SMD LED 0201 白色/黄色 - 封装尺寸 0.6x0.3x0.3mm - 电压 2.6-3.2V - 功率 96mW - 中文规格书

1. 产品概述

本文档详细介绍了采用0201封装尺寸的微型表面贴装器件（SMD）发光二极管（LED）的技术规格。这些LED专为自动化印刷电路板（PCB）组装工艺设计，是空间受限、元件密度要求高的应用的理想选择。本特定型号的主要发光颜色为白色，并配有黄色透镜，以提供特定的色度坐标。

该元件的核心优势包括其极小的占板面积、与大批量贴片设备的兼容性，以及适用于无铅红外（IR）回流焊接工艺。其构造符合RoHS（有害物质限制）标准。

目标市场和应用领域广泛，涵盖通信设备、办公自动化设备、家用电器、工业控制系统以及各类消费电子产品。典型用途包括状态指示灯、前面板背光以及低亮度信号或符号照明。

2. 技术参数详解

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性损坏的极限条件。在此条件下工作无法保证性能。

• 功耗（Pd）：96 mW。这是LED封装在不超出其热限值的情况下，能够以热量形式耗散的最大功率。
• 峰值正向电流（I_F(峰值)）：100 mA。这是最大允许的瞬时正向电流，通常在脉冲条件下（1/10占空比，0.1ms脉冲宽度）规定，以防止过热。
• 直流正向电流（I_F）：30 mA。这是为确保长期可靠运行而推荐的最大连续正向电流。
• 工作温度范围（T_工作）：-40°C 至 +85°C。这是LED设计为能够正常工作的环境温度范围。
• 存储温度范围（T_存储）：-40°C 至 +100°C。这是器件在未通电状态下存储的温度范围。

2.2 光电特性

除非另有说明，这些参数均在标准环境温度（T_a）25°C和正向电流（I_F）20 mA下测量。

• 发光强度（I_V）：1500 - 2900 mcd（毫坎德拉）。这定义了在主视角方向上发射的可见光量。宽范围表明采用了分档系统（见第3节）。测量使用经过滤光片匹配CIE标准明视觉（人眼）响应的传感器。
• 视角（2θ_1/2）：110度（典型值）。这是发光强度降至其轴向峰值一半时的全角。110°角表明其具有宽泛、弥散的发射模式，适用于区域照明而非聚焦光束。
• 色度坐标（x, y）：（0.3100, 0.3100）典型值。这些在CIE 1931色度图上的坐标定义了所发射白光的精确色点。此点对应于具有特定相关色温（CCT）的白色。
• 正向电压（V_F）：2.6 V（最小值）- 3.2 V（最大值），在20mA条件下。LED在通过指定电流时两端的电压降。此范围对于驱动电路设计至关重要。
• 反向电流（I_R）：10 μA（最大值），在V_R= 5V条件下。施加反向电压时的小漏电流。重要提示：本器件并非为反向偏压工作而设计；此参数仅用于测试目的。

3. 分档系统说明

为确保批量生产的一致性，LED会根据性能参数进行分档。这使得设计人员能够选择满足特定电压、亮度和颜色要求的器件。

3.1 正向电压（V_F）分档

LED根据其在20mA下的正向压降进行分类。

• 档位 D8： V_F= 2.6V 至 2.9V
• 档位 D9： V_F= 2.9V 至 3.2V
• 每个档位内的容差为 ±0.10V。

3.2 发光强度（I_V）分档

LED根据其光输出功率进行分选。

• 档位 X1： I_V= 1500.0 mcd 至 2100.0 mcd
• 档位 X2： I_V= 2100.0 mcd 至 2900.0 mcd
• 每个档位内的容差为 ±11%。

3.3 颜色（色度）分档

这是保证颜色一致性的最关键分档。LED根据CIE色度图上由四个（x, y）坐标点定义的特定四边形区域进行分选。

• 定义的档位：Y2, W1, X1, W2。每个档位代码代表色度图上的一个特定区域。
• 典型色度点（0.3100, 0.3100）位于这些定义的区域内。
• 每个色调档位（x, y坐标）的容差为 ±0.01。

