SMD LED 15-215/G7C-BN1P2B/2T 规格书 - 亮黄绿色 - 20mA - 最大2.35V - 中文技术文档

1. 产品概述

15-215/G7C-BN1P2B/2T 是一款采用 AlGaInP（铝镓铟磷）半导体芯片的表面贴装器件（SMD）LED，可发出亮黄绿色的光。该 LED 的特点是尺寸紧凑，有助于实现更小的印刷电路板（PCB）设计、更高的元件组装密度，并最终推动更微型电子设备的开发。其轻量化结构进一步增强了其在空间和重量是关键限制因素的应用中的适用性。

该器件以 8mm 载带包装，卷绕在直径为 7 英寸的卷盘上，完全兼容标准的自动化贴片组装设备。它设计用于红外和气相回流焊接工艺。该产品符合关键的环境和安全法规，为无铅（Pb-free）产品，符合欧盟 RoHS 指令、欧盟 REACH 法规，并满足无卤素标准（溴 <900 ppm，氯 <900 ppm，溴+氯 < 1500 ppm）。

2. 技术参数详解

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性损坏的极限值。这些额定值在环境温度（Ta）为 25°C 时指定。最大反向电压（VR）为 5V。最大连续正向电流（IF）为 25 mA。对于脉冲操作，在 1 kHz、占空比为 1/10 的条件下，允许的峰值正向电流（IFP）为 60 mA。最大功耗（Pd）为 60 mW。该器件可承受人体模型（HBM）2000V 的静电放电（ESD）。工作温度范围（Topr）为 -40°C 至 +85°C，而储存温度范围（Tstg）为 -40°C 至 +90°C。对于焊接，它可以承受 260°C 回流焊接 10 秒或 350°C 手工焊接最多 3 秒。

2.2 光电特性

核心性能在标准测试条件下（Ta=25°C，IF=20mA）定义。发光强度（Iv）有一个典型范围。该器件具有约 140 度的宽视角（2θ1/2）。峰值波长（λp）约为 575 nm，主波长（λd）范围为 567.5 nm 至 575.5 nm。光谱带宽（Δλ）通常为 20 nm。正向电压（VF）范围为 1.75V 至 2.35V。当施加 5V 反向电压（VR）时，反向电流（IR）最大为 10 μA。必须注意，该器件并非设计用于反向偏置工作；VR 额定值仅用于测试 IR 参数。

3. 分档系统说明

为确保生产一致性，LED 根据关键参数被分选到不同的档位中。这使得设计人员能够为其应用选择满足特定性能标准的器件。

3.1 发光强度分档

发光强度在 IF=20mA 下测量，分为四个档位（N1、N2、P1、P2）。这些档位定义了最小和最大值，以保证一定的亮度水平。设计人员必须考虑档位内发光强度存在额外的 ±11% 容差。

3.2 主波长分档

由主波长定义的颜色被分为四个档位（C15、C16、C17、C18），每个档位覆盖从 567.5 nm 到 575.5 nm 的 2 nm 范围。档位内主波长的容差为 ±1 nm。

3.3 正向电压分档

正向电压分为三个档位（0、1、2），每个档位跨越从 1.75V 到 2.35V 的 0.2V 范围。档位内正向电压的容差为 ±0.1V。这种分档对于设计一致的电流驱动电路至关重要，尤其是在多个 LED 并联连接时。

4. 性能曲线分析

规格书提供了几条特性曲线，说明了器件在不同条件下的行为。相对发光强度与正向电流的关系曲线显示了光输出如何随电流增加而增加，通常在较高电流下由于发热和效率下降而呈亚线性增长。正向电流降额曲线对于热管理至关重要；它表明当环境温度超过 25°C 时，必须降低最大允许正向电流，以防止超过最大结温和功耗限制。光谱分布图描绘了相对辐射功率随波长的变化关系，以 575 nm 为中心，具有典型的 20 nm 带宽特征。正向电流与正向电压的关系（I-V 曲线）展示了典型的二极管指数关系；电压的微小增加会导致电流的大幅增加，这凸显了限流电路的必要性。辐射图（极坐标图）直观地表示了光强的空间分布，证实了 140 度的视角。

5. 机械与封装信息

封装图纸为 PCB 焊盘设计提供了关键尺寸。关键测量包括总长度和宽度、焊盘尺寸和位置以及元件高度。除非另有说明，公差通常为 ±0.1mm。极性在器件本身有标示，必须与 PCB 焊盘上相应的极性标记正确对齐，以确保正常工作。

6. 焊接与组装指南

正确的处理和焊接对于可靠性至关重要。该器件采用防潮包装供应。在准备使用元件之前，不得打开包装袋。一旦打开，LED 应储存在 ≤30°C 和 ≤60% 相对湿度的环境中，并在 168 小时（7 天）内使用。如果超过此时间或干燥剂指示剂显示饱和，则在使用前需要在 60±5°C 下烘烤 24 小时。

对于无铅回流焊接，必须遵循特定的温度曲线：在 150-200°C 之间预热 60-120 秒，液相线以上（217°C）时间为 60-150 秒，峰值温度不超过 260°C 并保持最多 10 秒，以及受控的冷却速率。回流焊接不应超过两次。在手工焊接期间，烙铁头温度必须低于 350°C，每个焊端的接触时间不应超过 3 秒，并且在焊接每个焊端之间应留有适当的间隔。不建议在初次焊接后进行维修，但如果不可避免，应使用专用的双头烙铁同时加热两个焊端，以避免机械应力。

