SMD LED 17-21 深红光规格书 - 尺寸 1.6x0.8x0.6mm - 电压 1.75-2.35V - 功率 60mW - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档详细阐述了一款采用紧凑型 17-21 封装的表面贴装深红光 LED 的规格。该元件专为现代电子组装设计，与传统引线框架 LED 相比，显著减小了尺寸和重量。其主要优势包括：支持更小的印刷电路板（PCB）设计、更高的元件组装密度，并最终有助于实现更紧凑、更轻便的终端用户设备。

1.1 核心特性与合规性

该 LED 以 8mm 载带形式提供，卷绕在 7 英寸直径的卷盘上，完全兼容自动化贴片组装设备。它适用于红外（IR）和气相回流焊工艺。该器件为单色类型，发射深红光。采用无铅材料制造，并符合关键的环境与安全法规，包括欧盟 RoHS 指令、欧盟 REACH 法规以及无卤素要求（Br <900 ppm，Cl <900 ppm，Br+Cl < 1500 ppm）。

1.2 目标应用

此 LED 适用于多种指示灯和背光应用。常见用途包括：仪表盘和开关的背光、电话和传真机等通信设备中的状态指示灯和键盘背光、LCD 的平面背光，以及需要小型可靠红光光源的通用指示灯应用。

2. 技术参数：深度客观解读

以下章节基于数据手册参数，对 LED 的电学、光学和热学特性进行详细、客观的分析。除非另有说明，所有额定值均在环境温度（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。在这些条件下或超出这些条件运行无法保证，应在电路设计中避免。

• 反向电压（VR）：5V。超过此反向电压可能导致结击穿。
• 连续正向电流（IF）：25 mA。这是建议用于可靠长期运行的最大直流电流。
• 峰值正向电流（IFP）：60 mA。此电流仅在占空比为 1/10、频率为 1 kHz 的脉冲条件下允许，不可连续使用。
• 功耗（Pd）：60 mW。这是封装在不超出其热限值的情况下所能耗散的最大功率。
• 静电放电（ESD）人体模型（HBM）：2000V。这表明器件对静电的敏感性；必须遵循正确的 ESD 处理程序。
• 工作温度（Topr）：-40°C 至 +85°C。这是器件规定可运行的环境温度范围。
• 存储温度（Tstg）：-40°C 至 +90°C。这是器件未通电时的存储温度范围。
• 焊接温度（Tsol）：对于回流焊，规定峰值温度为 260°C，最长 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 3 秒。

2.2 光电特性

这些参数定义了 LED 在正常工作条件下（IF=20mA，Ta=25°C）的光输出和电学行为。

• 发光强度（Iv）：范围从最小 36.00 mcd 到最大 90.00 mcd。未指定典型值，表明性能通过分档系统管理（见第 3 节）。
• 视角（2θ1/2）：半强度处的典型全视角为 140 度，提供宽广的发射模式。
• 峰值波长（λp）：光功率输出最大的典型波长为 639 纳米（nm），位于光谱的深红光区域。
• 主波长（λd）：感知颜色波长范围为 625.5 nm 至 637.5 nm。这也通过分档管理。
• 光谱带宽（Δλ）：发射光谱的典型半高全宽（FWHM）为 20 nm。
• 正向电压（VF）：在 20mA 时，范围为 1.75V 至 2.35V。此参数已分档。
• 反向电流（IR）：施加 5V 反向电压时，最大为 10 μA。数据手册明确指出该器件并非为反向工作设计；此测试参数仅用于质量保证。

重要说明：数据手册规定了制造公差：发光强度（±11%）、主波长（±1nm）和正向电压（±0.1V）。这些适用于分档后的值。

3. 分档系统说明

为确保大规模生产的一致性，LED 根据关键性能参数进行分类（分档）。这使得设计人员能够为其应用选择满足特定亮度和颜色要求的部件。

3.1 发光强度分档

根据在 IF=20mA 时测得的发光强度，LED 被分为四个档位（N2、P1、P2、Q1）。例如，Q1 档 LED 的强度将在 72.00 至 90.00 mcd 之间。

3.2 主波长分档

感知颜色（色调）通过三个波长档位（E6、E7、E8）控制。E6 档 LED 的主波长在 625.50 nm 至 629.50 nm 之间，与 E8 档（633.50 nm 至 637.50 nm）相比，会产生略有不同的红色色调。

