SMD LED 19-237B系列规格书 - 封装2.0x1.6x0.9mm - 电压1.7-3.3V - 多色 - 中文技术文档

1. 产品概述

19-237B系列是一款紧凑型多色表面贴装器件（SMD）LED，专为需要小型化和高可靠性的现代电子应用而设计。该元件相比传统的引线框架型LED实现了显著进步，能够大幅减少印刷电路板（PCB）占用面积，提高元件封装密度，并最终助力开发更小、更轻的终端用户设备。其轻量化结构使其特别适用于空间和重量为关键制约因素的应用场景。

1.1 核心优势与产品定位

19-237B SMD LED的主要优势源于其微型封装尺寸和表面贴装技术。该器件以缠绕在7英寸直径卷盘上的8mm载带形式供货，确保与自动化贴片组装设备完全兼容，这是大规模生产的标准配置。这种兼容性简化了生产流程，减少了组装时间，并最大限度地降低了人为错误的可能性。此外，该器件适用于红外（IR）和气相回流焊接工艺，为生产线设置提供了灵活性。其关键特性之一是在单一封装尺寸内通过不同的半导体芯片材料实现多色发光能力。该产品采用无铅工艺制造，并设计为符合《有害物质限制指令》（RoHS），以满足全球环境和法规要求。

1.2 目标市场与应用

19-237B系列面向广泛的消费电子、工业电子和通信电子领域。其主要应用领域包括仪表盘和薄膜开关的背光照明，提供均匀的光照。在电信设备中，它用作电话、传真机等设备中的状态指示灯和键盘背光。它也适合用作液晶显示器（LCD）、开关面板和符号图标的平面背光源。最后，其通用设计使其成为跨多个行业各种指示灯和低亮度照明任务的通用选择。

2. 技术参数深度解析

本节对规格书中规定的电气、光学和热学参数进行详细、客观的分析，这些参数对于可靠的电路设计和系统集成至关重要。

2.1 绝对最大额定值

绝对最大额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。这些并非工作条件。对于19-237B系列，所有额定值均在环境温度（Ta）为25°C时规定。所有颜色代码的最大反向电压（V_R）均为5V。最大连续正向电流（I_F）为25 mA。峰值正向电流（I_FP）在占空比1/10、频率1 kHz下适用，具体值不同：R6（红色）芯片为60 mA，GH（绿色）和BH（蓝色）芯片均为100 mA。最大功耗（P_d）为：R6 60 mW，GH/BH 95 mW。人体模型（HBM）静电放电（ESD）耐受电压为：R6 2000V，GH/BH 1500V，表明红色芯片可能具有稍强的ESD保护能力。工作温度范围（T_opr）为-40°C至+85°C，存储温度范围（T_stg）为-40°C至+90°C。焊接温度曲线至关重要：对于回流焊，器件可承受260°C持续10秒；对于手工焊接，极限为350°C持续3秒。

2.2 光电特性

光电特性在Ta=25°C和标准测试电流（I_F）5mA下测量，提供了设计所需的关键性能指标。

• 发光强度（I_v）：这是单位立体角内感知到的光功率。典型范围是：R6：18.0-57.0 mcd；GH：28.5-112 mcd；BH：11.5-28.5 mcd。绿色型号通常提供最高的输出。
• 视角（2θ_1/2）：发光强度为最大强度一半时的全角。通常为120度，表明其具有宽泛、漫射的发光模式，适用于区域照明和指示灯。
• 峰值波长（λ_p）：光谱发射达到最大值时的波长。典型值为：R6：632 nm；GH：518 nm；BH：468 nm。
• 主波长（λ_d）：人眼感知到的与LED颜色相匹配的单色波长。范围：R6：613-627 nm；GH：520-535 nm；BH：465-475 nm。容差为±1nm。
• 光谱辐射带宽（Δλ）：半峰全宽处的光谱宽度。典型值：R6：20 nm；GH：35 nm；BH：25 nm。如绿色LED所示，更宽的带宽可能会影响色纯度。
• 正向电压（V_F）：在测试电流下LED两端的电压降。范围：R6：1.7-2.2 V；GH：2.6-3.3 V；BH：2.6-3.3 V。容差为±0.10V。该参数对于限流电阻的计算至关重要。
• 反向电流（I_R）：施加5V反向偏压时的漏电流。最大值：R6：10 μA；GH/BH：50 μA。

