SMD LED 91-21SURC/S530-A6/TR7 数据手册 - 2.0x1.25x1.1mm - 2.0V - 60mW - 亮红色 - 英文技术文档

产品概述

本文档提供了部件号为91-21SURC/S530-A6/TR7的表面贴装器件（SMD）LED的完整技术规格。该组件是一款单色、亮红色LED，专为需要小型化、可靠性和高效组装的现代电子应用而设计。

该LED的核心优势在于其紧凑的EIA标准封装，尺寸约为2.0mm x 1.25mm x 1.1mm。这种小尺寸能显著减小印刷电路板（PCB）的尺寸，允许更高的元件封装密度，减少所需的存储空间，并最终有助于开发更小的终端用户设备。其轻量化特性进一步使其成为微型和便携式应用的理想选择。此外，该封装完全兼容自动化贴片设备，确保了在大批量制造环境中的高贴装精度和一致性。

该产品符合主要的环境与安全指令。它作为无铅（Pb-free）元件制造。产品本身符合RoHS（有害物质限制）合规版本的规格要求。同时符合欧盟REACH法规，并满足无卤要求，其中溴（Br）和氯（Cl）含量均低于900 ppm，且总和低于1500 ppm。

深度技术参数分析

2.1 绝对最大额定值

绝对最大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。这些数值不适用于连续工作。

• 反向电压 (V_R): 5V。反向偏置时超过此电压可能导致结击穿。
• 连续正向电流 (I_F): 25 mA。这是为保障长期可靠运行所建议的最大直流电流。
• 峰值正向电流 (I_FP): 60 mA。该电流可在占空比为1/10、频率为1 kHz的脉冲条件下施加。
• 功耗 (P_d): 60 mW。这是封装在环境温度 (T_a) 为25°C时可耗散的最大功率。在更高温度下可能需要降额使用。
• 工作温度 (T_opr): -40°C 至 +85°C。该器件设计在此环境温度范围内工作。
• 储存温度 (T_暂存环境): -40°C 至 +100°C。
• Electrostatic Discharge (ESD) Human Body Model (HBM): 2000V。必须遵循正确的ESD处理程序。
• 焊接温度： 对于回流焊，峰值温度规定为260°C，最长持续10秒。对于手工焊接，烙铁头温度不应超过350°C，每个端子最长持续3秒。

2.2 光电特性

除非另有说明，光电特性均在环境温度25°C、正向电流20 mA的标准测试条件下测得。这些参数定义了光输出和电气性能。

• 发光强度 (I_v): 典型值为1232 mcd（毫坎德拉），最小值为802 mcd。这表明其尺寸虽小，但光输出非常明亮。
• 衍射角 (2θ_1/2): 25度（典型值）。这是一个相对较窄的视角，将光输出集中在前向光束中。
• 峰值波长 (λ_p): 632 nm（典型值）。这是光谱功率分布达到最大值时的波长。
• 主波长 (λ_d): 624 nm（典型值）。这是人眼感知到的单一波长，将其颜色定义为亮红色。
• 光谱带宽 (Δλ): 20 nm（典型值）。此数值表示在最大强度一半处测得的发射光谱宽度（半高全宽）。
• 正向电压 (V_F): 2.0V（典型值），在20 mA电流下，范围从1.7V（最小值）到2.4V（最大值）。由于LED的V_F 具有负温度系数，必须使用外部限流电阻以防止热失控。
• 反向电流 (I_R): 在5V反向电压下，最大电流为10 µA。

2.3 器件选择与分档

该LED采用AlGaInP（铝镓铟磷）芯片材料，以产生其亮丽的红色光。树脂透镜为无色透明，可最大化光输出并保持色彩纯度。数据手册表明存在针对关键参数的分档系统，但节选部分未提供具体的分档代码细节。通常，此类系统涉及以下方面的分级：