3.3 正向电压分档

正向电压分为三组（0、1、2）。这对于设计限流电路至关重要，尤其是在串联驱动多个 LED 时，以确保电流均匀分布。0 档 LED 的 VF 在 1.75V 至 1.95V 之间，而 2 档 LED 则在 2.15V 至 2.35V 之间。

4. 性能曲线分析

虽然提供的 PDF 摘录指示了“典型光电特性曲线”部分，但具体的图表（例如 IV 曲线、相对强度 vs. 电流、相对强度 vs. 温度、光谱分布）并未包含在文本内容中。在完整的数据手册中，这些曲线对于设计至关重要。它们通常显示：

• 正向电流 vs. 正向电压（IV 曲线）：显示非线性关系，有助于确定动态电阻和给定电流所需的驱动电压。
• 相对发光强度 vs. 正向电流：展示光输出如何随电流增加，通常在高电流下显示饱和效应。
• 相对发光强度 vs. 环境温度：显示随着结温升高，光输出下降，这对于热管理至关重要。
• 归一化光谱分布：绘制相对强度与波长的关系图，直观地确认峰值波长（639nm）和光谱带宽（20nm）。

设计人员应查阅包含图表的完整数据手册，以准确模拟 LED 在非标准条件（不同电流或温度）下的行为。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸与极性

该 LED 采用标准的 17-21 SMD 封装外形。关键尺寸（以毫米为单位）对于 PCB 焊盘图形设计至关重要。封装上标有阴极用于极性识别。典型的焊盘图形应有两个分别对应阳极和阴极端子的焊盘，并带有推荐的焊盘尺寸和间距，以确保正确的焊接和机械稳定性。确切的尺寸应从数据手册中的“封装尺寸”图中获取。

5.2 湿度敏感度与包装

该器件包装在带有干燥剂的防潮屏障袋中，以防止吸收大气中的湿气，湿气在高温回流焊过程中可能导致“爆米花”现象（封装开裂）。袋子上的标签包含用于追溯和应用的关键信息：客户产品编号（CPN）、产品编号（P/N）、包装数量（QTY），以及发光强度（CAT）、主波长（HUE）和正向电压（REF）的具体分档代码。

5.3 卷盘与载带规格

元件以凸起式载带形式提供，卷绕在 7 英寸卷盘上。载带尺寸（口袋尺寸、间距）和卷盘尺寸（轴心直径、法兰直径）均已标准化，以兼容自动化组装设备。每卷装载数量规定为 3000 片。

6. 焊接与组装指南

遵守这些指南对于组装良率和长期可靠性至关重要。

6.1 存储与操作

• 在准备使用前，请勿打开防潮袋。
• 打开后，未使用的 LED 应存储在 ≤30°C 且相对湿度（RH）≤60% 的环境中。
• 开袋后的“车间寿命”为 168 小时（7 天）。超过此期限的未使用部件在使用前必须重新烘烤（60±5°C，24 小时）并用新的干燥剂重新装袋。
• 始终遵循 ESD（静电放电）安全操作程序。

6.2 回流焊温度曲线

规定了无铅回流焊温度曲线。关键参数包括：

• 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。
• 峰值温度 ±5°C 内时间：最长 10 秒。
• 最大升温速率：6°C/秒。
• 255°C 以上时间：最长 30 秒。
• 最大冷却速率：3°C/秒。

关键规则：同一 LED 的回流焊次数不应超过两次。

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，并对每个端子加热 ≤3 秒。使用低功率烙铁（≤25W），并在端子之间留出 ≥2 秒的冷却间隔。数据手册强烈不建议在 LED 焊接后进行返修。如果绝对必要，必须使用专用的双头烙铁在拆卸时同时加热两个端子，以避免机械应力，并且必须验证对 LED 特性的影响。

7. 应用建议与设计考量

7.1 必须使用限流

LED 是电流驱动器件。数据手册明确警告，必须使用串联限流电阻。正向电压具有负温度系数，由于二极管的指数 IV 特性，微小的变化可能导致电流发生巨大变化，从而可能引发热失控和故障。必须使用。正向电压具有负温度系数，由于二极管的指数 IV 特性，微小的变化可能导致电流发生巨大变化，从而可能引发热失控和故障。

7.2 热管理

虽然封装很小，但必须遵守 60mW 的功耗限制。在高环境温度或高电流下工作会降低光输出和寿命。如果在接近最大额定值的情况下工作，请确保使用足够的 PCB 铜面积或散热过孔。

