SMD LED 16-213/GHC-YR1S1/3T 规格书 - 亮绿色 - 2.7-3.7V - 25mA - 简体中文技术文档

1. 产品概述

16-213/GHC-YR1S1/3T是一款表面贴装器件（SMD）LED，专为需要紧凑尺寸、高可靠性和优异光学性能的现代电子应用而设计。该元件采用InGaN（氮化铟镓）半导体芯片，可产生亮绿色的光输出。其主要优势包括：与传统引线框架LED相比，其占板面积显著减小，从而提高了印刷电路板（PCB）上的元件密度，减少了存储需求，并最终有助于终端设备的小型化。该器件重量轻，特别适合空间受限和便携式应用。

关键产品定位包括用作高效指示灯和背光源。它采用8mm载带包装，卷绕在7英寸直径的卷盘上，确保与标准自动化贴片组装设备兼容。LED采用透明树脂封装，可最大化光输出并提供干净明亮的外观。

2. 技术规格详解

2.1 绝对最大额定值

器件的操作极限在Ta=25°C条件下定义。超出这些额定值可能导致永久性损坏。

• 反向电压（V_R）：5V。施加高于此值的反向电压可能击穿LED的PN结。
• 连续正向电流（I_F）：25mA。这是建议用于连续工作的最大直流电流。
• 峰值正向电流（I_FP）：100mA。此额定值适用于占空比为1/10、频率为1kHz的脉冲条件下，允许短时间的高亮度工作。
• 功耗（P_d）：110mW。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）：可承受150V（人体模型）。在组装过程中，必须遵循正确的ESD处理程序。
• 工作温度（T_opr）：-40°C 至 +85°C。该LED额定可在广泛的环境条件下工作。
• 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秒的回流焊接，或每个引脚在350°C下最长3秒的手工焊接。

2.2 光电特性

典型性能在Ta=25°C、I_F=20mA条件下测量，除非另有说明。

• 发光强度（I_v）：范围从最小112 mcd到最大225 mcd，典型值在此分档范围内。适用公差为±11%。
• 视角（2θ_1/2）：120度。此宽视角确保了从不同角度均有良好的可见性。
• 峰值波长（λ_p）：典型值518 nm，表示发射光强度最高的波长。
• 主波长（λ_d）：范围从520 nm到535 nm，定义了感知的颜色（绿色）。适用公差为±1 nm。
• 光谱带宽（Δλ）：典型值35 nm，在半最大强度（FWHM）处测量。
• 正向电压（V_F）：范围从2.7V（最小）到3.7V（最大），在20mA时典型值为3.3V。适用公差为±0.05V。
• 反向电流（I_R）：当施加5V反向电压时，最大为50 μA。

3. 分档系统说明

产品根据关键光学和电气参数进行分类，以确保应用设计的一致性。

3.1 发光强度分档

在I_v=20mA条件下，对I_F进行分档：

• R1：112 mcd 至 140 mcd
• R2：140 mcd 至 180 mcd
• S1：180 mcd 至 225 mcd

特定的分档代码（例如，GHC-YR1S1的一部分）表示该特定单元保证的强度范围。

3.2 主波长分档

在I_d=20mA条件下，对λ_F进行分档：

• X：520 nm 至 525 nm
• Y：525 nm 至 530 nm
• Z：530 nm 至 535 nm

这使得设计人员可以为颜色匹配应用选择具有非常特定绿色色调的LED。

4. 性能曲线分析

规格书提供了几条对设计至关重要的特性曲线。

4.1 相对发光强度与环境温度关系

该曲线显示，从-40°C到大约25°C，发光强度相对稳定。超过25°C后，强度随着温度升高而逐渐降低，这是LED的常见特性，源于非辐射复合增加和其他热效应。在最高工作温度85°C时，输出可能比室温时显著降低。在预期环境温度较高的设计中，必须考虑这一点。

4.2 正向电流降额曲线

此图定义了最大允许正向电流与环境温度的函数关系。在25°C时，允许满额25mA。随着环境温度升高，最大允许电流必须线性降低，以防止超出器件的110mW功耗限制，并确保长期可靠性。这对于防止热失控和过早失效至关重要。

