17-21 型 SMD LED 亮黄色规格书 - 封装尺寸 1.6x0.8x0.6mm - 电压 1.75-2.35V - 功率 60mW - 中文技术文档

1. 产品概述

17-21 SMD LED 是一款专为高密度 PCB 应用设计的表面贴装器件。它采用 AlGaInP 半导体技术，可发出亮黄色的光。该元件的主要优势在于其微型封装尺寸（1.6mm x 0.8mm x 0.6mm），相比传统的引线式 LED，能在电路板上显著节省空间。这种尺寸的减小直接有助于实现更小的终端产品设计、减少元件存储需求并提高 PCB 上的贴装密度。该器件重量轻，非常适合对重量有严格要求的便携式和微型电子应用。

该 LED 属于单色类型，采用无铅材料制造。它符合主要的环保和安全法规，包括欧盟 RoHS 指令、欧盟 REACH 法规，并被归类为无卤素产品，溴（Br）和氯（Cl）含量均低于 900 ppm，且总和低于 1500 ppm。产品以 8mm 载带形式提供，卷绕在 7 英寸直径的卷盘上，完全兼容标准的自动化贴片组装设备。其设计也能承受常见的焊接工艺，包括红外和汽相回流焊。

2. 技术规格与深度解析

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。这些值不适用于正常工作条件。

• 反向电压（VR）：5V。在反向偏置下超过此电压可能导致结击穿。
• 正向电流（IF）：25mA 直流。这是为确保可靠运行而推荐的最大连续电流。
• 峰值正向电流（IFP）：60mA。此额定值适用于占空比为 1/10、频率为 1kHz 的脉冲条件。它允许短时间的高亮度驱动，但不应用于连续驱动。
• 功耗（Pd）：60mW。这是在环境温度（Ta）为 25°C 时，封装能够耗散的最大热量功率。在更高温度下可能需要降额使用。
• 静电放电（ESD）：2000V（人体模型）。这表明器件具有中等水平的 ESD 敏感性。在组装和操作过程中，必须遵循正确的 ESD 处理程序。
• 工作温度（Topr）：-40°C 至 +85°C。该器件额定适用于工业温度范围应用。
• 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、持续时间不超过 10 秒的回流焊接。对于手工焊接，烙铁头温度不应超过 350°C，且每个焊端的接触时间应限制在 3 秒以内。

2.2 光电特性

除非另有说明，这些参数均在标准测试条件（Ta=25°C，IF=20mA）下测得。它们定义了 LED 的光学和电学性能。

• 发光强度（Iv）：范围从最小 28.50 mcd 到最大 72.00 mcd。典型值在此范围内。发光强度的容差为 ±11%。
• 视角（2θ1/2）：典型值为 140 度。这种宽视角使 LED 适用于需要广角照明或多角度可见性的应用。
• 峰值波长（λp）：典型值为 591 nm。这是光谱功率分布达到最大值时的波长。
• 主波长（λd）：范围从 585.50 nm 到 591.50 nm。这是人眼感知到的、与 LED 光色相匹配的单波长。规定了严格的 ±1nm 容差。
• 光谱带宽（Δλ）：典型值为 15 nm。这定义了在最大强度一半处（半高宽）的发射光谱宽度。
• 正向电压（VF）：在 IF=20mA 时，范围从 1.75V 到 2.35V。容差为 ±0.1V。此参数对于设计限流电路至关重要。
• 反向电流（IR）：在 VR=5V 时，最大为 10 μA。规格书明确指出，该器件并非为反向工作而设计；此测试仅用于表征。

3. 分档系统说明

为确保生产一致性，LED 根据关键参数被分选到不同的档位中。这使得设计人员能够为其应用选择满足特定性能标准的器件。

3.1 发光强度分档

根据在 20mA 下测得的发光强度，LED 被分为四个档位（N1, N2, P1, P2）。

• N1：28.50 - 36.00 mcd
• N2：36.00 - 45.00 mcd
• P1：45.00 - 57.00 mcd
• P2：57.00 - 72.00 mcd

