目录
- 1. 产品概述
- 1.1 核心优势
- 1.2 目标市场与应用
- 2. 技术规格详解
- 2.1 绝对最大额定值
- 2.2 光电特性
- 2.3 公差与备注
- 3. 分档系统说明
- 3.1 Y2(亮黄色)分档
- 3.2 G6(黄绿色)分档
- 4. 性能曲线分析
- 4.1 相对发光强度 vs. 正向电流
- 4.2 正向电流降额曲线
- 3. 正向电压 vs. 正向电流
- 4.4 发光强度 vs. 环境温度
- 4.5 光谱分布
- 4.6 辐射图
- 5. 机械与封装信息
- 5.1 封装尺寸
- 5.2 极性识别
- 6. 焊接与组装指南
- 6.1 回流焊参数
- 6.2 手工焊接
- 6.3 存储与湿度敏感性
- 7. 包装与订购信息
- 7.1 卷带规格
- 7.2 标签说明
- 8. 应用建议与设计考量
- 8.1 限流
- 8.2 热管理
- 8.3 光学设计
- 9. 技术对比与差异化
- 10. 常见问题解答(基于技术参数)
- 11. 实际设计与使用案例
- 12. 技术原理介绍
- 13. 行业趋势
1. 产品概述
19-223 是一款紧凑型表面贴装LED,专为高密度PCB应用而设计。它提供两种不同的颜色:亮黄色(Y2)和黄绿色(G6),均采用AlGaInP芯片技术。该元件以其小巧的占位面积、轻量化的结构以及与自动化组装工艺的兼容性为特点,是空间受限和微型电子设备的理想选择。
1.1 核心优势
19-223 LED的主要优势在于其相较于传统引线框架LED实现了显著的尺寸缩减。这使得PCB设计可以更小,元件贴装密度更高,存储要求降低,并最终有助于最终设备的小型化。其轻量化的特性进一步增强了其在便携式和紧凑型应用中的适用性。
1.2 目标市场与应用
此LED主要面向需要可靠、低功耗指示或背光功能的应用。典型的应用领域包括:汽车内饰中的仪表盘和开关背光、电话和传真机等通信设备中的状态指示灯和键盘背光、LCD面板和符号的平面背光,以及各种消费和工业电子产品中的通用指示灯。
2. 技术规格详解
本节对规格书中指定的关键技术参数进行详细、客观的分析。
2.1 绝对最大额定值
器件的最大反向电压(V_R)额定值为5V。两种颜色代码的连续正向电流(I_F)均为25 mA。在占空比为1/10、频率为1 kHz的脉冲条件下,允许的峰值正向电流(I_FP)为60 mA。最大功耗(P_d)为60 mW。器件可承受2000V(人体模型)的静电放电(ESD)。工作温度范围为-40°C至+85°C,存储温度范围为-40°C至+90°C。
2.2 光电特性
所有测量均在环境温度(T_a)为25°C、正向电流(I_F)为20 mA的条件下指定。
- 发光强度(I_v):对于Y2(亮黄色),典型发光强度范围为36.0 mcd至72.0 mcd。对于G6(黄绿色),范围为28.5 mcd至57.0 mcd。
- 视角(2θ1/2):两种类型的典型视角均为130度。
- 波长:Y2的典型峰值波长(λ_p)为591 nm,主波长(λ_d)范围为585.5 nm至594.5 nm。G6的典型峰值波长为575 nm,主波长范围为567.5 nm至575.5 nm。
- 正向电压(V_F):Y2和G6的正向电压典型值为2.0V,范围从1.7V到2.4V。
- 反向电流(I_R):在V_R=5V时,两种代码的最大反向电流均为10 µA。
2.3 公差与备注
规格书指定了关键公差:发光强度公差为±11%,主波长公差为±1 nm,正向电压公差为±0.10V。这些公差对于设计一致性至关重要,必须在电路设计和光学系统规划中予以考虑。
3. 分档系统说明
LED根据发光强度和主波长进行分档,以确保同一生产批次内的颜色和亮度一致性。
3.1 Y2(亮黄色)分档
发光强度分档:N2(36.0-45.0 mcd)、P1(45.0-57.0 mcd)、P2(57.0-72.0 mcd)。
主波长分档:D3(585.5-588.5 nm)、D4(588.5-591.5 nm)、D5(591.5-594.5 nm)。
3.2 G6(黄绿色)分档
发光强度分档:N1(28.5-36.0 mcd)、N2(36.0-45.0 mcd)、P1(45.0-57.0 mcd)。
主波长分档:C15(567.5-569.5 nm)、C16(569.5-571.5 nm)、C17(571.5-573.5 nm)、C18(573.5-575.5 nm)。
