目录
- 1. 产品概述
- 1.1 核心特性与合规性
- 2. 技术参数：深入客观解读
- 2.1 绝对最大额定值
- 2.2 光电特性
- 3. 分档系统说明
- 3.1 发光强度分档
- 3.2 主波长分档
- 3.3 正向电压分档
- 4. 性能曲线分析
- 4.1 正向电流 vs. 正向电压 (I-V 曲线)
- 4.2 发光强度 vs. 正向电流
- 4.3 发光强度 vs. 环境温度
- 4.4 光谱分布
- 5. 机械与封装信息
- 5.1 封装尺寸与极性标识
- 6. 焊接与组装指南
- 6.1 限流要求
- 6.2 存储与防潮敏感性
- 6.3 回流焊接温度曲线
- 6.4 手工焊接与返修
- 7. 包装与订购信息
- 7.1 卷盘与载带规格
- 7.2 标签说明
- 8. 应用建议
- 8.1 典型应用场景
- 8.2 设计考量
- 9. 技术对比与差异化
- 10. 常见问题解答（基于技术参数）
- 11. 实际用例示例
- 12. 工作原理简介
- 13. 技术趋势
1. 产品概述
本文档详细阐述了 12-215 系列 SMD（表面贴装器件）LED 的技术规格。该元件是一款亮红色单色 LED，专为现代电子组装工艺设计。其主要优势在于，相较于引线框架型 LED，其封装尺寸显著减小，从而提高了 PCB 上的元件密度，降低了存储要求，并最终有助于实现更紧凑的终端产品设计。其轻量化结构也使其成为微型和便携式应用的理想选择。
1.1 核心特性与合规性
该 LED 以 8mm 载带形式提供，卷绕在 7 英寸直径的卷盘上，完全兼容标准自动贴片设备，适用于大批量生产。其设计可承受红外和气相回流焊接工艺。产品采用无铅材料制造，并符合关键的环境与安全法规，包括欧盟 RoHS 指令、欧盟 REACH 法规以及无卤素要求（Br <900 ppm，Cl <900 ppm，Br+Cl < 1500 ppm）。产品本身保持在符合 RoHS 的规格范围内。
2. 技术参数：深入客观解读
本节对规格书中定义的 LED 关键性能参数进行详细、客观的分析。除非另有说明，所有数值均在环境温度 (Ta) 为 25°C 的条件下指定。
2.1 绝对最大额定值
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。这些并非工作条件。该 LED 的额定值为：最大反向电压 (VR) 5V；连续正向电流 (IF) 25mA；仅在脉冲条件下（占空比 1/10 @ 1kHz）允许的峰值正向电流 (IFP) 60mA；最大功耗 (Pd) 60mW。器件可承受人体模型 (HBM) 2000V 的静电放电 (ESD)。工作温度范围为 -40°C 至 +85°C，存储温度范围略宽，为 -40°C 至 +90°C。焊接温度曲线至关重要：对于回流焊，峰值温度 260°C，最长 10 秒；对于手工焊接，烙铁头温度不得超过 350°C，每个焊端加热时间最长 3 秒。
2.2 光电特性
光电特性定义了器件在正常工作条件下的性能。在正向电流 (IF) 为 20mA 时，发光强度 (Iv) 的典型分档范围从 112.0 mcd 到 225.0 mcd。视角 (2θ1/2) 为宽广的 130 度。光输出位于亮红色光谱，峰值波长 (λp) 典型值为 632 nm，主波长 (λd) 根据分档不同，范围从 617.5 nm 到 633.5 nm。光谱带宽 (Δλ) 典型值为 20 nm。达到 20mA 所需的典型正向电压 (VF) 范围为 1.75V 至 2.35V。反向电流 (IR) 非常低，在施加 5V 反向偏压时最大为 10 μA。
3. 分档系统说明
该 LED 针对关键参数进行了分档，以确保应用中的一致性。这使得设计人员能够选择满足特定亮度和颜色要求的器件。
3.1 发光强度分档
发光强度分为三个分档代码：R1 (112.0 - 140.0 mcd)、R2 (140.0 - 180.0 mcd) 和 S1 (180.0 - 225.0 mcd)，均在 IF=20mA 条件下测量。
3.2 主波长分档
主波长与感知颜色相关，分为四个代码：E4 (617.5 - 621.5 nm)、E5 (621.5 - 625.5 nm)、E6 (625.5 - 629.5 nm) 和 E7 (629.5 - 633.5 nm)，在 IF=20mA 条件下测量。
3.3 正向电压分档
正向电压分为三个代码：0 (1.75 - 1.95 V)、1 (1.95 - 2.15 V) 和 2 (2.15 - 2.35 V)，在 IF=20mA 条件下测量。料号后缀（例如 /3C）可能与特定的分档组合相关联。
4. 性能曲线分析
虽然提供的文本中未详述具体图表，但此类 LED 的典型光电特性曲线将包含对设计至关重要的几个关键图表。
