SMD LED 19-117/T1D-AP2Q2QY/3T 数据手册 - 纯白色 - 5mA - 2.7-3.2V - 英文技术文档

产品概述

本文档详细说明了型号为19-117/T1D-AP2Q2QY/3T的表面贴装器件（SMD）LED的规格。该元件是一种单色纯白光LED，专为现代电子组装工艺设计。其紧凑的SMD封装相较于传统的引线框架元件具有显著优势，能够实现更小的印刷电路板（PCB）设计、更高的元件封装密度，并最终使终端用户设备更为紧凑。该封装的轻量化特性进一步使其适用于微型化和便携式应用。

1.1 核心特性与合规性

该LED以8mm载带供应，卷绕在7英寸直径的卷盘上，使其完全兼容标准自动化贴片设备，适用于大批量制造。它设计为可使用红外和汽相回流焊接技术进行加工。该器件采用无铅材料制造，并包含静电放电（ESD）保护。它符合关键的环境与安全法规，包括欧盟的RoHS（有害物质限制）指令、REACH（化学品注册、评估、授权和限制）法规，并被归类为无卤产品，其溴（Br）和氯（Cl）含量均低于900 ppm，且总和低于1500 ppm。

1.2 目标应用

这款LED用途广泛，适用于多种照明和指示场景。主要应用包括仪表盘和薄膜开关的背光。在电信设备中，它可用作电话、传真机等设备的状态指示灯或背光源。它也适用于为液晶显示器（LCD）、开关面板和符号提供平面背光。其通用特性使其可用于众多需要紧凑、可靠白色光源的消费类和工业电子产品中。

2. 技术规格详解

本节详细分析了LED的电气、光学和热学极限与特性。理解这些参数对于可靠的电路设计和确保长期性能至关重要。

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。这些额定值在环境温度（Ta）为25°C时规定，在任何工作条件下均不得超过。关键极限包括：

• 反向电压 (VR): 5V。施加高于此值的反向偏压可能导致LED半导体结击穿。
• 持续正向电流 (IF): 10mA。这是可连续通过LED的最大直流电流。
• 峰值正向电流 (IFP): 100mA。这是在占空比1/10、频率1 kHz条件下规定的最大允许脉冲电流。适用于短暂的高强度闪光。
• 功耗 (Pd): 40mW。这是器件作为热量耗散的最大功率，计算公式为正向电压 (VF) × 正向电流 (IF)。
• ESD 耐受 (HBM)： 2000V。该器件可承受高达此水平的静电放电（依据人体模型 HBM），表明其具有良好的操作鲁棒性。
• 工作温度 (Topr): -40°C 至 +85°C。此为LED设计的工作环境温度范围。
• 储存温度 (Tstg): -40°C 至 +90°C。设备在未通电状态下的存储温度范围。
• 焊接温度： 该封装可承受峰值温度为 260°C 的回流焊接长达 10 秒，或在 350°C 下进行手工焊接长达 3 秒。

2.2 电光特性

光电特性在环境温度Ta=25°C、标准测试电流(IF)为5mA的条件下测得。这些参数代表典型性能指标。

• 发光强度(Iv): 光输出范围从最小值57.0毫坎德拉(mcd)到最大值112.0 mcd。典型值在此范围内，并定义了具体的分档（参见第3节）。容差为±11%。
• 视角 (2θ1/2): 典型视角定义为光强降至其峰值一半时的角度，为130度。这表明其具有宽泛、弥散的发射模式，适用于区域照明。
• 正向电压 (VF): 当通过5mA电流时，LED两端的压降通常在2.70V至3.20V之间。容差为±0.05V。该参数对于设计限流电路至关重要。