3.3 发光强度与正向电流关系

在较低电流下，该关系通常是线性的，但在较高电流（接近最大额定值）时可能显示出饱和或效率下降的迹象。该曲线允许设计人员预测给定驱动电流下的亮度。

4.4 光谱分布

光谱图显示了一个以约518 nm（绿色）为中心的单一主峰，具有35 nm FWHM的特征。在可见光谱的其他部分发射极少，证实了纯绿色。

4.5 正向电流与正向电压关系

此IV曲线展示了典型的二极管指数关系。正向电压随电流增加而增加。指定的V_F范围（20mA时为2.7V-3.7V）在此曲线上可见。设计人员使用此曲线计算给定电源电压下所需的限流电阻值。

4.6 辐射模式图

极坐标图说明了120°的视角。强度在中心锥形区域内几乎均匀，并向边缘衰减。此模式对于需要特定照明角度的应用非常重要。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该LED具有紧凑的SMD占位面积。关键尺寸包括本体尺寸、引脚间距和总高度。规格书中提供了详细的尺寸图，除非另有说明，标准公差为±0.1mm。还显示了PCB上建议的焊盘布局，该布局旨在实现可靠的焊接和机械稳定性。建议设计人员根据其特定的PCB制造工艺和热要求修改焊盘尺寸。

5.2 极性标识

该元件具有阳极和阴极。规格书图纸标明了极性，通常通过缺口、圆点或不同的引脚形状来标记。在PCB布局和组装过程中必须注意正确的极性，以确保正常功能。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

提供了无铅回流焊的详细温度曲线：

• 预热：150-200°C，持续60-120秒。
• 液相线以上时间（217°C）：60-150秒。
• 不建议在焊接后进行修复。如果不可避免，应使用双头烙铁同时加热两个引脚，以最小化对LED的应力。必须事先评估返修对LED特性的潜在影响。最高260°C，保持不超过10秒。
• 升温速率：最大6°C/秒。
• 冷却速率：最大3°C/秒。

建议LED不要经历超过两次回流焊循环。应避免加热期间对LED本体施加应力以及焊接后PCB翘曲。

6.2 手工焊接

如果必须进行手工焊接，烙铁头温度应低于350°C，每个引脚的接触时间不应超过3秒。建议使用低功率烙铁（≤25W）。在两个引脚之间焊接应至少间隔2秒的冷却时间，以防止热冲击。

6.3 返修与修复

Repair after soldering is discouraged. If unavoidable, a dual-head soldering iron should be used to simultaneously heat both terminals, minimizing stress on the LED. The potential impact on LED characteristics from rework must be evaluated beforehand.

7. 包装与订购信息

7.1 卷带规格

LED以载带包装提供，尺寸在规格书中指定。每卷包含3000片。提供了卷盘尺寸（7英寸直径）以供自动化处理设备设置。

7.2 湿度敏感性与存储

产品包装在防潮铝箔袋中，内附干燥剂和湿度指示卡。为防止回流焊过程中因湿气造成损坏（"爆米花"效应）：

• 开封前：在≤30°C和≤90% RH条件下存储。
• 开封后：在≤30°C和≤60% RH条件下，"车间寿命"为1年。未使用的部件应重新密封。
• 烘烤：如果干燥剂指示饱和或存储时间超限，使用前应在60±5°C下烘烤24小时。

7.3 标签说明

卷盘标签包含以下代码：

• 客户料号（CPN）
• 产品编号（P/N）
• 包装数量（QTY）
• 发光强度等级（CAT）
• 色度/主波长等级（HUE）
• 正向电压等级（REF）
• 批号（LOT No.）

8. 应用建议

8.1 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。
• 电信设备：电话和传真机中的状态指示灯和键盘背光。
• 通用指示：广泛应用于消费电子、工业电子和汽车电子中的电源状态、模式选择和其他用户界面指示灯。

8.2 关键设计考量

• 限流：外部串联电阻是绝对必需的，用于限制正向电流。LED的指数型V-I特性意味着很小的电压增加就会导致大的、破坏性的电流浪涌。
• 热管理：遵守正向电流降额曲线。如果在高环境温度或接近最大电流下工作，请确保足够的PCB铜箔面积或其他散热措施。
• ESD保护：在敏感线路上实施ESD保护电路，并在组装过程中遵循正确的处理程序。
• 光学设计：在设计导光板、透镜或扩散器时，考虑120°视角和辐射模式，以实现所需的照明效果。

