T20系列单色LED规格书 - 2016封装 - 2.0x1.6x0.75mm - 40mA - 中文技术文档

1. 产品概述

T20系列是一系列专为通用照明应用设计的高性能、顶视型单色发光二极管（LED）。本文档详述的特定型号采用了紧凑的2016表面贴装器件（SMD）封装。该系列旨在通过适合自动化组装工艺的增强散热型封装，提供可靠且高效的光输出。

其核心设计理念侧重于平衡高光通量输出与稳健的热管理，即使在苛刻条件下也能实现稳定运行。该封装针对无铅回流焊进行了优化，符合现代环保与制造标准，并设计为持续符合RoHS指令。

2. 主要特性与应用

2.1 产品特性

• 顶视型白光LED：光线垂直于安装平面发射，非常适合直接照明。
• 增强散热型封装设计：改进了从LED芯片到PCB的散热路径，有助于管理结温并维持性能和寿命。
• 高光通量输出：以其紧凑尺寸提供明亮的光输出，典型值因颜色而异（例如，绿色在40mA下为10流明，红色为5.5流明）。
• 高电流能力：额定正向电流（IF）为50 mA（连续），在特定条件下脉冲额定值（IFP）为75 mA。
• 紧凑封装尺寸：2016封装尺寸约为2.0mm x 1.6mm，可实现高密度PCB布局。
• 宽视角：典型视角（2θ1/2）为120度，提供宽广、均匀的照明。
• 无铅回流焊应用：兼容使用无铅焊料的标准SMT回流焊工艺。
• 符合RoHS标准：产品设计和制造均符合有害物质限制指令。

2.2 目标应用

该LED系列用途广泛，适用于各种照明场景，包括：

• 室内照明：集成到住宅、商业或工业室内空间的灯具中。
• 改造（替换）：作为现有灯具中老旧或低效光源的直接替代品。
• 通用照明：为广泛的产品提供主要或次要照明。
• 建筑/装饰照明：用于需要特定单色光的重点照明、标识和美学照明设计。

3. 技术规格详解

3.1 光电与电气特性

除非另有说明，所有测量均在结温（Tj）为25°C、正向电流（IF）为40mA的条件下规定。设计裕量必须考虑公差。

3.1.1 光电特性

光通量输出取决于颜色。提供典型值和最小值：

• 红色（RED）：典型值5.5流明，最小值2.0流明。
• 黄色（YELLOW）：典型值5.0流明，最小值2.0流明。
• 蓝色（BLUE）：典型值2.3流明，最小值1.0流明。
• 绿色（GREEN）：典型值10.0流明，最小值8.0流明。

光通量测量公差为±7%。

3.1.2 电气特性

• 正向电压（VF）：因半导体材料而异。典型值范围从红色的2.1V到绿色的3.0V，最大限值高达3.4V。公差为±0.1V。
• 反向电流（IR）：所有颜色在反向电压（VR）为5V时，最大值为10 μA。
• 视角（2θ1/2）：所有颜色的典型值为120度，定义为光强为峰值一半时的离轴角。
• 静电放电（ESD）敏感性：所有颜色的最小额定值为1000V（人体模型，HBM），表明其具有中等水平的ESD鲁棒性，适用于标准操作预防措施。

3.2 绝对最大额定值

超出这些限值的应力可能导致永久性损坏。为确保可靠性，工作条件应设计为远低于这些额定值。

• 正向电流（IF）：50 mA（连续直流）。
• 脉冲正向电流（IFP）：75 mA（脉冲宽度≤100μs，占空比≤1/10）。
• 反向电压（VR）：5 V。
• 功耗（PD）：红/黄：130 mW；蓝/绿：170 mW。
• 工作温度（Topr）：-40°C 至 +105°C。
• 储存温度（Tstg）：-40°C 至 +85°C。
• 结温（Tj）：110°C（绝对最大值）。
• 焊接温度（Tsld）：回流焊温度曲线，峰值温度为230°C或260°C，最长10秒。

注意：超出这些参数可能会使LED特性偏离规定值。

4. 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。

4.1 光通量分档

在IF=40mA，Tj=25°C条件下，光通量被分类为从AA到AG的代码，并定义了最小和最大流明范围。例如，代码AF涵盖10至14流明。这使得设计者能够选择符合其亮度要求的LED。

4.2 波长分档

主波长被分档以控制色纯度。为每种颜色指定了范围：

• 红色：620-625 nm，625-630 nm，630-635 nm。
• 黄色：585-590 nm，590-595 nm，595-600 nm。
• 蓝色：455-460 nm，460-465 nm，465-470 nm。
• 绿色：520-525 nm，525-530 nm，530-535 nm。

