SMD LED 16-216/T3D-AQ1R2TY/3T 数据手册 - 纯白光 - 2.6-3.0V - 25mA - 英文技术文档

1. 产品概述

16-216/T3D-AQ1R2TY/3T 是一款表面贴装器件（SMD）LED，专为现代紧凑型电子应用而设计。它属于单色类型，发出纯白光，并采用无铅材料制造，确保符合 RoHS 等环保法规。其主要优势在于其微型尺寸，这有助于实现更小的印刷电路板（PCB）设计、更高的元件封装密度，并最终助力开发出更紧凑、更轻便的终端用户设备。

1.1 核心优势与目标市场

该LED元件的关键优势源于其SMD封装。与传统的引线框架LED相比，它在PCB上能显著节省空间，降低存储要求，并且完全兼容自动化贴片组装设备，从而简化大批量制造流程。它也与标准的红外和气相回流焊接技术兼容。这些特性使其成为对小型化、轻量化和自动化生产要求严格的应用场景的理想选择。其目标市场包括消费电子、汽车内饰、电信以及通用指示灯/背光用途。

2. 技术规格：深入客观分析

本节根据数据手册的定义，对LED的电学、光学和热学参数进行了详细、客观的解析。理解这些极限值和典型性能参数对于可靠的电路设计至关重要。

2.1 绝对最大额定值

绝对最大额定值定义了超出后可能导致器件永久性损坏的应力极限。这些并非正常工作条件。

• 反向电压 (V_R): 5 V。反向偏压超过此电压可能导致结击穿。
• 连续正向电流 (I_F): 25 mA。这是可以持续施加的最大直流电流。
• 峰值正向电流 (I_FP): 100 mA。仅在脉冲条件下允许（占空比1/10，频率1 kHz）。
• Power Dissipation (P_d): 110 mW。这是在环境温度（T_a）为25°C时，封装可耗散的最大功率。
• 工作温度 (T_opr): -40 至 +85 °C。此为设备可靠运行的环境温度范围。
• 储存温度 (T_暂存环境): -40 至 +90 °C。
• 静电放电人体模型： 150 V。这表明其对静电具有中等敏感性，在处理过程中需要采取标准的ESD预防措施。
• 焊接温度： 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

这些参数是在T_a = 25°C的标准测试条件下测量，代表典型性能。

• 发光强度 (I_v): 在I_F = 5 mA。适用公差为±11%。
• 视角 (2θ_1/2): 典型的130度宽视角，表明其具有适合区域照明和背光应用的漫射发射模式。
• 正向电压 (V_F): 在 I = 5 mA 时，范围从 2.6 V（最小值）到 3.0 V（最大值）。_F 标注容差为 ±0.05V。该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 反向电压时，最大值为 50 µA。

3. 分级系统说明

为确保量产一致性，LED会按性能分档。这使得设计人员能够为其应用选择符合特定亮度和电压要求的元件。

3.1 发光强度分级

光输出分为四个分档代码（Q1, Q2, R1, R2），每个代码定义了在 I_F = 5 mA 条件下测得的特定毫坎德拉范围。例如，Q1档涵盖光强72至90 mcd的LED，而R2档涵盖140至180 mcd的LED。

3.2 正向电压分档

正向电压被分为四个代码（28、29、30、31），每个代码代表一个0.1V的范围，从2.6-2.7V到2.9-3.0V，对应I_F = 5 mA的测试条件。这有助于设计电源和预测电流消耗的变化。

3.3 色品坐标分档

纯白色在CIE 1931色品坐标系中定义。数据手册在"A"组内规定了六个分档代码（1至6），每个代码由CIE x,y图上的一个四边形区域定义。每个分档边角的坐标均已提供，容差为±0.01。这确保了发出的白光落在受控且一致的色彩空间内。

4. 性能曲线分析

图形化数据揭示了LED在不同条件下的行为特性，这对于稳健设计至关重要。

4.1 光谱分布

相对发光强度随波长变化的曲线展示了该白光LED的光谱输出，其通常由蓝光LED芯片与黄色荧光粉组合产生。峰值波长和光谱宽度会影响感知的颜色质量和显色指数。

4.2 正向电流与正向电压关系（I-V特性曲线）

该曲线阐明了电流与电压之间的非线性关系。它显示了开启电压以及电压V_F 如何随电流I增加而升高_F。这些数据对于热管理和驱动设计至关重要，因为LED上过高的压降会转化为热量。