3.2 主波长分档

通过将主波长分为两组来控制颜色（色调）。

• D3：585.50 - 588.50 nm
• D4：588.50 - 591.50 nm

3.3 正向电压分档

对正向电压进行分档有助于电源设计，并将具有相似电气特性的 LED 分组。

• 档位 0：1.75 - 1.95 V
• 档位 1：1.95 - 2.15 V
• 档位 2：2.15 - 2.35 V

这些分档代码（例如，CAT 代表强度，HUE 代表波长，REF 代表电压）的组合通常在产品包装标签上标明，以便进行精确的元件选择。

4. 性能曲线分析

规格书引用了典型的光电特性曲线。虽然文本中未提供具体图表，但此类 LED 的标准曲线通常包括：

• 相对发光强度 vs. 正向电流：该曲线显示光输出如何随电流增加，通常在较高电流下由于热效应呈亚线性增长。
• 正向电压 vs. 正向电流：这是二极管的 I-V 特性曲线，显示了指数关系。
• 相对发光强度 vs. 环境温度：该曲线展示了热淬灭效应，即光输出随结温升高而降低。
• 光谱功率分布：显示各波长下发射光强度的曲线图，以 591 nm 的峰值波长为中心，典型带宽为 15 nm。

这些曲线对于理解器件在非标准条件（不同电流或温度）下的行为，以及优化驱动电路以提高效率和延长寿命至关重要。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

17-21 SMD LED 采用紧凑的矩形封装。关键尺寸（单位：mm）包括：本体长度 1.6，宽度 0.8，高度 0.6。焊盘设计用于可靠焊接。封装上有一个阴极识别标记，这对于组装时的正确方向至关重要。所有未注明的公差为 ±0.1mm。

5.2 极性识别

正确的极性对于 LED 工作至关重要。封装上有一个明显的标记来识别阴极（-）端子。设计人员必须确保 PCB 焊盘图案包含相应的标记，并且组装过程能正确对准元件。

6. 焊接与组装指南

正确的操作对于保持器件的可靠性和性能至关重要。

6.1 限流要求

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的大幅（可能具有破坏性）增加。电阻值应根据电源电压、LED 的正向电压（为安全起见，使用分档或规格书中的最大值）和所需的正向电流（不超过 25mA 连续电流）来计算。

6.2 存储与防潮

产品包装在带有干燥剂的防潮袋中。为防止回流焊过程中因湿气造成损坏（"爆米花"效应），必须采取以下预防措施：

• 在使用前，请勿打开防潮袋。
• 打开后，如果在 ≤30°C 和 ≤60% RH 的条件下存储，请在 168 小时（7 天）内使用元件。
• 如果暴露时间超过规定或干燥剂指示饱和，则在回流焊前需要在 60±5°C 下烘烤 24 小时。

6.3 回流焊温度曲线

规定了无铅回流焊温度曲线：

• 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，保持时间最长 10 秒。
• 升温速率：最高 6°C/秒，直至 255°C。
• 冷却速率：最高 3°C/秒。

回流焊次数不应超过两次。加热过程中避免对封装施加机械应力，焊接后不要弯曲 PCB。

6.4 手工焊接与返修

如果必须进行手工焊接，请使用烙铁头温度 ≤350°C、功率 ≤25W 的烙铁。每个焊端的接触时间必须 ≤3 秒。焊接每个焊端之间至少间隔 2 秒冷却时间。强烈不建议进行返修。如果不可避免，必须使用专用的双头烙铁同时加热两个焊端，以防止对硅芯片产生热应力。必须事先验证返修对 LED 特性的影响。

