SMD LED 17-21/R6C-AN2Q1B/3T 规格书 - 亮红色 - 20mA - 最大2.35V - 简体中文技术文档

1. 产品概述

本文档详细说明了一款发射亮红色光的表面贴装器件（SMD）LED的规格。该元件采用封装在透明树脂中的AlGaInP芯片。其紧凑的SMD封装为现代电子设计提供了显著优势，可实现更高的电路板密度，并有助于终端设备的小型化。

1.1 主要特性与优势

该LED的主要优势源于其封装和合规标准：

• 自动化友好型包装：采用8mm载带包装，卷绕在7英寸直径的卷盘上，使其完全兼容高速自动贴片组装设备。
• 强大的制造兼容性：设计可承受标准的红外（IR）和气相回流焊接工艺，确保与印刷电路板（PCB）的可靠连接。
• 环保合规性：产品为无铅（Pb-free）设计，并符合RoHS（有害物质限制）指令。
• 空间与重量效率：SMD格式比传统的引线式LED显著更小、更轻。这种尺寸的减小允许更小的PCB设计、更高的元件封装密度、更低的存储要求，并最终实现更紧凑的最终产品。

1.2 目标应用

此LED适用于各种需要紧凑、可靠的红色指示灯或背光源的应用。典型用例包括：

• 通信设备：电话和传真机中的状态指示灯和键盘背光。
• 消费电子产品：液晶显示器（LCD）的平面背光、控制面板上开关和符号的背光。
• 通用指示：任何需要在极小空间内使用明亮、高效红色光源的应用。

2. 技术参数深度解析

本节对LED的电气、光学和热学规格进行详细、客观的分析。除非另有说明，所有数据均在环境温度（Ta）为25°C时指定。

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损坏的极限。在这些极限下或超出这些极限的操作无法保证，应在电路设计中避免。

• 反向电压（V_R）：5V。在反向方向上超过此电压可能导致结击穿。
• 连续正向电流（I_F）：25mA。可以持续施加的最大直流电流。
• 峰值正向电流（I_FP）：60mA。这仅在占空比为1/10、频率为1kHz的脉冲条件下允许。它允许短时间的高亮度。
• 功耗（P_d）：60mW。封装可以耗散为热量的最大功率，计算公式为正向电压（V_F）× 正向电流（I_F）。
• 工作与存储温度：-40°C 至 +85°C（工作），-40°C 至 +90°C（存储）。
• 静电放电（ESD）：2000V（人体模型）。在组装过程中，正确的ESD处理程序至关重要。
• 焊接温度：器件可承受峰值温度为260°C、最长10秒的回流焊接，或每个引脚在350°C下、最长3秒的手工焊接。

2.2 电光特性

这些是在标准测试条件（I_F= 20mA）下测得的典型性能参数。

• 发光强度（I_v）：范围从最小36.0 mcd（毫坎德拉）到最大90.0 mcd，典型容差为±11%。这定义了LED的感知亮度。
• 视角（2θ_1/2）：典型的宽视角为140度。这是发光强度为0度（轴向）强度一半时的角度。
• 峰值波长（λ_p）：典型值为632 nm。这是光谱功率分布达到最大值时的波长。
• 主波长（λ_d）：指定在617.5 nm至633.5 nm之间。该波长对应于光的感知颜色，对于颜色定义比峰值波长更相关。
• 光谱带宽（Δλ）：典型值为20 nm。这表示光谱纯度；带宽越小意味着颜色越单色。
• 正向电压（V_F）：在20mA时，范围从1.75V到2.35V，容差为±0.1V。这是LED工作时两端的电压降。
• 反向电流（I_R）：在5V反向偏压下，最大为10 μA。

3. 分档系统说明

为确保批量生产的一致性，LED根据性能进行分档。部件号17-21/R6C-AN2Q1B/3T包含了关键参数的分档代码。

3.1 发光强度分档（代码：N2， P1， P2， Q1）

LED根据其在20mA下测得的发光强度进行分组。部件号中的分档代码（例如Q1）指定了该特定单元的保证强度范围。

• 档位 N2：36.0 – 45.0 mcd
• 档位 P1：45.0 – 57.0 mcd
• 档位 P2：57.0 – 72.0 mcd
• 档位 Q1：72.0 – 90.0 mcd

