SMD LED 17-21/GHC-YR1S2/3T 数据手册 - 1.6x0.8x0.6mm - 3.5V - 25mA - 亮绿色 - 英文技术文档

1. 产品概述

17-21/GHC-YR1S2/3T是一款为现代紧凑型电子应用设计的表面贴装器件（SMD）LED。该组件相比传统的引线框架LED取得了显著进步，在电路板空间利用和组装效率方面提供了显著优势。

1.1 产品定位与核心优势

此LED为单色类型，可发出明亮的绿光。其主要优势在于其微型封装尺寸。与有引线元件相比，其尺寸显著减小，使设计者能够在印刷电路板（PCB）上实现更高的元件密度。这直接意味着电路板尺寸的减小、元件存储需求的降低，并最终促成更小、更轻的终端用户设备的制造。其封装本身的轻量化特性，进一步使其成为重量关键型应用的理想选择。

1.2 目标市场与应用领域

该器件面向广泛的消费类和工业电子产品。其典型应用包括仪表盘、开关和符号的背光照明。它也适用于电信设备中，用作状态指示灯或电话、传真机等设备的背光。此外，它还可作为各种电子产品中的通用指示灯。

2. 技术参数深度解析

本节根据数据手册的定义，对LED的关键技术参数进行了详细、客观的分析。

2.1 绝对最大额定值

绝对最大额定值定义了可能对器件造成永久性损坏的极限条件。这些并非工作条件。

• 反向电压 (VR): 5V。必须注意，此额定值仅针对红外 (IR) 测试条件规定。数据手册明确指出，该器件并非为实际电路中的反向操作而设计。在反向偏置下超过此电压可能导致立即失效。
• 正向电流 (IF): 25 mA。这是可施加于LED的最大连续直流电流。
• 峰值正向电流 (IFP): 100 mA。这是最大脉冲电流，仅在1 kHz频率下、占空比为1/10时允许使用。此参数与多路复用或PWM调光应用相关，但必须谨慎使用以避免过热。
• 功耗 (Pd)： 95 mW。这是封装可耗散的最大功率，根据正向电压和电流限制计算得出，对于热管理至关重要。
• Operating & Storage Temperature: 该设备可在-40°C至+85°C的温度范围内工作，并能在-40°C至+90°C的温度下存储。这一宽广的范围使其适用于恶劣环境。
• 焊接温度： 对于回流焊，规定峰值温度为260°C，最长持续10秒。对于手工焊接，烙铁头温度不得超过350°C，且每个端子的接触时间应限制在3秒以内。

2.2 光电特性

这些参数是在正向电流（IF）为20 mA、环境温度（Ta）为25°C的标准测试条件下测量的。

• 发光强度（Iv）： 范围从最小值112.0 mcd到最大值285.0 mcd。未指定典型值，表明其性能通过分档系统进行管理（详见后文）。容差为±11%。
• 视角 (2θ1/2): 典型值为140度。这种宽广的视角使得该LED适用于需要宽范围照明或多角度可见的应用。
• 峰值波长 (λp): 通常为518纳米，位于可见光谱的亮绿色区域。
• 主波长 (λd): 范围从520.0纳米到535.0纳米，容差严格控制在±1纳米。该参数与光线的感知颜色关系更为密切。
• 光谱带宽 (Δλ): 通常为35 nm，描述发射光波长围绕峰值的分布范围。
• 正向电压 (VF): 典型值为3.5V，在20 mA电流下最大为4.0V。这是电路设计中的一个关键参数，因为它决定了LED两端的压降以及所需限流电阻的阻值。
• 反向电流 (IR): 在5V反向电压下最大为50 μA（测试条件）。

3. Binning System 说明

为确保性能一致，LED会根据关键光学参数进行分档。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 光强分档

LED根据其在20 mA电流下测得的发光强度被分为四个等级（R1、R2、S1、S2）。

• 等级 R1： 112.0 – 140.0 mcd
• Bin R2: 140.0 – 180.0 mcd
• Bin S1: 180.0 – 225.0 毫坎德拉
• Bin S2: 225.0 – 285.0 毫坎德拉