• 发光强度 (CAT): 根据测量到的光输出对LED进行分组。
• 主波长 / 色调 (HUE): 根据LED的精确色点进行分组。
• 正向电压（参考值）： 根据LED的V_F 特性进行分组。

这种分档方式允许设计者为需要一致性的应用（例如背光阵列或状态指示灯组）选择性能高度匹配的LED。

3. 性能曲线分析

虽然文中未详述具体图表，但此类LED典型的光电特性曲线通常包括：

• 相对发光强度 vs. 正向电流 (I_v vs. I_F): 该曲线展示了光输出如何随电流增加而增加，通常在较高电流下因发热和效率下降而呈亚线性增长。
• 正向电压 vs. 正向电流 (V_F vs. I_F): 这是二极管的I-V特性曲线，展示了指数关系。这对于设计驱动电路至关重要。
• 相对发光强度与环境温度关系曲线 (I_v vs. T_a): 该曲线展示了热猝灭效应，即随着结温升高，光输出会下降。理解这一点对于高功率或高环境温度应用中的热管理至关重要。
• Spectral Power Distribution: 一张显示不同波长下发射光强度的图表，中心波长约为632纳米，带宽约20纳米。

4. 机械与封装信息

4.1 封装外形尺寸

该LED采用标准SMD封装。关键尺寸（典型值，单位mm，除非注明，公差为±0.1）包括：本体长度约2.0 mm，宽度约1.25 mm，高度约1.1 mm。封装包含两个用于焊接的阳极/阴极引脚。极性标识（可能是封装上的凹口或标记）用于识别阴极。为确保正确的焊接和对准，应参考详细的机械图纸来进行PCB焊盘布局的精确设计。

4.2 运输与搬运包装

元件以适用于自动化装配的卷带形式提供。它们封装在12毫米宽的载带上，卷绕于直径为7英寸的卷盘。每盘包含1000件。考虑到防潮要求，卷盘与干燥剂一同密封在铝制防潮袋内。袋上的标签提供了关键信息，包括产品型号、批号、数量以及前述的分档代码（CAT、HUE、REF）。

5. 焊接、组装与操作指南

5.1 存储与湿度敏感性

此LED为湿敏器件。在打开密封袋之前，应储存在温度≤30°C、相对湿度≤90%的环境中。开封后，在温度≤30°C、相对湿度≤60%的工厂环境条件下，其"车间寿命"（即元件可暴露于环境中的时间）为72小时。未使用的部件必须用新的干燥剂重新密封在防潮袋中。如果干燥剂指示剂变色或暴露时间超限，在焊接前需进行60±5°C、24小时的烘烤处理。

5.2 回流焊接温度曲线

指定无铅回流焊接温度曲线：

• 预热： 在60-120秒内从环境温度升温至150-200°C（最大升温速率3°C/秒）。
• 回流： 液相线以上（217°C）的时间应为60-150秒。峰值温度不得超过260°C，且在峰值温度±5°C范围内的时间最多为10秒。温度高于255°C的时间不得超过30秒。
• 冷却： 最大冷却速率为6°C/秒。

同一元件上的回流焊接次数不应超过两次。在加热或冷却过程中，不得对LED施加任何机械应力。

5.3 手工焊接与返修

若必须进行手工焊接，请使用烙铁头温度≤350°C的烙铁，对每个引脚加热时间≤3秒。烙铁功率应≤25W。焊接每个引脚之间应至少间隔2秒冷却时间。强烈不建议进行返修。如确有必要，应使用专为SMD元件设计的双头烙铁，同时加热两个引脚并取下元件，避免损坏PCB焊盘或元件。必须验证返修对LED性能的影响。

