67-21系列P-LCC-2封装顶视LED技术规格书 - 封装尺寸2.0x1.25x1.1mm - 正向电压1.75-2.35V - 亮红色 - 60mW

1. 产品概述

67-21系列是一类采用紧凑型P-LCC-2封装的表面贴装顶视LED。该器件采用白色封装本体和无色透明窗口，这使其能够作为高效的光学指示器。其关键设计特点是宽视角，这是通过封装几何结构和集成的内部反射器实现的。该设计优化了光耦合效率，使得该LED特别适合使用导光管来引导照明的应用场景。该器件工作电流低，增强了其在便携式电子设备等对功耗敏感的应用中的吸引力。它符合无铅（Pb-free）制造标准，并遵循RoHS法规。

1.1 核心优势与目标市场

该LED系列的主要优势包括其紧凑的外形尺寸、出色的视角以及与自动化组装工艺的兼容性。120度的宽视角确保了从不同方向都能清晰可见。该器件兼容标准的汽相回流焊、红外回流焊和波峰焊工艺，便于大批量生产。它以8mm载带和卷盘形式供货，符合自动化贴片设备的要求。低正向电流需求使其成为电池供电设备（其中节能至关重要）的理想选择。目标市场包括电信设备（如电话、传真机）、消费电子产品、工业控制面板以及需要可靠、低功耗状态指示的通用指示灯应用。

2. 深入技术参数分析

LED的性能是在特定的环境温度条件下（Ta=25°C）定义的。理解这些参数对于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。不建议在此极限之外操作。

• 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）：25 mA。
• 峰值正向电流（I_FP）：60 mA，在脉冲条件下允许（占空比1/10，频率1 kHz）。
• 功耗（P_d）：60 mW。这是允许的最大热功率损耗。
• 静电放电（ESD）HBM：2000 V。此额定值表示器件对静电的敏感度；必须遵循正确的ESD处理程序。
• 工作温度（T_opr）：-40°C 至 +85°C。
• 存储温度（T_stg）：-40°C 至 +90°C。
• 焊接温度：对于回流焊，峰值温度规定为260°C，持续时间不超过10秒。对于手工焊接，烙铁头温度不应超过350°C，每引脚最多3秒。

2.2 光电特性

这些参数是在标准测试电流 I_F= 20 mA 下测量的。

• 发光强度（I_v）：范围从57 mcd（最小值）到140 mcd（最大值），典型值由分档系统隐含。容差为±11%。
• 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。
• 峰值波长（λ_p）：632 nm（典型值）。这是光谱发射最强的波长。
• 主波长（λ_d）：介于617.5 nm和633.5 nm之间，定义了感知颜色（亮红色）。容差为±1 nm。
• 光谱带宽（Δλ）：20 nm（典型值）。这表示发射光的光谱纯度。
• 正向电压（V_F）：在20 mA下介于1.75 V和2.35 V之间，容差为±0.1 V。此参数对于确定所需的限流电阻值至关重要。
• 反向电流（I_R）：施加5 V反向偏压时，最大为10 μA。

3. 分档系统说明

为确保生产中的颜色和亮度一致性，LED根据关键参数被分类到不同的档位中。

3.1 发光强度分档

LED根据其在20 mA下测得的发光强度被分为四个档位（P2, Q1, Q2, R1）。例如，R1档包含强度在112 mcd至140 mcd之间的LED。

3.2 主波长分档

颜色（主波长）被分为四组（E4, E5, E6, E7），每组跨度4 nm。例如，A组，E7档，覆盖波长从629.5 nm到633.5 nm。

3.3 正向电压分档

正向电压在B组内被分为三个档位（0, 1, 2）。0档覆盖1.75V至1.95V，1档覆盖1.95V至2.15V，2档覆盖2.15V至2.35V。这使得设计者可以为需要并联串中电流均匀分布的应用选择电压容差更小的LED。

4. 性能曲线分析

规格书提供了几条特性曲线，说明了器件在不同条件下的行为。

4.1 相对发光强度 vs. 正向电流

该曲线显示光输出随正向电流增加而增加，但并非线性关系。它强调了在额定电流或接近额定电流下驱动LED以获得最佳效率的重要性。显著高于额定电流驱动会导致亮度收益递减并产生过多热量。