选择更高等级的分档（例如S2）可保证更高的最低亮度，这对于需要高可见度的应用，或需要匹配多个LED以实现外观均匀性的场合至关重要。

3.2 主波长分档

LED也会根据其主波长被分档为三组（X, Y, Z），以控制颜色一致性。

• Bin X: 520.0 – 525.0 nm
• Bin Y: 525.0 – 530.0 nm
• Bin Z: 530.0 – 535.0 nm

在需要确保多个LED之间颜色匹配的应用中（例如状态指示灯条、背光阵列），必须指定单一且狭窄的Bin，以避免出现可见的颜色差异。

4. 机械与封装信息

4.1 封装尺寸

17-21 SMD LED采用紧凑型矩形封装。关键尺寸包括长度1.6毫米、宽度0.8毫米和高度0.6毫米（除非另有说明，公差为±0.1毫米）。数据手册提供了包含焊盘布局的详细尺寸图，这对于创建PCB封装至关重要。正确的焊盘设计可确保良好的焊接、对准和热性能。

4.2 极性标识

阴极通常通过封装上的标记或特定的焊盘几何形状（例如，切角）来识别。贴装时正确的极性方向对电路功能至关重要。

5. 焊接与组装指南

正确的操作和焊接对于SMD LED的可靠性和性能至关重要。

5.1 回流焊温度曲线

数据手册规定了一种无铅回流焊接温度曲线。关键阶段包括：

• 预热： 在60-120秒内从环境温度升温至150-200°C。
• 浸润/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，且达到或高于255°C的时间必须限制在最多30秒。
• 冷却： 最大冷却速率不应超过每秒6°C。

关键注意事项： 同一LED组件的回流焊接次数不应超过两次，以防止对封装和芯片造成热损伤。

5.2 存储与潮湿敏感度

该组件对潮湿敏感。注意事项包括：

• 在准备使用组件前，请勿打开防潮屏障袋。
• 开封后，未使用的LED必须在温度≤30°C、相对湿度≤60%的条件下储存。
• 开袋后的“车间寿命”为168小时（7天）。若未在此时间内使用，LED在使用前必须在60 ±5°C下重新烘烤24小时。
• 若干燥剂指示剂已变色，则无论时间长短均需进行烘烤。

5.3 手工焊接与返修

若无法避免手工焊接，必须极其小心：

• 烙铁头温度必须 ≤350°C。
• 每个端子的接触时间必须 ≤3 秒，且焊接每个端子后需间隔至少 2 秒以使其冷却。
• 强烈不建议在焊接后进行修复。如绝对必要，应使用双头烙铁同时加热两个端子，以最小化热应力。必须事先验证对LED特性的影响。

6. 封装与订购信息

6.1 标准包装

LED采用防潮包装供货，其内容包括：

• 元件置于8mm宽的载带中。
• 载带缠绕在直径为7英寸的卷盘上。
• 标准卷盘包含3000件。
• 卷盘被放置在一个内含干燥剂包和湿度指示卡的铝制防潮袋中。

6.2 标签说明

卷盘标签上的代码指明了该卷盘上LED的具体特性：

• P/N： 产品编号（例如：17-21/GHC-YR1S2/3T）。
• CAT： 发光强度等级（对应分档代码：R1、R2、S1、S2）。
• HUE: Chromaticity Coordinates & Dominant Wavelength Rank (corresponds to the bin code: X, Y, Z).
• 参考编号： 正向电压等级。
• 批号： 可追溯的生产批号。

7. 应用建议与设计考量

7.1 限流是强制要求

必须使用外部限流电阻。LED是电流驱动器件。正向电压的微小增加可能导致正向电流大幅、甚至可能造成损坏的增加。电阻值（R）可根据欧姆定律计算：R = (V_supply - VF_LED) / I_desired。设计时应始终基于*典型*VF值，以确保当实际VF处于规格书规定的最小值时，电流仍在安全限值内。

7.2 热管理

尽管体积小，LED仍会产生热量。必须遵守95 mW的功耗限制。确保PCB焊盘设计提供足够的热缓解，尤其是在接近或处于最大连续电流（25 mA）下工作时。避免将LED放置在其它发热元件附近。

