SMD LED 0201 蓝色规格书 - 尺寸 0.6x0.3x0.25mm - 电压 2.8-3.8V - 功率 80mW - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档详细介绍了采用0201封装尺寸的微型表面贴装器件（SMD）发光二极管（LED）的规格。该元件专为自动化印刷电路板（PCB）组装而设计，是空间受限应用的理想选择。该LED采用氮化铟镓（InGaN）半导体材料发出蓝光，并配有水清透镜以实现最佳光输出。

1.1 核心优势与目标市场

该LED的主要优势包括其极其紧凑的尺寸、与大批量自动化贴装设备的兼容性，以及适用于无铅红外（IR）回流焊接工艺。其设计符合RoHS（有害物质限制）标准。其目标应用涵盖广泛的消费电子和工业电子领域，包括但不限于状态指示灯、前面板和键盘的背光、通信设备中的信号灯、办公自动化设备、家用电器和室内标识。其微型尺寸使其在智能手机、平板电脑和可穿戴技术等便携式设备中尤其具有价值。

2. 技术参数：深入客观解读

本节详细介绍了LED在标准测试条件下的工作极限和性能特征。

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时指定。最大连续直流正向电流（IF）为20 mA。允许更高的100 mA峰值正向电流，但仅适用于占空比为1/10、脉冲宽度为0.1 ms的脉冲条件。最大功耗为80 mW。该器件的工作温度范围为-40°C至+85°C，可在-40°C至+100°C的环境中存储。

2.2 光电特性

除非另有说明，光电特性均在Ta=25°C、正向电流（IF）为20 mA的条件下测量。发光强度（Iv）的典型范围为90.0 mcd至224.0 mcd，使用经过滤波以匹配CIE明视觉响应曲线的传感器测量。视角（2θ1/2）定义为强度降至轴向值一半时的全角，典型值为110度，表明其具有宽广的视角模式。峰值发射波长（λp）中心位于468 nm。决定感知颜色的主波长（λd）范围为465 nm至475 nm。光谱带宽（Δλ）约为25 nm。驱动20 mA电流通过LED所需的典型正向电压（VF）介于2.8 V至3.8 V之间。在反向电压（VR）为5V时，最大反向电流（IR）规定为10 μA；必须注意，该器件并非设计用于反向偏置工作。

3. 分档系统说明

为确保生产一致性，LED根据关键参数被分档。这使得设计人员可以选择满足特定颜色、亮度和电气行为要求的元件。

3.1 正向电压（VF）分档

LED被分为五个电压档（D7至D11）。每个档位代表0.2 V的范围，从2.8-3.0 V（D7）到3.6-3.8 V（D11）。每个档位内的容差为±0.10 V。这种分档有助于设计稳定的恒流驱动电路，尤其是在多个LED串联连接时。

3.2 发光强度（IV）分档

光输出分为四个强度档：Q2（90.0-112.0 mcd）、R1（112.0-140.0 mcd）、R2（140.0-180.0 mcd）和S1（180.0-224.0 mcd）。每个强度档的容差为±11%。这允许根据应用亮度需求进行选择，确保多LED阵列的视觉一致性。

3.3 主波长（WD）分档

颜色（主波长）通过两个档位控制：AC（465.0-470.0 nm）和AD（470.0-475.0 nm）。每个波长档的容差为±1 nm。这种严格控制对于需要特定色点或混色的应用至关重要。

4. 性能曲线分析

虽然规格书中引用了具体的图形曲线（例如，图1为光谱分布，图5为视角），但此处分析了它们的典型含义。正向电流与正向电压（I-V）特性将显示典型的二极管指数关系。在指定的工作范围内，发光强度通常与正向电流成正比。峰值发射波长可能随着结温升高而出现轻微的负向偏移，这意味着随着器件发热，蓝光的波长可能会变得非常轻微地缩短。110度的宽视角曲线表明其具有接近朗伯体的发射模式，提供了良好的离轴可见性。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该LED符合EIA标准0201封装外形。关键尺寸包括典型本体长度0.6 mm、宽度0.3 mm和高度0.25 mm。除非另有规定，所有尺寸公差均为±0.2 mm。该封装具有两个用于表面贴装的阳极/阴极端子。

5.2 推荐的PCB焊盘设计

提供了用于可靠焊接的焊盘图形设计。推荐的焊盘布局针对红外或气相回流工艺进行了优化，确保形成适当的焊角并保持机械稳定性。遵循此布局对于防止回流焊接过程中出现立碑现象（元件一端翘起）至关重要，尤其是对于如此小的元件。

5.3 极性识别

组装时必须注意极性。应查阅规格书以了解标识阴极的具体标记或内部芯片结构。错误的极性连接将导致LED无法点亮，并且施加超过最大额定值的反向电压可能会损坏器件。

6. 焊接与组装指南

6.1 红外回流焊接曲线

提供了符合J-STD-020B标准的无铅（Pb-free）工艺建议回流曲线。关键参数包括预热区（通常为150-200°C，最长120秒）、受控升温至峰值温度不超过260°C，以及适合所用焊膏的液相线以上时间（TAL）。峰值温度下的总时间应限制在最长10秒。需要强调的是，最佳曲线取决于具体的PCB设计、焊膏和炉子，因此建议进行板级特性分析。

6.2 手工焊接

如果必须进行手工焊接，则必须格外小心。电烙铁头温度不应超过300°C，并且与LED端子的接触时间应限制在最长3秒，且仅限单次焊接操作。过热会损坏半导体芯片或塑料封装。

