65-21系列微型顶视LED规格书 - SMT封装 - 2.35V最大电压 - 亮黄绿色 - 60mW - 中文技术文档

1. 产品概述

65-21系列代表了一类专为表面贴装技术（SMT）应用而设计的微型顶视发光二极管（LED）家族。本特定型号通过其表示分档的后缀进行识别，可发出亮丽的黄绿色光。其核心设计理念围绕自上而下的安装配置展开，光线通过印刷电路板（PCB）发出。这种独特的结构，结合集成的内部反射器，旨在优化光输出耦合，使得这些组件特别适用于利用导光柱或光波导的应用。

该封装为紧凑的白色表面贴装器件。一个关键性能特点是其异常宽广的视角，定义为120度（半峰全宽，2θ1/2）。这种宽广的发射轮廓确保了从各个角度都能获得高可见度，这是指示灯应用的关键因素。该产品符合主要的环境和安全指令，包括RoHS（有害物质限制）、欧盟REACH法规，并且采用无卤素制造（溴<900ppm，氯<900ppm，总和<1500ppm）。它以编带盘装形式提供，兼容自动化贴片组装工艺。

1.1 核心优势与目标市场

65-21系列的主要优势源于其机械和光学设计。顶视、穿透PCB的发光是其定义性特征，无需侧射或直角安装即可实现与导光柱的高效耦合。封装内的集成反射器增强了光提取和方向性。120度的宽视角提供了出色的全向可见性。SMT封装允许高密度PCB布局，并兼容标准回流焊接工艺。

目标应用多种多样，主要集中在尺寸紧凑、指示可靠和导光效率至关重要的领域。包括：消费电子和工业设备上的光学状态指示灯；液晶显示器（LCD）、键盘、开关和仪表盘的背光；广告和标牌的一般照明；以及汽车内部照明，如仪表盘背光。该组件根据JEDEC J-STD-020D Level 3标准进行了预处理，表明其适用于典型的商业焊接工艺。

2. 技术参数分析

本节对规格书中定义的关键电气、光学和热参数进行详细、客观的解读。理解这些极限和特性对于可靠的电路设计和确保LED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LED永久损坏的应力极限。这些并非正常工作条件。

• 反向电压（V_R）：12V。在反向偏置方向上超过此电压可能导致结击穿。
• 连续正向电流（I_F）：25mA。这是可以连续施加的最大直流电流。
• 峰值正向电流（I_FP）：60mA。这仅在脉冲条件下允许（占空比10%，频率1kHz），不得用于直流操作。
• 功耗（P_d）：60mW。封装可以以热量形式耗散的最大功率，计算公式为正向电压（V_F）× 正向电流（I_F）。
• 结温（T_j）：115°C。半导体芯片本身允许的最高温度。
• 工作与存储温度：-40°C 至 +85°C（工作），-40°C 至 +90°C（存储）。
• 静电放电（ESD）：2000V（人体模型）。需要遵循正确的ESD处理程序。
• 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，允许每个引脚在350°C下最长3秒。

2.2 电光特性

这些参数在25°C环境温度和正向电流（I_F）为20mA的标准测试条件下测量，除非另有说明。

• 发光强度（I_V）：范围从最小36毫坎德拉（mcd）到最大90 mcd。由于器件进行了分档，未指定典型值。适用公差为±11%。
• 视角（2θ_1/2）：120度。这是发光强度至少为0度（轴向）测得的峰值强度一半时的角度宽度。
• 峰值波长（λ_p）：约575纳米（nm）。这是光谱功率分布达到最大值时的波长。
• 主波长（λ_d）：范围从569.5 nm到577.5 nm。这是人眼感知LED颜色的单一波长，是颜色分档的关键参数。公差为±1nm。
• 光谱带宽（Δλ）：约20 nm。这表示光谱纯度；带宽越小，颜色越接近单色。
• 正向电压（V_F）：在20mA时，范围从1.75V到2.35V。公差为±0.1V。这对于设计与LED串联的限流电阻至关重要。
• 反向电流（I_R）：当施加12V反向偏压时，最大为10微安（μA）。

2.3 热特性

虽然未在单独的表格中明确列出，但热管理通过功耗（P_d）和结温（T_j）额定值体现。正向电流降额曲线以图形方式显示了当环境温度超过25°C时，为防止超过115°C的结温极限，最大允许连续正向电流必须如何降低。对于大电流或高环境温度应用，需要采用具有足够散热设计的有效PCB布局。

