65-21系列微型顶视LED规格书 - 亮红色 - 20mA - 120°视角 - 中文技术文档

1. 产品概述

65-21系列是一类紧凑型、表面贴装、顶视发光二极管（LED）。这些元件专为需要宽视角和高效光耦合的应用而设计。本文档描述的主要型号发出亮红色光，这是通过封装在透明树脂中的AlGaInP半导体芯片实现的。其独特的封装设计采用自上而下的安装方向，光线通过印刷电路板（PCB）发出，使其特别适用于导光管和波导。

该系列的主要优势包括：适用于红外回流焊等自动化组装工艺；提供编带卷盘包装，适合大批量生产；符合RoHS和无铅环保标准。120度的宽视角确保了从各个角度均有良好的可见性，这对于指示灯和背光应用至关重要。

2. 深入技术参数分析

2.1 绝对最大额定值

器件的操作极限定义在环境温度（Ta）为25°C的条件下。超出这些额定值可能导致永久性损坏。

• 反向电压（V_R）：5 V。施加超过此限值的反向电压可能导致结击穿。
• 连续正向电流（I_F）：50 mA。这是LED可以连续承受的最大直流电流。
• 峰值正向电流（I_FP）：100 mA。此脉冲电流额定值（在1/10占空比，1 kHz下）允许短暂的过流条件，适用于多路复用或亮度脉冲。
• 功耗（P_d）：110 mW。这是封装可以耗散为热量的最大功率，根据正向电压和电流计算得出。
• 静电放电（ESD）人体模型：2000 V。此人体模型额定值表明具有中等水平的ESD敏感性；需要采取适当的操作预防措施。
• 工作温度（T_opr）：-40°C 至 +85°C。该器件额定适用于工业温度范围。
• 存储温度（T_stg）：-40°C 至 +90°C。
• 焊接温度：对于回流焊，峰值温度规定为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

性能在Ta=25°C和标准测试电流（I_F）为20 mA下测量。

• 发光强度（I_v）：范围从最小72 mcd到最大180 mcd，典型值在此范围内。适用±11%的容差。
• 视角（2θ_1/2）：120度（典型值）。这是发光强度降至其峰值一半时的全角。
• 峰值波长（λ_p）：632 nm（典型值）。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616.5 nm到634.5 nm，容差为±1 nm。这定义了感知的颜色（亮红色）。
• 光谱带宽（Δλ）：20 nm（典型值）。这是发射光谱在其最大功率一半处的宽度。
• 正向电压（V_F）：在20mA下，范围从1.75 V到2.35 V，容差为±0.1 V。
• 反向电流（I_R）：当施加5V反向电压时，最大为10 μA。

3. 分档系统说明

为确保生产中颜色和亮度的一致性，LED根据关键参数被分类到不同的档位中。

3.1 主波长分档（A组）

这定义了色点。档位标记为E4到E7，每个覆盖6 nm的范围（例如，E4：616.5-622.5 nm，E5：620.5-626.5 nm）。这使得设计人员可以为他们的应用选择具有非常特定红色色调的LED。

3.2 发光强度分档

这定义了亮度输出。档位有Q1（72-90 mcd）、Q2（90-112 mcd）、R1（112-140 mcd）和R2（140-180 mcd）。档位代码越高表示亮度越高。

3.3 正向电压分档（B组）

这根据LED的电特性进行分组。档位有0（1.75-1.95 V）、1（1.95-2.15 V）和2（2.15-2.35 V）。匹配电压档位可以简化并联电路中限流电阻的设计。

4. 性能曲线分析

规格书提供了几条对设计至关重要的特性曲线。

4.1 正向电流与正向电压关系（I-V曲线）

该曲线显示了典型的二极管指数关系。在推荐的20 mA工作点，正向电压落在1.75V-2.35V的分档范围内。设计人员必须使用串联电阻或恒流驱动器来限制电流，因为电压的微小增加可能导致电流的大幅、可能具有破坏性的增加。

4.2 相对发光强度与正向电流关系

该曲线显示，光输出随电流增加近似线性增加，直至达到最大额定连续电流。在20mA以上工作将产生更高的亮度，但也会增加功耗和结温，从而影响寿命。

4.3 相对发光强度与环境温度关系

发光强度随着环境温度的升高而降低。该曲线显示了降额情况，这对于在高温环境下运行的应用至关重要。LED的输出是在25°C下指定的；在85°C时，输出将显著降低。

4.4 正向电流降额曲线

此图定义了最大允许连续正向电流与环境温度的函数关系。随着温度升高，最大安全电流降低以防止过热。在85°C时，最大电流低于25°C时的50mA绝对最大额定值。

4.5 光谱分布

光谱是一个窄的类高斯曲线，中心在632 nm（峰值）附近，带宽为20 nm，证实了单色亮红色发射。

4.6 辐射方向图

极坐标图说明了120度的视角。强度分布相对呈朗伯型（余弦状），在宽视角锥体内提供均匀的外观，非常适合指示灯。

5. 机械与包装信息

5.1 封装外形尺寸

该SMD封装具有特定的长、宽、高尺寸（以毫米为单位），除非另有说明，典型公差为±0.1mm。图纸详细说明了顶视形状、侧视图以及推荐的用于焊接的PCB焊盘图案（封装尺寸）。

5.2 极性识别

阴极通常有标记，通常通过凹口、绿色标记或封装底部不同的焊盘尺寸来标识。组装时必须注意正确的极性。

5.3 编带与卷盘规格

5.4 防潮包装

卷盘密封在带有干燥剂的铝箔防潮袋中，以防止吸湿，这对于防止回流焊期间的“爆米花”现象（封装开裂）至关重要。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