9. 技术对比与差异化

与较旧的通孔LED技术相比，此SMD LED具有显著优势：

• 尺寸与密度：占板面积大幅减小，有助于实现小型化。
• 自动化：完全兼容高速SMT组装，降低了制造成本。
• 性能：与旧材料相比，InGaN技术提供了更高的效率和更亮的绿色光输出。
• 可靠性：当正确焊接时，SMD结构通常带来更好的热性能和机械鲁棒性。
• 合规性：该器件无铅，符合RoHS和欧盟REACH法规，并满足无卤标准（Br <900ppm，Cl <900ppm，Br+Cl <1500ppm），使其适合注重环保的设计和全球市场。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

10.1 使用5V电源时，应选用多大阻值的电阻？

使用欧姆定律（R = (V_电源- V_F) / I_F），并假设在20mA时典型V_F为3.3V：R = (5V - 3.3V) / 0.02A = 85欧姆。标准的82或100欧姆电阻是合适的。始终按最小V_F（2.7V）计算，以确保电流不超过最大额定值。

10.2 我可以用30mA驱动此LED以获得更高亮度吗？

不可以。连续正向电流的绝对最大额定值为25mA。超出此额定值会损害可靠性，并可能导致立即或逐渐失效。如需更高亮度，请选择发光强度分档更高的LED（例如，S1档）或额定电流更高的产品。

10.3 温度如何影响光输出？

如性能曲线所示，发光强度随着环境温度升高而降低。在85°C时，输出可能仅为25°C时的60-70%。这必须在系统的光学设计中加以考虑。

10.4 是否需要散热片？

对于在20mA连续工作且环境温度适中（<50°C）的情况，热量通常通过LED引脚传导到PCB铜箔上即可充分散发。遵循建议的焊盘布局可改善散热。对于高环境温度或驱动电流接近最大值的情况，增加连接到LED焊盘的PCB铜箔面积可作为有效的散热片。

11. 设计使用案例研究

场景：为工业控制器设计状态指示灯面板。

1. 需求：多个亮绿色LED用于指示"系统就绪"状态。面板工作环境温度最高可达60°C。
2. 选型：选择16-213/GHC-YR1S1/3T的S1档（180-225 mcd），以获得高可见性。
3. 电路设计：使用3.3V系统电源轨。假设V_F= 3.3V，计算串联电阻：R = (3.3V - 3.3V) / 0.02A = 0欧姆。此值无效。因此，以较低电流驱动LED，例如15mA。R = (3.3V - 3.0V*) / 0.015A = 20欧姆。（*根据IV曲线，15mA时V_F估计较低）。
4. 热检查：在60°C环境温度下，降额曲线要求降低最大电流。以15mA工作提供了低于降额限值的良好安全裕度，确保了长期可靠性。
5. 布局：PCB焊盘设计遵循规格书建议，并额外增加了连接到阴极焊盘的铜箔以利于散热。
6. 结果：一个适用于工作环境的可靠、亮度一致的指示灯系统。

12. 工作原理简介

该LED基于半导体PN结中的电致发光原理工作。有源区由InGaN构成。当施加超过二极管阈值电压的正向电压时，电子和空穴分别从N型和P型层注入有源区。这些载流子复合，以光子的形式释放能量。InGaN合金的具体成分决定了带隙能量，这直接对应于发射光的波长（颜色）——在本例中为绿色（~518 nm）。透明环氧树脂封装保护半导体芯片，提供机械稳定性，并作为透镜来塑形输出光束。

13. 技术趋势

此类SMD LED的发展是光电子领域更广泛趋势的一部分：

• 小型化：封装尺寸持续减小（例如，从0603到0402再到0201公制尺寸），以实现更小的设备。
• 效率提升：外延生长和芯片设计的持续改进带来了更高的发光效率（每瓦电输入产生更多光输出）。
• 颜色一致性：更严格的分档规格和先进的制造工艺确保了不同生产批次间颜色和亮度的高度一致，这对于多LED阵列和显示器至关重要。
• 可靠性增强：改进的封装材料和热管理设计正在延长工作寿命，并允许在更恶劣的环境（更高温度、湿度）中使用。
• 集成化：趋势包括将控制IC、限流电阻甚至多色芯片（RGB）集成到单个封装中，从而简化最终用户的电路设计。

这些趋势推动着元件向功能更强、更可靠、更易于应用的方向发展。