3.2 主波长分档（代码：E4， E5， E6， E7）

LED根据其主波长（定义了精确的红色色调）被分入组（A）和档位。

• 档位 E4：617.5 – 621.5 nm
• 档位 E5：621.5 – 625.5 nm
• 档位 E6：625.5 – 629.5 nm
• 档位 E7：629.5 – 633.5 nm

3.3 正向电压分档（代码：0， 1， 2）

LED根据其在20mA下的正向压降被分组（B）和分档。这对于设计限流电路至关重要，尤其是在多个LED并联连接时。

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

4. 性能曲线分析

规格书包含多个特性曲线，说明了器件在不同条件下的行为。理解这些对于优化电路设计至关重要。

4.1 发光强度 vs. 正向电流与温度

光输出与正向电流成正比。然而，这种关系并非完全线性，在极高电流下效率会下降。此外，发光强度随着环境温度的升高而降低。降额曲线显示，当工作温度超过25°C时，必须降低最大允许正向电流，以避免超过功耗限制并确保长期可靠性。

4.2 正向电压 vs. 正向电流

这条IV曲线显示了典型的二极管指数关系。正向电压随电流增加而增加。曲线的形状对于理解LED的动态电阻和进行热管理计算非常重要。

4.3 光谱分布与辐射模式

光谱分布图确认了峰值约在632 nm、具有确定带宽的红色发射。辐射图（极坐标图）直观地表示了140度的视角，显示了光强在空间上的分布情况。

5. 机械与封装信息

The LED is housed in a compact, industry-standard SMD package. The detailed dimensioned drawing is essential for creating the correct PCB footprint (land pattern) in CAD software. Key mechanical notes include:

• 所有未指定的公差为±0.1mm。
• 图纸定义了主体尺寸、引脚（端子）尺寸以及推荐的焊盘布局，以确保正确的焊接和机械稳定性。
• 极性由封装轮廓或标记指示；正确的方向对于电路操作至关重要。

6. 焊接与组装指南

正确的处理和焊接对于良品率和可靠性至关重要。

6.1 存储与湿度敏感性

LED包装在带有干燥剂的防潮屏障袋中。为防止“爆米花”现象（回流焊期间因蒸汽快速膨胀导致封装开裂），用户必须遵守以下规定：

• 在准备使用前不要打开袋子。
• 将未开封的袋子存储在≤30°C和≤90% RH的条件下。
• 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过规定，在回流焊前需要在60±5°C下烘烤24小时。

6.2 回流焊接温度曲线

指定了无铅回流温度曲线：

• 预热：150–200°C，持续60–120秒。
• 液相线以上时间（TAL）：在217°C以上，持续60–150秒。
• 峰值温度：最高260°C，保持不超过10秒。在255°C以上的时间不得超过30秒。
• 加热/冷却速率：加热至峰值的最大速率为3°C/秒，从峰值冷却的最大速率为6°C/秒。
• 重要提示：回流焊不应超过两次。加热期间避免对LED施加机械应力，焊接后不要使PCB翘曲。

6.3 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，对每个端子加热≤3秒，并使用额定功率≤25W的烙铁。每个端子焊接之间至少间隔2秒。强烈不建议进行返修。如果绝对不可避免，必须使用专用的双头烙铁同时加热两个端子，以防止焊点或LED芯片受到热机械损伤。

7. 包装与订购信息

7.1 载带与卷盘规格

LED以压纹载带形式提供，并提供了尺寸。每卷包含3000片。还指定了卷盘尺寸（7英寸直径），以便与自动化设备送料器兼容。

7.2 标签说明

卷盘标签包含几个关键字段：客户部件号（CPN）、制造商部件号（P/N）、包装数量（QTY），以及发光强度（CAT）、主波长/色调（HUE）和正向电压（REF）的具体分档代码，以及生产批号。

8. 应用与设计考量

8.1 电路设计要点：限流

这是最关键的设计规则。LED是电流驱动器件。其正向电压具有负温度系数，并且因器件而异（如分档所示）。因此，它必须由恒流源驱动，或者更常见的是，串联一个限流电阻。将LED直接连接到电压源，即使电压与其标称V_F匹配，也会导致不受控制的电流浪涌，从而立即失效。电阻值使用欧姆定律计算：R = (V_电源- V_F) / I_F.

