67-21系列顶部发光LED规格书 - 封装尺寸3.2x2.8x1.9mm - 正向电压1.75-2.35V - 亮黄色 - 100mW功率 - 简体中文技术文档

1. 产品概述

67-21系列是一类专为指示灯和背光应用设计的表面贴装顶部发光LED。本特定型号，通过料号后缀标识为亮黄色发光，采用紧凑型行业标准P-LCC-2封装，旨在提供可靠的性能。该器件采用白色封装本体和无色透明窗口，这有助于实现宽视角，使其特别适合与导光管配合使用，将光线引导至面板或显示屏的特定区域。

该LED的核心优势在于其优化的光学设计。封装内部的反射器增强了光耦合效率，确保了明亮且均匀的光输出。此外，其低正向电流需求使其成为电池供电或对功耗敏感的便携设备的理想选择，在这些应用中，最小化能耗至关重要。该器件完全符合无铅制造要求并遵循RoHS指令，适用于具有严格环保法规的全球市场。

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极限值，不适用于正常工作条件。

• 反向电压 (V_R):5 V。在反向偏压下超过此电压可能导致结击穿。
• 连续正向电流 (I_F):50 mA。可连续施加的最大直流电流。
• 峰值正向电流 (I_FP):120 mA。这是最大允许的脉冲电流，规定在1 kHz频率下占空比为1/10的条件下。这对于涉及短暂高强度闪烁的应用至关重要。
• 功耗 (P_d):100 mW。这是封装可以耗散为热量的最大功率，计算公式为正向电压 (V_F) 乘以正向电流 (I_F)。
• 静电放电 (ESD) 人体模型 (HBM):2000 V。此额定值表示LED对静电的敏感度。组装过程中需要遵循适当的ESD处理程序。
• 工作温度 (T_opr):-40°C 至 +85°C。保证器件满足其光电规格的环境温度范围。
• 存储温度 (T_stg):-40°C 至 +90°C。
• 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，或350°C、最长3秒的手工焊接。

2.2 光电特性

这些参数是在25°C环境温度和20 mA正向电流 (I_F) 的标准测试条件下测量的，这是典型工作点。

• 发光强度 (I_V):范围从最小140 mcd到最大360 mcd。典型值在此范围内，具体亮度由分档过程决定。
• 视角 (2θ_1/2):120度 (典型值)。这是发光强度降至其最大值 (轴向) 一半时的全角。宽视角是需要在离轴位置可见的应用的关键特性。
• 峰值波长 (λ_p):591 nm (典型值)。光谱功率分布达到最大值时的波长。
• 主波长 (λ_d):588.5 nm 至 594.5 nm。这是人眼感知LED颜色的单波长，是颜色分档的主要参数。
• 光谱带宽 (Δλ):15 nm (典型值)。发射光谱在其最大功率一半处的宽度 (半高全宽 - FWHM)。
• 正向电压 (V_F):在 I_F=20mA 时为 1.75 V 至 2.35 V。LED导通时两端的电压降。此范围对于设计限流电路很重要。
• 反向电流 (I_R):在 V_R=5V 时最大为 10 μA。LED反向偏置时的极低漏电流。

3. 分档系统说明

为确保生产中的颜色和亮度一致性，LED根据关键参数被分选到不同的档位。67-21系列采用三维分档系统。

3.1 主波长分档 (HUE)

这决定了黄色的精确色调。档位标记为组"B"和代码D4、D5。

• 档位 D4:主波长从 588.5 nm 到 591.5 nm。
• 档位 D5:主波长从 591.5 nm 到 594.5 nm。

这些档位限值应用±1nm的容差。

3.2 发光强度分档 (CAT)

这决定了亮度等级。档位由代码R2、S1、S2和T1定义。

• 档位 R2:140 mcd 至 180 mcd。
• 档位 S1:180 mcd 至 225 mcd。
• 档位 S2:225 mcd 至 285 mcd。
• 档位 T1:285 mcd 至 360 mcd。

发光强度应用±11%的容差。

3.3 正向电压分档 (REF)

这将具有相似电气特性的LED分组，可以简化电源设计。档位标记为组"B"和代码0、1、2。

• 档位 0: V_F从 1.75 V 到 1.95 V。
• 档位 1: V_F从 1.95 V 到 2.15 V。
• 档位 2: V_F从 2.15 V 到 2.35 V。