4.3 发光强度与正向电流关系

该曲线图展示了光输出如何随驱动电流增加而变化。这种关系通常是非线性的，在超过推荐电流值下工作可能导致效率提升的边际效益递减，并加速光通量衰减。

4.4 发光强度与环境温度关系

该曲线展示了热淬灭效应：随着结温升高，光输出通常会下降。理解这种降额特性对于在高温环境下运行的应用至关重要。

4.5 正向电流降额曲线

此图定义了最大允许连续正向电流与环境温度的函数关系。随着T_a 增加时，最大允许电流I_F 必须降低以防止超过器件的最高结温和额定功耗。

4.6 辐射方向图

极坐标辐射图直观地证实了130度的视角，显示了光强度的角分布。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该数据手册提供了LED封装的详细尺寸图。关键尺寸包括总长、总宽、总高，以及电极焊盘的尺寸和间距。除非另有说明，所有公差通常为±0.1毫米。手册中提供了建议的PCB焊盘布局图以供参考，但建议设计人员根据其具体的制造工艺和可靠性要求对其进行修改。

5.2 极性标识

阴极（负极）端子通常在封装上有所标识，常见标识方式包括缺口、圆点或绿色标记。组装时必须确保正确的极性方向，以保证器件正常工作。

6. 焊接与组装指南

正确的操作和焊接对于保持器件可靠性和性能至关重要。

6.1 电流限制

必须使用外部限流电阻 强制要求LED的指数型I-V特性意味着电压的微小增加可能导致电流的大幅、甚至可能具有破坏性的增长。电阻值必须根据电源电压、LED的正向电压（需考虑分档）以及期望的工作电流（连续电流不得超过25 mA）来计算。

6.2 存储与湿敏度

LED封装在带有干燥剂的防潮袋中。该袋应在准备使用元件时方可打开。如果袋子被打开，元件在受控条件下（最高30°C/60% RH）具有1年的“车间寿命”。若超过此期限或干燥剂指示剂变色，则需要在回流焊接前进行60 ± 5°C下24小时的烘烤，以防止湿气汽化造成的“爆米花”损伤。

6.3 回流焊接温度曲线

提供详细的无铅回流焊接温度曲线：

• 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，持续时间不超过10秒。
• 加热/冷却速率： 在255°C以上时，最大加热速率6°C/秒，最大冷却速率3°C/秒。

回流焊操作不应超过两次。在加热和冷却过程中，应避免对封装施加机械应力。

6.4 手工焊接与返修

若必须进行手工焊接，请使用烙铁头温度低于350°C的烙铁，对每个引脚加热不超过3秒。应使用低功率烙铁（最大25W），且引脚间至少间隔2秒冷却时间。强烈不建议进行返修。若不可避免，必须使用专用双头烙铁同时加热两个引脚以进行移除，且必须预先评估其对LED特性的影响。

7. 封装与订购信息

7.1 卷带包装规格

元件以8毫米宽压纹载带供应，卷绕在直径为7英寸（178毫米）的卷盘上。每盘包含3000件。载带凹槽和卷盘的详细尺寸请参见数据手册。

7.2 标签说明

卷盘标签包含若干关键标识符：

• P/N: 完整的产品编号。
• 数量： 卷盘上的件数。
• CAT: 发光强度分级代码（例如 Q1, R2）。
• HUE: 色品坐标分级代码（例如：1, 4）。
• REF: 正向电压分级代码（例如：28, 30）。
• LOT No: 可追溯批号。

此信息可实现精确追溯，并为生产筛选分档元器件。

8. 应用建议与设计考量

8.1 典型应用场景

• 汽车内饰： 用于仪表盘仪器、开关和控制面板的背光照明。
• 电信： 电话和传真机中的状态指示灯与键盘背光。
• 消费电子： 用于小型LCD显示屏的平面背光、开关照明及符号指示器。
• 通用指示： 各类电子设备中的电源状态、模式指示器及装饰性照明。

8.2 设计考量

• 热管理： 尽管体积小，LED仍会产生热量。应确保足够的PCB铜箔面积或散热过孔，尤其是在接近最大驱动电流或高环境温度下工作时。请遵循电流降额曲线。
• 光学设计： 130度宽广视角提供了良好的离轴可视性。对于聚焦光，可能需要外部透镜或导光件。
• ESD防护： 在组装区域实施标准ESD控制措施。若应用环境易产生静电，考虑在敏感线路上增加瞬态电压抑制。
• 应用限制： 数据手册指出，若无额外认证，此标准商用级组件可能不适用于高可靠性应用。这包括军事/航空航天、汽车安全/安保系统（例如安全气囊、制动系统）以及生命攸关的医疗设备。对于此类用途，请咨询制造商以获取专为满足相关严格标准而设计和测试的产品型号。