波长测量公差为±1nm。

4.3 正向电压分档

正向电压也进行分档，以辅助电流调节的电路设计。为较低电压颜色（红/黄：1.8-2.6V，分步）和较高电压颜色（蓝/绿：2.6-3.4V，分步）提供了不同的代码范围。公差为±0.1V。

4.4 料号编码系统

料号结构（例如，T20**011F-*****）编码了特定属性，允许精确识别和订购。关键元素包括类型代码（20代表2016封装）、色温/颜色代码、显色指数（针对白光）、串/并联芯片数量，以及定义性能标准的颜色代码（例如，F代表ERP标准，M代表ANSI标准）。

5. 性能曲线分析

数据手册参考了两个关键的性能图形表示。

5.1 光谱图

图1. 光谱图：此图通常显示在Tj=25°C时，每种LED颜色（红、黄、蓝、绿）的相对辐射功率与波长的关系。它直观地定义了光谱纯度和峰值波长，这与感知的颜色直接相关。窄光谱表示高色彩饱和度，这是单色LED的典型特征。

5.2 视角分布图

图2. 视角分布图：此极坐标图说明了LED的空间辐射模式。对于具有120度宽视角的顶视型LED，曲线将显示一个宽广的、类似朗伯型的分布，其中强度在0度（垂直于LED表面）最高，并向边缘平滑递减。此模式对于设计光学器件和理解照明均匀性至关重要。

6. 机械与封装信息

6.1 封装尺寸

2016 SMD封装的标称尺寸为长2.0mm，宽1.6mm，高0.75mm。底视图显示了焊盘布局和极性标记。阳极和阴极焊盘清晰标识，阴极通常通过封装上的标记或切角来指示。除非另有规定，尺寸公差为±0.1mm。

6.2 极性标识

正确的极性至关重要。封装包含一个视觉标记（例如，一个点、一条线或切角）来识别阴极端子。焊盘图案是不对称的，以防止组装过程中错误放置。

7. 焊接与组装指南

7.1 回流焊温度曲线

提供了适用于无铅焊接工艺的详细回流焊温度曲线。关键参数包括：

• 预热：在60-120秒内从150°C升温至200°C。
• 升温速率：达到峰值温度的最大速率为3°C/秒。
• 液相线以上时间（T_L=217°C）：60-150秒。
• 封装体峰值温度（T_P）：最高260°C。
• 在T_P:±5°C内的时间：
• 最长30秒。降温速率：
• 最大6°C/秒。总循环时间：

从25°C到峰值温度最长8分钟。

1. 7.2 重要注意事项回流焊限制：
2. 建议LED不要经受超过两次的回流焊。如果第一次焊接后超过24小时再进行第二次回流焊，LED可能会损坏。焊后维修：
3. LED经过回流焊后，不应在其上进行维修（例如，使用烙铁），因为局部热量可能导致损坏。功耗：

必须在应用的热设计中小心谨慎，确保功耗不超过绝对最大额定值，因为这直接影响结温和寿命。

8. 包装与订购信息

8.1 编带与卷盘包装

• 为便于自动化贴片组装，LED以压纹载带和卷盘形式提供。载带尺寸：
• 有明确规定，以确保与送料器设备兼容。卷盘容量：
• 每卷最多5000片。累积公差：

10个间距的累积公差为±0.2mm。

8.2 外包装

• 卷盘进一步包装在箱子中以便运输和储存。箱子容量：
• 标准配置为每箱10卷，也可选择每箱30卷或60卷。标签：

箱子和内袋贴有包含关键信息的标签，包括料号、生产日期代码、批号、数量和产品参数。防潮袋中包含干燥剂以保护元件。

9. 应用设计考量

9.1 LED驱动

LED是电流驱动器件。强烈建议使用恒流源而非恒压源，以确保稳定的光输出并防止热失控。驱动器应设计为提供所需的工作电流（例如，额定规格为40mA），同时保持在绝对最大额定值范围内。正向电压分档信息对于计算驱动器所需的电压裕量非常有用。

9.2 热管理

尽管采用了增强散热型封装，有效的散热对于性能和寿命仍然至关重要。PCB布局应使用足够的铜面积（散热焊盘）连接到LED的焊盘，以将热量从结区传导出去。在最大额定电流或接近该电流下工作会产生更多热量，需要更积极的热设计以保持结温（Tj）远低于其110°C的最大限值。

9.3 光学集成

120度的宽视角使这些LED适用于需要宽广、漫射照明而无需二次光学器件的应用。对于聚焦光束，则需要主光学器件（透镜）或反射器。2016封装的小光源尺寸有利于光学控制。

