SMD LED 17-21 蓝色芯片数据手册 - 1.6x0.8x0.6mm - 最大3.1V - 40mW - 英文技术文档

产品概述

17-21系列是一款紧凑型表面贴装器件（SMD）发光二极管（LED），采用InGaN（氮化铟镓）芯片产生蓝光。该组件专为现代自动化电子制造而设计，与传统引线封装相比，在电路板空间利用和组装效率方面具有显著优势。

1.1 核心优势与产品定位

17-21 SMD LED 的主要优势在于其微型封装尺寸。与引线框架型 LED 相比，其尺寸显著减小，为产品设计师和制造商带来了多项关键益处。它允许采用更小的印刷电路板（PCB）设计，这对于现代紧凑型电子设备至关重要。此外，它支持更高的封装密度，意味着可以在单块电路板上放置更多元器件，从而在有限空间内优化功能。这也降低了对元器件和成品的存储空间需求。最终，这些因素共同促进了更小、更轻、更便携的终端用户设备的开发。SMD 封装的轻量化特性使其特别适用于对重量有严格要求的微型和便携式应用。

1.2 合规性与环境规范

本产品设计符合现代环境与法规标准。其为无铅（Pb-free）元件，符合全球有害物质限制要求。产品本身持续符合RoHS（有害物质限制）指令。同时，其亦符合欧盟REACH（化学品注册、评估、授权和限制）法规。此外，该产品被归类为无卤素产品，对溴（Br）和氯（Cl）含量有严格限制：单项含量均低于900 ppm，且溴氯总含量（Br+Cl）低于1500 ppm。

1.3 制造与兼容性

该LED以8mm载带包装，卷绕在7英寸直径的卷盘上，这是大批量自动化贴装生产线的标准包装方式。此包装形式确保了与自动贴装设备的兼容性，从而简化了生产流程。该元件也兼容标准的红外回流焊和气相回流焊工艺，这些是SMD元件贴装到PCB上的主流方法。它为单色类型，发射蓝色光谱的光。

2. 技术参数：深入的客观解读

本节对数据手册中定义的电气、光学和热学参数进行了详细、客观的分析，并解释了它们对电路设计和可靠性的重要意义。

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性损坏的应力极限。这些并非正常工作条件，而是绝不能超越的阈值。

• 反向电压 (VR): 5V - 施加超过5V的反向偏置电压可能导致结击穿。datasheet明确指出该器件并非为反向工作而设计；VR额定值仅在反向电流 (IR) 测试条件下适用。
• 正向电流 (IF): 10mA - 这是为确保长期可靠运行而推荐的最大连续直流正向电流。
• 峰值正向电流 (IFP): 40mA - 此额定值适用于占空比为1/10、频率为1 kHz的脉冲条件。它表明器件能够承受短暂的高电流脉冲，此类脉冲可用于亮度闪烁或多路复用方案。
• 功耗 (Pd): 40mW - 这是在环境温度 (Ta) 为 25°C 时，封装所能耗散的最大热功率。超过此限制有过热和加速 LED 芯片性能衰退的风险。
• 静电放电 (ESD): 150V (HBM) - 此项规定了人体模型 ESD 耐受电压。它表明器件具有中等水平的 ESD 敏感性；必须采取适当的处理程序（例如，使用接地工作台、防静电腕带）以防止静电造成损坏。
• 工作温度 (Topr): -40°C 至 +85°C - 该LED额定在此宽泛的环境温度范围内正常工作，适用于消费电子、工业及部分汽车应用（不包括安全关键系统）。
• 存储温度 (Tstg): -40°C 至 +90°C - 设备在未通电状态下可在此温度范围内储存，性能不会下降。
• 焊接温度 (Tsol):
  • 回流焊：峰值温度260°C，最长持续10秒。
  • 手工焊接：烙铁头温度最高350°C，每个端子焊接时间不超过3秒。

