亮度，或在相同亮度下降低功耗。同時也推動改善顏色一致性（更嚴格的分級）以及在惡劣條件下的更高可靠性。採用先進封裝材料改善了熱性能，允許在相同佔位面積下使用更高的驅動電流。此外，與板上控制電路（例如，同一封裝內的驅動 IC）整合是簡化系統設計的成長趨勢。本規格書強調的環境合規標準（RoHS、REACH、無鹵素）已成為全球電子產業的基本要求。
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。 |