SMD 反射式 LED 67-21 系列规格书 - P-LCC-2 封装 - 3.5V 最大 - 110mW - 绿/黄/蓝/橙 - 简体中文技术文档

1. 产品概述

67-21 系列是一类采用 P-LCC-2 封装、内部集成反射器的表面贴装器件（SMD）发光二极管（LED）。此设计旨在提供宽广的视角和优化的光输出，使其特别适用于需要将光高效耦合到导光管或光导管的应用。该系列提供多种颜色，包括柔和的橙色、绿色、蓝色和黄色，采用白色封装体和无色透明窗口。其低正向电流需求使其成为对功耗敏感的应用（如便携式电子设备）的理想选择。

1.1 核心优势与目标市场

该 LED 系列的主要优势源于其封装设计。集成的内部反射器显著增强了光提取效率和方向性，从而产生一致且宽广的发射光型。这一特性对于需要均匀照明的符号、开关和 LCD 面板背光至关重要。该器件完全兼容标准自动化贴片设备，并以 8mm 载带和卷盘形式供货，适用于大批量组装。其与多种焊接工艺（包括气相回流、红外回流和波峰焊接）的兼容性为制造提供了灵活性。该产品也符合 RoHS 标准且无铅。目标市场包括汽车内饰（仪表盘和开关背光）、电信设备（电话/传真机中的指示灯和背光）以及需要可靠指示灯或背光解决方案的通用消费电子产品。

2. 技术参数详解

LED 的电气和光学性能是在特定的测试条件下定义的，通常是在正向电流（I_F）为 20mA 和环境温度（T_a）为 25°C 的条件下。理解这些参数对于正确的电路设计和确保长期可靠性至关重要。

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应力极限。它们不适用于连续工作。关键极限包括最大反向电压（V_R）为 5V，连续正向电流（I_F）为 30mA，以及在脉冲条件下（1kHz，1/10 占空比）的峰值正向电流（I_FP）为 100mA。最大功耗（P_d）为 110mW。器件可在 -40°C 至 +85°C 的温度范围内工作，并可在 -40°C 至 +90°C 之间存储。规格书还规定了焊接温度曲线，以防止组装过程中封装受损。

2.2 光电特性

典型性能参数提供了正常工作条件下的预期值。对于文档中隐含的特定型号（根据波长数据，可能为绿色 LED），发光强度（I_v）范围从最小 900 mcd 到最大 1800 mcd。视角（2θ_1/2），定义为强度降至峰值一半时的角度，典型值为 120 度，证实了其广角特性。本例中的主波长（λ_d）介于 520nm 至 535nm 之间，属于绿色光谱。在 20mA 电流下，正向电压（V_F）范围为 2.7V 至 3.5V。在应用电路中必须使用限流电阻，以防止超过最大正向电流，因为 LED 具有非线性的 I-V 特性，微小的电压增加可能导致巨大的、可能具有破坏性的电流浪涌。

3. 分档系统说明

为确保大规模生产的一致性，LED 会根据关键参数被分选到不同的性能档位中。这使得设计人员能够选择满足其应用特定需求的器件。

3.1 发光强度分档

光输出被分为三个档位代码：V2（900-1120 mcd）、W1（1120-1420 mcd）和 W2（1420-1800 mcd）。发光强度的容差为 ±11%。设计人员在设计最小亮度要求时必须考虑这种差异。

3.2 主波长分档

颜色（主波长）被分为三个档位代码：X（520-525 nm）、Y（525-530 nm）和 Z（530-535 nm），具有 ±1nm 的严格容差。这确保了批次内的颜色一致性，对于多个 LED 并排使用的应用至关重要。

3.3 正向电压分档

正向电压被分为四个档位：10（2.70-2.90V）、11（2.90-3.10V）、12（3.10-3.30V）和 13（3.30-3.50V），容差为 ±0.1V。了解 V_F档位对于计算限流电阻的精确值以实现所需的驱动电流非常重要，尤其是在使用低压或严格稳压的电源时。