3. 分档系统说明

规格书定义了一个分档系统，根据关键光学参数对LED进行分类，以确保大规模生产的一致性。设计人员必须指定分档代码，以保证其应用中颜色和亮度的均匀性。

3.1 发光强度分档

LED根据其在I_F=5mA下测得的发光强度进行分类。

• R6（红色）：分档M（18.0-28.5 mcd）、N（28.5-45.0 mcd）、P（45.0-57.0 mcd）。
• GH（绿色）：分档N（28.5-45.0 mcd）、P（45.0-72.0 mcd）、Q（72.0-112 mcd）。
• BH（蓝色）：分档L（11.5-18.0 mcd）、M（18.0-28.5 mcd）。

同一分档内发光强度的容差为±11%。

3.2 主波长分档（针对GH绿色）

对于GH（绿色）LED，还提供了主波长的额外分档：分档1（520-525 nm）、分档2（525-530 nm）、分档3（530-535 nm）。容差为±1nm。这允许进行精确的颜色选择，这在状态指示灯等颜色含义标准化的应用中至关重要。

4. 性能曲线分析

规格书包含每种LED颜色（R6、GH、BH）的典型特性曲线，对于理解器件在非标准条件下的行为非常有价值。

4.1 正向电流 vs. 正向电压（I-V曲线）

曲线显示了正向电流与正向电压之间的指数关系。对于所有颜色，电压随电流增加而增加。在给定电流下，红色（R6）LED的正向电压显著低于绿色和蓝色LED，这是不同半导体材料（AlGaInP vs. InGaN）的特性。这种差异必须在驱动电路设计中加以考虑，尤其是在多色阵列中。

4.2 发光强度 vs. 正向电流

这些图表表明，在典型工作范围（最高约20mA）内，发光强度随正向电流近似线性增加。然而，效率（流明每瓦）可能在特定电流下达到峰值，然后由于发热和其他效应而下降。设计人员不应假设亮度可以无限线性缩放。

4.3 发光强度 vs. 环境温度

这是热管理的关键曲线。所有颜色的发光强度都随着环境温度的升高而降低。降额效应显著，特别是对于基于InGaN的绿色和蓝色LED，它们通常比AlGaInP红色LED对温度更敏感。这需要在高温环境中采用散热或电流降额措施，以维持亮度和寿命。

4.4 正向电流降额曲线

该曲线规定了最大允许连续正向电流随环境温度变化的函数关系。随着温度升高，必须降低最大允许电流，以防止超过器件的功耗极限并导致热失控。遵循此曲线对于可靠性至关重要。

4.5 光谱分布

光谱图显示了不同波长下发射光的相对强度。红色LED（R6）在632 nm附近有一个更窄、更明确的峰值。绿色（GH）在518 nm附近有一个更宽的峰值，蓝色（BH）在468 nm附近有一个峰值。这些光谱的形状和宽度影响光的显色性和纯度。

4.6 辐射图

极坐标辐射图说明了光的空间分布。提供的每种颜色的图表显示了典型的朗伯或近朗伯分布模式，与120度视角一致。强度在0度（垂直于LED表面）最高，并向边缘递减。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

19-237B LED采用紧凑的矩形封装。关键尺寸（单位：mm）为：长度：2.0 ±0.2，宽度：1.6 ±0.2，高度：0.9 ±0.1。阴极通过封装上的标记进行识别。提供了详细的尺寸标注图，包括引脚间距和焊盘几何形状。

5.2 建议焊盘布局与极性识别

包含一个用于PCB设计的建议焊盘布局（封装尺寸）供参考，焊盘尺寸为1.4mm x 0.8mm。规格书明确指出这是一个建议，设计人员应根据其特定的组装工艺和可靠性要求进行修改。封装顶部显示了清晰的极性识别（阳极标记），以防止错误放置。

6. 焊接与组装指南

正确的处理和焊接对于SMD元件至关重要。19-237B适用于峰值温度为260°C、最长持续10秒的标准回流焊温度曲线。对于手动维修，允许使用350°C的烙铁头进行手工焊接，最长持续3秒。遵循这些指南对于防止LED芯片或塑料封装因过热而损坏至关重要。器件应保存在其原始的防潮包装中直至使用。如果暴露在超出规格的环境湿度中，可能需要在回流焊前进行烘烤，以防止“爆米花”现象（焊接过程中因蒸汽压力导致封装开裂）。

7. 包装与订购信息

LED以防潮包装形式提供在压纹载带上。载带尺寸有明确规定。卷盘为标准7英寸直径。卷盘上的标签提供了用于追溯和验证的关键信息：客户零件号（CPN）、制造商零件号（P/N）、包装数量（QTY）、发光强度等级（CAT）、色度/主波长等级（HUE）、正向电压等级（REF）和批号（LOT No）。此标签系统确保了正确的物料处理和库存控制。