10. 技术对比与差异化

• 在单色SMD LED领域中，T20/2016系列凭借以下特定优势定位：与更小封装（如0603，0402）对比：
• 由于其更大的尺寸，提供显著更高的光输出和更好的热性能，使其适用于更高功率的通用照明任务，而不仅仅是指示灯功能。与更大封装（如5050，7070）对比：
• 为空间受限的设计提供更紧凑的占位面积，同时仍能提供可观的光通量，在尺寸和性能之间取得平衡。散热增强：
• 明确提及增强散热型封装设计是与许多标准LED封装的关键区别，意味着在连续运行下具有更好的可靠性。全面分档：

针对光通量、波长和电压的详细分档为设计者提供了高一致性应用所需的工具，而并非所有LED系列都有如此严格的定义。

11. 常见问题解答 (FAQ)

11.1 "典型值"与"最小值"光通量有何区别？

"典型值"（Typical）代表测试条件下生产中的平均或最常见输出。"最小值"（Minimum）是保证的下限；任何符合规格的LED都将在此水平或以上运行。设计者应在最坏情况计算中使用"最小值"，以确保其应用满足最低亮度要求。

11.2 我可以持续以最大电流50mA驱动此LED吗？

虽然绝对最大额定值为50mA，但在此水平下连续运行将产生最大热量，并可能将结温推向其极限，除非采用特殊的热管理。为了获得最佳寿命和稳定性能，建议在测试电流40mA或以下运行，或仔细模拟在50mA下的热性能。

11.3 如何解读料号以订购正确的LED？

您必须参考料号编码系统表。您需要根据您的要求定义每个占位符（X1到X10）：封装类型（20代表2016）、所需颜色/波长、所需光通量档位、电压档位以及特定的颜色代码（例如，F代表ERP标准）。请向您的供应商提供完整构建的料号以进行精确订购。

11.4 为何超过24小时后不建议进行第二次回流焊？

这可能与湿度敏感性有关。SMD封装会从大气中吸收湿气。在快速回流焊过程中，这些被困住的湿气会汽化并导致内部分层或开裂（"爆米花"效应）。如果器件从防潮袋中取出后未在特定时间窗口内焊接，或暴露时间过长，则在第二次回流焊前可能需要烘烤以去除湿气。该注意事项通过建议完全避免此做法来简化流程，除非遵循特定的处理程序。

12. 实际应用示例

1. 场景：设计一款装饰性RGB洗墙灯。元件选择：
2. 工程师从T20系列中选择红、绿、蓝LED。他们选择特定的波长档位（例如，625-630nm红，525-530nm绿，465-470nm蓝）以实现所需的色域。他们还选择中档光通量档位（例如，代码AC或AD）以获得平衡的亮度。电路设计：
3. 设计了三个独立的恒流驱动器，每个颜色通道一个，设置为40mA。驱动器输出电压裕量根据数据手册中的最大VF（例如，绿/蓝为3.4V）加上一些余量来确定。PCB布局：
4. LED放置在PCB上，并连接有充足的铜浇灌区域到其散热焊盘。布局遵循尺寸图中的推荐焊盘图案，以确保正确的焊接和对齐。热分析：
5. 考虑到封闭式灯具，工程师计算了从结到环境的预期热阻。他们确保即使多个LED同时点亮，估计的结温也保持在85°C以下，以实现长寿命。组装：

PCB组装严格按照规定的回流焊温度曲线进行。LED在袋子打开后的建议时间窗口内使用，以避免湿气问题。

13. 工作原理简介

发光二极管（LED）是一种当电流通过时会发光的半导体器件。这种现象称为电致发光。在像T20系列这样的单色LED中，一个半导体芯片（通常由AlInGaP（用于红/黄）或InGaN（用于蓝/绿）等材料制成）被封装在内部。当施加超过芯片带隙电压的正向电压时，电子和空穴在半导体有源区复合，以光子（光）的形式释放能量。半导体的特定材料成分和结构决定了发射光的波长（颜色）。封装的作用是保护芯片、提供电气连接，并包含荧光粉（用于白光LED）或透明圆顶/透镜以塑造光输出。2016封装的设计侧重于有效地提取这种光并管理由非辐射复合和电阻产生的热量。

14. 技术发展趋势

• 像T20系列这样的SMD LED的发展遵循几个关键的行业趋势：效率提升（流明/瓦）：
• 持续的材料科学和芯片设计改进不断推动更高的发光效率，意味着每单位消耗的电能产生更多的光输出。小型化与高功率：
• 趋势是将更高的光输出封装到更小的封装中，正如2016的后继者（如1010甚至更小的芯片）所见。这使得产品设计更加纤薄。增强的可靠性与热管理：
• 随着功率密度的增加，正在采用先进的封装材料（例如，陶瓷基板、高导热性模塑化合物）以更好地管理结温，这是影响LED寿命的主要因素。标准化与分档：
• 行业趋向于更精确和标准化的分档系统，为设计者提供可预测的性能，这对于需要数千个单元间颜色和亮度一致性的应用至关重要。智能与集成化LED：