4. 机械与封装信息

该器件采用 P-LCC-2（塑料有引线芯片载体）封装。规格书中提供了详细的封装尺寸图，标明了长度、宽度、高度、引脚间距和焊盘几何形状。这些尺寸对于 PCB 焊盘设计至关重要。封装采用白色主体，有助于光反射，并配有无色透明环氧树脂透镜。极性由封装物理结构指示，通常通过凹口或标记的阴极表示。推荐的 PCB 焊盘图案可确保正确的焊接和机械稳定性。

5. 焊接与组装指南

正确的处理和焊接对于保持器件完整性和性能至关重要。

5.1 回流焊接温度曲线

对于无铅焊接，必须遵循特定的温度曲线。预热阶段应在 60-120 秒内从 150°C 升温至 200°C。液相线温度（217°C）以上的时间应保持 60-150 秒，峰值温度不得超过 260°C 超过 10 秒。最大升温速率应为 3°C/秒，冷却速率不应超过 6°C/秒。同一器件不应进行超过两次的回流焊接。

5.2 手工焊接

如果必须进行手工焊接，则必须格外小心。烙铁头温度应低于 350°C，与每个端子的接触时间不应超过 3 秒。建议使用低功率烙铁（≤25W）。焊接每个端子之间应至少间隔 2 秒，以防止热冲击。

5.3 存储与湿度敏感性

元件包装在带有干燥剂和湿度指示卡的防潮袋中。袋子应在使用前立即在温度低于 30°C、相对湿度低于 60% 的受控环境中打开。一旦打开，元件必须在规定的车间寿命（摘录中未明确说明，但通常由湿度敏感等级 MSL 定义）内使用。如果指示卡显示湿度过高，则在使用前必须在 60°C ±5°C 下烘烤 24 小时。

6. 包装与订购信息

LED 以 8mm 宽压纹载带形式供货，装入标准卷盘。一个标准卷盘通常包含 2000 片，但最小订购量可能为 250、500 或 1000 片。卷盘和载带尺寸均有精确规定，以确保与自动化组装设备的兼容性。包装标签包含关键信息，如产品编号、数量、发光强度（CAT）、主波长（HUE）和正向电压（REF）的具体档位代码，以及用于追溯的批号。

7. 应用建议与设计考量

7.1 典型应用场景

• 汽车内饰：用于仪表盘仪表、控制按钮和开关的背光。宽广的视角确保了从不同驾驶员位置都能清晰可见。
• 电信/消费电子：用于电话、传真机和遥控器中的状态指示灯和键盘背光。低电流消耗有利于延长电池寿命。
• 通用指示灯：用于各种电子设备中的电源状态、模式选择和警报指示灯。
• 导光管应用：优化的光输出和宽广的视角使该系列非常适合耦合到亚克力或聚碳酸酯导光管中，然后将光引导至面板上的所需位置，从而实现灵活的机械设计。

7.2 设计考量

• 电流限制：务必使用串联电阻来设定正向电流。使用公式 R = (V_电源- V_F) / I_F计算电阻值。使用规格书（或特定档位）中的最大 V_F值，以确保在最坏情况下电流永远不会超过最大额定值。
• 热管理：虽然功耗较低，但在高环境温度或接近最大电流下工作时，应确保足够的 PCB 铜箔面积或散热过孔，以将结温保持在限制范围内。
• ESD 防护：该器件的 ESD 耐受等级为 1000V（HBM）。在操作和组装过程中应采取标准的 ESD 预防措施。对于敏感应用，可考虑在连接 LED 的线路上添加瞬态电压抑制器。
• 光学设计：对于导光管应用，LED 与导光管入口之间的距离和对准至关重要。宽广的视角有所帮助，但可能需要反射杯或定制的导光管设计以最大化耦合效率。