这种分档方式允许设计师为需要颜色匹配或精确亮度水平的应用选择具有特定性能特征的LED。
4. 性能曲线分析
规格书包含典型的特性曲线,有助于深入了解器件在不同条件下的行为。
4.1 相对发光强度 vs. 正向电流
该曲线显示了光输出如何随正向电流增加而增加。它通常是非线性的,工作电流显著高于推荐的20mA可能导致效率降低和加速老化。
4.2 正向电流降额曲线
此图说明了最大允许正向电流随环境温度变化的函数关系。随着温度升高,最大允许电流会降低以防止热损伤。对于在高温环境下运行的设计,这是一个关键的考虑因素。
3. 正向电压 vs. 正向电流
这条IV曲线显示了电压与电流之间的关系。正向电压具有正温度系数,意味着它会随着温度升高而略微下降。
4.4 发光强度 vs. 环境温度
该曲线展示了光输出的温度依赖性。发光强度通常随着环境温度升高而降低,在需要宽温度范围内保持亮度一致的设计中必须考虑这一点。
4.5 光谱分布
Y2和G6的光谱分布图显示了各波长下的相对强度。Y2光谱集中在591 nm(黄色)附近,而G6集中在575 nm(黄绿色)附近。Y2的光谱带宽(Δλ)约为15 nm,G6约为20 nm。
4.6 辐射图
辐射图显示了光强度的角度分布,证实了130度的视角。对于此类LED,其辐射模式通常是朗伯型或接近朗伯型。
5. 机械与封装信息
5.1 封装尺寸
19-223 LED采用紧凑的SMD封装。关键尺寸(单位:mm)包括:本体长度2.0、宽度1.25、高度0.8。端子间距为1.6 mm。除非另有说明,所有公差均为±0.1 mm。规格书提供了建议的焊盘布局供PCB设计参考,但建议设计师根据其特定的组装工艺和散热要求进行修改。
5.2 极性识别
阴极通常通过封装上的标记或切角来指示。请查阅封装尺寸图以获取确切的极性识别特征。
6. 焊接与组装指南
6.1 回流焊参数
该器件兼容红外和汽相回流工艺。对于无铅焊接,推荐的温度曲线包括:150°C至200°C的预热阶段,持续60-120秒;液相线以上(217°C)时间60-150秒;峰值温度260°C,最长10秒。最大加热速率应为3°C/秒,最大冷却速率6°C/秒。回流焊接不应超过两次。
6.2 手工焊接
如果必须进行手工焊接,烙铁头温度必须低于350°C,每个端子的接触时间不应超过3秒。建议使用低功率烙铁(≤25W)。焊接每个端子之间至少间隔2秒,以防止热应力。
6.3 存储与湿度敏感性
LED包装在带有干燥剂的防潮袋中。开封前,应储存在≤30°C且≤90% RH的条件下。开封后,在≤30°C且≤60% RH条件下的“车间寿命”为1年。未使用的元件应重新密封在防潮包装中。如果干燥剂指示剂变色或存储时间超期,使用前需要在60±5°C下烘烤24小时,以防止回流过程中出现“爆米花”现象。
7. 包装与订购信息
7.1 卷带规格
元件以8mm宽的载带形式提供,卷绕在直径为7英寸的卷盘上。每卷包含2000片。规格书中提供了载带凹槽和卷盘的详细尺寸。
7.2 标签说明
卷盘标签包含多个代码:CPN(客户部件号)、P/N(产品编号)、QTY(包装数量)、CAT(发光强度等级/分档)、HUE(色度坐标与主波长等级/分档)、REF(正向电压等级)和LOT No(用于追溯的批号)。
8. 应用建议与设计考量
8.1 限流
关键点:必须始终使用一个外部限流电阻与LED串联。正向电压范围较窄,且由于二极管的指数型I-V特性,电源电压的轻微增加可能导致正向电流大幅、甚至可能造成破坏性的增加。
8.2 热管理
尽管功耗较低,但合理的PCB布局有助于散热。确保连接到LED焊盘的铜箔面积足够,特别是在高环境温度或连续运行的应用中。请遵守正向电流降额曲线。
8.3 光学设计
130度的宽视角使其适用于需要宽范围照明的应用。对于更定向的光线,可能需要二次光学元件(透镜)。如果多个LED之间需要进行颜色或强度匹配,请考虑分档代码。
9. 技术对比与差异化
19-223 通过其AlGaInP技术(在黄色光谱范围内提供高亮度和饱和色彩)、极其紧凑的2.0x1.25mm占位面积以及符合现代环保标准(RoHS、REACH、无卤素)的组合实现了差异化。与较大的通孔LED相比,它能显著节省空间并兼容自动化生产。其针对黄色和黄绿色的特定波长分档提供了比宽分档LED更精确的颜色选择。
10. 常见问题解答(基于技术参数)
问:对于5V电源,我应该使用多大的电阻值?
