SMD LED 19-22/R6GHC-C02/2T 规格书 - 2.0x1.6x0.8mm - 红/绿双色 - 5mA - 简体中文技术文档

1. 产品概述

19-22/R6GHC-C02/2T是一款紧凑型表面贴装器件（SMD）LED，专为高密度电子组装而设计。该元件在单一封装内集成了两种不同的LED芯片技术：采用AlGaInP芯片实现亮红色发光（代号R6），以及采用InGaN芯片实现亮绿色发光（代号GH）。这种多色配置在极小的占位面积内提供了设计灵活性。

与传统的引线框架元件相比，这款LED的主要优势在于其尺寸显著减小。这种小型化使得印刷电路板（PCB）设计更小、元件贴装密度更高、存储要求更低，并最终有助于开发更紧凑的终端用户设备。其轻量化结构进一步使其成为空间和重量是关键限制因素的微型和便携式应用的理想选择。

该器件以行业标准的8mm载带、7英寸直径卷盘形式提供，确保与高速自动化贴片组装设备的兼容性。其配方为无铅，并符合包括RoHS、欧盟REACH和无卤标准（Br <900 ppm， Cl <900 ppm， Br+Cl < 1500 ppm）在内的关键环保法规。

LED根据其主波长进行分选（分档），以确保应用内的颜色一致性。

2.1 绝对最大额定值

超出这些限制操作器件可能导致永久性损坏。所有额定值均在环境温度（Ta）为25°C时指定。

• 反向电压（VR）：5 V（最大值）。该器件并非为反向偏压操作而设计；此额定值主要用于测试反向漏电流（IR）。
• 连续正向电流（IF）：R6（红色）和GH（绿色）芯片均为25 mA。
• 峰值正向电流（IFP）：在1 kHz频率、占空比1/10的条件下施加。R6芯片可承受60 mA，而GH芯片额定值为100 mA。此参数对于脉冲操作应用至关重要。
• 功耗（Pd）：R6芯片的最大允许功耗为60 mW，GH芯片为95 mW。这是热管理的关键参数。
• 静电放电（ESD）人体模型（HBM）：R6芯片提供高达2000V的稳健ESD保护，而GH芯片则更为敏感，额定值为150V。必须遵循正确的ESD操作程序，特别是对于绿色芯片。
• 工作与存储温度：器件额定工作温度范围为-40°C至+85°C，存储温度范围为-40°C至+90°C。
• 焊接温度：对于回流焊，峰值温度指定为260°C，最长10秒。对于手工焊接，烙铁头温度不得超过350°C，每个端子最长3秒。

2.2 光电特性

这些参数定义了正常工作条件下的光输出和电气行为（除非另有说明，Ta=25°C， IF=5mA）。

• 发光强度（Iv）：R6（红色）芯片的典型强度为20.0 mcd（最小值14.5 mcd）。GH（绿色）芯片的典型强度为65.0 mcd（最小值45.0 mcd）。适用±11%的容差。
• 视角（2θ1/2）：此封装通常具有130度的宽视角，提供宽广的照明范围。
• 波长：
  • R6（红色）：峰值波长（λp）为632 nm。主波长（λd）范围为617.5 nm至629.5 nm，容差为±1 nm。光谱带宽（Δλ）为20 nm。
  • GH（绿色）：峰值波长（λp）为518 nm。主波长（λd）范围为517.5 nm至533.5 nm，容差为±1 nm。光谱带宽（Δλ）为35 nm。
• 正向电压（VF）：
  • R6（红色）：在5mA下，典型值1.9 V，最大值2.3 V。
  • GH（绿色）：在5mA下，典型值2.9 V，最大值3.4 V。
• 反向电流（IR）：在VR=5V下测量。R6最大为10 μA，GH最大为50 μA。

3. 分档系统说明

The LEDs are sorted (binned) based on their Dominant Wavelength to ensure color consistency within an application.

3.1 R6（红色）波长分档

• 分档代码 1：617.5 nm ≤ λd < 621.5 nm
• 分档代码 2：621.5 nm ≤ λd < 625.5 nm
• 分档代码 3：625.5 nm ≤ λd ≤ 629.5 nm

3.2 GH（绿色）波长分档

• 分档代码 1：517.5 nm ≤ λd < 525.5 nm
• 分档代码 2：525.5 nm ≤ λd ≤ 533.5 nm

对于需要在显示器或指示器面板上实现多个LED精确颜色匹配的设计师来说，此分档信息至关重要。

4. 性能曲线分析

4.1 R6（红色芯片）特性

提供的曲线说明了关键关系：

• 相对发光强度 vs. 正向电流：显示光输出随电流的非线性增长。在建议的5mA以上工作可能产生更高强度，但会影响效率和寿命。
• 相对发光强度 vs. 环境温度：展示了光输出的负温度系数。随着结温升高，发光强度降低，这是LED半导体的基本特性。
• 正向电压 vs. 正向电流：描绘了二极管的I-V特性曲线。
• 峰值波长 vs. 环境温度：显示发射波长随温度的轻微偏移。

