67-21系列顶视LED技术规格书 - P-LCC-2封装 - 蓝色468nm - 20mA 3.2V - 120°视角

1. 产品概述

67-21系列是一类采用紧凑型P-LCC-2表面贴装封装的顶视LED。该系列旨在为广泛的电子应用提供可靠的光学指示性能。器件采用无色透明窗口和白色封装体，这有助于提高其光学效率和美学通用性。

其核心设计理念是提供宽视角，这是通过优化的封装几何结构和内部反射器实现的。这一特性使得该LED特别适合采用导光柱的应用，因为在这些应用中，均匀的光分布至关重要。此外，该器件工作电流低，是便携式和电池供电设备等对功耗敏感应用的理想选择。

该系列提供多种发光颜色，包括柔和的橙色、绿色、蓝色和黄色。本文档详述的具体型号是采用InGaN芯片的蓝色LED。它完全兼容自动贴片设备和标准气相回流焊接工艺，支持大批量生产。产品为无铅设计，符合RoHS标准。

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损坏的应力极限。不保证在此极限下或超过此极限的操作，电路设计中应避免。

• 反向电压（V_R）：5 V。在反向偏置下超过此电压可能导致结击穿。
• 连续正向电流（I_F）：30 mA。可连续施加的最大直流电流。
• 峰值正向电流（I_FP）：100 mA。仅在占空比为1/10、频率为1 kHz的脉冲条件下允许。
• 功耗（P_d）：110 mW。封装可耗散的最大功率，计算公式为 V_F* I_F.
• 静电放电（ESD）HBM：1000 V。器件对静电放电的敏感度；需要遵循正确的操作程序。
• 工作温度（T_opr）：-40°C 至 +85°C。保证可靠工作的环境温度范围。
• 存储温度（T_stg）：-40°C 至 +90°C。
• 焊接温度：器件可承受峰值温度为260°C、持续10秒的回流焊，或350°C、持续3秒的手工焊接。

2.2 光电特性

这些参数在标准测试条件下测量：环境温度（T_a）为25°C，正向电流（I_F）为20 mA，除非另有说明。公差按标注应用。

• 发光强度（I_v）：范围从最小225 mcd到最大565 mcd，典型公差为±11%。这定义了LED的感知亮度。
• 视角（2θ_1/2）：120度（典型值）。这是发光强度降至其峰值一半时的全角，表明其发射模式非常宽。
• 峰值波长（λ_P）：468 nm（典型值）。光谱功率分布达到最大值时的波长。
• 主波长（λ_d）：范围从464.5 nm到476.5 nm，公差为±1 nm。该波长对应于光的感知颜色。
• 光谱带宽（Δλ）：25 nm（典型值）。发射光谱在其最大功率一半处的宽度。
• 正向电压（V_F）：在20 mA时，范围从2.70 V到3.70 V，公差为±0.1 V。这是LED导通时两端的压降。
• 反向电流（I_R）：在5V反向电压下，最大为50 μA。

3. 分档系统说明

为确保亮度、颜色和电气特性的一致性，LED被分选到不同的档位中。具体的器件代码（例如，/B7C-AS2U1N/2T）包含了这些分档代码。

3.1 发光强度分档（CAT代码）

LED根据其在20 mA下测得的发光强度进行分组。

• S2：225 - 285 mcd
• T1：285 - 360 mcd
• T2：360 - 450 mcd
• U1：450 - 565 mcd

3.2 主波长分档（HUE代码 - A组）

对于蓝色LED，主波长分档如下：

• A9：464.5 - 467.5 nm
• A10：467.5 - 470.5 nm
• A11：470.5 - 473.5 nm
• A12：473.5 - 476.5 nm

3.3 正向电压分档（REF代码 - N组）

LED也根据其在20 mA下的正向压降进行分档。

• 10：2.70 - 2.90 V
• 11：2.90 - 3.10 V
• 12：3.10 - 3.30 V
• 13：3.30 - 3.50 V
• 14：3.50 - 3.70 V

4. 性能曲线分析

典型特性曲线揭示了LED在不同条件下的行为。

4.1 正向电流 vs. 正向电压（I-V曲线）

该图显示了典型的二极管非线性关系。正向电压随电流增加而增加，在极低电流时约为2.6V，在20mA时达到约3.4V。此曲线对于设计限流电路至关重要。

4.2 相对发光强度 vs. 正向电流

发光强度随正向电流增加而增加，但并非线性。由于结温升高和效率下降，曲线在较高电流时会趋于平缓。这突显了在推荐电流（20mA）或其附近驱动LED以获得最佳效率的重要性。