7. 包装与订购信息

7.1 卷盘与载带规格

LED 以带有适合 17-21 封装口袋的凸起载带形式提供。载带宽度为 8mm，卷绕在标准的 7 英寸（178mm）直径卷盘上。每卷包含 3000 片。规格书中提供了详细的卷盘和载带尺寸，以确保与自动送料器的兼容性。

7.2 标签信息

包装标签包含几个关键代码：

• P/N：产品编号（例如，17-21/Y2C-CN1P2B/3T）。
• QTY：包装数量（3000 片/卷）。
• CAT：发光强度等级（例如，N1, P2）。
• HUE：色度/主波长等级（例如，D3, D4）。
• REF：正向电压等级（例如，0, 1, 2）。
• LOT No：可追溯批号。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

• 背光照明：非常适合汽车仪表盘、消费电子产品和工业控制面板中指示灯、符号和开关的背光照明。
• 状态指示：非常适合电信设备（电话、传真）、网络硬件和家用电器中的电源、连接和状态指示灯。
• LCD 平面背光：可用于阵列，为小型单色或段式 LCD 显示器提供均匀的背光。
• 通用指示：适用于任何需要明亮、可靠且紧凑的视觉指示器的应用。

8.2 设计注意事项

• 驱动电路：始终使用恒流驱动器或带串联电阻的电压源。在计算电阻值时，请考虑正向电压分档，以确保不同生产批次间亮度一致。
• 热管理：虽然功率较低，但如果工作在高环境温度或接近最大电流时，应确保足够的 PCB 铜面积或散热过孔，以管理结温并维持光输出和寿命。
• ESD 保护：如果 LED 位于暴露位置（例如，面板指示灯），请在敏感线路上加入 ESD 保护二极管。
• 光学设计：140 度的宽视角在需要更聚焦的光束时，可能需要导光板或扩散片。为了获得最佳可见性，请考虑与背景的对比度。

9. 技术对比与差异化

17-21 LED 在其类别中具有特定优势：

• 与较大 SMD LED（例如，3528, 5050）相比：17-21 提供了显著更小的占位面积，可实现超小型化设计。其权衡通常是较低的最大光输出和功率处理能力。
• 与引线式 LED 相比：它无需通孔安装，可实现全自动化组装，减小电路板尺寸，并通过消除弯曲的引线来提高机械鲁棒性。
• 与其他黄色 LED 相比：与 GaP 上的 GaAsP 等旧技术相比，采用 AlGaInP 技术通常能为黄色和琥珀色提供更高的发光效率和更好的色彩饱和度。
• 关键差异化特点：其结合了非常小的 1.6x0.8mm 占位面积、140 度的宽视角、符合无卤素和其他环保标准，以及针对颜色和强度一致性的详细分档。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

Q1：使用 5V 电源时，我应该使用多大的电阻？

A：为安全起见，使用最大 VF 值 2.35V（来自档位 2）和目标 IF 值 20mA：R = (电源电压 - VF) / IF = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 欧姆。使用最接近的标准值（例如，130 或 150 欧姆）。务必在电路中验证实际电流。

Q2：我可以用 30mA 驱动这个 LED 以获得更高亮度吗？

A：不可以。连续正向电流（IF）的绝对最大额定值为 25mA。在 30mA 下工作会超过此额定值，这将降低可靠性和寿命，并可能因过热导致立即失效。

Q3：视角是 140 度。如何获得更聚焦的光束？

A：您需要使用外部光学元件，例如放置在 LED 上方的透镜。原生封装发出的是宽朗伯型光斑。

Q4：我的自动光学检测（AOI）系统难以识别阴极标记。PCB 上是否有推荐的极性识别方法？

A：是的。PCB 焊盘图案应包含与封装阴极标记相匹配的丝印或铜特征。确保贴片机的视觉系统已编程以识别这种不对称性。请参考封装尺寸图以获取标记的确切位置。

Q5：如果袋子已经打开 10 天，我需要烘烤元件吗？

A：是的。规格书规定，打开防潮袋后的"车间寿命"为 168 小时（7 天）。由于 10 天（240 小时）超过了此期限，您必须在进行回流焊之前执行烘烤处理（60±5°C，24 小时），以防止与湿气相关的损坏。