4.1 正向电流 vs. 正向电压 (I-V 曲线)
该曲线显示了流过 LED 的电流与其两端电压之间的关系。它是非线性的，具有一个特征性的 "拐点" 电压（大约在典型 VF 附近），超过此电压，电流会随着电压的微小增加而迅速增大。这突显了限流电路（如串联电阻或恒流驱动器）对于防止热失控和器件损坏的极端重要性。
4.2 发光强度 vs. 正向电流
此图说明了光输出如何随正向电流增加而增加。在推荐工作范围内通常是线性的，但在更高电流下会饱和。在超过绝对最大额定值的条件下工作会导致效率下降并加速性能衰减。
4.3 发光强度 vs. 环境温度
LED 的光输出会随着结温升高而降低。此曲线对于在高温环境下运行的应用至关重要，因为它有助于设计人员降低预期亮度或实施热管理以维持性能。
4.4 光谱分布
相对强度与波长的关系图，显示了在约 632 nm 处的峰值和约 20 nm 的光谱带宽，证实了其为单色亮红色输出。
5. 机械与封装信息
5.1 封装尺寸与极性标识
该 LED 采用紧凑的矩形 SMD 封装。尺寸图显示其主体长度和宽度约为 1.7mm，高度约为 0.7mm（除非注明，具体公差为 ±0.1mm）。极性标识清晰：阴极通过封装顶部的明显标记以及底视图一侧相应的倒角或凹口来标识。组装时必须确保正确的极性方向，以保证器件正常工作。
6. 焊接与组装指南
正确的处理和焊接对可靠性至关重要。
6.1 限流要求
绝对需要外部限流电阻或电路。LED 的指数型 I-V 特性意味着电压的微小增加会导致电流急剧、破坏性地增大。
6.2 存储与防潮敏感性
LED 封装在带有干燥剂的防潮袋中。在使用前不应打开袋子。开封前，应在 ≤30°C 和 ≤90% RH 条件下存储。开封后，在 ≤30°C 和 ≤60% RH 条件下的 "车间寿命" 为 1 年。未使用的部件应重新密封。如果干燥剂指示剂变色或存储时间超限，则需要在回流焊接前进行 60±5°C 下 24 小时的烘烤处理。
6.3 回流焊接温度曲线
指定了无铅回流温度曲线。关键参数包括：150-200°C 之间的预热阶段，持续 60-120 秒；液相线以上（217°C）时间 60-150 秒；峰值温度不超过 260°C，最长保持 10 秒；最大升温速率和冷却速率分别为 6°C/秒和 3°C/秒。回流焊接不应超过两次。加热期间避免对封装施加机械应力，焊接后不要使 PCB 翘曲。
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 的烙铁，对每个焊端加热 ≤3 秒，并使用低功率烙铁 (<25W)。焊端之间应有 >2 秒的冷却间隔。不建议在初次焊接后进行返修。如果不可避免，必须使用双头烙铁同时加热两个焊端，以避免因热应力损坏内部键合线。
7. 包装与订购信息
7.1 卷盘与载带规格
元件以 7 英寸直径卷盘上的凸起载带形式交付。每卷包含 3000 个元件。提供了载带凹槽和卷盘的详细尺寸，以确保与自动送料器的兼容性。
7.2 标签说明
卷盘标签包含几个关键字段：CPN（客户产品编号）、P/N（产品编号）、QTY（包装数量）、CAT（发光强度等级/分档）、HUE（色度/主波长等级/分档）、REF（正向电压等级/分档）和 LOT No（可追溯批号）。
8. 应用建议
8.1 典型应用场景
该 LED 非常适合各种指示灯和背光角色。常见应用包括：汽车仪表板和开关的背光；电话和传真机等通信设备中的状态指示灯和键盘背光；小型 LCD、开关和符号的平面背光；以及消费电子产品中的通用指示灯。
8.2 设计考量
设计人员必须考虑以下几个因素：1) 始终根据电源电压和 LED 的正向电压分档，使用串联电阻或恒流驱动器。2) 考虑热效应对发光强度的影响，尤其是在密闭空间或高环境温度下。3) 确保 PCB 焊盘布局与封装尺寸匹配，并允许形成适当的焊料圆角。4) 遵循严格的防潮敏感性和回流温度曲线指南，以防止封装开裂或分层。
9. 技术对比与差异化
与老式的通孔 LED 相比，这种 SMD 类型在尺寸和重量上大幅减小，实现了现代微型化设计。宽广的 130 度视角提供了良好的离轴可见性，这对于面板指示灯非常有利。采用 AlGaInP 半导体材料是高效红色和琥珀色 LED 的典型做法，可提供良好的亮度。符合现代环保标准（无铅、无卤素）是针对法规严格的全球市场的产品的关键差异化因素。
10. 常见问题解答（基于技术参数）
问：为什么必须使用限流电阻？
答：LED 的正向电压具有负温度系数和陡峭的 I-V 曲线。如果没有电阻，电源电压的任何微小增加或由于发热导致的 VF 降低，都会引起电流呈指数级上升，从而导致立即失效。
问：分档代码（R1, E5, 0）对我的设计意味着什么？
