SMD LED 12-21C/T3D-CP1Q2B12Y/2C 数据手册 - 封装尺寸 2.0x1.25x0.8mm - 电压 2.7-3.4V - 功率 40mW - 纯白色 - 英文技术文档

产品概述

12-21C/T3D-CP1Q2B12Y/2C是一款紧凑型表面贴装LED，专为需要可靠、轻薄照明的现代电子应用而设计。该元件相较于传统的引线框架LED取得了显著进步，能够在终端产品设计中实现大幅小型化和效率提升。

1.1 核心优势与产品定位

The primary advantage of this LED is its extremely small footprint. The package dimensions allow for higher packing density on printed circuit boards (PCBs), directly contributing to reduced board size and, consequently, smaller final equipment. Its lightweight nature makes it particularly suitable for portable and miniature applications where weight and space are critical constraints. The product is positioned as a versatile, general-purpose indicator and backlighting solution, compliant with major environmental and safety standards including RoHS, REACH, and Halogen-Free requirements (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 目标市场与应用领域

这款LED专为消费电子、汽车和电信等广泛领域的应用而设计。其主要应用领域包括：仪表盘、开关和符号的背光；电话和传真机等电信设备中的指示灯和背光功能；以及LCD面板的通用平面背光。其与自动贴装设备以及标准红外/气相回流焊接工艺的兼容性，使其成为大批量制造的理想选择。

2. 深入技术参数分析

透彻理解电气和光学参数对于可靠的电路设计和确保长期性能至关重要。

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了应力极限，超过此极限可能导致器件永久性损坏。它们不适用于正常工作条件。

• Reverse Voltage (V_R): 5 V。反向偏置时超过此电压可能导致结立即击穿。
• 正向电流 (I_F): 10 mA（连续）。
• 峰值正向电流 (I_FP): 100 mA (占空比 1/10 @ 1 kHz)。这允许短暂的高电流脉冲，适用于多路复用或实现更高的瞬时亮度。
• 功耗 (P_d): 40 mW。这是封装在不超出其热限值的情况下，能够以热量形式耗散的最大功率。
• 静电放电 (ESD)： 人体模型 (HBM) 150 V。这表明对ESD具有中等敏感度，需要在ESD防护环境中采取正确的操作程序。
• 工作温度 (T_opr): -40°C 至 +85°C。此宽泛范围适用于汽车和工业环境。
• Storage Temperature (T_stg): -40°C 至 +90°C。

2.2 光电特性 (T_a = 25°C)

这些参数在标准测试条件下测得，定义了器件的性能。

• 发光强度 (I_v): 在 I = 5 mA 条件下，最小值为 45.0 mcd，最大值为 112.0 mcd。_F 未指定典型值，表明其性能通过分档系统进行管控。
• 视角 (2θ_1/2): 110度（典型值）。这种宽视角是漫射黄色树脂封装的特征，可提供宽广、均匀的光分布。
• 正向电压 (V_F): 2.70 V（最小值），3.40 V（最大值），在 I_F = 5 mA 条件下。每档±0.05V的严格公差确保了不同生产批次间电压降的一致性。
• 反向电流 (I_R): 50 μA (最大值) 于 V_R = 5 V 时。此参数仅用于测试目的；该器件不适用于反向偏压操作。

3. 分档系统说明

产品根据关键性能参数进行分类，以确保最终用户使用的一致性。这使得设计师能够选择特性紧密集中的LED，从而在阵列中实现均匀的外观。

3.1 光强分档

LED根据在5 mA电流下测得的光强被分为四个档位（P1, P2, Q1, Q2）。档位范围从最低45.0 mcd（P1）到最高112.0 mcd（Q2）。每个档位内部允许±11%的容差。对于要求亮度均匀的应用，从单一档位中选择LED至关重要。

3.2 正向电压分档

正向电压被分为七个类别（分档代码34至40），每个类别跨度为0.1V，范围从2.70-2.80V（代码34）到3.30-3.40V（代码40）。每个分档±0.05V的容差确保了当LED并联使用一个公共限流电阻驱动时，其电流消耗是可预测的。

