SMD LED 17-215/BHC-BP2Q2M/3T 蓝光芯片数据手册 - 2.0x1.25x0.8mm - 典型电压3.35V - 电流20mA - 功率75mW - 英文技术文档

产品概述

17-215/BHC-BP2Q2M/3T是一款采用InGaN（氮化铟镓）半导体芯片产生蓝光的表面贴装器件（SMD）发光二极管（LED）。该元件专为现代自动化电子制造工艺设计，相比传统的引线框架LED，其紧凑的封装尺寸有助于实现更高的电路板密度和终端设备的小型化。

1.1 核心优势与产品定位

该LED的主要优势源于其SMD封装。其显著缩小的尺寸有助于减少印刷电路板（PCB）占用面积、降低存储空间需求，并最终推动开发更小、更轻的电子设备。其封装重量轻的特点使其特别适合微型化和便携式应用。该产品定位于通用指示灯和背光解决方案，符合当代环保与制造标准。

1.2 合规性与环境规范

该元件符合多项关键行业标准。它采用无铅（Pb-free）工艺制造。所用材料符合欧盟REACH法规。此外，它满足无卤要求，溴（Br）和氯（Cl）含量均低于900 ppm，且两者总和低于1500 ppm。该产品亦设计为符合RoHS（有害物质限制）指令的规范。

2. 技术参数：深入客观解读

以下章节根据数据手册的定义，对器件的电气、光学及热学特性进行了详细、客观的分析。除非另有说明，所有参数均在环境温度（Ta）为25°C的条件下指定。

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能导致器件永久性损坏的极限。不保证在此类条件下或在此类条件下运行，电路设计中应予以避免。

• 反向电压 (VR): 5 V。反向偏压超过此电压可能导致结击穿。
• 连续正向电流 (IF)： 20 mA。这是为保障可靠运行而推荐的最大直流电流。
• 峰值正向电流 (IFP)： 100 mA。此值仅在脉冲条件下允许（占空比 1/10，频率 1 kHz），不得用于直流设计。
• 功耗 (Pd): 75 mW。这是封装可承受的最大功耗，计算公式为正向电压 (VF) * 正向电流 (IF)。
• 静电放电（ESD）人体模型（HBM）： 150 V。这表明对ESD具有中等敏感度；需要采取适当的操作程序。
• 工作温度（Topr）： -40°C 至 +85°C。设备在此环境温度范围内可正常工作。
• 存储温度 (Tstg): -40°C 至 +90°C。
• 焊接温度: 该器件可承受峰值温度为260°C、持续最长10秒的回流焊接，或每个引脚在350°C下、持续最长3秒的手工焊接。

2.2 光电特性

这些是正常工作条件（IF=20mA）下的典型性能参数。

• 发光强度 (Iv): 范围从57.00 mcd到112.00 mcd。具体数值由分档流程决定（参见第3节）。
• 视角 (2θ1/2): 130度（典型值）。此参数定义了发光强度为0度（轴向）测得的峰值强度一半时的角度宽度。
• 峰值波长 (λp)： 468纳米（典型值）。这是光谱功率分布达到最大值时的波长。
• 主波长 (λd): 范围从467.50 nm到473.50 nm。这是人眼感知到的、与LED输出颜色相匹配的单波长，同样受分档影响。
• 光谱带宽 (Δλ): 25 nm（典型值）。这是发射光谱的半高全宽（FWHM）。
• 正向电压（VF）： 在20mA电流下，范围从2.75 V到3.95 V，典型值约为3.35V。此参数已分级（参见第3节）。
• 反向电流（IR）： 施加5V反向电压时最大为50 μA。数据手册明确指出该器件并非为反向工作而设计；此参数仅用于测试目的。

关于容差的重要说明： 数据手册规定了制造容差：发光强度（±11%）、主波长（±1nm）和正向电压（±0.1V）。在需要严格参数控制的设计中必须考虑这些容差。

3. Binning System 说明

为管控半导体制造中的自然差异，LED会按性能分档。这确保了同一生产批次内的一致性。17-215型号采用三项独立的分档标准。

3.1 光强分档

LED根据其在20mA电流下的光输出被分为三个等级：
P2: 57.00 - 72.00 mcd
Q1: 72.00 - 90.00 mcd
Q2: 90.00 - 112.00 mcd

3.2 主波长分档

颜色（蓝色调）通过分选至两个波长区间进行控制：
A10: 467.50 - 470.50 nm
A11: 470.50 - 473.50 nm

3.3 正向电压分档

为辅助电流调节设计，LED 根据其在 20mA 电流下的正向压降进行分档：
5: 2.75 - 3.05 V
6: 3.05 - 3.35 V
7: 3.35 - 3.65 V
8: 3.65 - 3.95 V