9. 技术对比与差异化分析

与较大的直插式LED相比，这款1608 SMD LED的主要区别在于其外形尺寸以及与自动化组装的兼容性。它实现了显著的微型化。在SMD LED类别中，其关键参数——例如特定的光强分级、宽视角以及为纯白色定义的色度分级——使设计人员能够选择性能可预测的元件，从而确保最终产品品质的一致性。对于需要跨多个单元实现严格亮度和颜色匹配的应用，其详细的分级系统是一个特别的优势。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

10.1 我应该使用多大的电阻值？

电阻值（R）根据欧姆定律计算：R = (V_supply - V_F) / I_F. 使用最大V_F 来自数据手册（3.0V）进行保守设计，以确保电流永远不会超过您的目标I_F （例如，20 mA，以保持在25 mA最大额定值以下的安全裕量）。对于5V电源：R = (5V - 3.0V) / 0.020 A = 100 Ω。始终计算电阻的功耗：P = I_F² * R。

10.2 为什么电路板发热时发光输出会降低？

这是由于“热淬灭”现象，这是LED半导体的一项基本特性。随着结温升高，内部量子效率会下降，从而导致光输出降低。这在“光强与环境温度关系”曲线中已图示说明。良好的热设计可以减轻这种影响。

10.3 我能否在不使用电阻的情况下，用3.3V电源驱动它？

不能。 即使电源电压接近LED的典型V_F，缺少限流电阻也是危险的。制造公差和温度变化意味着实际的V_F 可能低于3.3V，从而导致电流过大。为确保可靠和安全运行，始终需要串联一个电阻（或恒流驱动器）。

10.4 标签上的分档代码（CAT、HUE、REF）是什么意思？

这些代码标明了该卷带上LED的具体性能子组。 CAT 是亮度（发光强度）分档。 HUE 是颜色（色度）分档。 REF 是正向电压分档。按特定分档代码订购可确保整个生产批次在亮度、颜色和电气特性上的一致性。

11. 实际设计与使用案例

场景：为消费级路由器设计状态指示灯面板。 该面板有5个LED，分别显示电源、互联网、Wi-Fi以及两个以太网端口的活动状态。使用16-216型号的纯白色LED可提供简洁现代的外观。设计师选择R1档位的光强（112-140 mcd）以确保良好的可见度，并选择29档位的电压（2.7-2.8V）以获得可预测的电流消耗。PCB上有一条5V电源轨。使用最大V_F 为2.8V，目标I_F 为15 mA以实现长寿命和低发热，电阻值为（5V - 2.8V）/ 0.015A = 147 Ω（选择标准的150 Ω电阻）。PCB布局采用建议的焊盘尺寸，并通过一个小的散热连接连接到地平面以利于散热。LED在所有其他元件的高温回流焊接工艺之后放置，以尽量减少热暴露。

12. 工作原理介绍

发光二极管（LED）是通过电致发光发光的半导体器件。当在p-n结上施加正向电压时，电子与空穴复合，以光子的形式释放能量。光的颜色由半导体材料的能带隙决定。这款特定的“纯白”LED几乎可以肯定是荧光粉转换型白光LED。它使用一个发出蓝光的半导体芯片（通常是InGaN）。这部分蓝光会部分激发芯片上的黄色荧光粉涂层。剩余的蓝光与激发的黄光混合，产生人眼感知为白光的光线。具体的比例和荧光粉成分决定了其在CIE色度图上的精确色度坐标（“色点”）。

13. 技术发展趋势

诸如16-216这类SMD LED的发展遵循着电子行业更广泛的趋势：小型化、效率提升以及制造工艺的增强。LED行业当前持续的趋势包括：

• 效率提升（流明/瓦）： 内部量子效率和光提取技术的持续改进，使得LED在相同或更低的驱动电流下能够实现更高的亮度。
• 改进的色彩质量： 荧光粉技术的进步使得LED拥有更高的显色指数和更一致的色温分档，从而为显示和照明应用提供更优质的光源。
• 更高的可靠性与寿命： 封装材料和热管理结构的改进正在提升LED的工作寿命和稳定性，尤其是在高温和高电流条件下。
• 进一步小型化： 对更小尺寸器件的追求仍在继续，这促使封装尺寸进一步缩小、外形高度进一步降低，同时保持或提升光学性能。
• 集成解决方案： 一种趋势是LED封装内集成限流电阻、保护二极管甚至驱动IC，从而为终端用户简化电路设计。

这些趋势旨在为设计者提供性能更强、更可靠且更易用的元器件，以满足日益广泛的应用需求。