6. 应用建议与设计考量

6.1 典型应用

这款高亮度、紧凑型SMD LED适用于广泛的应用领域，包括：

• 消费级和工业级室内设备中的小型状态指示灯。
• 用于LCD面板、薄膜开关和符号的平面背光。
• 办公自动化设备（打印机、扫描仪）中的指示灯和背光。
• 电池供电设备指示灯（例如便携式工具、医疗设备）。
• 音频/视频设备中的指示灯。
• 汽车仪表盘（次要指示灯）及控制开关的背光照明。
• 通信设备指示灯（电话、传真机）。

6.2 关键设计考量

• 电流限制： 必须使用外部串联电阻来设定正向电流。驱动电路的设计必须防止电流尖峰或超出绝对最大额定值。
• 热管理： 尽管功耗较低，但通过PCB焊盘确保良好的热传导路径对于维持发光强度和长期可靠性至关重要，尤其是在高环境温度或接近最大电流驱动的情况下。
• ESD保护： 在输入线路上实施适当的ESD保护，并在组装过程中遵循正确的操作程序。
• 光学设计： 25度视角提供定向光束。如需更广的照明范围，可能需要辅助光学元件（如扩散片、导光板）。

7. 可靠性与质量保证

该产品需通过一系列全面的可靠性测试，置信水平为90%，批允许不合格品率(LTPD)为10%。主要测试项目包括：

• 回流焊耐热性测试(260°C/10s)。
• 热冲击测试(-10°C至+100°C)。
• 温度循环测试（-40°C 至 +100°C）。
• 高温高湿存储测试（85°C/85% RH，1000 小时，带偏压）。
• 高低温存储测试。
• 直流工作寿命测试（20 mA下1000小时）。

这些测试验证了LED在各种环境和操作应力下的稳健性，确保其满足终端产品在质量和耐久性方面的行业标准。

8. 技术对比与差异化

与传统的通孔LED技术相比，这款SMD LED具有显著优势：封装尺寸大幅减小，适用于高速自动化组装，并且由于直接贴装在PCB上，具有更优异的热性能。在SMD LED类别中，其主要差异化特点在于：在微小的2.0mm封装内实现了极高的发光强度（典型值1232 mcd），采用AlGaInP技术呈现出清晰明亮的红色，并全面符合环保标准（RoHS、REACH、无卤）。其窄视角特性使其在需要定向光束而非全向发光的应用中表现更优。

9. 常见问题解答 (FAQ)

9.1 使用5V电源驱动该LED，电流为20 mA时，应选用多大阻值的电阻？

使用欧姆定律：R = (V_supply - V_F) / I_F. 在典型的V_F 为2.0V的情况下，R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω。考虑到最大V_F (2.4V)并确保电流不超过25 mA，需按最坏情况计算：R_分钟 = (5V - 1.7V) / 0.025A = 132 Ω。标准的150 Ω电阻是一个良好的起点，可为典型LED提供约20 mA电流。务必在电路中验证实际电流。

9.2 我能否使用PWM（脉宽调制）来调暗这个LED？

Yes, PWM is an effective method for dimming LEDs. The forward current during the "on" pulse should not exceed the peak forward current rating (60 mA at 1/10 duty cycle, 1 kHz). For dimming, ensure the PWM frequency is high enough (typically >100 Hz) to avoid visible flicker.

9.3 为什么储存和处理程序如此严格？

塑料树脂封装会吸收空气中的湿气。在高温回流焊接过程中，这些被截留的湿气会迅速膨胀，导致内部分层或“爆米花”现象，从而使封装破裂并损坏LED。潮敏等级（MSL）和烘烤程序正是为了防止这种失效模式。

10. 工作原理与技术

该LED基于AlGaInP半导体技术。当施加超过二极管结电势的正向电压时，电子和空穴被注入有源区并在其中复合。在AlGaInP材料中，这种复合释放的能量主要以可见光谱中红色至琥珀色区域的光子形式呈现。铝、镓、铟和磷的特定合金成分决定了精确的带隙能量，从而决定了发射光的主波长，在本例中为亮红色。水晶透明环氧树脂透镜封装芯片，提供机械保护，并塑造光输出光束。