7. 包装与订购信息

LED 采用防潮包装系统交付。它们被装载到载带中，然后卷绕在 7 英寸的卷盘上。每卷包含 2000 片。卷盘与干燥剂一起密封在铝制防潮袋中。袋上的标签包含用于追溯和识别的基本信息，包括产品编号、数量以及发光强度（CAT）、主波长（HUE）和正向电压（REF）的具体分档代码。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

亮黄绿色和 SMD 封装形式使该 LED 适用于各种指示灯和背光角色。主要应用包括仪表盘和薄膜开关的背光、电话和传真机等电信设备中的状态指示灯和键盘背光，以及小型 LCD 面板、开关和符号的平面背光。其通用性也使其可用于消费电子产品、工业控制和便携式设备。

8.2 设计考量

电流驱动：必须使用外部限流电阻。指数型的 I-V 特性意味着即使电源电压的微小变化也会导致正向电流发生巨大且可能具有破坏性的变化。电阻值必须根据电源电压、LED 的正向电压（考虑分档和容差）以及所需的工作电流（不超过 25 mA 连续电流）来计算。
热管理：虽然功耗较低，但正确的 PCB 布局很重要。确保焊盘周围有足够的铜面积作为散热器，特别是在高环境温度或接近最大电流下工作时。遵守电流降额曲线。
ESD 防护：尽管额定值为 2000V HBM，但在处理和组装过程中仍应遵守标准的 ESD 预防措施。

9. 技术对比与差异化

与传统的引线式 LED 相比，这种 SMD 类型在尺寸、重量和自动化组装适用性方面具有显著优势，从而降低了整体制造成本。在 SMD LED 领域，使用 AlGaInP 材料发射黄绿光通常比 GaP 等旧技术提供更高的发光效率和更好的色彩饱和度。140 度的宽视角是需要广泛可见性的应用的关键特性，这与用于聚焦照明的窄角 LED 不同。其符合现代环境标准（RoHS、无卤素）是大多数当代电子产品的基本要求。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

问：使用 5V 电源时，我应该使用多大的电阻值？
答：您必须使用分档中的最大正向电压（例如，档位 2 的 2.35V）和所需电流（例如，20mA）。使用欧姆定律：R = (电源电压 - Vf) / If = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5 欧姆。标准的 130 或 150 欧姆电阻是合适的，确保即使在最小 Vf 下电流也不超过 25 mA。

问：我能否使用恒压源而不加限流电阻来驱动这个 LED？
答：不能。由于二极管的指数型 I-V 特性导致电流不受控制，这几乎肯定会损坏 LED。

问：温度如何影响亮度？
答：发光强度通常随着结温的升高而降低。降额曲线通过要求在高环境温度下降低电流以防止过热，间接反映了这一点，过热会进一步降低效率和寿命。

问：峰值波长和主波长有什么区别？
答：峰值波长（λp）是光谱功率分布达到最大值时的波长。主波长（λd）是与 LED 感知颜色相匹配的单色光波长。对于像这样的窄带发射器，它们通常很接近，但 λd 对于颜色规格更为相关。

11. 实际设计与使用案例

案例：设计一个多 LED 状态指示灯面板。一位设计人员正在创建一个带有 10 个黄绿色状态指示灯的控制面板。为确保亮度均匀，他们应指定来自同一发光强度档位的 LED（例如，全部为 P1）。为确保颜色外观一致，他们应指定来自同一主波长档位的 LED（例如，全部为 C17）。为简化驱动电路并确保在 LED 并联时电流分布均匀，强烈建议指定来自同一正向电压档位的 LED（例如，全部为 1）。驱动电路将由一个电压调节器（例如，5V）和每个 LED 一个限流电阻（或一个专用的 LED 驱动 IC 以实现更好的控制和调光能力）组成。PCB 布局会将 LED 分组放置，但提供足够的铜铺区域用于散热，特别是如果它们需要长时间同时点亮。

12. 原理简介

该 LED 基于半导体 p-n 结中的电致发光原理工作。当施加正向电压时，来自 n 型 AlGaInP 区域的电子被注入到 p 型区域，而空穴则向相反方向注入。这些电荷载流子在结附近的有源区复合。在像 AlGaInP 这样的直接带隙半导体中，这种复合以光子（光）的形式释放能量。铝、镓、铟和磷原子的特定成分决定了带隙能量，这直接决定了发射光的波长（颜色）——在本例中为亮黄绿色（约 575 nm）。环氧树脂封装料用于保护半导体芯片、塑造光输出光束（形成 140 度视角）并提供机械稳定性。

13. 发展趋势

像这样的 SMD LED 的总体趋势继续朝着更高的发光效率（每瓦电能产生更多光输出）、改进的颜色一致性和更严格的分档容差，以及在恶劣环境条件下增强的可靠性方向发展。封装技术正在发展，以实现更小的占位面积和更低的剖面高度，同时保持或改善热性能。同时，也强烈推动全光谱可调性和与控制电路集成的智能、可寻址 LED 的发展。AlGaInP LED 的基础材料科学已经成熟，但正在进行的研究重点是优化更高电流密度下的效率和提高寿命。对环境合规性（无卤素、RoHS）的强调现在已成为标准，并将继续是所有电子元件的基本要求。