2.2 光电特性

除非另有说明，这些参数均在Ta=25°C、IF=5mA的标准测试条件下测得。它们定义了核心光输出和电气性能。

• 发光强度 (Iv): 11.5 mcd (最小值) 至 28.5 mcd (最大值) - 这是LED以毫坎德拉为单位测量的感知亮度。其宽泛的范围表明单个器件之间存在显著差异，这通过后文描述的分档系统进行管理。表格中未指定典型值。
• 视角 (2θ1/2): 140° (典型值) - 这个非常宽的视角表明LED在一个宽阔的半球范围内发光。强度是在其值下降到峰值一半的角度处测量的（因此称为2θ1/2）。
• 峰值波长 (λp): 468 nm (典型值) - 发射光的光谱功率分布达到最大值时的波长。这是InGaN半导体材料的一个物理特性。
• 主波长 (λd): 465.0 nm 至 470.0 nm - 这是人眼感知到的、与LED光色相匹配的单色光波长。它是颜色规格的关键参数。容差为±1nm。
• 光谱辐射带宽 (Δλ): 25 nm (典型值) - 此项测量的是发射光谱在最大功率一半处的宽度（半高全宽 - FWHM）。25nm的数值是蓝色InGaN LED的典型特征，表明其光谱颜色相对纯净。
• 正向电压 (VF): 2.7V (最小值) 至 3.1V (最大值) - 当流过规定的正向电流（5mA）时，LED两端的电压降。此参数对于设计限流电路（通常是一个电阻）至关重要。容差为 ±0.1V。
• 反向电流 (IR): 50 μA (最大值) - 施加最大反向电压 (5V) 时流过的微小漏电流。此测试仅用于特性表征。

3. 分档系统说明

为管控制造过程中固有的性能差异，LED 会按性能分档。这使得设计人员能够为其应用选择特性一致的元器件。

3.1 光强分档

LED根据其在IF=5mA条件下测得的光强进行分类。

• Bin Code L: 最小值 11.5 mcd，最大值 18.0 mcd。
• Bin Code M最小18.0 mcd，最大28.5 mcd。

发光强度的容差为±11%。需要更高且更一致亮度的设计者会指定Bin M。

3.2 主波长分档

LED根据其主波长进行分选，以确保颜色一致性。

• Bin Code X: 最小465.0 nm，最大470.0 nm。

主波长容差为±1纳米。所有器件均落在5纳米的严格范围内，确保蓝色色调均匀一致。

3.3 正向电压分档

LED根据其在IF=5mA条件下的正向压降进行分档。这对于电源设计以及确保多个LED并联时电流分布均匀至关重要。

• Bin Code 10: 最小值2.7V，最大值2.9V。
• Bin Code 11最小值2.9V，最大值3.1V。

正向电压容差为±0.1V。从同一电压分档中选择LED可最大程度减少并联阵列中的亮度差异。

4. 性能曲线分析

数据手册中引用了“典型电光特性曲线”。虽然文中未提供具体图表，但我们可以推断其标准内容和意义。

4.1 电流-电压 (I-V) 特性曲线

典型的I-V曲线展示了正向电流(IF)与正向电压(VF)之间的关系。它体现了二极管的指数特性。该曲线使设计者能够在额定范围内，针对任意给定的工作电流确定VF值，这对于计算正确的串联限流电阻值至关重要：R = (Vsupply - VF) / IF。

4.2 光强-正向电流 (Iv-IF) 特性曲线

该曲线展示了光输出如何随正向电流增加。它通常在一定范围内呈线性关系，但在更高电流下会因热效应和效率影响而饱和。此图有助于设计者选择一个能平衡亮度、功耗与器件寿命的工作点。

4.3 光谱分布

光谱分布图会显示作为波长函数的相对光功率输出。它将围绕典型的峰值波长468nm，半高宽约为25nm，从而确认其为单色蓝光输出。

4.4 温度依赖性

显示正向电压和发光强度随结温变化的曲线对于理解实际环境中的性能至关重要。通常，VF 随温度升高而降低（负温度系数），而发光强度也随温度升高而下降。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

17-21 SMD LED 封装尺寸极为紧凑。关键尺寸（单位：mm）包括：本体长1.6、宽0.8、高0.6。封装底部有两个可焊接端子（阳极和阴极）。封装本体顶部设有阴极标记，以便在组装和检查时正确识别极性方向。所有未注公差均为±0.1mm。