答:使用欧姆定律(R = (V_电源 - V_F) / I_F)和典型值(V_F=2.0V,I_F=20mA),R = (5 - 2) / 0.02 = 150 Ω。使用标准的150 Ω电阻。始终按最小V_F值计算,以确保电流不超过最大额定值。
问:我可以用PWM信号驱动此LED进行调光吗?
答:可以,PWM是一种有效的调光方法。确保脉冲中的峰值电流不超过60 mA的绝对最大额定值(对于符合占空比规格的脉冲)。频率应足够高以避免可见闪烁(通常>100 Hz)。
问:温度如何影响亮度?
答:发光强度随着结温升高而降低。请参考“发光强度 vs. 环境温度”曲线。为了保持亮度一致,请管理热条件,并考虑使用恒流驱动器,而不是带电阻的恒压源。
11. 实际设计与使用案例
案例:仪表盘开关背光。一位设计师正在创建一个带有多个发光开关的仪表盘控制面板。他们选择19-223/Y2,因其亮黄色和小尺寸,可以安装在每个开关帽后面。他们设计了一块带有公共12V电源轨的PCB。对于每个LED,他们计算串联电阻:R = (12V - 2.0V) / 0.02A = 500 Ω。他们选择了510 Ω的标准电阻。他们向供应商指定了CAT(亮度)和HUE(波长)分档,以确保面板上所有开关的颜色和亮度均匀。在组装过程中,他们遵循推荐的回流焊曲线,以确保焊点可靠且不损坏LED。
12. 技术原理介绍
19-223 LED基于AlGaInP(铝镓铟磷)半导体材料。这种材料体系在产生可见光谱中红、橙、黄和黄绿区域的光方面特别高效。当在p-n结上施加正向电压时,电子和空穴复合,以光子的形式释放能量。AlGaInP层的具体成分决定了带隙能量,从而决定了发射光的波长(颜色)。“水清”树脂透镜最大限度地减少了光吸收,并实现了高光提取效率。
13. 行业趋势
指示灯和小面积背光LED的趋势继续朝着进一步小型化、提高效率(每瓦流明)和更高可靠性发展。同时,也大力推动更广泛采用环保材料,包括无卤化合物和增强的可回收性。将驱动电路或保护功能集成到LED封装本身是另一个发展方向,但对于像19-223这样的简单指示灯,分立元件方案仍然具有成本效益和灵活性。在品牌形象或用户体验依赖于均匀照明的应用中,对精确颜色一致性(严格分档)的需求正在增加。
LED规格术语详解
LED技术术语完整解释
一、光电性能核心指标
| 术语 | 单位/表示 | 通俗解释 | 为什么重要 |
|---|---|---|---|
| 光效(Luminous Efficacy) | lm/W(流明/瓦) | 每瓦电能发出的光通量,越高越节能。 | 直接决定灯具的能效等级与电费成本。 |
| 光通量(Luminous Flux) | lm(流明) | 光源发出的总光量,俗称"亮度"。 | 决定灯具够不够亮。 |
| 发光角度(Viewing Angle) | °(度),如120° | 光强降至一半时的角度,决定光束宽窄。 | 影响光照范围与均匀度。 |
| 色温(CCT) | K(开尔文),如2700K/6500K | 光的颜色冷暖,低值偏黄/暖,高值偏白/冷。 | 决定照明氛围与适用场景。 |
| 显色指数(CRI / Ra) | 无单位,0–100 | 光源还原物体真实颜色的能力,Ra≥80为佳。 | 影响色彩真实性,用于商场、美术馆等高要求场所。 |
| 色容差(SDCM) | 麦克亚当椭圆步数,如"5-step" | 颜色一致性的量化指标,步数越小颜色越一致。 | 保证同一批灯具颜色无差异。 |
| 主波长(Dominant Wavelength) | nm(纳米),如620nm(红) | 彩色LED颜色对应的波长值。 | 决定红、黄、绿等单色LED的色相。 |
| 光谱分布(Spectral Distribution) | 波长 vs. 强度曲线 | 显示LED发出的光在各波长的强度分布。 | 影响显色性与颜色品质。 |
二、电气参数
| 术语 | 符号 | 通俗解释 | 设计注意事项 |
|---|---|---|---|
| 正向电压(Forward Voltage) | Vf | LED点亮所需的最小电压,类似"启动门槛"。 | 驱动电源电压需≥Vf,多个LED串联时电压累加。 |
| 正向电流(Forward Current) | If | 使LED正常发光的电流值。 | 常采用恒流驱动,电流决定亮度与寿命。 |