11. 实际应用案例分析

场景：为便携式医疗设备设计紧凑的多状态指示面板。

要求：设备需要在前面板非常有限的空间内放置 6 个独立的状态指示灯（电源、电池电量低、蓝牙、错误、模式 A、模式 B）。指示灯必须在各种光照条件下清晰可见，功耗最低，并能承受消毒剂清洁。

设计实现：

1. 元件选择：由于 17-21 亮黄色 LED 尺寸小（允许 6 个 LED 以一定间距排成一行）、亮度好且视角宽确保不同角度可见，因此被选用于所有指示灯。
2. 电路设计：使用共用的 3.3V 电源轨。使用典型 VF 值 2.0V 和 IF=15mA（平衡亮度和功耗），计算限流电阻：R = (3.3V - 2.0V) / 0.015A ≈ 87 欧姆。为每个 LED 选择 91 欧姆、1% 容差的电阻，以确保亮度均匀。
3. PCB 布局：LED 以 3mm 中心距放置。PCB 焊盘图案根据规格书推荐的焊盘布局设计，在阴极焊盘旁有清晰的丝印点。省略了 LED 周围的小面积接地覆铜，以简化焊接和清洁。
4. 面板设计：前面板有直径为 1.2mm 的孔，与每个 LED 对齐。面板后面放置了一层薄薄的乳白色扩散膜，以柔化 LED 的光斑并形成均匀的发光点。
5. 软件控制：微控制器通过配置为开漏输出（内部上拉禁用）的 GPIO 引脚驱动每个 LED，通过 LED/电阻对将电流灌入地。
6. 结果：一个干净、外观专业的指示面板，满足所有尺寸、可见性和可靠性要求。物料清单中一致的分档（指定 CAT=P1 或更高，HUE=D4）确保了所有单元具有均匀的颜色和亮度。

12. 技术原理简介

17-21 LED 基于在衬底上生长的铝镓铟磷（AlGaInP）半导体材料。当施加超过二极管开启电压（约 1.8V）的正向电压时，电子和空穴分别从 n 型和 p 型层注入到有源区。这些载流子发生辐射复合，以光子的形式释放能量。AlGaInP 合金的具体成分决定了带隙能量，从而直接定义了发射光的波长（颜色）。对于亮黄色，峰值波长被设计为约 591 nm。水透明环氧树脂封装料保护半导体芯片，充当透镜以塑造光输出（有助于形成 140 度视角），并且可能含有荧光粉或染料，但对于这种单色类型，很可能未作改性以保持颜色纯度。

13. 行业趋势与发展

像 17-21 这样的微型 SMD LED 市场持续发展。影响该产品领域的关键趋势包括：

• 效率提升：持续的材料科学和芯片设计改进旨在从相同或更小的封装尺寸中提供更高的发光效率（每单位电功率产生更多的光输出）。
• 可靠性增强：汽车和工业应用的需求正在推动高温性能、防潮性和寿命的改进。
• 更严格的分档：需要精确颜色匹配的应用，如多 LED 指示灯或背光阵列，正推动制造商为主波长和发光强度设定更窄的分档容差。
• 集成化：将多个 LED 芯片、限流电阻甚至控制 IC 集成到单个封装模块中的趋势，以简化最终用户的电路设计并节省电路板空间。
• 环保合规：RoHS 和 REACH 等法规正变得更加严格和全球化，使得完整的材料声明和无卤素合规成为标准期望，而非差异化优势。

像 17-21 这样的器件代表了满足基本指示需求的成熟且优化的解决方案，其未来的迭代可能侧重于上述趋势，而非这种超微型类别的外形尺寸发生根本性改变。