3. 分档系统说明

为确保生产中的颜色和亮度一致性，LED被分类到不同的档位。65-21系列对发光强度和主波长使用独立的分档。

3.1 发光强度分档

发光强度在I_F= 20mA测量时分为四个不同的档位（N2, P1, P2, Q1）。每个档位覆盖特定范围：

- N2：36 mcd 至 45 mcd

- P1：45 mcd 至 57 mcd

- P2：57 mcd 至 72 mcd

- Q1：72 mcd 至 90 mcd

部件号（例如，G6C-AN2Q1/3T）包含指定器件所属强度档位和波长档位的代码，允许设计人员为其应用选择性能公差严格的部件。

3.2 主波长分档

定义感知黄绿色的主波长在A组内进行分档。它分为四个代码（C16至C19），每个代码跨越2nm范围：

- C16：569.5 nm 至 571.5 nm

- C17：571.5 nm 至 573.5 nm

- C18：573.5 nm 至 575.5 nm

- C19：575.5 nm 至 577.5 nm

这种精确的分档确保了单个组件中LED之间的颜色差异最小，这对于多LED背光或指示灯阵列等应用至关重要。

4. 性能曲线分析

规格书提供了几条特性曲线，说明了LED在不同条件下的行为。这些对于高级设计考虑至关重要。

4.1 相对发光强度 vs. 正向电流

该曲线显示发光强度与正向电流不成线性比例。虽然强度随电流增加而增加，但在较高电流下，由于结温升高和效率下降，关系趋于亚线性。在显著高于推荐的20mA测试电流下工作，可能导致亮度收益递减并加速老化。

4.2 相对发光强度 vs. 环境温度

该图展示了光输出的负温度系数。随着环境温度升高，LED的光输出下降。这是半导体光源的基本特性。该曲线允许设计人员估算高温环境下的亮度损失，并在必要时进行补偿。

4.3 正向电流 vs. 正向电压（I-V曲线）

I-V曲线本质上是指数型的，这是二极管的典型特征。正向电压的微小增加会导致正向电流的大幅增加。这突显了当由电压源供电时，与LED串联使用限流器件（几乎总是电阻）的极端重要性。用恒定电压驱动LED将导致热失控和损坏。

4.4 光谱分布

光谱分布图显示了在不同波长上发射的相对光功率。对于这种亮黄绿色LED，峰值在575nm左右，典型的半峰全宽（FWHM）为20nm。该图对于对特定光谱内容敏感的应用很有用。

4.5 辐射模式

极坐标辐射图直观地证实了120度的宽视角。该模式可能是朗伯型或接近朗伯型，意味着强度大致与视角的余弦成正比。这种模式非常适合广域照明和导光柱耦合。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸与焊盘图案

规格书包含LED封装的详细尺寸图。关键尺寸包括总长、宽、高，以及引脚（端子）间距和尺寸。还提供了PCB的推荐焊盘布局（焊盘图案）。遵循此推荐图案对于实现可靠的焊点、确保回流焊期间的正确对准以及管理热应力至关重要。图纸规定公差为±0.1mm，除非另有说明。

5.2 极性识别

必须注意极性以确保正确操作。规格书图纸标明了阳极和阴极端子。通常，阴极可以通过封装体上的标记（如点、凹口或绿色标记）或不同的引脚形状（例如，较短的引脚）来识别。焊接时极性连接错误将导致LED在正向偏置时无法发光。

6. 焊接与组装指南

正确处理和焊接对于防止损坏这些SMT组件至关重要。

6.1 回流焊接温度曲线

提供了特定的无铅回流温度曲线。通常包括：预热斜坡（例如，150-200°C，60-120秒）、受控升温至峰值温度、液相线以上时间（例如，高于217°C，60-150秒）、峰值温度不超过260°C，最长10秒，以及受控冷却阶段。该曲线强调最小化热冲击和极端温度暴露。

6.2 关键注意事项

• 限流：必须使用外部串联电阻。没有它，即使电源电压的微小增加也会导致电流大幅、破坏性的增加。
• 回流次数：LED不应经历超过两次的回流焊接，以避免对封装和键合线造成过度的热应力。
• 机械应力：避免在加热（焊接）期间对LED施加物理应力，或在组装后因PCB翘曲而产生应力。
• 手工焊接：如有必要，使用烙铁头温度<350°C的烙铁，对每个端子加热≤3秒，端子之间冷却间隔≥2秒。使用低功率烙铁（≤25W）。
• 返修：不鼓励焊接后进行返修。如果不可避免，应使用专用的双头烙铁同时加热两个端子，以防止因抬起一个焊盘而产生的机械应力。

7. 包装与订购信息

7.1 湿敏性与存储

组件包装在带有干燥剂和湿度指示卡的防潮屏障袋中。袋子应在使用前立即在受控环境（<30°C，<60%相对湿度）中打开。如果指示卡显示湿度过高，则在使用前必须在60°C ±5°C下烘烤24小时，以去除吸收的水分，防止回流焊期间发生“爆米花”效应。

7.2 编带盘装规格

LED以卷绕在卷盘上的载带形式提供，用于自动组装。关键规格包括：卷盘尺寸（直径、宽度、轴心尺寸）、载带凹槽尺寸和间距（凹槽之间的距离）。标准装载数量为每卷3000片。规格书中提供了卷盘、载带和防潮袋包装过程的详细图纸。

7.3 标签说明

卷盘标签包含多个代码：

- P/N：完整的产品编号。

- CAT：发光强度档位代码（例如，Q1）。

- HUE：主波长档位代码（例如，C18）。

- REF：正向电压等级。

- LOT No：可追溯的批号。

8. 应用设计考虑

8.1 典型应用电路

最基本和必不可少的电路是电压源（V_CC）、限流电阻（R_S）和串联的LED。电阻值使用欧姆定律计算：R_S= (V_CC- V_F) / I_F，其中V_F和I_F是期望的工作点。为进行最坏情况设计，应始终使用规格书中的最大V_F（2.35V），以确保电流不超过极限。例如，使用5V电源和目标I_F为20mA：R_S= (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5Ω。标准的130Ω或150Ω电阻是合适的，额定功率P = I_F²× R_S.