正向电压应用±0.1V的容差。

4. 性能曲线分析

规格书提供了几条特性曲线，对于理解LED在不同条件下的行为至关重要。

4.1 相对发光强度与环境温度关系

该曲线显示LED的光输出随着环境温度的升高而降低。在最高工作温度+85°C时，相对发光强度显著低于25°C时。在预期高环境温度的设计中，例如汽车应用或靠近发热元件的地方，必须考虑这种热降额。

4.2 正向电流与正向电压关系 (I-V曲线)

I-V曲线是非线性的，这是二极管的典型特征。它显示了流过LED的电流与其两端电压之间的关系。该曲线对于选择合适的限流电阻或设计恒流驱动器至关重要。对于此器件，曲线开始导通的"拐点"大约在1.6V至1.8V之间。

4.3 相对发光强度与正向电流关系

该曲线表明光输出随正向电流增加而增加，但并非完全线性，尤其是在较高电流时。它也强调了在绝对最大额定值内工作的重要性；以超出其规定电流驱动LED不会产生成比例的亮度增加，反而会产生过多热量，缩短使用寿命。

4.4 光谱分布

光谱图显示了一个以591 nm为中心的单一主峰，证实了亮黄色。窄带宽表明良好的色纯度。在深红或绿色区域几乎没有发射，这对于纯黄色指示灯是理想的。

4.5 辐射模式图

极坐标图直观地证实了120°的宽视角。强度分布大致呈朗伯型 (类似余弦)，意味着正面观看时最亮，并向视角边缘逐渐减弱。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

LED采用P-LCC-2 (塑料有引线芯片载体) 封装。关键尺寸包括本体尺寸约为3.2mm x 2.8mm，高度为1.9mm。封装具有两个鸥翼形引线用于表面贴装。阴极通常通过封装上的凹口或绿色标记来识别。规格书中提供了公差为±0.1mm的详细尺寸图，用于PCB焊盘设计。

5.2 极性标识

正确的极性对于工作至关重要。封装包含视觉标记。阴极 (-) 引线通常由封装本体上的绿点或小凹口指示。设计人员必须将封装图与推荐的PCB焊盘进行交叉参考，以确保阳极和阴极焊盘方向正确。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊参数

该器件兼容气相和红外回流工艺。推荐的温度曲线峰值温度为260°C，超过此温度的时间不应超过10秒。这是无铅 (SnAgCu) 焊膏的标准曲线。应控制预热和冷却速率，以最小化封装上的热应力。

6.2 手工焊接

如果必须进行手工焊接，烙铁头温度不应超过350°C，与每个引脚的接触时间应限制在最长3秒。可以在焊点和封装本体之间的引脚上使用散热器，以保护LED芯片免受过度热量影响。

6.3 存储条件

LED包装在带有干燥剂的防潮屏障袋中，以防止吸湿，吸湿可能导致回流焊期间出现"爆米花"现象 (封装开裂)。一旦密封袋打开，应在规定的时间范围内 (通常在工厂条件下168小时) 使用元件，或根据从制造商处获得的湿度敏感等级 (MSL) 规范进行重新烘烤。

7. 包装与订购信息

7.1 编带与卷盘规格

元件以8mm宽的压纹载带形式提供。每卷包含2000片。提供了载带凹槽和卷盘的详细尺寸，以确保与自动贴片设备的兼容性。

7.2 标签说明与料号解析

卷盘标签包含用于可追溯性和正确组装的关键信息:

• CAT:发光强度分档代码 (例如 S1, T1)。
• HUE:主波长分档代码 (例如 D4, D5)。
• REF:正向电压分档代码 (例如 0, 1, 2)。
• 用于追踪的料号 (PN)、客户料号 (CPN)、数量 (QTY) 和批号。

完整料号 (例如 67-21/Y2C-BR2T1B/2T) 编码了系列、颜色、亮度分档以及制造商系统特定的其他属性。

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。宽视角和在宽温度范围内的可靠性使其适用于这种严苛环境。
• 通信设备: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:便携设备、家用电器和音视频设备中的电源指示灯、按钮照明和状态灯。
• 通用面板指示灯:任何需要明亮、可靠且紧凑的状态指示灯的应用。

8.2 设计考量要点

• 电流限制:始终使用串联电阻或恒流驱动器来设定正向电流。使用公式 R = (V_电源- V_F) / I_F 计算电阻值。使用规格书中的最大 V_F值，以确保即使在器件间存在差异时电流也不会超过限制。
• 热管理:虽然功耗较低，但应确保PCB上有足够的铜面积或散热过孔 (如果存在散热焊盘)，以传导热量，特别是在高环境温度应用或以较高电流驱动时。
• 导光管耦合:对于导光管应用，应将LED尽可能靠近导光管的入口放置。宽视角有助于捕获更多光线，但精确对准仍然是最大化效率和在输出端实现均匀照明的关键。
• ESD保护:如果LED可直接被用户接触 (例如在前面板上)，应在输入线路上实施ESD保护。在操作和组装过程中，遵循标准的ESD预防措施。