8. 应用建议与设计考量

使用19-237B LED进行设计时，必须考虑几个因素。首先，始终与LED串联使用一个限流电阻。根据电源电压（V_supply）、LED的正向电压（V_F - 为可靠性起见使用最大值）和所需的正向电流（I_F）计算电阻值。公式：R = (V_supply - V_F) / I_F。考虑电阻的额定功率。其次，考虑热效应。如果应用在高温环境下工作，应根据提供的曲线对正向电流进行降额，以保持寿命和稳定的光输出。第三，对于多色或阵列应用，指定严格的分档代码（CAT、HUE），以确保所有LED之间的视觉均匀性。第四，确保PCB焊盘设计提供足够的焊料圆角和机械强度。最后，在设计应用的光导或透镜时，考虑视角（120°）。

9. 技术对比与差异化

与更大的通孔LED相比，19-237B的主要优势在于其微型SMD封装尺寸，可实现自动化组装和产品小型化。在SMD LED领域中，其关键差异化特性包括其特定的2.0x1.6mm封装尺寸、120度宽视角，以及从单一封装外形中获得三种不同原色（红、绿、蓝）的能力。多功率额定值（红色60mW，绿/蓝95mW）和不同的ESD额定值也使其区别于通用产品。其与标准IR/气相回流焊的兼容性以及清晰的分档结构，使其既适用于原型制作，也适用于大批量、注重质量的生产。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

问：峰值波长和主波长有什么区别？

答：峰值波长（λ_p）是LED发射最大光功率的物理波长。主波长（λ_d）是人眼感知到的与LED颜色相匹配的单色波长。它们通常很接近但不完全相同，特别是对于光谱较宽的LED。

问：为什么红色LED的正向电压与绿色和蓝色LED不同？

答：正向电压由半导体材料的带隙能量决定。红色LED通常使用带隙较低（约1.8-2.0 eV）的AlGaInP，而绿色和蓝色LED使用带隙较高（约2.4-3.4 eV）的InGaN。更高的带隙需要更高的电压来“推动”电子穿过它。

问：如何解读卷盘标签上的分档代码（CAT、HUE、REF）？

答：这些代码对应于规格书中定义的性能分档。“CAT”是发光强度分档（例如，绿色LED的N、P、Q）。“HUE”是主波长/色度分档（例如，绿色LED的1、2、3）。“REF”是正向电压分档。指定这些代码可确保您获得特性紧密分组的LED。

问：我可以以20mA连续驱动这个LED吗？

答：连续正向电流（I_F）的绝对最大额定值为25 mA。因此，20mA在规格范围内。但是，您必须通过查阅降额曲线来验证由此产生的功耗（P_d = V_F * I_F）不超过额定值60 mW（R6）或95 mW（GH/BH），尤其是在高环境温度下。

11. 实际设计案例分析

场景：为消费类设备设计一个多色状态指示灯。该设备需要一个三色指示灯（红/绿/蓝）来显示电源、待机和故障状态。使用19-237B系列，设计人员将在PCB上紧密放置三个LED（R6、GH、BH）。为确保颜色一致性，他们会指定严格的分档：例如，所有LED的CAT=P以获得相似的高亮度，绿色LED的HUE=2以获得特定的色调。他们将设计三个独立的驱动电路，每个电路都有一个根据每种颜色的特定V_F计算的限流电阻（例如，在5V电源、10mA电流下，红色为1.8V，绿/蓝为3.0V）。他们还将确保PCB布局提供足够的热释放，并遵循建议的焊盘尺寸，以便在自动化组装过程中实现可靠的焊接。

12. 工作原理简介

发光二极管（LED）是通过电致发光发光的半导体器件。当正向电压施加在p-n结两端时，来自n型材料的电子与来自p型材料的空穴在有源区复合。这种复合以光子（光粒子）的形式释放能量。发射光的颜色（波长）由有源区所用半导体材料的带隙能量决定。19-237B使用AlGaInP发射红光，使用InGaN发射绿光和蓝光。塑料封装用于保护脆弱的半导体芯片、塑造光输出（透镜）并提供用于表面贴装的电触点。

13. 技术趋势

SMD LED市场持续朝着更高效率（每瓦更多流明）、更高功率密度和更小封装尺寸的方向发展。改善显色性和一致性（更严格的分档）是一个强劲趋势。此外，将控制电子器件（如恒流驱动器或脉宽调制（PWM）控制器）直接集成到LED封装中（“智能LED”）正变得越来越普遍。环境法规继续推动有害物质的消除和可回收性的改进。19-237B所体现的原则——小型化、自动化兼容性和多色能力——仍然是固态照明和指示技术这些持续发展的核心。