特定产品代码 17-215/BHC-BP2Q2M/3T表示给定单元的合并组合（例如，B代表蓝色，P2/Q2代表强度，M代表波长等，具体参照标签说明）。

4. 性能曲线分析

虽然数据手册在第5页引用了典型的光电特性曲线，但文本内容中并未提供具体图表。通常，此类曲线会包括：

• 相对发光强度与正向电流关系曲线（I-I曲线）： 展示了光输出如何随电流增加，通常呈非线性关系，最终趋于饱和。
• 正向电压与正向电流关系曲线（V-I曲线）： 展示了二极管的指数关系，这对于设计限流电路至关重要。
• 相对发光强度与环境温度的关系： 说明了随着结温升高，光输出会下降，这是热管理的一个关键考量。
• Spectral Power Distribution: 该图表显示了以468nm峰值波长为中心、带宽约为25nm时，每个波长所发射的光强度。

设计人员应查阅图形数据手册中的这些曲线，以模拟非标准条件（不同电流、温度）下的性能。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该LED采用紧凑的矩形SMD封装。关键尺寸（单位：mm，除非另有说明，公差为±0.1mm）如下：
- 总长度：2.0 mm
- 总宽度：1.25 毫米
- 总高度：0.8 毫米
- 引脚（端子）尺寸和间距的定义符合标准 0603（英制）或类似的封装兼容性要求。阴极通常通过封装上的标记来识别。

5.2 极性标识

正确极性至关重要。封装包含一个视觉指示器（如凹口、圆点或斜角）以标示阴极引脚。PCB封装设计必须与此方向匹配。

6. 焊接与组装指南

遵循这些指南对于确保可靠性及防止组装过程中的损坏至关重要。

6.1 回流焊接温度曲线（无铅）

推荐的温度曲线至关重要：
- 预热： 150-200°C，持续60-120秒。
- 液相线以上时间（217°C）： 60-150秒。
- 峰值温度： 最高260°C。
- 峰值5°C以内时间： 最长10秒。
- 加热速率： 最高3°C/秒。
- 冷却速率： 最大6°C/秒。
限制： Reflow soldering should not be performed more than two times.

6.2 手工焊接

若无法避免手工焊接：
- Iron tip temperature: < 350°C.
- 每个端子的接触时间：≤ 3 秒。
- 电烙铁功率：≤ 25W。
- 每个焊点之间至少间隔2秒。
手工焊接存在较高的热损伤风险。

6.3 存储与湿敏度

LED采用内含干燥剂的防潮屏障袋包装。
1. 请在使用前再打开包装袋。
2. 开封后，未使用的LED必须在温度≤30°C、相对湿度≤60%的条件下储存。
3. 开封后的“车间寿命”为168小时（7天）。
4. 若超出此期限，或干燥剂指示剂已变色，则需进行烘烤：使用前在60±5°C下烘烤24小时。

6.4 使用注意事项

• 电流限制： 外部限流电阻是 强制性的LED的指数型电压-电流特性意味着微小的电压变化会导致电流大幅变化，若无电阻器会立即烧毁。
• 应力规避： 焊接过程中避免对封装施加机械应力，组装后请勿弯曲PCB。
• 维修： 不推荐。如确有必要，请使用双头烙铁同时加热两个端子并提起元件，以避免焊盘损坏。维修后请验证器件功能。

7. 包装与订购信息

7.1 卷带包装规格

元件以行业标准压花载带形式提供，卷盘直径为7英寸。
- 载带宽度： 8 毫米。
- 每卷带盘上的口袋数： 3000 个。
详细卷盘、载带和盖带尺寸见数据手册图纸。

7.2 标签说明

卷盘标签包含用于追溯和验证的关键信息：
- CPN: 客户部件号。
- P/N： 制造商部件号（例如：17-215/BHC-BP2Q2M/3T）。
- 数量： 包装数量。
- CAT： 发光强度等级（例如：P2、Q1、Q2）。
- 色调： 色度/主波长等级（例如：A10、A11）。
- REF： 正向电压等级（例如：5、6、7、8）。
- 批号： 用于追溯的生产批号。

8. 应用建议与设计考量

8.1 典型应用场景

• Backlighting: 适用于仪表盘面板、薄膜开关和键盘。
• Telecommunication Equipment： 电话、传真机和网络设备的状态指示灯与背光照明。
• LCD显示屏： 适用于小型单色或彩色LCD的侧入式或直下式背光。
• 通用指示： 消费电子和工业电子设备中的电源状态、模式指示灯及其他视觉信号指示。

8.2 电路设计注意事项

1. Current Drive: 务必使用串联电阻。计算电阻值 R = (电源电压 - 正向电压) / 正向电流。使用分档中的最大正向电压值（例如，3.95V）进行最坏情况下的电流计算，以确保正向电流绝不超过20mA。
2. 热管理： While power dissipation is low, ensure adequate PCB copper or ventilation if operating at high ambient temperatures (>70°C) to maintain light output and longevity.
3. ESD保护： 如果 LED 可由用户接触，请在输入线路上实施 ESD 保护，并在组装过程中遵循 ESD 安全操作程序。

8.3 应用限制

数据手册包含一项重要免责声明。本产品适用于一般商业和工业应用。 不 非专门设计或认证用于高可靠性应用，此类应用中的故障可能导致严重后果。这包括但不限于：
- 军事、航空航天或航空系统。
- 汽车安全或安保系统（例如，刹车灯、安全气囊指示灯）。
生命支持或关键医疗设备。
对于此类应用，必须采购具有相应资质和可靠性数据的组件。