7.3 静电防护注意事项

该器件的ESD等级为1000V（人体模型）。在组装和操作过程中应遵循标准ESD处理程序，以防止潜在损伤，这种损伤可能不会导致立即失效，但会降低长期可靠性。

8. 技术对比与差异化分析

17-21 LED的主要差异化在于其外形尺寸与性能平衡。

• vs. 更大尺寸的SMD LED（例如：3528、5050）： 它占用的空间显著更小，可实现更高密度的设计，但通常每个器件的总光输出较低。
• 对比芯片级封装（CSP）： 它比前沿的CSP LED尺寸更大，但使用标准SMT设备更易于处理，并为许多应用提供了更坚固的封装。
• 对比引线式LED： 它无需通孔，支持自动化贴片组装，降低寄生电感，并使终端产品得以实现更小、更轻的设计。

9. 常见问题解答（基于技术参数）

9.1 我可以不加限流电阻来驱动这个LED吗？

不可以。 这在“使用注意事项”部分已明确警告。其正向电压有一个范围（典型值3.5V，最大值4.0V）。即使将其连接到略高于其VF的电压源，也会导致电流过大，从而引起迅速过热和损坏。为确保安全运行，必须串联一个电阻。

9.2 为什么反向电压额定值只有5V，备注是什么意思？

5V额定值仅用于测试目的，以测量反向漏电流（IR）。数据手册明确指出“该器件并非为反向工作而设计。”在电路中，您必须确保LED永远不会承受反向偏压，因为它不是齐纳二极管，如果施加反向偏压，很可能在远低于5V的电压下损坏。在可能出现反向电压的电路中（例如，交流耦合、感性负载），请使用保护二极管。

9.3 如何选择正确的分档代码？

根据您的应用需求选择Bin：

10. 设计与应用案例研究

10.1 设计一个紧凑型状态指示面板

场景： 为网络设备设计一个包含20个状态指示器的密集面板。亮度和颜色的一致性对用户体验至关重要。 设计步骤： 1. 当前设置： 为获得良好亮度和使用寿命，选择15 mA驱动电流（低于25 mA最大值）。计算5V电源的电阻值：R = (5V - 3.5V) / 0.015A = 100 欧姆。使用容差为1%的电阻。 分档选择： 为确保一致性，请指定所有LED均来自相同的光强档（例如S1）和相同的主波长档（例如Y）。订购时必须提供此信息。 PCB布局： 严格按照数据手册中的焊盘尺寸进行设计。为每个焊盘提供小型热风焊盘连接，以辅助焊接并防止立碑现象，但同时需确保铜箔面积足以满足散热需求。 组装： 遵循指定的回流焊温度曲线。在将面板装入贴片机之前，请将其保存在密封袋中，以确保遵守7天的车间寿命要求。

11. 工作原理介绍

如器件选型指南所示，17-21/GHC-YR1S2/3T LED基于氮化铟镓（InGaN）半导体芯片。当施加超过二极管内建电势的正向电压时，电子和空穴被注入半导体的有源区。它们的复合以光子（光）的形式释放能量。InGaN材料的具体成分决定了带隙能量，这直接关系到发射光的波长（颜色）——在本例中为亮绿色（峰值波长约518 nm）。透明树脂封装材料保护芯片并起到透镜作用，塑造了140度的发光视角。

12. 技术趋势与背景

17-21封装代表了SMD LED市场中一种成熟且被广泛采用的封装形式。LED技术的总体趋势持续朝着与此类元件相关的几个关键领域发展：

• 效率提升： 材料科学的持续进步旨在提高每瓦流明数（更高光效），这意味着在相同封装尺寸下能实现更亮的光线或更低的功耗。
• 小型化： 尽管17-21（1.6x0.8mm）尺寸已经很小，但行业正朝着更小的芯片级封装（CSP）推进，其尺寸几乎与裸半导体芯片相当，从而能够实现超高密度的照明阵列。
• 色彩一致性提升： 外延生长和分档工艺的进步使得对主波长和发光强度的控制更为精确，从而在某些应用中降低了对严格分档筛选的需求。
• 可靠性增强： 封装材料的改进，例如更坚固的硅胶和荧光粉（用于白光LED），以及更好的热管理设计，延长了工作寿命并使其能够在更高温度的环境中使用。

本数据手册介绍了一款可靠且特性明确的组件，它在性能、尺寸和可制造性之间取得了平衡，适用于广泛的主流电子应用。