3. Binning System Explanation

为确保批量生产的一致性，LED会根据关键性能参数被分入不同的“档位”。这使得设计人员能够为其应用选择满足特定亮度和电气要求的器件。

3.1 光强分档

在 IF=5mA 条件下测量时，光输出被分为三个档位 (P2, Q1, Q2)：

• Bin P2: 57.0 mcd (最小值) 至 72.0 mcd (最大值)
• Bin Q1: 72.0 mcd (最小值) 至 90.0 mcd (最大值)
• Bin Q2: 90.0 mcd (最小值) 至 112.0 mcd (最大值)

特定分档代码 (例如，部件号 19-117/T1D-AP2 中的 Q2第二季度QY/3T) 表示该特定单元保证的最小光输出。

3.2 正向电压分档

在IF=5mA条件下，正向电压被分为五个等级（29至33）：

• 等级29： 2.70V to 2.80V
• Bin 30: 2.80V 至 2.90V
• Bin 31: 2.90V 至 3.00V
• Bin 32: 3.00V 至 3.10V
• Bin 33: 3.10V 至 3.20V

这种分档有助于设计电源，并能更准确地预测一批LED的电流消耗。

3.3 色品坐标分档

白光的颜色由其在CIE 1931色度图上的色品坐标(x, y)定义。数据手册定义了六个分档（1至6），每个分档在色度图上指定了一个四边形区域，并提供了每个四边形四个顶点的坐标。这确保了发出的白光位于一个特定、受控的色域内。这些坐标的公差为±0.01。

4. 性能曲线分析

图形数据能更深入地揭示LED在不同条件下的行为特性。

4.1 正向电流与正向电压关系（I-V曲线）

I-V曲线显示了电流与电压之间的指数关系。对于这款LED，在25°C的固定环境温度下，正向电压随电流增加而升高。该曲线对于确定工作点以及实现目标电流所需的串联电阻值至关重要。

4.2 相对发光强度与正向电流关系

该图展示了光输出如何随正向电流增加。通常在较低电流下呈现近似线性关系，而在较高电流下可能因热效应和效率影响而趋于饱和。曲线采用半对数坐标绘制，显示了相对于基准值10%至1000%的强度范围。

4.3 相对发光强度与环境温度关系

LED效率随结温升高而降低。该曲线描绘了相对光输出与环境温度（Ta）的关系。通常在室温附近达到峰值，当温度显著升高或降低时，输出随之下降。这对于在非理想热环境中运行的应用至关重要。

4.4 正向电流降额曲线

为防止过热，最大允许连续正向电流必须随环境温度升高而降低。此降额曲线规定了环境温度高于25°C直至最高工作温度下的安全工作电流。

4.5 频谱分布

光谱功率分布曲线显示了每个波长处发出的光强度。对于基于InGaN蓝光芯片搭配黄色荧光粉的白光LED（如器件选择指南所示），其光谱通常会显示来自芯片的一个主导蓝光峰和来自荧光粉的更宽的黄/绿光发射，两者结合产生白光。

4.6 辐射方向图

极坐标图说明了光强度的空间分布。所提供的图表显示了不同角度下的归一化强度值，证实了其130度的宽视角，呈现出朗伯或近朗伯发射模式，即强度在0度（垂直于发光表面）时最高，并向两侧逐渐减弱。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

数据手册包含LED封装的详细机械图纸。关键尺寸包括总长、总宽和总高，以及焊盘（阳极和阴极）的尺寸和位置。图纸标注了公差，除非另有说明，通常为±0.1mm。正确解读此图纸对于PCB焊盘设计至关重要，以确保正确的焊接和对齐。

5.2 极性标识

封装图纸明确标明了哪个焊盘对应阳极（正极）和阴极（负极）。错误的极性连接将导致LED无法点亮，并可能超过其反向电压额定值。

6. 焊接与组装指南

6.1 限流要求

关键： 一个外部限流电阻（或恒流驱动器） 必须 需与LED串联使用。LED的正向电压具有负温度系数，由于其二极管特性，微小的电压变化即可导致电流大幅波动。若无电流控制，几乎必然会发生热失控并迅速失效。