9. 技术对比与差异化

While a direct comparison requires specific competitor data, key differentiators of this LED platform can be inferred:\p>

• 对比更大尺寸的SMD LED（例如：3528、5050）： 17-215型号的主要优势在于其极小的占位面积（约0603尺寸），可实现最高密度的指示灯或背光点。
• 对比直插式LED： 通过消除手工焊接和引脚弯折应力，实现了巨大的空间节省、与自动化贴装设备的兼容性以及更高的可靠性。
• 对比非分档LED： 三向分档（光强、波长、电压）为设计者提供了可预测且一致的性能，这对于要求外观均匀或并联阵列中电流精确匹配的应用至关重要。
• 合规性： 符合RoHS、REACH和无卤素要求是标准预期，但仍是关键的市场要求。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

Q1: 我能否以30mA驱动此LED以获得更高亮度？
A： 不可以。连续正向电流（IF）的绝对最大额定值为20mA。超过此额定值会损害可靠性，并可能导致立即或过早失效。100mA的峰值额定值仅适用于极短脉冲。

Q2：正向电压范围很宽（2.75-3.95V）。我该如何设计我的电路？
A： 您必须按照最坏情况（最高）VF进行设计，以确保限流电阻能为所有器件提供充分的电流控制。在电阻计算中使用最大VF（3.95V）可保证即使LED的实际VF较低，也不会超过20mA的限值。

Q3：如果对此LED进行超过两次焊接会怎样？
A： 数据手册明确说明回流焊接不应超过两次。额外的热循环会使内部焊线承受应力、导致环氧树脂透镜劣化或封装分层，从而降低可靠性或引发灾难性故障。

Q4：该LED的额定工作温度范围为-40°C至+85°C。它在90°C下能工作吗？
A： 工作温度是一项额定值，而非性能指标。虽然在90°C下可能不会立即失效，但其发光强度将显著降低，使用寿命会大幅缩短，且无法保证正常工作。系统设计应确保LED的环境温度保持在额定范围内。

11. 实际设计与应用案例

场景：设计一个带有10个统一蓝色LED的状态指示面板。
1. Binning Selection: 为确保视觉一致性，需为发光强度（例如所有Q2档：90-112 mcd）和主波长（例如所有A10档：467.5-470.5 nm）指定严格的分档。这可能是一项特殊订单要求。
2. 电路设计： 使用5V电源和最坏情况下的正向电压VF=3.95V（来自8档）。所需电阻R = (5V - 3.95V) / 0.020A = 52.5欧姆。采用最接近的标准值（例如56欧姆）。针对典型VF=3.35V重新计算实际电流：I = (5V - 3.35V) / 56 = 29.5mA。这超出了20mA额定值！因此，必须使用最小VF（2.75V）来计算最大可能电流：I_max = (5V - 2.75V) / 56 = 40.2mA。这是危险的。解决方案是使用更大的电阻。以15mA为目标留出裕量：R = (5V - 2.75V) / 0.015A ≈ 150欧姆。这确保电流在10mA（VF=3.95V时）至15mA（VF=2.75V时）之间，安全地低于所有分档的20mA限值。
3. 布局： 放置LED时保持方向一致。如需使用小型散热焊盘，请确保焊点饱满良好。
4. 装配： 请严格按照回流焊温度曲线操作。开封的卷盘若7天内未使用，请存放于干燥柜中。

12. 工作原理介绍

该LED基于半导体p-n结的电致发光原理工作。其有源区由InGaN构成。当施加超过二极管开启阈值的正向电压时，来自n型区域的电子和来自p型区域的空穴被注入有源区。当这些载流子复合时，会以光子（光）的形式释放能量。InGaN合金的具体成分决定了带隙能量，从而直接决定了发射光的波长（颜色）——在本例中为蓝色（约468 nm）。环氧树脂封装用于保护半导体芯片、塑造光输出光束（130度视角），并提供焊接所需的机械结构。

13. 技术趋势与背景

17-215 LED代表了SMD LED技术的成熟阶段。该领域的主要趋势包括：
- 效率提升： 外延生长技术的持续发展旨在提高每瓦流明数（光效），从而在特定光输出下降低功耗。
- 小型化： 向更小封装（如0402、0201英制尺寸）发展的趋势持续推动着更高密度的照明阵列实现，并使其能够集成到日益微型化的设备中。
- 色彩一致性提升： 分档算法与晶圆级制造控制的进步带来了更严格的参数分布，从而减少了对昂贵的高精度分档选择的需求。
- 可靠性增强： 对更坚固的封装材料、芯片贴装方法以及荧光粉（用于白光LED）的研究，旨在延长其工作寿命，尤其是在高温高湿条件下。
- 智能集成： 一个更广泛的趋势是在封装层面将控制电路（例如恒流驱动器、可寻址性）直接与LED芯片集成，尽管这在功率LED中比在小尺寸指示灯中更为常见。

该组件凭借成熟的制造工艺，作为一种可靠、经济且标准化的解决方案，适用于基本的指示灯和背光需求。