4.2 正向电压 vs. 正向电流

IV曲线展示了二极管的指数关系。正向电压随电流增加而增加。该曲线对于热管理分析至关重要，因为耗散的功率（V_F* I_F）会产生热量。

4.3 正向电流降额曲线

此图规定了最大允许连续正向电流与环境温度的函数关系。随着环境温度升高，必须降低最大允许电流，以防止超过结温极限和60 mW的功耗额定值。例如，在85°C时，最大连续电流显著低于25°C时的25 mA额定值。

4.4 相对发光强度 vs. 环境温度

LED的光输出与温度相关。该曲线通常显示随着环境（以及结）温度升高，发光强度下降。在宽温度范围内工作的设计中必须考虑此特性。

4.5 光谱分布

光谱图证实了AlGaInP芯片的单色性，显示在红色区域（约632 nm）有一个明确的主峰，并具有定义的带宽。

4.6 辐射模式

极坐标图直观地表示了120度的视角，显示了光强的空间分布。对于此类封装，其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

P-LCC-2封装具有紧凑的占位面积。关键尺寸包括本体长度约2.0 mm，宽度约1.25 mm，高度约1.1 mm。阴极通过封装上的缺口或绿色标记来识别。详细图纸为PCB设计指定了焊盘布局建议，以确保正确的焊接和机械稳定性。所有未指定的公差为±0.1 mm。

5.2 标签说明

器件标签包含其分档特性的代码：CAT表示发光强度等级，HUE表示主波长等级，REF表示正向电压等级。这允许精确的可追溯性和选择。

5.3 卷盘与载带尺寸

LED以8mm载带形式供货，卷绕在标准的180 mm卷盘上。载带尺寸（口袋尺寸、间距）被指定为与自动化组装设备兼容。每卷包含2000片。

5.4 防潮包装

为延长存储时间并防止湿敏器件问题，卷盘包装在带有干燥剂和湿度指示卡的铝制防潮袋中。

6. 焊接与组装指南

该器件适用于标准SMD焊接工艺。

• 回流焊：建议峰值温度曲线为260°C ±5°C，持续时间不超过10秒。
• 手工焊接：如有必要，烙铁头温度不应超过350°C，每引脚最多施加3秒。
• 存储：密封防潮袋打开后，应在规定时间内（规格书未明确说明但包装隐含）使用组件，或者如果暴露在超出安全限度的环境湿度中，应根据标准MSD处理程序进行烘烤。

7. 可靠性与认证

产品经过严格的可靠性测试，置信水平为90%，LTPD为10%。标准测试包括：

• 耐回流焊性：可承受260°C，以确保可焊性和封装完整性。
• 温度循环：-40°C至+100°C之间300次循环。
• 热冲击：-10°C至+100°C之间300次快速转换循环。
• 高温存储：100°C下1000小时。
• 低温存储：-40°C下1000小时。

这些测试确保器件在电子产品常见的恶劣环境条件下的稳健性。

8. 应用建议与设计考量

8.1 典型应用场景

• 状态指示灯：电信设备、网络硬件和消费电器中的电源、连接性或模式指示灯。
• 背光：LCD面板、键盘开关和符号的侧光式或直下式背光，通常与导光管结合使用。
• 导光管系统：其宽视角和优化的光耦合使其成为塑料或亚克力光导的理想光源。
• 便携式/电池供电设备：由于其低电流消耗，非常适合智能手机、平板电脑、遥控器和可穿戴技术。

8.2 设计考量

• 电流限制：始终使用串联电阻将正向电流限制在所需值（例如，典型亮度为20 mA）。使用公式 R = (V_电源- V_F) / I_F 计算电阻值。考虑最坏情况下的 V_F（最小值）以避免过流。
• 热管理：遵循电流降额曲线。对于高环境温度应用或连续运行，确保足够的PCB铜面积或散热过孔以散发热量，特别是在接近最大额定值驱动时。
• ESD保护：在用户可接触的应用中，对连接到LED的信号线实施ESD保护。
• 光学设计：使用导光管时，考虑LED的辐射模式和对准，以最大化耦合效率。