4.3 相对发光强度 vs. 环境温度

光输出随着环境温度升高而降低。图表显示，在最高工作温度+85°C时，输出可能显著低于25°C时。在高环境温度应用中，必须考虑这种热降额。

4.4 光谱分布

光谱图确认了蓝色发光，峰值约在468nm，典型带宽为25nm。正如基于InGaN的蓝色LED所预期的那样，光谱是单色的。

4.5 辐射方向图

极坐标图直观地证实了120°的宽视角，显示出类似朗伯体的发射模式，即在角度变宽、强度下降之前，光强在很大角度内相当均匀。

4.6 正向电流降额曲线

此曲线规定了作为环境温度函数的允许最大连续正向电流。随着温度升高，最大安全工作电流会降低，以防止超过110mW的功耗限制，并确保长期可靠性。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸（P-LCC-2）

LED采用表面贴装封装。关键尺寸包括本体尺寸、引脚间距和总高度。所有未注公差为±0.1mm。该封装设计用于在回流焊期间保持稳定性，并与标准8mm载带兼容。

5.2 极性识别

阴极通常通过封装上的视觉标记来识别，例如缺口、圆点或芯片腔阴极侧的绿色色调。组装时必须注意正确的极性，以防止反向偏置损坏。

5.3 推荐PCB焊盘布局

建议采用能容纳封装尺寸并允许形成适当焊角形状的焊盘布局设计。焊盘布局应与封装的热焊盘（如果存在）和电气焊盘对齐，以确保可靠的机械和电气连接。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

该器件适用于气相和红外回流焊。规定了标准的无铅温度曲线，峰值温度不超过260°C，持续时间10秒。应控制液相线以上（例如217°C）的时间，以尽量减少对元件的热应力。

6.2 手工焊接

如果必须进行手工焊接，烙铁头温度应限制在350°C，每个引脚的接触时间不应超过3秒。使用低功率烙铁，并避免对封装施加机械应力。

6.3 湿度敏感性与存储

LED包装在带有干燥剂的防潮阻隔袋中，以防止吸湿，吸湿可能在回流焊期间导致“爆米花”现象。一旦密封袋打开，应在规定的时间范围内（例如，在<30°C/60%RH条件下168小时）使用元件，或根据标准IPC/JEDEC指南重新烘烤。

7. 包装与订购信息

7.1 编带规格

元件以8mm宽的压纹载带形式提供。卷盘尺寸和口袋间距已标准化，以便与自动送料器兼容。标准装载数量为每卷2000片，最小订购数量可为250、500、1000或2000片。

7.2 标签信息

卷盘标签包含用于可追溯性和识别的关键信息，包括：零件号（PN）、客户零件号（CPN）、数量（QTY）、批号，以及发光强度（CAT）、主波长（HUE）和正向电压（REF）的具体分档代码。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

• 汽车电子：仪表盘仪器、开关和控制面板的背光。
• 电信设备：电话、传真机和网络硬件中的状态指示灯和键盘背光。
• 消费电子：家电、音视频设备和计算机外设中的电源/状态指示灯、LCD显示屏背光、符号和薄膜开关背光。
• 通用指示：任何需要明亮、可靠、低功耗状态指示的应用。

8.2 导光柱设计注意事项

120°的宽视角是导光柱应用的关键优势。为获得最佳耦合效率：

• 将LED尽可能靠近导光柱的入口放置。
• 确保导光柱材料具有高透光率，并设计为能有效引导和分散光线。
• 设计导光柱的输入表面几何形状时，考虑LED的辐射方向图。

8.3 电路设计要点

• 始终使用串联限流电阻。根据电源电压（V_CC）、LED的正向电压（V_F - 为可靠性起见使用最大值）和所需的正向电流（I_F）计算其阻值。公式：R = (V_CC- V_F) / I_F.
• 若要在一定范围的电源电压或温度下保持亮度恒定，请考虑使用恒流驱动器代替简单的电阻。
• 遵守绝对最大额定值，特别是反向电压。如果电路容易受到电压尖峰或反接影响，应加入保护措施（例如，反向并联一个二极管）。

9. 技术对比与差异化

67-21系列通过以下几个关键特性在SMD指示灯LED市场中脱颖而出：

• 卓越的视角：120°的视角明显宽于许多标准SMD LED（可能为60-80°），从离轴视角提供更均匀的可见度，这对面板指示灯至关重要。
• 为导光柱优化：带有内部反射器的封装设计专门针对高效耦合光线到导光管进行了调校，这是现代工业和消费产品设计中的常见需求。
• 低电流工作：其在20mA下的规格（具有良好的亮度）使其比需要更高驱动电流才能获得类似输出的LED更节能，有利于延长电池寿命。
• 稳健的分档系统：针对强度、波长和电压的详细分档系统允许设计人员选择性能公差严格的产品，确保最终产品的一致性，尤其是在多LED阵列中。