3.3 色品坐标分档

纯白光由CIE 1931色度图上的色品坐标定义。数据手册规定了四个档位（1-4），每个档位由一组（x, y）坐标对构成的四边形定义。这些坐标的公差为±0.01。此分档确保了颜色一致性，这对于背光和指示灯等颜色匹配至关重要的应用非常关键。

4. 机械与封装信息

4.1 封装尺寸

该LED采用标准SMD封装，尺寸约为长2.0mm、宽1.25mm、高0.8mm（除非另有说明，公差为±0.1mm）。封装图纸清晰标明了阴极标记，这对于正确的PCB方向至关重要。提供了推荐的焊盘图形（封装外形），以确保良好的焊接效果和机械稳定性。

4.2 极性识别

正确的极性至关重要。该封装具有明显的阴极标记。数据手册中包含展示此识别方式的详细图示。以反向极性安装LED将导致其无法点亮，并且施加5V的绝对最大反向电压可能会损坏器件。

5. 焊接与组装指南

必须严格遵守这些指南，以防止组装过程中发生热损伤或机械损伤。

5.1 回流焊温度曲线

该组件兼容无铅回流焊接工艺。指定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，持续时间不超过10秒。
• 加热速率： 最高6°C/秒。
• 高于255°C的时间： 最长30秒。
• 冷却速率： 最大3°C/秒。

同一元件不应进行超过两次回流焊接。

5.2 手工焊接

若必须进行手工焊接，务必格外小心。烙铁头温度必须低于350°C，每个引脚的接触时间不得超过3秒。建议使用低功率烙铁（≤25W）。焊接每个引脚之间应至少间隔2秒，以便冷却。

5.3 存储与湿度敏感性

LED采用内置干燥剂的防潮屏障袋包装。

• 开封前： 存储条件：温度≤30°C，相对湿度≤90%。
• 开封后（车间寿命）： 在≤30°C和≤60% RH条件下168小时（7天）。
• 烘烤： 若超出车间寿命或干燥剂显示湿气侵入，请在使用前于60±5°C下烘烤24小时。

在准备组装元件前，请勿打开防潮袋。

6. 封装与订购信息

6.1 标准封装

LED采用8mm载带包装，卷盘直径为7英寸。每卷包含2000颗。载带和卷盘的尺寸规格详见数据手册，以便于自动化处理和贴片机的设置。

6.2 标签说明

卷盘标签包含用于追溯和验证的关键信息：

• CPN： Customer's Product Number.
• P/N： 制造商产品编号（例如：12-21C/T3D-CP1Q2B12Y/2C）。
• 数量： 包装数量。
• CAT: 发光强度等级 (分档代码: P1, P2, Q1, Q2).
• HUE: Chromaticity Coordinates & Dominant Wavelength Rank (Bin Code: 1, 2, 3, 4).
• REF: 正向电压等级（分档代码：34 至 40）。
• LOT No: 用于追溯的生产批号。

7. 应用程序设计注意事项

7.1 电流限制是强制要求

LED是电流驱动型器件。 必须使用外部限流电阻。 正向电压具有负温度系数和制造离散性（如分档所示）。电源电压的轻微升高或V_F 由于温度可能导致正向电流大幅且具有潜在破坏性的增加，若未使用串联电阻。电阻值（R）可根据欧姆定律计算：R = (V_电源 - V_F) / I_F，其中I_F 是期望的工作电流（例如5mA）。

7.2 热管理

尽管功耗较低（最大40mW），但PCB上良好的热设计对于确保长期可靠性仍然很重要，尤其是在高环境温度应用中。请确保连接LED散热路径（通常是阴极）的PCB铜垫尺寸足够大，以起到散热器的作用，并尽可能连接到更大的铜平面。