7.3 光学设计

140° 的视角提供了宽广、漫射的光型，适用于区域照明或需要从各个角度可见的指示灯。如需更聚焦的光线，则需要外部透镜或反射器。

8. 技术对比与差异化

这款 17-21 深红光 LED 的主要差异化在于其结合了特定的半导体材料（AIGaInP）和非常紧凑的表面贴装封装。

• 对比旧式通孔 LED：提供巨大的空间节省、重量减轻以及与高速自动化组装的兼容性，从而降低整体制造成本。
• 对比其他 SMD 红光 LED：与某些其他用于红光发射的材料系统相比，AIGaInP 技术的使用通常能提供更高的效率和更好的温度性能稳定性。选择特定的 639nm 峰值/深红光颜色可能是由于其视觉独特性或在某些传感器应用中的有效性。
• 对比更大的 SMD 封装（例如 3528、5050）：17-21 封装明显更小，可实现超小型化设计，但由于其芯片尺寸和热限制较小，总光输出通常较低。

8.1 工作原理

光是通过 AIGaInP（铝镓铟磷）半导体芯片内的电致发光过程产生的。当施加正向电压时，电子和空穴被注入半导体结的有源区。当这些载流子复合时，它们以光子（光）的形式释放能量。AIGaInP 合金的具体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，深红光约为 639 nm。

9. 常见问题解答（基于技术参数）

问：我可以直接用 3.3V 或 5V 逻辑电源驱动这个 LED 吗？

答：不可以。您必须始终使用串联限流电阻。所需电阻值使用欧姆定律计算：R = (电源电压 - LED 正向电压) / 期望电流。对于保守设计，使用最大 VF（2.35V），电源 3.3V，目标电流 20mA：R = (3.3 - 2.35) / 0.02 = 47.5Ω。标准的 47Ω 或 51Ω 电阻是合适的。

问：为什么发光强度以范围和分档形式给出？

答：由于半导体制造工艺固有的差异，单个 LED 的性能略有不同。分档将它们分类为具有保证最小值和最大值的组，使设计人员能够根据其成本和性能需求选择合适的亮度等级。

问：如果开袋后超过 7 天车间寿命会怎样？

答：吸收的湿气可能在回流焊过程中变成蒸汽，可能导致内部分层或开裂。这些部件在使用前必须通过 60°C 烘烤 24 小时进行重新处理。

问：这款 LED 适用于汽车仪表盘照明吗？

答：虽然“仪表盘背光”被列为一项应用，但数据手册包含“应用限制”部分。它警告说，像汽车安全/安保系统这样的高可靠性应用可能需要不同的、经过更严格认证的产品。对于非关键的仪表盘照明，它可能适用，但对于安全关键的指示灯，应采购专门符合汽车标准（例如 AEC-Q102）的产品。

10. 实际设计与使用案例

场景：设计一个紧凑的状态指示面板。一位设计师需要在元件密集的控制板上使用多个深红光状态 LED。他们选择这款 17-21 LED 是因为其尺寸小。他们指定 Q1 亮度档和 E7 波长档，以确保所有指示灯具有明亮、一致的颜色。在 PCB 布局上，他们使用数据手册中推荐的焊盘图形。他们使用 3.3V 稳压器、每个 LED 一个 51Ω 限流电阻（产生约 18-20mA 电流）并放置小型散热焊盘来设计驱动电路。在组装过程中，他们确保工厂密封的卷盘在车间寿命内使用，并遵循规定的回流焊温度曲线。这产生了一个可靠、紧凑的指示系统。

11. 技术趋势

LED 技术（包括指示灯）的总体趋势朝着几个关键领域发展：

• 效率提升：持续的材料科学改进旨在每单位电输入功率（瓦特）产生更多的光（流明），从而降低能耗和热负荷。
• 小型化：封装持续缩小（例如，从 17-21 到更小的外形，如 10-05），以实现更小的电子设备。
• 更高的可靠性和鲁棒性：封装材料和芯片贴装技术的改进提高了寿命以及对热循环和湿气的抵抗力。
• 集成化：趋势是将多个 LED（例如 RGB）、控制 IC 甚至无源元件集成到单个更智能的模块化封装中。
• 标准化与合规性：更严格、更广泛的环境法规（RoHS、REACH、无卤素）继续推动整个行业的材料变革。