5.2 极性标识

正确的极性对于LED的正常工作至关重要。封装上包含一个视觉标记以识别阴极（负极）。这通常是LED本体顶部的一个绿点、一个凹口或一个斜切角。PCB封装设计必须与此标记对齐，以确保正确的电气连接。

6. 焊接与组装指南

正确的操作和焊接对于保持SMD LED的可靠性和性能至关重要。

6.1 回流焊接温度曲线

推荐的无铅回流焊温度曲线如下：

• 预热：在60-120秒内从环境温度升温至150-200°C。
• 均热/回流: 在217°C（无铅焊料的液相线温度）以上的时间应为60-150秒。峰值温度不得超过260°C，且在255°C或以上的时间不得超过30秒。
• 冷却: 最大冷却速率应为每秒6°C。
• 重要：同一器件不应进行超过两次的回流焊接。

6.2 手工焊接注意事项

若必须进行手工焊接，务必格外小心：

• 使用烙铁头温度低于350°C的烙铁。
• 每个引脚加热时间不得超过3秒。
• 使用额定功率为25瓦或更低的电烙铁。
• 焊接每个引脚之间至少间隔2秒，以防止热量积聚。
• 该datasheet提醒，手工焊接过程中常发生损坏。

6.3 存储与潮湿敏感性

LED封装在带有干燥剂的防潮阻隔袋中，以防止吸收大气中的湿气，这种湿气可能导致回流焊过程中发生“爆米花”现象（封装开裂）。

• 请勿打开 在产品准备使用前，请勿打开防潮袋。
• 开封后储存条件：温度≤30°C，相对湿度≤60%。
• 使用期限: 开封后请在168小时（7天）内使用。未使用的LED必须重新密封在防潮包装中。
• 烘烤如果干燥剂指示剂已变色或超出车间寿命，请在焊接前将LED在60±5°C下烘烤24小时以去除湿气。

6.4 设计与组装应力

• Current Limiting必须使用外部限流电阻。LED的指数型I-V特性意味着电压的微小增加会导致电流大幅上升，若无电阻将立即烧毁。
• 机械应力在加热（焊接）过程中或组装后弯曲电路板时，请勿对LED施加机械应力。
• 维修：不建议在焊接后进行维修。如不可避免，请使用双头烙铁同时加热两个端子，并在不使单侧受力的情况下抬起元件。任何维修尝试后，请验证器件特性。

7. 封装与订购信息

7.1 卷带包装规格

LED采用压纹载带包装，便于自动化操作。

• 载带宽度: 8mm.
• 卷盘直径: 7英寸。
• 每卷数量3000件。
• 载带口袋和卷盘的详细尺寸见数据手册图纸。

7.2 标签说明

卷盘和包装标签包含用于追溯和正确应用的关键信息：

• CPN: 客户产品编号（由买方指定）。
• P/N: 制造商产品编号。
• QTY: 包装数量（例如：3000）。
• CAT: 发光强度等级（例如，L 或 M）。
• HUE: Chromaticity Coordinates & Dominant Wavelength Rank (e.g., X).
• REF正向电压等级（例如，10或11）。
• LOT No：用于追溯的制造批号。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

数据手册列出了几种适合17-21蓝色LED特性的关键应用：

• 背光：适用于需要小型、明亮指示器的仪表盘、薄膜开关和控制面板。
• 电信设备: 用作电话、传真机和网络设备上按钮的状态指示灯或背光。
• 平面背光：适用于小型LCD显示屏、开关标识和符号，通常与导光板结合使用。
• 通用指示灯用途：适用于任何需要紧凑、可靠的蓝色状态或指示灯的场合。

8.2 设计注意事项

• 电流驱动电路：务必使用串联电阻。根据分档（Bin）中的最大正向电压（VF，例如3.1V）进行计算，以确保在最差条件下仍能提供足够的限流。
• 热管理:
• 视角: 140°的视角提供了非常宽广的可视范围，这对于面板指示灯来说非常出色，但如果需要更聚焦的光束，则可能需要导光板或扩散片。
• ESD保护：若LED连接至用户可接触的端口，则需在输入线路上实施ESD保护；或在处理和组装过程中确保严格的ESD控制。