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？

采用保守设计，使用最大 V_F 值3.7V，目标 I_F 为20mA：R = (5V - 3.7V) / 0.02A = 65 欧姆。最接近的标准值为68欧姆。重新计算：I_F= (5V - 3.7V) / 68Ω ≈ 19.1 mA，这是安全的且在规格范围内。务必在电路中验证实际电流。

10.2 可以用3.3V电源驱动这颗LED吗？

可以，但需要仔细计算。使用典型 V_F 值3.2V：R = (3.3V - 3.2V) / 0.02A = 5 欧姆。这个非常低的阻值使得电流对 V_F 和 V_CC 的变化高度敏感。V_CC 的轻微下降或 V_F 的增加都可能导致LED熄灭。对于低裕压情况，强烈建议使用恒流驱动器。

10.3 为什么发光强度范围如此之宽（225-565 mcd）？

这是整个产品系列和所有分档的总可能范围。单个LED被分选到特定的组别（S2、T1、T2、U1）。订购时，您指定所需的光强档位（例如，U1代表最高亮度），以获得更窄的范围（450-565 mcd）。这允许进行成本优化和性能匹配。

10.4 温度如何影响性能？

如性能曲线所示，环境温度升高会降低光输出（效率下降），并略微增加正向电压。在高温下，允许的最大连续电流也会降低。对于在高环境温度下运行的应用（例如，汽车仪表盘内部），设计应基于预期工作温度下的性能数据，而不仅仅是25°C下的数据。

11. 实际设计与使用案例

11.1 设计多LED状态指示面板

场景：一个控制面板需要10个蓝色状态指示灯。亮度和颜色的均匀性对用户体验至关重要。

实施方案：

1. 分档选择：为所有10个LED指定相同的光强档位（例如，T2：360-450 mcd）和主波长档位（例如，A10：467.5-470.5 nm），以确保视觉一致性。
2. 电路设计：使用12V电源。通过单独的电阻并联驱动10个LED：按最大 V_F=3.7V，I_F=20mA计算电阻。R = (12V - 3.7V) / 0.02A = 415 欧姆。使用430欧姆（标准值）。每个电阻的功率：P = I²R = (0.02)²* 430 = 0.172W。使用1/4W电阻。电源总电流：10 * 20mA = 200mA。
3. PCB布局：以一致的方向放置LED。确保PCB丝印上的阴极标记与LED封装匹配。为承载200mA的公共电源走线提供足够的铜箔。
4. 导光柱：如果使用导光柱，请对导光柱入口进行建模，以捕获LED的120°发射锥角。使用光学级PC或亚克力材料。

12. 工作原理简介

67-21系列LED是一种基于半导体p-n结的固态光源。其有源区采用氮化铟镓（InGaN）化合物半导体材料，该材料在衬底上外延生长。当施加超过二极管阈值电压的正向电压时，电子和空穴被注入有源区并在其中复合。在像InGaN这样的直接带隙半导体中，这种复合事件以光子（光）的形式释放能量。发射光的特定波长（颜色），在本例中为蓝色（~468 nm），由InGaN材料的带隙能量决定，该能量可以通过在晶体生长过程中改变铟含量来调节。产生的光随后通过封装的无色透明环氧树脂圆顶提取，该圆顶也充当透镜，内部反射器有助于将光线引导成宽发射模式。

13. 技术趋势与背景

采用P-LCC及类似表面贴装封装的LED代表了指示灯应用的主流，由于其与自动化组装的兼容性和更小的占位面积，已在很大程度上取代了现代电子产品中的直插式LED。该领域内的趋势包括：

• 更高效率：提高每瓦流明输出，允许在更低的驱动电流下获得足够的亮度，进一步降低功耗。
• 小型化：在保持或改善光学性能的同时，持续减小封装尺寸（例如，从0603到0402公制尺寸）。
• 增强的光学控制：采用更复杂的封装设计，集成透镜、反射器和漫射器，直接从封装产生特定的光束模式（超宽、侧视、聚焦），减少对二次光学元件的需求。
• 更广的色域和稳定性：更严格的分档公差和改进的荧光粉技术（针对白光LED）确保了跨生产批次和器件寿命期间颜色点的一致性。
• 提高的可靠性和鲁棒性：增强的材料和封装技术，以承受更高的焊接温度、更恶劣的环境条件，并提供更好的ESD保护。

67-21系列专注于宽视角和导光柱兼容性，很好地契合了将分立指示灯集成到时尚现代产品设计中的趋势，在这种设计中，光源本身通常被隐藏起来，不直接可见。