9. 技术对比与差异化

与其他SMD指示灯LED相比，67-21系列的主要差异化在于其特定的P-LCC-2封装几何结构，这产生了非常宽的120度视角，以及其使用AlGaInP半导体材料实现亮红色。与GaAsP等旧技术相比，AlGaInP通常为红色和琥珀色提供更高的发光效率和更好的温度稳定性。透明窗口（相对于漫射）与内部反射器设计的结合提供了更高的轴向发光强度，这对于需要将光高效注入小孔径的导光管应用非常有益。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

问：使用5V电源时，我应该用多大的电阻值？

答：采用保守设计，使用最大 V_F值2.35V，在20mA下：R = (5V - 2.35V) / 0.02A = 132.5Ω。标准的130Ω或150Ω电阻是合适的。始终根据您分档器件的实际 V_F值验证电流。

问：我可以用30 mA驱动这个LED以获得更高亮度吗？

答：不可以。绝对最大连续正向电流是25 mA。超过此额定值违反规格，会因加速光衰而缩短寿命，并存在热损坏风险。峰值电流（60 mA脉冲）仅适用于短时闪烁。

问：温度如何影响性能？

答：随着温度升高，发光强度降低（参见性能曲线），正向电压通常略有下降。更重要的是，必须根据降额曲线降低最大允许连续电流，以避免过热。

问：峰值波长和主波长有什么区别？

答：峰值波长（λ_p=632nm）是光谱功率最大的物理波长。主波长（λ_d=617.5-633.5nm）是与LED感知颜色相匹配的单色光的波长。主波长对于颜色规格更为相关。

11. 实际应用示例

场景：为路由器设计状态指示灯面板。

该面板有五个LED（电源、互联网、Wi-Fi、LAN1、LAN2），位于带有模制导光管的深色亚克力面板后面。选择67-21亮红色LED作为\"电源\"指示灯。

设计步骤：

1. 电气：路由器的内部逻辑电源为3.3V。假设典型 V_F为2.0V，目标电流为15 mA以获得足够亮度并降低功耗：R = (3.3V - 2.0V) / 0.015A ≈ 86.7Ω。选择82Ω或100Ω电阻。

2. 光学：LED的宽视角确保即使贴片放置有轻微偏差，光也能被导光管的入口面有效捕获。

3. 热学：工作电流15 mA远低于25 mA的最大值，路由器机箱内的环境温度估计为50°C。参考降额曲线，50°C下的允许电流仍高于20 mA，因此设计是安全的。

4. 分档：为确保面板上所有五个指示灯的亮度均匀，建议在采购时指定严格的发光强度档位（例如Q2或R1）和一致的主波长档位。

12. 工作原理

LED是一种基于磷化铝镓铟（AlGaInP）材料的半导体二极管。当施加超过二极管结电势（对于红色AlGaInP约为1.8-2.2V）的正向电压时，电子和空穴分别从n型和p型材料注入有源区。这些载流子发生辐射复合，以光子的形式释放能量。AlGaInP合金的特定带隙能量决定了发射光的波长（颜色），在本例中为亮红色光谱。封装保护芯片，提供机械保护，容纳内部反射器以塑造光输出，并包含透镜（透明窗口）以控制光束模式。

13. 技术趋势

像P-LCC-2格式这样的SMD指示灯LED的总体趋势是追求更高的发光效率（每单位电输入功率产生更多的光输出），从而在相同感知亮度下实现更低的工作电流，这对于节能设计至关重要。同时，在保持或改善光学性能的同时，持续推动小型化。制造工艺不断优化以提高良率和更严格的分档容差，为设计者提供跨生产批次更一致的颜色和亮度。此外，在更高温度回流焊曲线（例如无铅焊接）下增强的可靠性以及改进的ESD鲁棒性已成为现代元器件的标准期望。用于红/橙/琥珀色LED的底层AlGaInP技术已经成熟，但在效率和寿命方面仍在不断取得渐进式改进。