8.2 热管理

虽然功耗较低，但有效的热设计可以延长寿命并保持亮度。确保PCB焊盘提供足够的热释放，并避免将LED放置在靠近其他发热元件的位置。在高温环境下，遵守正向电流降额曲线。

8.3 光学设计

140度的宽视角使该LED适用于需要广角照明或多角度可见性的应用。对于聚焦光束，则需要次级光学元件（透镜）。透明树脂是实现尽可能高光输出的最佳选择。

9. 技术对比与差异化

该元件的主要差异化在于其材料、封装和性能的特定组合：

• AlGaInP芯片技术：这种材料体系以生产高效率的红色、橙色和琥珀色LED而闻名，与旧技术相比，具有出色的亮度和颜色稳定性。
• SMD封装优势：与通孔LED相比，它提供了上述的尺寸、重量和组装速度优势，这是现代SMD元件的标准。
• 详细分档：三参数分档（强度、波长、电压）允许设计师为需要亮度、颜色或电气行为严格一致的应用选择部件，减少了生产线上的电路调整需求。

10. 常见问题解答（FAQ）

问：我可以用30mA驱动这个LED以获得更高亮度吗？

答：不可以。连续正向电流的绝对最大额定值是25mA。超过此额定值会损害可靠性，并可能导致永久损坏。要获得更高亮度，请选择发光强度更高的LED档位（例如Q1），或在I_FP rating.

问：规格书显示V_F典型值为2.0V。为什么我的电路需要3.3V电源？

答：额外的电压需要用来克服限流电阻上的压降。例如，要从3.3V电源驱动LED在20mA工作，假设V_F为2.0V，您需要一个电阻：R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 欧姆。电阻会耗散多余的电能。

问：如何解读部件号17-21/R6C-AN2Q1B/3T？

答：虽然完整的命名规则可能是专有的，但可以推断出关键部分："17-21"可能指封装样式/尺寸。"R6C"可能表示颜色（红色）和芯片类型。"AN2Q1B"包含分档代码：A（波长组），N2（强度档），Q1（强度档），B（电压组）。"3T"可能与载带包装或修订版本有关。

11. 实际设计案例研究

场景：设计一个带有10个相同红色LED的状态指示面板，全部由一个稳定的5V电源轨供电。亮度均匀性很重要。

设计步骤：

1. 选择档位：选择来自相同发光强度档位（例如，全部Q1：72-90 mcd）和相同主波长档位（例如，全部E6：625.5-629.5 nm）的LED，以确保视觉一致性。
2. 计算串联电阻：使用档位中的最大值 V_F（例如，档位2：2.35V）进行最坏情况设计，以保证电流永远不会超过20mA。R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 欧姆。使用最接近的标准值（130或150欧姆）。150欧姆的电阻提供了安全裕量：I_F= (5V - 2.35V) / 150 = ~17.7mA。
3. PCB布局：使用封装尺寸放置LED。将每个LED通过其自身的串联电阻连接到5V电源轨。避免将多个LED与单个电阻并联，因为轻微的V_F变化将导致显著的电流不平衡和亮度不均。
4. 组装：严格遵守湿度处理和回流温度曲线指南，以确保焊点完整性并防止损坏。

12. 工作原理

光是通过AlGaInP半导体芯片内的电致发光过程产生的。当施加超过结内建电势的正向电压时，电子和空穴分别从n型和p型材料注入到有源区。这些载流子复合，以光子（光）的形式释放能量。芯片各层中铝、镓、铟和磷化物的特定成分决定了带隙能量，这直接定义了发射光的波长（颜色）——在本例中为亮红色。

13. 技术趋势

LED技术的总体趋势继续朝着更高效率（每瓦更多流明）、更好的显色性和更高的功率密度发展。对于像这样的指示型SMD LED，趋势包括进一步小型化（例如，芯片级封装）、更广泛地采用更高性能的材料（如用于蓝/绿的InGaN和用于红/橙的AlGaInP），以及在恶劣环境条件下增强的可靠性。在封装内集成驱动电子器件（例如，内置电流调节或PWM控制器）也是正在进行的开发方向，以简化最终用户的电路设计。