7.3 ESD保护

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这些器件的ESD等级为150V（HBM），较为敏感。在整个操作、存储和组装过程中，必须实施ESD防护措施。这包括使用接地工作站、防静电腕带和导电容器。

8. 技术对比与差异化

与较大的直插式LED相比，12-21C在尺寸和重量上大幅缩减，实现了现代化的小型化设计。其漫射黄色树脂封装提供了110度的宽广视角，与光束更窄的透明树脂封装相比，光线发射更为均匀，使其在区域照明和背光应用中表现更优。针对光强、电压和颜色的全面分档系统提供了一致性保障，这对于视觉均匀性至关重要的专业应用必不可少，从而使其区别于未分档或分档宽松的商用LED。

9. 常见问题解答 (FAQ)

9.1 我能否在不使用限流电阻的情况下驱动此LED？

不能。 这在“使用注意事项”部分已明确警告。LED对电压变化极为敏感。即使使用稳压源，直接将其连接到电压源上也极有可能因过流而导致立即损坏。

9.2 P1、Q2等分档之间有什么区别？

这些是光强分档。在5mA电流测试下，P1代表最低亮度组（45.0-57.0 mcd），Q2代表最高亮度组（90.0-112.0 mcd）。为使阵列外观一致，所有LED应来自同一光强分档。

9.3 这个元件可以承受多少次回流焊？

数据手册规定回流焊接次数不应超过 两次每个回流焊周期都会使元件承受热应力，超过两个周期可能会损害内部引线键合或环氧树脂。

9.4 包装袋已开封一周。我还能使用这些LED吗？

可能可以，但需要先进行烘烤。在规定的条件下，开封后的车间寿命为168小时（7天）。如果超过此时间，您必须执行烘烤程序（60 ±5°C，持续24小时），以驱除吸收的湿气，防止在后续焊接过程中发生“爆米花”效应或分层。

10. 实用设计与使用案例

场景：设计一款背光薄膜开关面板。 设计师需要20颗白光LED来实现图标的均匀背光。他们将：

1. 选择分档： 选择所有来自相同光强分档（例如Q1）和色度分档（例如2）的LED，以确保亮度和颜色的一致性。
2. 计算电阻： 使用5V电源和标称电压V_F 为3.0V（来自Bin 36），目标电流I_F = 5mA。R = (5V - 3.0V) / 0.005A = 400Ω。标准的390Ω或430Ω电阻均适用。
3. PCB布局： 请使用数据手册中推荐的焊盘图形。将阴极焊盘连接至稍大的铜箔区域，以实现辅助散热。
4. 组装： 元件在准备使用前请保存在密封袋中。请使用指定的无铅回流焊温度曲线。如有可能，请避免手工焊接。
5. 测试： 验证批次中样品的正向电压和光输出，以确认其符合所选的分档标准。

此过程确保了可靠、专业级的结果。

11. 工作原理

12-21C LED基于InGaN（氮化铟镓）半导体芯片。当施加超过二极管结电位（V_F）的正向电压时，电子和空穴被注入半导体的有源区。它们的复合以光子的形式释放能量，这一过程称为电致发光。InGaN层的特定成分决定了发射光的波长，从而产生指定的“纯白”光谱。黄色扩散树脂封装用于保护芯片，将光输出塑造成宽视角，并可能含有荧光粉（尽管未明确说明此“纯白”类型，但白光LED通常使用蓝色芯片搭配黄色荧光粉）。

12. 行业趋势与背景

12-21C型号体现了LED技术的关键趋势：持续微型化、效率提升（小封装内更高发光强度），以及通过SMD封装和卷带包装提升可制造性。对环境合规性（RoHS、无卤）的关注反映了更广泛的行业和监管要求。详细的分档系统突显了市场对大批量电子产品可预测、一致性能的需求。此类产品的未来演进可能侧重于进一步提高发光效率（每毫安电流产生更多光通量）、改善白光LED的显色指数（CRI），并可能将驱动电路或多芯片集成到类似尺寸的封装中，以实现更智能、功能更丰富的照明解决方案。