9. 技术对比与差异化

67-21系列通过几个关键特性在SMD指示灯LED市场中脱颖而出。与较旧、更小的封装 (如0402或0603) 相比，由于其更大的芯片和优化的内部反射器，它提供了显著更高的光输出和更宽的视角。与其他P-LCC-2封装相比，其亮黄色 (基于高效率的AlGaInP材料)、明确的用于一致性的分档结构以及适用于回流焊的稳健规格的特定组合，使其成为批量生产的可靠选择。其低正向电压要求也是电池供电设计中的一个明显优势，因为它降低了电源所需的电压裕量，可能延长电池寿命。

10. 常见问题解答 (基于技术参数)

10.1 峰值波长与主波长有何区别？

峰值波长 (λ_p) 是LED发射最多光功率的物理波长。主波长 (λ_d) 是一个计算值，代表在人眼看来具有相同颜色的单色光波长。主波长与颜色感知更相关，并用于分档。

10.2 我能否用3.3V电源直接驱动此LED而无需电阻？

不，不建议这样做，这很可能会损坏LED。LED是电流驱动器件。没有限流机制 (电阻或有源驱动器) 而将其直接连接到3.3V等电压源，将导致过大电流流过，远远超过50mA的最大额定值，导致立即过热和失效。

10.3 为何高温下发光强度会降低？

这是半导体光源的基本特性。随着温度升高，半导体材料内的非辐射复合过程变得更加主导，降低了内部量子效率 (每个电子产生的光子数)。这导致在相同驱动电流下光输出降低。

10.4 如何为我的应用选择合适的分档？

选择取决于您的需求:

• 对于产品中多个LED的颜色一致性，指定严格的HUE分档 (例如仅D4)。
• 对于亮度一致性，指定严格的CAT分档 (例如仅T1以获得最高亮度)。
• 对于恒压系统中的简化电源设计，指定严格的REF分档 (例如仅档位1) 可确保更可预测的电流消耗。

请咨询元件供应商，了解特定分档组合的可用性和成本影响。

11. 实际设计案例分析

场景:为便携式医疗设备设计状态指示灯。指示灯必须在各种光照条件下清晰可见，消耗最小功率以最大化电池寿命，并能承受偶尔的消毒剂清洁。

实施方案:选择67-21亮黄色LED。设计一个导光管，将安装在主PCB上的LED的光线引导至设备密封前面板上的一个小窗口。这保护了LED免受物理接触和液体影响。驱动电路使用微控制器的GPIO引脚，一个连接到3.3V电源轨的100Ω限流电阻，产生的正向电流约为 (3.3V - 2.0V)/100Ω = 13mA，完全在安全工作区内。这提供了充足的亮度，同时最小化了功耗。LED的宽视角确保了导光管被有效填充，在面板上呈现均匀的辉光。

12. 工作原理简介

该LED基于磷化铝镓铟 (AlGaInP) 半导体芯片。当施加超过二极管开启阈值的前向电压时，电子从n型区注入，空穴从p型区注入到有源区。这些载流子复合，以光子 (光) 的形式释放能量。AlGaInP合金的具体成分决定了半导体的带隙能量，这直接决定了发射光的波长 (颜色)。对于亮黄色，带隙对应于能量约为2.1 eV (波长~590 nm) 的光子。产生的光然后通过芯片顶部提取，由P-LCC-2封装的内部反射器和透明环氧树脂透镜进行整形和导向。

13. 技术趋势与发展

像67-21系列这样的SMD指示灯LED的总体趋势是朝着更高效率 (每毫安电流产生更多光输出) 发展，这允许更亮的指示灯或更低的功耗。同时也在推动从晶圆到晶圆改进颜色一致性和更严格的分档。封装技术持续发展，未来的潜在发展包括为空间受限应用提供更薄的轮廓，以及具有更高导热率的材料以在更高驱动电流下更好地管理热量。此外，与板上控制集成，例如在同一封装内集成用于PWM调光或颜色序列的微型IC，是更广泛LED市场中日益增长的趋势，尽管这对于标准单色指示灯可能不如对多色或可寻址LED那么相关。