67-21系列顶部发光LED规格书 - P-LCC-2封装 - 1.75-2.35V - 25mA - 红/橙/绿/蓝/黄 - 简体中文技术文档

1. 产品概述

67-21系列是一类专为通用指示灯和背光应用设计的顶部发光LED产品家族。这些器件采用紧凑的P-LCC-2（塑料有引线芯片载体）封装，具有白色本体和无色透明窗口。该设计经过优化，可提供宽广的视角，使得LED特别适用于光线需要从多个角度可见的应用场景，例如导光柱。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，本规格书中的具体型号是基于AlGaInP芯片材料的亮红色变体。该系列的一个关键优势是其低电流需求，这使其成为电池供电或对功耗敏感的便携式设备的绝佳选择。

1.1 核心特性与优势

67-21系列LED的主要特性使其在现代电子制造中具有多功能性和易用性。P-LCC-2表面贴装封装便于使用标准贴片设备进行自动化放置，显著提高了组装效率和一致性。该封装设计有内部反射器，可优化光耦合和输出，从而增强亮度和均匀性。此外，这些LED采用无铅材料构成，并符合RoHS（有害物质限制）指令，满足当代环境和法规标准。它们与多种焊接工艺兼容，包括气相回流焊、红外回流焊和波峰焊，为生产线设置提供了灵活性。元件以8mm载带和卷盘形式提供，这是自动化组装线的标准配置，确保了制造过程中的顺畅处理和供料。

1.2 目标应用与市场

凭借其可靠的性能和紧凑的外形，67-21系列LED在广泛的应用领域中都有用武之地。一个主要市场是电信领域，它们用作电话和传真机等设备中的状态指示灯以及按键或显示屏的背光。它们也常用于LCD的平面背光以及控制面板上开关和符号的照明。其宽广的视角和高效的光耦合特性使其成为导光柱应用的理想选择，在这种应用中，光线需要从LED引导至设备外部的可见点。最后，其通用性使其适用于消费电子、工业控制、汽车内饰和家用电器中无数其他的指示灯角色。

2. 技术参数分析

本节对规格书中规定的关键电气、光学和热学参数进行详细、客观的解读。理解这些数值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

绝对最大额定值定义了可能导致LED永久损坏的应力极限。这些并非正常工作条件。最大反向电压（V_R）为5V，表明LED可以承受高达此水平的短暂反向偏压。连续正向电流（I_F）额定值为25 mA。对于脉冲操作，在1 kHz频率、占空比为1/10的条件下，允许60 mA的峰值正向电流（I_FP）。最大功耗（P_d）为60 mW，根据正向电压和电流计算得出。该器件可承受人体模型（HBM）2000V的静电放电（ESD），这是基本元件处理的标准水平。工作温度范围（T_opr）为-40°C至+85°C，存储温度（T_stg）略宽，为-40°C至+90°C。

2.2 电光特性

电光特性是在25°C环境温度和10 mA正向电流的标准测试条件下测量的。对于亮红色变体，发光强度（I_v）的典型值介于最小36 mcd和最大90 mcd之间。视角（2θ1/2）定义为强度降至峰值一半时的角度，为宽广的120度。峰值波长（λ_p）典型值为632 nm，而主波长（λ_d）范围为621 nm至631 nm。光谱带宽（Δλ）典型值为20 nm。在10 mA电流下，正向电压（V_F）范围从最小值1.75V到最大值2.35V，典型值隐含在此范围内。当施加5V反向偏压时，反向电流（I_R）保证为10 μA或更小。

2.3 热学与焊接特性

热管理通过正向电流降额曲线间接解决，该曲线显示了当环境温度超过25°C时，最大允许连续正向电流必须如何降低。规格书规定了焊接温度曲线，以防止组装过程中的热损伤。对于回流焊，LED可承受最高260°C的峰值温度长达10秒。对于手工焊接，烙铁头温度为350°C时，最长允许3秒。遵守这些指南对于保持塑料封装和内部引线键合的完整性至关重要。

3. 分档系统说明

为确保批量生产的一致性，LED根据关键参数被分选到不同的档位中。67-21系列对发光强度、主波长和正向电压采用分档系统。

3.1 发光强度分档

发光强度被分为若干档，由N2、P1、P2、Q1等代码标识。每个档位定义了在10 mA电流下以毫坎德拉（mcd）为单位测量的特定最小和最大强度值范围。例如，Q1档涵盖72 mcd至90 mcd的强度。设计人员可以选择特定的档位代码，以保证其应用所需的最低亮度水平。

