SMD LED 23-21C/T1D-CP2Q2TY/2A 规格书 - 封装尺寸 - 正向电压2.6-3.0V - 发光强度57-112mcd - 纯白光 - 中文技术文档

1. 产品概述

23-21C/T1D-CP2Q2TY/2A 是一款表面贴装器件（SMD）LED，专为需要紧凑、高效且可靠照明解决方案的现代电子应用而设计。该元件代表了相对于传统引线框架型LED的重大进步，能够显著减小电路板尺寸和设备占用空间。其轻量化结构和小型化外形使其特别适用于空间和重量是关键限制因素的应用场景。

这款LED的核心优势在于其小型化，这直接有助于在印刷电路板（PCB）上实现更高的封装密度，使设计师能够创建更紧凑的电子设备。此外，元件和最终组装产品所需的存储空间减少，也带来了物流和经济上的益处。该器件为单色型，发出纯白光，采用无铅、符合RoHS标准且无卤素的材料制造，符合包括欧盟REACH在内的当代环保和法规标准。

2. 技术参数详解

LED的性能和可靠性由一套全面的电气、光学和热学参数定义。理解这些规格对于正确的电路设计和确保长期运行至关重要。

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应力极限。不保证在或超过这些极限的条件下运行。

• 反向电压（V_R）：5 V。在反方向上超过此电压可能导致结击穿。
• 正向电流（I_F）：10 mA（连续）。
• 峰值正向电流（I_FP）：100 mA，仅在脉冲条件下允许（占空比 1/10 @ 1 kHz）。
• 功耗（P_d）：40 mW。这是封装在不超出其热极限的情况下能够耗散的最大功率。
• 静电放电（ESD）：人体模型（HBM）额定值为 150 V。必须遵循正确的ESD处理程序。
• 工作温度（T_opr）：-40°C 至 +85°C。该器件额定适用于工业温度范围。
• 存储温度（T_stg）：-40°C 至 +90°C。
• 焊接温度（T_sol）：该器件可承受峰值温度为260°C、最长10秒的回流焊，或每个端子350°C、最长3秒的手工焊接。

2.2 光电特性

这些参数在标准结温25°C下测量，定义了正常工作条件下的光输出和电气行为。

• 发光强度（I_v）：范围从 57.0 mcd（最小值）到 112 mcd（最大值），典型值在正向电流（I_F）为 5 mA 时测得。容差为 ±11%。
• 视角（2θ_1/2）：典型值为 140 度，表明其具有宽视角，适用于指示灯和背光应用。
• 正向电压（V_F）：在 I_F= 5 mA 时，范围从 2.60 V 到 3.00 V，容差为 ±0.05V。此参数对于限流电阻的计算至关重要。
• 反向电流（I_R）：当施加 5 V 反向电压（V_R）时，最大为 50 µA。

3. 分档系统说明

为确保批量生产的一致性，LED根据关键性能参数被分类到不同的“档位”中。该系统允许设计师为其应用选择满足特定亮度和电压要求的元件。

3.1 发光强度分档

在 5 mA 驱动下，光输出被分为三个不同的档位（P2, Q1, Q2）。

• 档位 P2：57.0 mcd（最小值）至 72.0 mcd（最大值）
• 档位 Q1：72.0 mcd（最小值）至 90.0 mcd（最大值）
• 档位 Q2：90.0 mcd（最小值）至 112 mcd（最大值）

选择更高的档位代码（例如 Q2）可保证LED更亮，这对于需要更高可见度或更低驱动电流的应用可能是必要的。

3.2 正向电压分档

正向压降在 I_F= 5 mA 时被分为四个档位（28, 29, 30, 31）。

• 档位 28：2.60 V 至 2.70 V
• 档位 29：2.70 V 至 2.80 V
• 档位 30：2.80 V 至 2.90 V
• 档位 31：2.90 V 至 3.00 V

更严格的电压分档对于要求多个LED之间功耗一致或电流调节精确的应用至关重要。

3.3 色度坐标分档

纯白光的颜色质量通过基于CIE 1931色度坐标（x, y）的分档来控制。规格书定义了四个档位（1, 2, 3, 4），每个档位在CIE图表上指定一个四边形区域，容差为±0.01。这确保了同一档位内LED之间的颜色差异最小，这对于背光等颜色均匀性很重要的应用至关重要。

4. 性能曲线分析

虽然规格书引用了典型的光电特性曲线，但对其一般性解读对设计至关重要。这些曲线通常说明了正向电流与发光强度（I_v vs. I_F）、正向电压（V_F vs. I_F）之间的关系，以及环境温度对光输出的影响。设计师利用这些曲线来优化驱动电流以达到所需亮度，并了解在较高工作温度下性能如何下降，从而为热管理决策提供依据。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该LED采用紧凑的SMD封装。尺寸图提供了关键尺寸，包括本体长度、宽度、高度以及焊盘的位置和大小。严格遵守指定的焊盘布局（Land Pattern）对于回流焊过程中的可靠焊接和正确对位至关重要。极性由封装标记或形状指示，必须在PCB上正确放置。