8. 技术对比与差异化

67-21 系列的关键差异化在于 P-LCC-2 封装内集成的反射器。与不具备此功能的标准 SMD LED 相比，它提供了更优的光输出效率和更可控、更宽的光束模式。这在许多设计中省去了外部反射器的需要，节省了空间和成本。120 度宽视角与在同一封装尺寸下提供多种颜色的组合，为设计提供了灵活性。其与所有主要焊接工艺的兼容性也使其成为适用于各种生产线的通用即插即用元件。

9. 常见问题解答（基于技术参数）

9.1 为什么限流电阻是绝对必需的？

LED 是具有指数型电流-电压（I-V）关系的二极管。电压略微超过标称正向电压就会导致电流急剧增加。如果没有电阻来限制这个电流，LED 将迅速吸收过量电流，导致过热和灾难性故障，即使电源电压看起来只是略高。电阻提供了一个线性、可预测的压降来稳定电流。

9.2 我可以用电压源直接驱动这颗LED吗？

不可以。强烈不建议直接用电压源驱动 LED，这很可能会损坏器件。必须使用电流源驱动，或者更常见的是，如上所述，使用串联了限流电阻的电压源驱动。

9.3 参数的“分档”对我的设计意味着什么？

分档意味着 LED 经过测试并根据性能分组。如果您的设计要求多个单元之间具有非常一致的亮度或颜色，您应在订购时指定所需的档位代码（例如，W2 代表最高亮度，Y 代表特定的绿色色调）。如果您的设计可以容忍更大的差异，您可以接受更宽范围的档位混合，这可能更具成本效益。

9.4 这个元件可以进行多少次回流焊接？

规格书规定回流焊接不应超过两次。每次回流循环都会使元件承受热应力，这可能会降低内部引线键合或环氧树脂封装材料的性能。对于返修，提供了使用双头烙铁的特定指南，以最小化局部加热。

10. 实际设计与使用案例

场景：设计一个背光薄膜开关面板。一位设计师正在创建一个带有 12 个发光按钮的控制面板。每个按钮使用一个导光管，将安装在主 PCB 上的 SMD LED 发出的光引导至按钮帽。选择 67-21 系列是因为其宽广的视角确保了光能高效耦合到导光管入口，并且其低电流消耗适合由电流预算有限的 5V 电源轨供电的面板。设计师使用最大 V_F值 3.5V 来计算限流电阻值，以确保所有单元的安全运行：R = (5V - 3.5V) / 0.02A = 75 欧姆。选择标准的 75Ω 或 82Ω 电阻。PCB 布局将 LED 精确放置在导光管开口下方，组装过程遵循指定的回流曲线。通过指定严格的波长档位（例如，Y：525-530nm），设计师确保了所有按钮具有一致的绿色。

11. 工作原理简介

发光二极管是通过电致发光发光的半导体器件。当正向电压施加在 p-n 结上时，来自 n 型材料的电子与来自 p 型材料的空穴在有源区复合。这个复合过程以光子（光）的形式释放能量。发射光的特定波长（颜色）由所用半导体材料的带隙能量决定（例如，InGaN 用于绿/蓝光）。67-21 系列中的集成反射器是围绕半导体芯片成型的空腔。它将原本会向侧面发射或被封装吸收的光反射回顶部观察方向，从而增加了有效光输出，并将辐射模式塑造成更宽、更均匀的光束。

12. 技术趋势

SMD 指示灯 LED 的总体趋势继续朝着更高效率（每单位电功率产生更多光输出）、通过先进分档和制造控制改善颜色一致性以及增强可靠性发展。封装技术正在不断演进，以在更小的尺寸内实现更宽的视角和更好的热管理。为了满足全球环保法规和汽车级应用的需求，对无铅和高温焊接工艺的兼容性也越来越重视。将光学特性（如本系列中的反射器）直接集成到 LED 封装中是一个关键趋势，它简化了最终产品的设计并提高了光学性能。