这种多维分档（V_F、I_V、颜色）确保了同一生产批次的LED具有高度匹配的电学和光学特性，这对于要求外观均匀的应用（如背光阵列或状态指示灯组）至关重要。

4. 性能曲线分析

虽然规格书中引用了具体的图形曲线，但其含义是标准的。

• 正向电流 vs. 正向电压（I-V曲线）：此曲线呈指数关系。规格书中指定的20mA下的V_F即为工作点。电压的微小增加会导致电流的大幅增加，因此需要限流电路（例如串联电阻或恒流驱动器）来防止热失控。
• 发光强度 vs. 正向电流：在工作范围内，光输出通常与正向电流成正比。然而，在极高电流下，由于热量增加，效率可能会下降。
• 发光强度 vs. 环境温度：LED的光输出通常会随着结温的升高而降低。在温度范围上限（85°C）下工作，其发光强度将低于在25°C下的值。在热设计中必须考虑这种降额。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该器件符合EIA标准0201封装外形。关键尺寸（单位：毫米）如下：

• 封装长度：0.6 mm（容差 ±0.2 mm）
• 封装宽度：0.3 mm（容差 ±0.2 mm）
• 封装高度：0.3 mm（容差 ±0.2 mm）

透镜颜色为黄色，用于过滤发射的白光以达到最终的色度。阴极通常通过载带上的标记或特定的焊盘几何形状来识别。

5.2 推荐PCB焊盘图形

提供了适用于红外或气相回流焊接的建议焊盘布局。此图形旨在确保形成可靠的焊点、回流过程中正确的自对准以及足够的机械强度。遵循推荐的焊盘图形对于防止立碑（元件一端翘起）或不良焊点至关重要，尤其是对于此类微型元件。

6. 焊接与组装指南

6.1 红外回流焊接温度曲线

该元件兼容符合J-STD-020B标准的无铅（Pb-free）红外回流工艺。建议采用通用温度曲线：

• 预热：150-200°C，最长120秒，以缓慢升温并激活助焊剂。
• 峰值温度：最高260°C。应控制高于液相线（无铅焊料通常约为~217°C）的时间。
• 总焊接时间：峰值温度下最长10秒，最多允许两次回流循环。

注意：最佳温度曲线取决于具体的PCB组装（板厚、层数、其他元件、焊膏）。提供的曲线是目标值；需要进行工艺特性化。

6.2 手工焊接（如必要）

如需进行手动返修，需格外小心：

• 烙铁温度：最高300°C。
• 接触时间：每个焊点最长3秒。
• 限制：仅允许一次焊接循环。其热容量非常低，容易过热。

6.3 清洗

如需进行焊后清洗，应仅使用指定的溶剂，以避免损坏塑料封装或透镜。

• 推荐：乙醇或异丙醇。
• 工艺：常温浸泡少于一分钟。除非已验证对封装安全，否则请勿使用超声波清洗。
• 避免：未指定或强效的化学清洁剂。

7. 包装与处理

7.1 载带与卷盘规格

元件采用行业标准的压纹载带包装，便于自动化处理。

• 卷盘尺寸：7英寸（178 mm）直径。
• 载带宽度：12 mm。
• 每卷数量：4000片（满卷）。
• 最小订单量（MOQ）：部分卷盘为500片。
• 包装符合ANSI/EIA-481规范。载带带有覆盖膜以保护元件。

7.2 湿敏性与存储

塑料封装具有湿敏性（MSL）。

• 密封袋（含干燥剂）：在≤30°C和≤70% RH条件下存储。自封袋日期起，保质期为一年。
• 开袋后：\"车间寿命\"开始计时。在≤30°C和≤60% RH条件下存储。
• 关键时限：元件必须在开袋后暴露于车间环境168小时（7天）内进行红外回流焊接。
• 长期存储（已开封）：存储在带干燥剂的密封容器或氮气干燥柜中。
• 超出车间寿命：如果元件暴露时间超过168小时，必须在焊接前在大约60°C下烘烤至少48小时，以去除吸收的湿气并防止\"爆米花\"现象（回流过程中封装开裂）。

8. 应用指南与设计考量

8.1 驱动电路设计

由于其指数型I-V特性，对于指示灯应用，最常见的驱动方法是使用简单的串联电阻。电阻值（R_串联）计算公式为：R_串联= (V_电源- V_F) / I_F。应使用规格书中的最大V_F值（3.2V）进行计算，以确保即使使用低V_F的器件，电流也不会超过20mA。对于需要恒定亮度或串联驱动多个LED的应用，建议使用恒流驱动器。