| 最大脉冲电流(Pulse Current) | Ifp | 短时间内可承受的峰值电流,用于调光或闪光。 | 脉冲宽度与占空比需严格控制,否则过热损坏。 |
| 反向电压(Reverse Voltage) | Vr | LED能承受的最大反向电压,超过则可能击穿。 | 电路中需防止反接或电压冲击。 |
| 热阻(Thermal Resistance) | Rth(°C/W) | 热量从芯片传到焊点的阻力,值越低散热越好。 | 高热阻需更强散热设计,否则结温升高。 |
| 静电放电耐受(ESD Immunity) | V(HBM),如1000V | 抗静电打击能力,值越高越不易被静电损坏。 | 生产中需做好防静电措施,尤其高灵敏度LED。 |
三、热管理与可靠性
| 术语 | 关键指标 | 通俗解释 | 影响 |
|---|---|---|---|
| 结温(Junction Temperature) | Tj(°C) | LED芯片内部的实际工作温度。 | 每降低10°C,寿命可能延长一倍;过高导致光衰、色漂移。 |
| 光衰(Lumen Depreciation) | L70 / L80(小时) | 亮度降至初始值70%或80%所需时间。 | 直接定义LED的"使用寿命"。 |
| 流明维持率(Lumen Maintenance) | %(如70%) | 使用一段时间后剩余亮度的百分比。 | 表征长期使用后的亮度保持能力。 |
| 色漂移(Color Shift) | Δu′v′ 或 麦克亚当椭圆 | 使用过程中颜色的变化程度。 | 影响照明场景的颜色一致性。 |
| 热老化(Thermal Aging) | 材料性能下降 | 因长期高温导致的封装材料劣化。 | 可能导致亮度下降、颜色变化或开路失效。 |
四、封装与材料
| 术语 | 常见类型 | 通俗解释 | 特点与应用 |
|---|---|---|---|
| 封装类型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保护芯片并提供光学、热学接口的外壳材料。 | EMC耐热好、成本低;陶瓷散热优、寿命长。 |
| 芯片结构 | 正装、倒装(Flip Chip) | 芯片电极布置方式。 | 倒装散热更好、光效更高,适用于高功率。 |
| 荧光粉涂层 | YAG、硅酸盐、氮化物 | 覆盖在蓝光芯片上,部分转化为黄/红光,混合成白光。 | 不同荧光粉影响光效、色温与显色性。 |
| 透镜/光学设计 | 平面、微透镜、全反射 | 封装表面的光学结构,控制光线分布。 | 决定发光角度与配光曲线。 |
五、质量控制与分档
| 术语 | 分档内容 | 通俗解释 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分档 | 代码如 2G、2H | 按亮度高低分组,每组有最小/最大流明值。 | 确保同一批产品亮度一致。 |
| 电压分档 | 代码如 6W、6X | 按正向电压范围分组。 | 便于驱动电源匹配,提高系统效率。 |
| 色区分档 | 5-step MacAdam椭圆 | 按颜色坐标分组,确保颜色落在极小范围内。 | 保证颜色一致性,避免同一灯具内颜色不均。 |
| 色温分档 | 2700K、3000K等 | 按色温分组,每组有对应的坐标范围。 | 满足不同场景的色温需求。 |
六、测试与认证
| 术语 | 标准/测试 | 通俗解释 | 意义 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明维持测试 | 在恒温条件下长期点亮,记录亮度衰减数据。 | 用于推算LED寿命(结合TM-21)。 |
| TM-21 | 寿命推演标准 | 基于LM-80数据推算实际使用条件下的寿命。 | 提供科学的寿命预测。 |
| IESNA标准 | 照明工程学会标准 | 涵盖光学、电气、热学测试方法。 | 行业公认的测试依据。 |
| RoHS / REACH | 环保认证 | 确保产品不含有害物质(如铅、汞)。 | 进入国际市场的准入条件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效认证 | 针对照明产品的能效与性能认证。 | 常用于政府采购、补贴项目,提升市场竞争力。 |