6.2 存储与湿度敏感性

LED封装在带有干燥剂的防潮阻隔袋中，以防止吸收大气湿气，否则在回流焊接过程中可能导致“爆米花”现象（封装开裂）。

• 开启前： 储存于≤30°C且相对湿度≤90%的环境中。
• 开启后： “车间寿命”（元件可暴露于工厂环境条件下的时间）在温度≤30°C且相对湿度≤60%的条件下为1年。未使用的部件应重新密封在含有新干燥剂的防潮袋中。
• 烘烤： 如果干燥剂指示剂显示饱和或暴露时间超限，则必须在焊接前将元件在60±5°C下烘烤24小时以去除湿气。

6.3 回流焊接温度曲线

提供了一种推荐的无铅回流焊接温度曲线：

• 预热： 在60-120秒内从环境温度升温至150-200°C。
• 浸润/预热阶段： 在217°C（无铅焊料熔点）以上保持60-150秒。
• 回流阶段： 峰值温度不应超过260°C，且温度高于255°C的时间应限制在最多30秒。实际峰值温度的持续时间最多应为10秒。
• 冷却： 最大冷却速率规定为6°C/秒。

重要注意事项： 回流焊操作不应超过两次。加热过程中避免对LED施加机械应力，焊接后请勿弯曲PCB，否则可能损坏焊点或元件本身。

7. 封装与订购信息

7.1 卷盘和磁带规格

LED以压纹载带包装供货，便于自动化操作。

• 卷盘： 标准7英寸（178毫米）直径卷盘。
• 磁带宽度： 8毫米。
• Pocket Pitch & Quantity: 载带尺寸规定每卷可容纳3000件。
• 卷盘尺寸： 详细图纸显示了卷盘轮毂直径、法兰直径和总宽度。

7.2 标签说明

包装标签包含若干代码：

• CPN: 客户产品编号（选填）。
• P/N: 制造商完整零件号（例如：19-117/T1D-AP2Q2QY/3T）。
• 数量： 卷盘上的包装数量。
• CAT： 光强等级（例如：Q2）。
• HUE: 色度坐标与主波长等级。
• 参考编号： 正向电压分档等级（例如：29-33）。
• 批号： 追溯批号。

8. 应用设计注意事项

8.1 驱动电路设计

最常见的驱动方法是串联电阻。电阻值（R）通过欧姆定律计算：R = (Vsupply - VF) / IF。VF应选自最大额定值或分档范围内的保守值，以确保即使存在元件差异，电流也不会超过限制。例如，在5V电源下，使用VF_max为3.2V，目标IF为5mA：R = (5V - 3.2V) / 0.005A = 360Ω。应选择最接近的标准值（例如390Ω），这会导致电流略低。对于需要高精度或电源电压变化的应用，推荐使用恒流驱动器。

8.2 热管理

尽管功耗较低（最大40mW），但PCB上有效的热管理对于维持光输出和寿命仍然很重要，尤其是在高环境温度下或驱动电流接近最大值时。确保PCB有足够的铜箔面积连接到LED的热焊盘（如果有）或焊接焊盘，以充当散热器。在高温环境下工作时，请遵循电流降额曲线。

8.3 光学集成

130度的宽视角使这款LED适用于需要在一个区域内实现均匀、漫射照明的应用，例如在导光板或扩散板后面。如需更聚焦的光线，则需要外部透镜或反射器。黄色扩散树脂有助于散射光线，从而实现宽视角。

9. 技术对比与定位

根据其参数，这款LED被定位为一款通用型、低功耗的白色照明光源。与传统的直插式LED相比，其SMD封装形式显著节省了空间并提高了制造效率。在SMD白光LED领域，其主要差异化优势在于其特定的组合：相对较低的正向电压（兼容3.3V逻辑电源）、适用于指示灯和局部背光的中等发光强度，以及符合现代环保标准（无卤、无铅）。它并非用于主照明的高功率或高亮度LED，而是针对可靠、紧凑的辅助照明和状态指示进行了优化。