4.2 GH（绿色芯片）特性

绿色芯片的曲线包括：

• 光谱分布：相对强度与波长的关系图，以518 nm为中心，具有定义的带宽。
• 正向电压 vs. 正向电流：与红色芯片类似，但具有更高的开启电压，这是基于InGaN的绿色LED的典型特征。
• 正向电流降额曲线：一个至关重要的图表，显示了最大允许正向电流与环境温度的函数关系。随着温度升高，必须降低最大电流以防止过热并确保可靠性。
• 辐射图：说明了光强的空间分布，确认了130度的视角。
• 相对发光强度 vs. 正向电流与环境温度：这些曲线结合起来显示了光输出如何取决于驱动电流和工作温度。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

19-22 SMD封装具有以下关键尺寸（容差±0.1mm）：

• 长度：2.0 mm
• 封装具有极性标记，通常是阴极侧的凹口或圆点，以确保组装时方向正确。在推荐的焊盘布局中，阴极也与特定的焊盘形状相关联。
• 高度：0.8 mm
• 引脚间距：1.5 mm
• 焊盘尺寸和形状已定义，以确保可靠的焊接。

规格书中提供了详细的尺寸标注图，用于PCB焊盘设计。

5.2 极性标识

The package features a polarity marking, typically a notch or a dot on the cathode side, to ensure correct orientation during assembly. The cathode is also associated with a specific pad shape in the recommended footprint.

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

指定了无铅回流焊温度曲线：

• 预热：150–200°C，持续60–120秒。
• 液相线以上时间（217°C）：60–150秒。
• 峰值温度：最高260°C。
• 峰值温度±5°C内时间：最长10秒。
• 升温速率：最大6°C/秒。
• 255°C以上时间：最长30秒。
• 冷却速率：最大3°C/秒。

同一器件上不应进行超过两次的回流焊。

6.2 存储与操作注意事项

• 湿度敏感性：器件包装在带有干燥剂的防潮屏障袋中。在准备使用元件之前，不得打开袋子。
• 车间寿命：开封后，如果在≤30°C和≤60% RH条件下存储，LED应在168小时（7天）内使用。未使用的部件必须重新密封。
• 烘烤：如果暴露时间超过规定或干燥剂指示受潮，则需要在回流焊前在60 ±5°C下烘烤24小时。
• 限流：必须使用外部限流电阻。LED表现出指数级的电流-电压关系，因此很小的电压增加就可能导致巨大的、破坏性的电流浪涌。
• 机械应力：在焊接或最终应用中避免对LED本体施加应力。组装后不要扭曲PCB。

7. 包装与订购信息

7.1 卷带与载带规格

产品以防潮包装系统提供：

• 载带：宽度8mm，带有为19-22封装设计的凹槽。
• 卷盘：标准7英寸直径卷盘。
• 每卷数量：2000片。
• 卷盘尺寸：指定了外径、轴心直径和宽度，以确保与自动化设备的兼容性。

7.2 标签信息

卷盘标签包含用于追溯和应用的关键信息：

• 客户产品编号（CPN）
• 产品编号（P/N）
• 包装数量（QTY）
• 发光强度等级（CAT）
• 色度与波长等级（HUE）
• 正向电压等级（REF）
• 批号（LOT No）

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

• 背光：由于其尺寸小、视角宽，非常适合仪表盘指示灯、开关照明和符号背光。
• 通信设备：电话、传真机和其他通信设备中的状态指示灯和键盘背光。
• LCD平面背光：可用于阵列，为小型LCD面板提供边缘或直接背光。
• 通用指示：广泛应用于消费类、工业和汽车电子产品中的电源状态、模式选择和警报指示。

8.2 设计考量

• 驱动电路：始终使用串联电阻来设定正向电流。根据电源电压（Vs）、LED的正向电压（VF）和所需电流（IF）计算电阻值：R = (Vs - VF) / IF。为进行保守设计，请使用规格书中的最大VF值。
• 热管理：尽管尺寸小，但必须考虑功耗（Pd），尤其是在高环境温度或密闭空间中。遵循GH芯片的降额曲线。确保PCB上有足够的铜面积用于散热。
• ESD保护：如果组装过程或最终使用环境存在ESD风险，特别是在GH芯片上，应在输入线路上实施ESD保护。
• 光学设计：130度的宽视角提供了宽广、漫射的光线。对于更聚焦的光线，可能需要外部透镜或导光件。

9. 技术对比与差异化

19-22/R6GHC-C02/2T在其类别中提供了几个关键优势：

• 双芯片/多色能力：与使用两个独立的单色LED相比，将红色和绿色集成在一个封装中节省了电路板空间，简化了设计和组装。
• 紧凑的占位面积：2.0 x 1.6 mm的占位面积属于较小的SMD LED封装之一，可实现高密度布局。
• 稳健的红色芯片：基于AlGaInP的R6芯片提供高ESD抗扰度（2000V HBM），增强了操作和处理的可靠性。
• 环保合规：完全符合RoHS、REACH和无卤标准，满足现代电子产品严格的全球法规要求。
• 自动化友好：卷带包装以及与红外/气相回流焊的兼容性，支持经济高效的大批量制造。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