。

8.2 导光柱与光波导耦合

对于导光柱应用，通过PCB的顶视发光是理想选择。LED应直接放置在导光柱输入表面的下方。宽视角有助于将大部分发射光捕获到导光柱中。应最小化LED透镜与导光柱之间的间隙，并且可以使用光学耦合材料（例如，硅胶、透明粘合剂）来减少气隙处的菲涅尔反射损失。

8.3 PCB布局中的热管理

尽管是小信号器件，但热管理可以提高寿命。使用推荐的焊盘尺寸。将散热焊盘（如果存在）或阴/阳极焊盘连接到PCB上更大的铜区域有助于散热。封装下的热过孔可以将热量传递到内层或底层。避免将LED放置在其他发热组件附近。

9. 技术对比与差异化65-21系列主要通过其顶视、穿透PCB的光路

实现差异化。与标准的侧视或直角LED相比，这种设计简化了与导光柱的机械集成，消除了光波导中复杂弯曲或90度转弯的需要。集成的内部反射器是专门为提高这种耦合方法的光学效率而设计的功能。对于顶视封装而言，120度的视角异常宽广，提供了比许多竞争对手更好的离轴可见性。其符合最新的无卤素和高温（无铅）焊接标准，使其适用于现代、注重环保的电子制造。

10. 常见问题解答（FAQ）

Q1：我可以直接从3.3V或5V微控制器引脚驱动这个LED吗？

A：不行。您必须始终使用串联限流电阻。I-V曲线显示电压的微小变化会导致电流的巨大变化。微控制器引脚的输出电压可能变化，直接连接LED很可能会损坏它。

Q2：为什么我在高温环境中使用LED时，它比预期的暗？

A：这是正常现象。请参考“相对发光强度 vs. 环境温度”曲线。LED的光输出随温度升高而降低。您可能需要选择更高亮度的档位（例如，Q1）或略微增加驱动电流（在绝对极限内）进行补偿，同时确保不超过热极限。

Q3：袋子昨天打开了。我今天可以使用剩余的LED而不烘烤吗？

A：这取决于工厂车间条件和组件的湿敏等级（MSL），这由烘烤说明暗示。如果环境受控（<30°C/60% RH）且暴露时间短（可能小于指定的MSL车间寿命，例如MSL 3为168小时），则可能是安全的。如果有疑问，或者湿度指示卡显示警告级别，请按规定烘烤组件。

Q4：峰值波长和主波长有什么区别？_pA：峰值波长（λ_d）是LED发射最多光功率的物理波长。主波长（λ_d）是一个计算出的单一波长，人眼会将其感知为与LED的宽光谱具有相同的颜色。λ

在视觉应用的颜色匹配中更为相关。

11. 设计案例研究

1. 场景：为工业控制器设计一个带有导光柱的状态指示灯面板。要求：

2. 多个黄绿色状态LED需要通过单独的导光柱从前面板可见。组件选择：

3. 选择65-21系列是因为其顶视发光，简化了机械设计。导光柱可以是一个直的、垂直的元件，直接放置在PCB上的LED上方。分档：

4. 为确保整个面板亮度均匀，指定使用相同发光强度档位的LED（例如，全部为P2或Q1）。为确保颜色均匀，指定使用相同主波长档位的LED（例如，全部为C18）。电路设计：_F使用公共5V电源轨。使用最大V_F2.35V和目标I

5. 20mA，为每个LED选择150Ω串联电阻，每个电阻功耗为60mW（0.06W）。1/8W或1/10W的电阻就足够了。PCB布局：

6. 根据导光柱位置放置LED。使用推荐的焊盘图案。在焊盘上使用小的散热连接，以帮助焊接，同时保持与地/电源层的一些热传导。结果：

一个干净、可靠的指示灯系统，具有一致的亮度和颜色，这得益于65-21 LED特定的光学耦合优势。

12. 工作原理

该LED基于AlGaInP（铝镓铟磷）半导体芯片。当施加超过二极管开启电压（约1.8-2.0V）的正向电压时，电子和空穴被注入半导体的有源区。这些载流子复合，以光子（光）的形式释放能量。AlGaInP合金的具体成分决定了带隙能量，进而决定了发射光的波长，在本例中为黄绿色光谱（约575nm）。芯片封装在带有透明环氧树脂透镜的白色反射塑料封装中。白色塑料将侧向发射的光向上反射，透镜起到透镜的作用，塑造辐射模式并提供环境保护。

13. 技术趋势