3.2 主波长分档

与感知颜色相关的主波长也进行了分档。FF1和FF2等档位定义了以纳米（nm）为单位的严格范围。例如，FF1档涵盖621 nm至626 nm的波长，FF2档涵盖626 nm至631 nm的波长。这使得在同一产品中使用多个LED时能够实现精确的颜色匹配，这对于要求外观均匀的应用至关重要。

3.3 正向电压分档

正向电压在主组'B'下分为标记为0、1和2的组。第0组涵盖1.75V至1.95V，第1组涵盖1.95V至2.15V，第2组涵盖2.15V至2.35V。了解电压档位对于设计高效的限流电路非常重要，尤其是在电池供电设备中，每一毫伏都至关重要。

4. 性能曲线分析

规格书包含几条典型特性曲线，可更深入地了解LED在不同条件下的行为。

4.1 相对发光强度 vs. 正向电流

该曲线表明光输出与电流不成线性比例关系。在较低电流下光输出迅速增加，但在较高电流下趋于饱和。这种非线性对于PWM（脉宽调制）调光设计很重要，其中平均电流控制亮度。

4.2 正向电压 vs. 正向电流 & 正向电流降额

V-I曲线展示了二极管的指数关系。降额曲线对可靠性至关重要；它要求当环境温度超过25°C时，必须降低最大允许连续正向电流，以防止过热和加速老化。

4.3 相对发光强度 vs. 环境温度 & 光谱分布

强度-温度曲线显示，光输出通常随温度升高而降低，这是大多数LED的特性。光谱分布图证实了光的单色性，集中在峰值波长附近，并具有指定的带宽。

4.4 辐射图

这个极坐标图直观地证实了120度的宽广视角，显示了光强在空间中的分布情况。对于此类封装，其光强分布模式通常是朗伯型或接近朗伯型。

5. 机械与包装信息

5.1 封装尺寸与公差

LED封装具有特定的尺寸，包括本体尺寸、引脚间距和总高度。图纸显示了典型的P-LCC-2封装外形。除非另有说明，尺寸公差为±0.1 mm，这是注塑塑料元件的标准公差。阴极通常通过封装上的标记或特定的引脚形状来识别。

5.2 载带与卷盘规格

为便于自动化组装，LED以8mm宽的载带形式提供，并卷绕在卷盘上。规格书提供了载带凹槽、间距和卷盘芯的详细尺寸。每卷包含2000片。正确的卷盘尺寸对于与贴片机上的自动供料器系统兼容是必要的。

5.3 防潮包装

元件包装在防潮铝箔袋中，内部放有干燥剂。袋内附有湿度指示卡（HIC），用于显示袋内湿度是否已超过安全水平。这种包装对于防止在高温回流焊过程中发生“爆米花”现象或分层至关重要，如果塑料封装吸收了湿气，就可能发生这种情况。

6. 焊接与组装指南

正确的处理和焊接对于良品率和可靠性至关重要。这些LED与气相回流焊、红外回流焊和波峰焊工艺兼容。必须遵循规定的峰值温度为260°C、持续10秒的回流焊曲线。对于手工焊接，350°C的受控烙铁接触引脚的时间不应超过3秒。元件应存放在其原始防潮袋中直至使用。一旦打开袋子，如果湿度指示卡显示警告，则应在焊接前按照标准IPC/JEDEC指南对部件进行烘烤。

7. 可靠性测试

规格书列出了一系列全面的可靠性测试，这些测试在特定条件下进行，置信水平为90%，批允许不合格品率（LTPD）为10%。测试包括回流焊耐热性、温度循环（-40°C至+100°C）、热冲击、高低温存储、升流（20mA）直流工作寿命以及高温高湿（85°C/85% RH）测试。每项测试均在22个样品上进行指定时长（例如1000小时），要求零失效（Ac/Re = 0/1）。通过这些测试表明产品坚固耐用，适用于要求苛刻的应用。

8. 应用设计注意事项

8.1 电路设计

当使用电压源驱动LED时，必须使用限流电阻。电阻值（R）的计算公式为 R = (电源电压 - V_F) / I_F，其中 V_F 是LED的正向电压（为安全设计使用最大值），I_F 是所需的正向电流（不得超过25 mA直流）。例如，使用5V电源，在20 mA电流下V_F为2.35V，则 R = (5 - 2.35) / 0.02 = 132.5 Ω（使用130 Ω或150 Ω标准值）。对于反向电压保护，特别是在交流耦合或稳压不良的电路中，可以考虑并联一个保护二极管，尽管LED本身可以承受高达5V的反向电压。