推荐的温度曲线包括预热阶段、保温区、峰值温度不超过260°C持续10秒的回流区以及受控冷却阶段。该曲线必须符合最大Tsol额定值。

6.2 手工焊接

如果必须进行手工焊接，烙铁头温度不应超过350°C，每个焊盘的接触时间应限制在3秒以内。如果可能，请使用散热器。

6.3 存储与操作注意事项

ESD防护：

• 使用接地的工作台和腕带。湿敏性：
• 在准备使用前不要打开防潮袋。如果袋子已打开，请在规定的车间寿命内使用元件，或根据适当的程序重新烘烤。存储条件：
• 将未开封的袋子存储在30°C或以下，相对湿度90%或更低的环境中。7. 应用说明与设计考量

7.1 典型应用场景

光学指示灯：

• 消费电子产品、工业设备和汽车仪表板上的状态灯。导光管/波导耦合：
• 顶视、通过PCB发射的特性非常适合将光注入亚克力或聚碳酸酯导光管，用于按钮背光或面板照明。背光：
• 用于LCD、键盘、开关和薄膜面板。通用装饰照明：
• 用于标牌、重点照明和发光广告。汽车内饰照明：
• 仪表板背光、开关照明等。7.2 关键设计考量

必须限流：

• 必须使用外部串联电阻或恒流驱动器。正向电压具有容差和负温度系数，这意味着它会随着结温升高而降低。如果没有限流，可能会发生热失控，导致快速失效。热管理：
• 虽然封装很小，但功耗（高达110mW）会产生热量。确保足够的PCB铜面积（散热焊盘）以传导热量，尤其是在高电流或高温环境下运行时。光学设计：
• 对于导光管应用，必须优化LED与导光管入口点之间的距离以及导光管的几何形状，以最大化耦合效率。分档以确保一致性：
• 对于需要多个LED之间颜色和亮度均匀的应用，请指定严格的档位（例如，单一的主波长档位和发光强度档位）。8. 技术对比与差异化

65-21系列通过其特定的属性组合实现差异化：

与标准侧视LED相比：

• 顶视、通过PCB发射对于导光管应用是一个显著优势，因为它允许LED平贴在导光管正下方的电路板上，简化了机械设计。与窄角LED相比：
• 120度的视角提供了更宽的可见性，使其在观察位置不固定的前面板指示灯方面更胜一筹。与非自动化封装相比：
• SMT封装和编带卷盘的可用性使其非常适合现代、高速、自动化生产线，与通孔LED相比降低了制造成本。9. 常见问题解答（基于技术参数）

问：我可以直接用3.3V或5V逻辑电源驱动这个LED吗？

答：不行。您必须始终使用串联限流电阻。电阻值计算公式为 R = (V

电源_{- V}) / I_F。为了保守设计，请使用规格书中的最大V_F值（2.35V），以确保电流不超过20mA。_F问：如果我在30mA而不是20mA下操作LED会怎样？

答：发光强度会更高，但功耗和结温也会增加。您必须检查降额曲线，以确保30mA在您的最高环境温度下是安全的。长期可靠性可能会降低。

问：如何解读用于订购的部件号/代码？

答：代码（例如，根据标签说明：CAT/HUE/REF）指定了分档选择。您将根据您所需的发光强度（CAT）、主波长（HUE）和正向电压（REF）档位进行订购。

问：需要散热器吗？

答：对于单个LED在20mA下通常不需要。但是，如果多个LED紧密放置在一起或在高温/高环境温度下运行，集体产生的热量可能需要在PCB上进行热管理。

10. 实际设计示例

场景：

为使用5V电源轨的设备设计一个状态指示灯。LED应在标准20mA下驱动。计算串联电阻：

1. 使用典型的V值2.0V进行估算：R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω。为了应对V_F的变化，使用最小V_F值（1.75V）计算最大电流：I_Fmax_{= (5V - 1.75V) / 150Ω ≈ 21.7mA，这是安全的。一个标准的150Ω，1/10W电阻是合适的。}PCB布局：
2. 根据推荐的焊盘图案放置LED。在焊盘周围留出一些铜区域用于散热。确保丝印上的极性标记与LED的阴极指示器匹配。光学接口：
3. 如果使用导光管，请模拟距离和对准。小的气隙或使用透明硅胶可以提高光耦合效率。11. 工作原理

该LED基于AlGaInP（铝镓铟磷）半导体芯片。当施加超过二极管结电势的正向电压时，电子和空穴被注入到有源区，在那里它们复合。在AlGaInP材料中，这种复合主要以可见光谱中红色到琥珀色部分（约590-650 nm）的光子形式释放能量。AlGaInP层的特定成分决定了主波长，对于这种亮红色变体，主波长为632 nm。透明环氧树脂封装料保护芯片，提供机械稳定性，并塑造光输出光束以实现120度的宽视角。

12. 技术趋势

像65-21系列这样的微型顶视SMD LED是光电子学向小型化、更高效率和与自动化制造更紧密结合的更广泛趋势的一部分。影响此类元件的行业关键持续发展包括：

效率提升：

• 持续的材料科学改进旨在从相同的芯片尺寸产生更多的流明每瓦（更高光效），从而实现更亮的输出或更低的功耗。颜色一致性改善：
• 外延生长和分档工艺的进步不断收紧主波长和发光强度的公差，为设计人员提供更均匀的光源。可靠性增强：
• 对更好的封装材料和封装技术的研究带来了更长的使用寿命和更高的抗热循环、湿度及其他环境应力的能力。与驱动器集成：
• 一个市场趋势是将控制电路（恒流驱动器、PWM控制器）直接集成到LED封装中，从而简化最终用户的电路设计。A market trend is the integration of control circuitry (constant current drivers, PWM controllers) directly into LED packages, simplifying end-user circuit design.