10.1 我能否不使用电阻，直接将此LED连接到5V电源上驱动？

不能，这会损坏LED。LED是电流驱动器件。将5V电源直接连接到LED（尤其是典型VF为1.9V的红色芯片）将导致电流远超过25mA的最大额定值，从而导致立即失效。外部限流电阻是绝对必需的。

10.2 为什么红色和绿色芯片的ESD等级不同？

这种差异源于底层半导体材料。AlGaInP（红色）结构通常比InGaN（绿色/蓝色）结构更能抵抗静电放电。这是一种基本的材料特性。这需要谨慎的ESD处理，特别是在处理绿色芯片时。

10.3 "分档"信息对我的设计意味着什么？

分档确保了颜色一致性。如果您的应用要求多个LED颜色看起来相同（例如，指示灯条），您应指定来自相同波长分档代码（HUE）的LED。混合不同分档可能导致肉眼可见的不同红色或绿色色调。

10.4 这个元件可以进行多少次回流焊？

规格书规定最多可进行两次回流焊循环。每个热循环都会对内部芯片粘接和引线键合产生应力。超过两次循环会增加潜在可靠性故障的风险。

11. 实际设计案例分析

场景：为使用3.3V电源轨的便携式设备设计一个双色（红/绿）状态指示灯。

设计步骤：

1. 选型：选择19-22/R6GHC-C02/2T，因其具有双色能力和小尺寸。
2. 电路设计：需要两个独立的驱动电路（一个用于红色阳极，一个用于绿色阳极，共阴极）。
3. 电阻计算：
   • 对于红色（R6，目标IF=5mA，为安全起见使用最大VF=2.3V）：R_red = (3.3V - 2.3V) / 0.005A = 200 Ω。使用标准200 Ω或220 Ω电阻。
   • 对于绿色（GH，目标IF=5mA，使用最大VF=3.4V）：R_green = (3.3V - 3.4V) / 0.005A = -20 Ω。此计算表明3.3V不足以在5mA下驱动绿色芯片（VF典型值为2.9V，但最大值为3.4V）。电源电压必须大于LED的正向电压。对于绿色LED，需要更高的电源电压（例如5V）或更低的驱动电流。
4. PCB布局：如果用作指示灯，请将LED靠近电路板边缘放置。使用规格书尺寸图中推荐的焊盘布局。在阴极焊盘上设置一些小的散热连接，以帮助焊接同时提供散热路径。
5. 软件控制：微控制器可以独立控制红色和绿色阳极，以显示红色、绿色或（通过快速交替）琥珀色/黄色。

此案例突显了检查电源电压与正向电压要求的重要性，特别是对于具有较高VF的绿色和蓝色LED。

12. 工作原理简介

发光二极管（LED）是一种半导体p-n结器件，通过称为电致发光的过程发光。当在p-n结上施加正向电压时，来自n型区域的电子和来自p型区域的空穴被注入到有源区。当这些电荷载流子（电子和空穴）复合时，它们会释放能量。在像硅这样的传统半导体中，这种能量主要以热的形式释放。在LED中使用的直接带隙半导体材料（AlGaInP用于红/橙/黄，InGaN用于绿/蓝/白）中，这种能量的很大一部分以光子（光）的形式释放。发射光的特定波长（颜色）由半导体材料的带隙能量决定，而带隙能量由其精确的化学成分控制。19-22器件在一个封装内包含两个由不同材料制成的此类p-n结，从而允许发射两种不同的颜色。

13. 技术发展趋势

LED行业继续沿着几个与19-22 SMD LED等元件相关的关键轨迹发展：

• 效率提升：内部量子效率（IQE）和光提取技术的持续改进，使得在相同输入电流下获得更高的发光强度（mcd），或在相同输出下功耗更低。
• 小型化：对更小终端产品的推动促使LED封装向更小的占位面积和更低的剖面发展，遵循如1.6x0.8mm和1.0x0.5mm封装等趋势。
• 颜色一致性与分档改进：外延生长和制造控制的进步减少了波长和强度的自然变化，从而产生更严格的分档，减少分选需求，或在RGB应用中实现更精确的混色。
• 可靠性与稳健性增强：研究重点在于提高高温工作下的寿命，并增加ESD耐受性，特别是对于敏感的基于InGaN的绿色和蓝色芯片。
• 集成解决方案：趋势是LED内置限流电阻、保护二极管甚至驱动IC（"智能LED"），以简化电路设计并节省电路板空间。

19-22 LED代表了一种成熟、广泛采用的封装形式，为大量指示灯和背光应用平衡了性能、尺寸和成本。