6.3 存储与处理条件

LED对湿气敏感。当存储在原装密封防潮袋（内含干燥剂）中时，应保持在≤30°C和≤70%相对湿度（RH）的条件下，并在一年内使用。一旦打开袋子，在≤30°C和≤60% RH条件下的"车间寿命"为168小时（7天）。超过此时间暴露的元件需要在回流前进行烘烤程序（约60°C，至少48小时）以去除吸收的湿气，防止焊接过程中出现"爆米花"现象或封装开裂。

6.4 清洗

如果焊接后需要清洗，只能使用指定的溶剂。在室温下将LED浸入乙醇或异丙醇中少于一分钟是可以接受的。使用未指定或腐蚀性化学品可能会损坏封装材料、透镜或内部键合。

7. 包装与订购信息

7.1 编带与卷盘规格

LED以供自动化组装的包装形式提供。它们被安装在12 mm宽的凸起载带中。此载带缠绕在标准的7英寸（178 mm）直径卷盘上。每个满卷包含4000片。对于少于满卷的数量，最小包装数量为500片。包装符合ANSI/EIA-481规范。

7.2 料号解读

料号通常编码了关键属性。虽然完整的命名规则可能是专有的，但它通常包括封装尺寸（0201）、颜色（蓝色，由"B"表示）以及可能的性能分档代码。确切的产品由规格书标题中列出的完整料号标识。

8. 应用建议

8.1 典型应用电路

为实现稳定可靠的工作，必须使用恒流源驱动LED，而非恒压源。简单的串联电阻是最常见的限流方法。电阻值（R）的计算公式为 R = (电源电压 - VF) / IF，其中VF是规格书中的正向电压（保守设计时使用最大值），IF是所需的正向电流（例如，20 mA）。例如，使用5V电源和VF为3.8V时，R = (5 - 3.8) / 0.02 = 60 Ω。一个62 Ω或68 Ω的标准值电阻将是合适的。对于精密或电池供电的应用，推荐使用专用的LED驱动IC。

8.2 设计考虑与注意事项

热管理：尽管功耗较低（最大80 mW），确保焊盘周围有足够的PCB铜箔面积有助于散热，维持LED的效率和寿命，尤其是在高环境温度下。
ESD防护：与所有半导体器件一样，LED对静电放电（ESD）敏感。组装过程中应遵循适当的ESD处理程序。
光学设计：水清透镜提供了一个明亮的点光源。如需漫射或成形的光输出，可在产品外壳中加入外部导光板、扩散片或透镜。
电流降额：以低于最大额定值的电流（例如，15 mA而非20 mA）工作LED，可以显著提高其工作寿命并减少热应力。

9. 技术对比与差异化

0201封装代表了市面上最小的SMD LED尺寸之一，对于超小型化设计，相比0402或0603封装具有显著的尺寸优势。采用InGaN技术提供了高效的蓝光发射。110度的宽视角与水清透镜的结合，使其区别于窄视角或漫射透镜的变体，适用于需要广泛可见性的应用。其与标准无铅回流曲线的兼容性使其符合现代、符合RoHS的制造工艺。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

问：我可以用3.3V电源驱动这个LED吗？
答：可以，但需要精心设计。由于正向电压（2.8-3.8V）接近电源电压，限流电阻值将非常小，使得电流对VF和电源电压的变化高度敏感。建议使用专用的低压差恒流驱动器，以便从3.3V电源轨实现稳定工作。
问：峰值波长和主波长有什么区别？
答：峰值波长（λp）是LED光谱输出曲线最高点处的波长。主波长（λd）是一个计算值，代表在人眼看来具有相同颜色的纯单色光的单一波长。λd与颜色感知和匹配更相关。
问：如果器件不用于反向工作，为什么还有反向电流规格？
答：反向电流（IR）是在受控的5V反向偏压下测试的泄漏规格。它是一种质量和参数测试，而非工作条件。在电路中施加反向电压可能会损坏器件。
问：订购时如何解读分档代码？
答：您可以指定所需的VF、IV和WD分档代码（例如，D9、R2、AC），以确保收到特性紧密集中的LED以满足您的应用需求，但这可能会影响供货和成本。

11. 实际设计与使用案例

案例：可穿戴设备PCB上的状态指示灯
一位设计师正在设计一款紧凑型健身追踪器。电路板空间极其有限。需要一个蓝色LED来指示蓝牙配对状态和低电量。选择0201 LED是因为其极小的尺寸。设计师选择了强度档R1（112-140 mcd）以获得足够的可见性。LED通过一个100Ω的串联电阻（根据3.0V电池和典型VF计算得出）由系统微控制器的GPIO引脚驱动。PCB布局遵循推荐的焊盘几何形状。在组装过程中，制造商使用提供的无铅回流曲线。由于卷盘打开后PCB存储超过一周，湿敏元件在使用前进行了烘烤。最终产品拥有一个可靠、明亮的状态指示灯，占用最小的空间和功耗。

12. 工作原理简介

LED是一种半导体p-n结二极管。当施加正向电压时，来自n型区域的电子和来自p型区域的空穴被注入结区。当这些载流子复合时，能量以光子（光）的形式释放。发射光的颜色（波长）由半导体材料的能带隙决定。该特定LED使用氮化铟镓（InGaN）化合物半导体，其能带隙对应于蓝光发射。水清环氧树脂透镜封装了半导体芯片，提供机械保护，并塑造光输出模式。

13. 技术趋势

指示灯和背光LED的趋势继续朝着进一步小型化、提高效率（每单位电功率产生更多光输出，以流明/瓦衡量）和更高可靠性发展。封装设计正在演进以改善热性能，允许在小封装中使用更高的驱动电流。在波长随温度和寿命的稳定性方面也在持续发展。采用先进的半导体材料和外延生长技术，能够更精确地控制色点，并从更小的芯片尺寸中获得更高的亮度。集成化，例如在LED封装本身内集成限流电阻或保护二极管，是另一个简化电路设计并节省电路板空间的趋势。