10. 常见问题解答 (FAQ)

10.1 3.3V供电需要多大的电阻？

采用保守的VF值3.2V和目标IF值5mA：R = (3.3V - 3.2V) / 0.005A = 20Ω。这是一个非常小的电阻值，电流对VF和电源电压的变化将极为敏感。建议使用恒流驱动器，或者对于3.3V系统考虑使用更低的目标电流（例如3-4mA），或选择VF分档更低的LED。

10.2 我可以用PWM信号驱动它来实现调光吗？

Yes, pulse-width modulation (PWM) is an excellent method for dimming LEDs. It involves switching the LED on and off at a frequency high enough to be imperceptible to the human eye (typically >100Hz). The average light output is proportional to the duty cycle. This method maintains the color temperature better than analog (current reduction) dimming. Ensure the peak current in each pulse does not exceed the Peak 正向电流 (IFP) rating of 100mA.

10.3 为什么发光强度以毫坎德拉（mcd）而非流明（lumens）为单位给出？

毫坎德拉（mcd）衡量的是发光强度，即特定方向上的光通量。流明衡量的是总光通量（所有方向上的光输出）。对于像LED这样具有限定视角的定向元件，mcd是常见的规格参数。如果已知辐射模式，可以估算光通量，但出于比较和指示目的，mcd是标准单位。

10.4 部件号中的“T1D”代表什么含义？

虽然本数据手册未明确解码，但在此类SMD LED的行业通用命名惯例中，“T1”通常指封装尺寸/样式（一种特定的2焊盘SMD封装），而“D”可能指颜色（漫射型）或其他变体。关键性能参数由后续的分档代码（AP2Q2QY）定义。

11. 设计应用案例：仪表板开关背光

场景： 为汽车仪表盘开关设计背光，要求在小图标上实现均匀、低亮度的白色照明。

实施方案： 单个19-117 LED被放置在透明的开关帽下方。LED通过一个串联电阻由车辆的12V系统驱动。根据3.2V的高VF值，为8mA的安全电流（低于10mA的最大值）计算电阻：R = (12V - 3.2V) / 0.008A = 1.1kΩ。选用1.2kΩ电阻，产生约7.3mA电流。130度的宽视角确保图标照明均匀，无热点。LED的工作温度范围（-40°C至+85°C）完全满足汽车环境要求。其无铅无卤素的合规性符合汽车行业标准。

12. 技术原理

这种白光LED基于荧光粉转换原理工作。其核心半导体元件是一个氮化铟镓（InGaN）芯片，当电流通过其p-n结时（电致发光），会发出蓝光。该蓝光并不直接发射。相反，它会激发沉积在芯片上或周围的一层发黄光的荧光粉材料（例如，掺铈的钇铝石榴石，YAG:Ce）。荧光粉吸收一部分蓝色光子，并在黄色光谱区域重新发射出宽光谱的光子。剩余的未被吸收的蓝光与新产生的黄光相结合，被人眼感知为白光。蓝光与黄光的具体比例由荧光粉的成分和厚度控制，这决定了白光的相关色温（CCT），该色温通过色度分档流程进行管理。

13. 行业趋势

用于指示和局部背光的SMD LED的总体趋势持续朝着更高效率（每瓦更多流明或毫坎德拉）发展，这使得在相同功率下可实现更亮的输出，或在相同亮度下降低功耗。同时，行业也在推动改善颜色一致性（更严格的分档）以及在恶劣条件下的更高可靠性。采用先进的封装材料可改善热性能，从而在相同封装尺寸下允许更高的驱动电流。此外，与板上控制电路（例如，同一封装内的驱动IC）集成正日益成为简化系统设计的趋势。本数据手册中强调的环保合规标准（RoHS、REACH、无卤）已成为全球电子行业的基本要求。