8.2 热管理

虽然LED本身功耗较低，但合理的PCB布局有助于散热。确保连接到LED散热焊盘（如果有）或引脚的焊盘有足够的铜面积以充当散热器。避免同时工作在绝对最大电流和温度下；请参考降额曲线。

8.3 光学集成

对于导光柱应用，LED应准确定位在导光柱输入表面下方。宽广的视角有助于将更多光线捕获到导光柱中。考虑潜在的光泄漏，必要时使用不透明屏障以防止相邻指示灯之间的串扰。透明无色的窗口确保最小的颜色失真。

9. 对比与差异化

与简单的径向引线LED相比，67-21系列提供了表面贴装技术（SMT）的显著优势，可实现更小、更轻、更自动化的组装。其120度的宽广视角优于许多窄视角SMT LED，使其特别适合导光柱和广域指示应用。与一些具有更高V_F的蓝色或白色LED相比，其低正向电压（尤其是在较低档位中）有利于低压电池供电操作。全面的分档系统比未分档或分档宽松的通用LED提供了更好的颜色和亮度一致性。

10. 常见问题解答（FAQ）

10.1 峰值波长和主波长有什么区别？

峰值波长（λ_p）是光谱功率分布达到最大值时的波长。主波长（λ_d）是与LED感知颜色相匹配的单色光波长。对于像这种红色LED这样的窄光谱LED，两者通常非常接近，但λ_d对于颜色规格更为相关。

10.2 我可以不用限流电阻驱动这个LED吗？

不可以。LED是电流驱动器件。将其直接连接到电压源会导致过大电流流过，迅速超过最大额定值（25 mA）并损坏器件。始终需要串联电阻或恒流驱动器。

10.3 如何解读卷盘或袋子上的标签？

标签包含CAT（发光强度等级）、HUE（主波长等级）和REF（正向电压等级）的代码。这些直接对应于第3.1、3.2和3.3节中概述的档位代码。例如，标签显示CAT: Q1, HUE: FF2, REF: 1，则指定了一个来自最高亮度档（72-90 mcd）、较高波长档（626-631 nm）和中间电压档（1.95-2.15V）的LED。

10.4 这个LED适合户外使用吗？

-40°C至+85°C的工作温度范围涵盖了大多数户外条件。然而，该封装并未专门针对防水或高抗紫外线性能进行评级。对于直接户外暴露，需要额外的环境保护（如三防漆、密封外壳）以防止湿气、灰尘和阳光老化。

11. 实际应用案例

场景：为网络路由器设计状态指示灯面板。该面板有多个需要点亮的图标（电源、互联网、Wi-Fi）。PCB上空间有限。67-21系列LED是一个理想的选择。与通孔LED相比，其SMT P-LCC-2封装节省了空间。120度的宽广视角确保了从房间内各个角度都能清晰地看到图标。为每个图标设计了导光柱，将安装在主PCB上的LED发出的光引导至前面板。设计人员选择来自相同强度档（例如P2）和波长档（例如FF2）的LED，以确保所有指示灯的亮度和颜色均匀。每个LED使用一个带有限流电阻的简单驱动电路，连接到路由器微控制器的GPIO引脚进行单独控制。低电流消耗（例如每个LED 10 mA）最大限度地减少了对系统电源的负载。

12. 技术原理介绍

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，来自n型区的电子与来自p型区的空穴在有源层中复合。这种复合以光子（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。67-21系列红色LED使用AlGaInP（铝镓铟磷）芯片，这是一种用于产生高效红、橙和黄光的常见材料体系。塑料封装用于保护脆弱的半导体芯片，为引脚提供机械结构，并包含一个透镜或穹顶来塑造光输出光束，从而产生宽广的视角特性。

13. 行业趋势与发展

LED行业持续朝着更高效率、更小封装和更高集成度的方向发展。虽然67-21系列代表了一种成熟可靠的技术，但指示灯LED的趋势包括开发更小的外形尺寸（例如芯片级封装）、在更低电流下实现更高亮度，以及更广泛地采用单封装多色（RGB）LED用于动态颜色指示。业界也越来越重视提高颜色一致性，并由制造商直接进行更严格的分档，以减少最终用户的校准需求。此外，对可持续性的推动促使在整个元件生命周期内进一步减少材料使用和能耗。67-21系列所体现的宽广视角、可靠性能和与自动化组装兼容的原则，仍然是这些进步的基础。