答：它们规定了亮度 (CAT)、颜色 (HUE) 和电压 (REF) 的保证范围。为了在多 LED 阵列中获得一致的外观，请指定严格的 HUE 和 CAT 分档。对于电源设计，电压分档决定了电阻值的计算。
问：我可以在户外使用这款 LED 吗？
答：其工作温度范围扩展至 -40°C 至 +85°C，涵盖了许多户外条件。然而，长时间暴露于紫外线辐射和湿气可能会随时间推移使环氧树脂老化。对于恶劣环境，请考虑使用带有保形涂层或专门为户外使用而设计的 LED。
问：这款 LED 可以回流焊接多少次？
答：规格书明确指出回流焊接不应超过两次。每次回流循环都会使封装承受热应力，可能削弱内部键合或导致分层。
11. 实际用例示例
场景：设计一个包含 10 个均匀红色 LED 的状态指示灯面板。
1. 参数选择：为保持一致性选择分档。选择 HUE 分档 E6 (625.5-629.5 nm) 和 CAT 分档 R2 (140.0-180.0 mcd) 以获得均衡的颜色和亮度。假设 VF 分档为 1 (1.95-2.15V)。
2. 电路设计：使用 5V 电源。对于最坏情况 VF_min (1.95V)，所需串联电阻 R = (电源电压 - VF) / IF = (5V - 1.95V) / 0.020A = 152.5Ω。对于 VF_max (2.15V)，R = (5V - 2.15V) / 0.020A = 142.5Ω。选择标准的 150Ω 电阻可使电流保持在 19mA 至 20.3mA 之间，处于 25mA 限值内，并确保所有单元亮度一致。
3. 布局：将 150Ω 电阻与每个 LED 串联放置。遵循封装图纸中的 1.7x1.7mm 焊盘图形，确保正确的阴极方向。
4. 组装：严格遵守防潮存储和无铅回流温度曲线指南。
12. 工作原理简介
发光二极管 (LED) 是通过电致发光发光的半导体器件。当在 p-n 结上施加正向电压时，来自 n 型材料的电子与来自 p 型材料的空穴在有源区（在本例中由 AlGaInP 构成）复合。此复合过程以光子（光）的形式释放能量。发射光的特定波长（颜色）由所用半导体材料的带隙能量决定。环氧树脂封装用于保护半导体芯片、塑造光输出光束（从而形成 130° 视角）并提供用于焊接的机械结构。
13. 技术趋势
SMD LED 的总体趋势继续朝着更高效率（每瓦更多流明）、更小封装内更高的功率密度以及改进的显色性和一致性发展。同时，也大力推动更广泛地采用环保材料和制造工艺。将控制电子器件（如恒流驱动器）直接集成到 LED 封装中是另一个不断发展的领域，这简化了最终用户的电路设计。对于指示灯型 LED，重点仍然在于大批量自动化组装所需的可靠性、微型化和成本效益。
LED规格术语详解
LED技术术语完整解释
一、光电性能核心指标
| 术语 | 单位/表示 | 通俗解释 | 为什么重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦电能发出的光通量，越高越节能。 | 直接决定灯具的能效等级与电费成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源发出的总光量，俗称"亮度"。 | 决定灯具够不够亮。 |
| 发光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光强降至一半时的角度，决定光束宽窄。 | 影响光照范围与均匀度。 |
| 色温（CCT） | K（开尔文），如2700K/6500K | 光的颜色冷暖，低值偏黄/暖，高值偏白/冷。 | 决定照明氛围与适用场景。 |
| 显色指数（CRI / Ra） | 无单位，0–100 | 光源还原物体真实颜色的能力，Ra≥80为佳。 | 影响色彩真实性，用于商场、美术馆等高要求场所。 |
| 色容差（SDCM） | 麦克亚当椭圆步数，如"5-step" | 颜色一致性的量化指标，步数越小颜色越一致。 | 保证同一批灯具颜色无差异。 |
| 主波长（Dominant Wavelength） | nm（纳米），如620nm（红） | 彩色LED颜色对应的波长值。 | 决定红、黄、绿等单色LED的色相。 |
| 光谱分布（Spectral Distribution） | 波长 vs. 强度曲线 | 显示LED发出的光在各波长的强度分布。 | 影响显色性与颜色品质。 |
二、电气参数
| 术语 | 符号 | 通俗解释 | 设计注意事项 |
|---|---|---|---|
| 正向电压（Forward Voltage） | Vf | LED点亮所需的最小电压，类似"启动门槛"。 | 驱动电源电压需≥Vf，多个LED串联时电压累加。 |