8.3 应用限制

数据手册包含关于高可靠性应用的重要免责声明。本产品可能不适用于：

• 军事/航空航天系统。
• 汽车安全/安保系统（例如，安全气囊控制、刹车灯）。
• 医疗生命支持或重症监护设备。

对于此类应用，需要具备不同资质、更严格公差和更高可靠性等级的组件。设计人员必须联系制造商，以讨论其在标准消费/工业用途之外的任何应用中的适用性。

9. 技术对比与差异化

虽然数据手册中未直接与其他产品进行比较，但我们可以根据其规格参数，客观地突出17-21系列的关键差异化特点。

9.1 关键差异化优势

• 极致小型化：1.6x0.8mm的占位面积属于最小的SMD LED封装之一，可实现超紧凑设计。
• 广视角: 140°的视角异常宽广，与许多光束较窄的LED相比，提供了卓越的离轴可见性。
• 无卤合规符合严苛的无卤素要求，这对于注重环保的设计和某些市场法规日益重要。
• 全面分档提供光强、波长和电压分档，确保在大规模生产应用中具有高度一致性。

9.2 与大型软件包的考量对比

与更大的SMD LED（例如3528、5050）相比：

• 最大功率较低：40mW的额定耗散功率低于更大尺寸的封装，限制了最大亮度。
• 热性能: 尺寸更小可能导致热阻更高，使得在更高驱动电流下散热问题更为关键。
• 操作难度微小的尺寸使得手动制作原型和返修更具挑战性。

10. 常见问题（基于技术参数）

Q1: 使用5V电源时，我应该选用多大阻值的电阻？ A: 使用最大正向电压VF为3.1V（Bin 11）和目标电流5mA计算：R = (5V - 3.1V) / 0.005A = 380欧姆。最接近的标准值是390欧姆。用最小VF（2.7V）重新计算以校验电流：I = (5-2.7)/390 ≈ 5.9mA，这是安全的。390Ω电阻是一个良好的起点。

Q2: 我能否以20mA驱动此LED以获得更高亮度？ A: 不能。连续正向电流的绝对最大额定值为10mA。以20mA工作将超出此额定值，会显著缩短寿命并很可能导致立即失效。如需更高亮度，请选择额定电流更高的LED，或在IFP额定值范围内使用脉冲驱动（占空比1/10，电流40mA）。

Q3: 手工焊接后LED能亮但很暗，为什么？ A: 这是典型的焊接温度过高或时间过长导致的热损伤迹象。高温可能损坏封装内的半导体芯片或键合线。请务必严格遵守手工焊接规范（最高350°C，每个焊点最多3秒）。

Q4: 我这一批LED的蓝色有轻微差异，这正常吗？ A: 正常，这是固有的生产差异。因此我们设置了主波长分档（HUE=X, 465-470nm）。对于要求颜色严格一致的应用（如多LED显示屏），您必须指定并使用同一生产批次的LED，并确保供应商提供严格的分档。

11. 实用设计与应用案例

11.1 案例研究：低功耗状态指示面板

场景：设计一个带有12个蓝色状态指示灯的紧凑型控制面板。空间极其有限，均匀的亮度/颜色对于用户体验至关重要。 设计决策： 元器件选型: 选择17-21 LED，因其占位面积最小。 分档规范：所有LED均选用M档（更高光强）和X档波长。指定全部来自同一电压档（例如10档），以确保并联时电流消耗一致。 电路设计：使用5V电源轨。在正向电压VF~2.8V（典型值，10档）下，选择430Ω电阻以获得约5mA电流：(5-2.8)/0.005=440Ω，430Ω为标准值。这使每个LED的光强约为11-18 mcd。 PCB布局：按照阴极标记统一放置LED的方向。确保焊盘设计与数据手册推荐的封装尺寸一致，以避免回流焊时发生立碑现象。 组装：使用提供的回流焊温度曲线。生产线就绪前请保持包装袋密封。打开卷盘后，请在7天内使用所有LED。 结果: 一个密集、外观专业的仪表板，具有均匀、明亮的蓝色指示灯，通过严格遵循数据手册参数得以可靠实现。

LED 规格术语

LED 技术术语的完整解释