5.2 湿度敏感度与包装

该器件采用防潮包装，以防止环境湿度造成损坏，湿度可能导致回流焊过程中出现“爆米花”现象。包装包括一个7英寸直径卷盘上的载带，每卷标准装载数量为2000片。卷盘和载带尺寸均有规定，以确保与自动贴片设备的兼容性。包装上的标签提供了重要信息，如产品编号、数量以及发光强度（CAT）、色度（HUE）和正向电压（REF）的具体分档代码。

6. 焊接与组装指南

正确的操作和焊接对于保持器件完整性和性能至关重要。

6.1 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，保持最长 10 秒。
• 加热/冷却速率：加热最大 6°C/秒，冷却最大 3°C/秒。

6.2 存储与操作注意事项

• 存储：未开封的包装袋必须在 ≤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。若超过此条件或干燥剂指示受潮，则在使用前需要进行烘烤处理（60±5°C，24小时）。
• 电流保护：必须使用外部限流电阻。LED是电流驱动器件；电压的微小增加可能导致电流大幅、破坏性的增加。
• 手工焊接：如有必要，使用烙铁头温度<≤350°C、功率≤25W的烙铁，并限制每个端子的接触时间为3秒。建议任何维修工作使用双头烙铁以避免热应力。
• ESD防护：150V HBM额定值表明其具有中等敏感度。在操作和组装过程中使用标准的ESD预防措施。

7. 应用建议

7.1 典型应用场景

• 背光：适用于仪表盘指示灯、开关照明以及LCD面板和符号的平面背光。
• 通信设备：电话和传真机中的状态指示灯和键盘背光。
• 通用指示灯：消费电子产品中的状态灯、电源指示灯和装饰照明。

7.2 设计考量

• 电流驱动电路：始终使用串联电阻来设定正向电流。使用公式 R = (V_电源- V_F) / I_F 计算电阻值，并考虑分档范围内的最坏情况 V_F。
• 热管理：尽管功耗较低，但如果工作在高环境温度或最大电流下，应确保足够的PCB铜箔面积或散热过孔，以将结温保持在限值内。
• 光学设计：140度视角提供了宽广的发射角度。如需聚焦光线，可能需要外部透镜或导光板。

8. 技术对比与差异化

与老式的通孔LED相比，这种SMD类型具有显著优势：占用空间大幅减少，适用于高速自动化组装，并且由于直接安装在PCB上而具有更好的热性能。在SMD LED类别中，其宽视角、由精确色度分档定义的纯白颜色点以及适用于标准回流焊工艺的坚固结构的特定组合，使其成为需要一致颜色和亮度的通用指示灯和背光应用的多功能选择。

9. 常见问题解答（基于技术参数）

9.1 如何选择合适的限流电阻？

在计算中使用您所用电压分档的最大正向电压（V_F(最大值)）（例如，档位31为3.00V），以确保即使存在元件容差，电流也永远不会超过最大额定值。对于5V电源和目标 I_F为5mA的情况：R = (5V - 3.00V) / 0.005A = 400 Ω。为留出安全裕量，使用下一个更高的标准值（例如，430 Ω）。

9.2 这款LED能否用于汽车内饰照明？

虽然其工作温度范围（-40°C 至 +85°C）涵盖了典型的汽车内饰环境，但规格书中包含一项应用限制说明。其中指出，对于汽车安全/安保系统等高可靠性应用，可能需要不同的产品。对于非关键的内饰照明（例如，仪表盘背光），它可能适用，但对于关键应用，建议咨询制造商。

9.3 标签上的分档代码对我的设计意味着什么？

分档代码（CAT代表强度，HUE代表颜色，REF代表电压）使您能够追溯卷盘上LED的确切性能特征。对于要求外观均匀的设计，请指定并使用来自相同HUE和CAT分档的LED。对于对电源负载敏感的设计，请使用来自相同REF（电压）分档的LED，以确保电流消耗一致。

10. 实际设计与使用案例

场景：设计一个多LED状态指示灯面板。为确保面板上所有10个LED的亮度和颜色均匀，设计师指定使用来自档位Q1（发光强度）和档位2（色度）的元件。通过使用档位29（2.80V）的 V_F(最大值) 计算限流电阻，他们保证了没有LED被过度驱动。140度的宽视角确保了指示灯从各个角度都可见，无需单独的透镜。SMD封装允许非常紧凑的PCB布局，而卷带包装则实现了整批产品的高效自动化组装。

11. 工作原理简介

这款LED是一种基于半导体芯片的固态光源。芯片材料是氮化铟镓（InGaN），经过设计可发射蓝光/紫外光谱的光。然后，该光线穿过树脂封装内的黄色扩散荧光粉层。荧光粉吸收一部分原始蓝光，并将其重新发射为黄光。剩余的蓝光与转换后的黄光相结合，使人眼感知为“纯白”光。这项技术被称为荧光粉转换白光LED。

12. 技术趋势

该元件反映了LED技术的持续发展趋势：封装持续小型化、效率（每瓦流明）提升以及通过先进分档对颜色一致性进行更严格的控制。对无铅、无卤素以及符合RoHS/REACH标准的强调，突显了整个行业向环境可持续制造的转变。此外，详细的湿度敏感度和焊接指南表明，LED正日益融入标准、大批量的PCB组装流程，使其从分立元件转变为主流表面贴装器件。