| 正向电流（Forward Current） | If | 使LED正常发光的电流值。 | 常采用恒流驱动，电流决定亮度与寿命。 |
| 最大脉冲电流（Pulse Current） | Ifp | 短时间内可承受的峰值电流，用于调光或闪光。 | 脉冲宽度与占空比需严格控制，否则过热损坏。 |
| 反向电压（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向电压，超过则可能击穿。 | 电路中需防止反接或电压冲击。 |
| 热阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 热量从芯片传到焊点的阻力，值越低散热越好。 | 高热阻需更强散热设计，否则结温升高。 |
| 静电放电耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗静电打击能力，值越高越不易被静电损坏。 | 生产中需做好防静电措施，尤其高灵敏度LED。 |
三、热管理与可靠性
| 术语 | 关键指标 | 通俗解释 | 影响 |
|---|---|---|---|
| 结温（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED芯片内部的实际工作温度。 | 每降低10°C，寿命可能延长一倍；过高导致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小时） | 亮度降至初始值70%或80%所需时间。 | 直接定义LED的"使用寿命"。 |
| 流明维持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段时间后剩余亮度的百分比。 | 表征长期使用后的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麦克亚当椭圆 | 使用过程中颜色的变化程度。 | 影响照明场景的颜色一致性。 |
| 热老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因长期高温导致的封装材料劣化。 | 可能导致亮度下降、颜色变化或开路失效。 |
四、封装与材料
| 术语 | 常见类型 | 通俗解释 | 特点与应用 |
|---|---|---|---|
| 封装类型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保护芯片并提供光学、热学接口的外壳材料。 | EMC耐热好、成本低；陶瓷散热优、寿命长。 |
| 芯片结构 | 正装、倒装（Flip Chip） | 芯片电极布置方式。 | 倒装散热更好、光效更高，适用于高功率。 |
| 荧光粉涂层 | YAG、硅酸盐、氮化物 | 覆盖在蓝光芯片上，部分转化为黄/红光，混合成白光。 | 不同荧光粉影响光效、色温与显色性。 |
| 透镜/光学设计 | 平面、微透镜、全反射 | 封装表面的光学结构，控制光线分布。 | 决定发光角度与配光曲线。 |
五、质量控制与分档
| 术语 | 分档内容 | 通俗解释 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分档 | 代码如 2G、2H | 按亮度高低分组，每组有最小/最大流明值。 | 确保同一批产品亮度一致。 |
| 电压分档 | 代码如 6W、6X | 按正向电压范围分组。 | 便于驱动电源匹配，提高系统效率。 |
| 色区分档 | 5-step MacAdam椭圆 | 按颜色坐标分组，确保颜色落在极小范围内。 | 保证颜色一致性，避免同一灯具内颜色不均。 |
| 色温分档 | 2700K、3000K等 | 按色温分组，每组有对应的坐标范围。 | 满足不同场景的色温需求。 |
六、测试与认证
| 术语 | 标准/测试 | 通俗解释 | 意义 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明维持测试 | 在恒温条件下长期点亮，记录亮度衰减数据。 | 用于推算LED寿命（结合TM-21）。 |
| TM-21 | 寿命推演标准 | 基于LM-80数据推算实际使用条件下的寿命。 | 提供科学的寿命预测。 |
| IESNA标准 | 照明工程学会标准 | 涵盖光学、电气、热学测试方法。 | 行业公认的测试依据。 |
| RoHS / REACH | 环保认证 | 确保产品不含有害物质（如铅、汞）。 | 进入国际市场的准入条件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效认证 | 针对照明产品的能效与性能认证。 | 常用于政府采购、补贴项目，提升市场竞争力。 |