8.2 热管理

尽管功耗较低（最大96mW），但微小封装的散热能力有限。应确保PCB上有足够的铜面积连接到散热焊盘（如有）或焊点，以充当散热器。在没有进行热分析的情况下，应避免在高环境温度下以绝对最大电流（30mA直流）工作。

8.3 光学集成

110°的宽视角使得该LED适用于照亮小区域或导光管。为了优化光耦合到导光管的效果，需考虑LED的发射模式和导光管的接收角。黄色透镜充当了内置的漫射器/滤色片。

9. 常见问题解答（基于技术参数）

问：我可以直接用5V或3.3V逻辑输出来驱动这个LED吗？

答：不可以。必须使用串联限流电阻。直接连接5V会导致灾难性的过流。对于5V电源，目标电流20mA，使用最大V_F值3.2V计算，R = (5V - 3.2V) / 0.02A = 90Ω（可使用标准91Ω或100Ω电阻）。

问：为什么颜色分档如此重要？

答：人眼对白点的细微差异非常敏感，尤其是当多个LED并排观看时。使用不同颜色档位的LED可能导致阵列中出现明显的斑驳或不均匀外观。

问：如果在焊接前超过了168小时的车间寿命会怎样？

答：吸收的湿气在回流焊接的快速加热过程中会变成蒸汽，可能导致塑料封装内部的分层或开裂（\"爆米花\"现象），从而引发立即或潜在的故障。必须进行烘烤以驱除这些湿气。

问：这款LED适用于户外或汽车应用吗？

答：其工作温度范围（-40°C至+85°C）覆盖了许多环境。然而，规格书明确指出其适用于\"普通电子设备\"。对于高可靠性要求、极端环境应力（紫外线、湿度、热循环）或安全关键功能（汽车、医疗、航空）的应用，必须咨询制造商并进行额外的资格认证测试。这种标准商业级LED可能不具备此类用途所需的可靠性认证。

10. 设计及应用案例

场景：便携式蓝牙模块上的状态指示灯

一位设计师正在设计一款紧凑型蓝牙音频模块。电路板空间极其有限。他们需要一个体积小、功耗低的LED来指示\"电源开启\"和\"配对\"状态。

• 元件选择：选择这款0201 LED是因为其占板面积极小（0.6x0.3mm）。
• 电路设计：模块由3.7V锂离子电池供电。微控制器上能够提供20mA电流的GPIO引脚将驱动LED。计算串联电阻：R = (3.7V - 2.9V_典型值) / 0.02A = 40Ω。选择39Ω电阻，产生的电流约为20.5mA，符合规格。
• PCB布局：采用推荐的焊盘图形。焊盘上使用小的散热连接，以利于焊接，同时保持与地平面的部分热连接以利于散热。
• 组装：整个PCB组装使用无铅焊膏，并遵循JEDEC回流温度曲线。LED在生产线上线前一直保存在密封袋中，确保未超过车间寿命。
• 结果：获得了一个可靠、明亮的状态指示灯，占用最小的电路板面积和功耗，满足了所有设计要求。

11. 技术原理简介

LED是一种半导体二极管。当在其两端施加正向电压（阳极相对于阴极为正）时，来自n型半导体材料的电子与来自p型材料的空穴在活性区域内复合。这种复合以光子（光）的形式释放能量。光的特定波长（颜色）由所用半导体材料的能带隙决定。

如本元件中的\"白色\"LED，通常是通过使用涂覆有荧光粉层的蓝色或紫外LED芯片制成的。芯片发出的主光激发荧光粉，然后荧光粉以更宽的光谱重新发射光，组合产生白光。黄色透镜进一步调整此输出，以在白光光谱上达到指定的色度坐标。

12. 行业趋势与背景

0201封装代表了电子产品向小型化和PCB上功能密度不断提高的持续趋势。随着智能手机、可穿戴设备和物联网传感器等消费设备变得越来越小，对超小型无源和有源元件的需求也在增长。

影响此类元件的主要趋势包括：

• 先进封装：在更小的占板面积内提高热性能和可靠性。
• 更高效率：每单位电输入功率（瓦特）提供更多的光输出（流明），降低能耗和发热。
• 更严格的分档：随着显示和照明应用对颜色均匀性的要求越来越高，色度和亮度档位的容差持续收紧。
• 自动化兼容性：元件必须为高速、高精度的贴片机设计，可靠的载带卷盘包装是供应链的关键部分。

本元件处于这一生态系统中，既实现了紧凑的设计，又为广泛的指示灯和低亮度照明应用提供了必要的性能参数。