目录
- 1. 产品概述
- 1.1 核心优势与目标市场
- 2. 深入技术参数分析
- 2.1 绝对最大额定值
- 2.2 光电特性
- 3. 分档系统说明
- 3.1 发光强度分档
- 3.2 主波长分档
- 3.3 正向电压分档
- 4. 性能曲线分析
- 4.1 正向电流 vs. 正向电压（I-V曲线）
- 4.2 相对发光强度 vs. 正向电流
- 4.3 相对发光强度 vs. 环境温度
- 4.4 光谱分布
- 4.5 辐射模式图（极坐标图）
- 5. 机械与包装信息
- 5.1 封装外形与尺寸
- 5.2 载带与卷盘规格
- 5.3 湿度敏感度与包装
- 6. 焊接与组装指南
- 6.1 回流焊接参数
- 6.2 存储与操作注意事项
- 7. 应用设计建议
- 7.1 典型应用电路
- 7.2 导光管应用设计考量
- 7.3 热管理
- 8. 可靠性与质量保证
- 9. 常见问题解答（FAQ）
- 9.1 为什么限流电阻绝对必要？
- 9.2 我可以直接从微控制器GPIO引脚驱动这个LED吗？
- 9.3 峰值波长和主波长有什么区别？
- 9.4 如何解读卷盘标签上的分档代码？
1. 产品概述
45-21系列是一类采用紧凑型P-LCC-2（塑料引线芯片载体）表面贴装封装的顶视LED。该器件主要设计用作光学指示灯，具有无色透明窗口和白色封装体，可增强光线反射和漫射。其核心设计优势在于宽视角，这是通过封装内优化的内部反射器设计实现的。这一特性使其特别适合使用导光管的应用，因为从LED光源到光导的高效光耦合至关重要。该系列提供多种颜色，包括本文档详述的采用AlGaInP半导体技术的亮红色型号。
一个关键的操作优势是其低电流需求。标准工作时的典型正向电流为20mA，非常适合对功耗敏感的应用，例如便携式和电池供电设备。该器件设计兼容现代大批量制造工艺，适用于气相回流焊、红外回流焊和波峰焊。它也与自动贴片设备兼容，并以8mm载带和卷盘形式供货，便于高效组装。产品采用无铅材料制造，并符合相关环保法规。
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几何结构和材料选择。宽视角（典型值120度）确保了从广泛位置都能清晰可见，这对于消费电子产品、工业面板和通信设备上的状态指示灯至关重要。优化的光耦合效率直接转化为与导光管配合使用时更亮的感知输出，从而减少了对更高驱动电流的需求并节省了功耗。
目标市场广泛，涵盖电信（用于电话和传真机的指示灯和背光）、消费电子、工业控制和汽车内饰。其可靠性和与自动化工艺的兼容性使其成为大批量生产中具有成本效益的选择。低功耗特性特别针对便携式电子设备领域，延长电池寿命是该领域首要的设计考量。
2. 深入技术参数分析
本节详细、客观地解读了定义LED性能范围并指导正确电路设计的关键电气、光学和热学参数。
2.1 绝对最大额定值
绝对最大额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。这些并非正常工作条件。
- 反向电压（VR）：5V。在反向偏置下超过此电压可能导致结击穿。
- 正向电流（IF）：50mA直流。连续电流不应超过此限值。
- 峰值正向电流（IFP）：100mA，仅在脉冲条件下允许（占空比1/10，频率1kHz）。这允许短暂的高亮度时段。
- 功耗（Pd）：120mW。这是封装在不超出其热额定值的情况下能够耗散的最大功率。
- 静电放电（ESD）：2000V（人体模型）。组装过程中必须遵循正确的ESD处理程序。
- 工作与存储温度：范围从-40°C至+85°C（工作）和-40°C至+90°C（存储）。
- 焊接温度：可承受260°C持续10秒（回流焊）或350°C持续3秒（手工焊接）。
2.2 光电特性
这些参数是在结温（Tj）为25°C、标准测试电流20mA下测量的。它们代表典型性能。
- 发光强度（Iv）：范围从450 mcd（最小）到900 mcd（最大），典型容差为±11%。这是感知亮度的主要度量。
- 视角（2θ1/2）：120度（典型值）。这是发光强度降至其轴向峰值一半时的全角。
- 峰值波长（λp）：632 nm（典型值）。这是光谱功率分布达到最大值时的波长。
- 主波长（λd）：范围从617.5 nm到633.5 nm，容差为±1nm。该波长对应于感知的颜色（亮红色）。
- 光谱带宽（Δλ）：20 nm（典型值）。这表明了发射红光的频谱纯度。
- 正向电压（VF）：在20mA下范围从1.75V到2.35V，典型容差为±0.1V。这对于设计限流电阻至关重要。
- 反向电流（IR）：在5V反向偏压下最大为10 µA，表明结质量良好。
3. 分档系统说明
为确保大批量生产的一致性，LED会根据性能进行分档。设计人员可以指定分档，以保证应用中颜色和亮度的均匀性。
3.1 发光强度分档
根据在IF=20mA下测量的最小值和最大值，强度分为三个主要档位（U1、U2、V1）。例如，U1档覆盖450-565 mcd，U2档覆盖565-715 mcd，V1档覆盖715-900 mcd。选择更高的档位（例如V1）可保证更亮的最小输出。
3.2 主波长分档
亮红色被归入“A组”，并进一步分为四个波长档：E4（617.5-621.5 nm）、E5（621.5-625.5 nm）、E6（625.5-629.5 nm）和E7（629.5-633.5 nm）。选择更窄的档位（例如仅指定E5）可确保组件中所有LED的红色色调更加一致。
3.3 正向电压分档
正向电压归入“B组”，分为三个档位：0（1.75-1.95V）、1（1.95-2.15V）和2（2.15-2.35V）。虽然对于指示灯而言，电压分档通常不如颜色和亮度关键，但在大型阵列的电源设计中，或在没有单独电阻的情况下并联驱动LED时，指定电压档位可能很重要。
4. 性能曲线分析
提供的特性曲线为了解LED在不同条件下的行为提供了宝贵的见解。
4.1 正向电流 vs. 正向电压（I-V曲线）
该曲线显示了典型的二极管指数关系。在25°C时，一旦超过开启阈值，电压随电流急剧上升。这种非线性强调了使用限流电阻或恒流驱动器的必要性，因为电压的微小变化可能导致电流发生巨大且可能具有破坏性的变化。
4.2 相对发光强度 vs. 正向电流
该曲线表明，在一定范围内，光输出随电流近似线性增加，但在更高电流下最终会因热效应和效率效应而饱和。在推荐的20mA下工作，可以在亮度和效率之间取得良好平衡。
4.3 相对发光强度 vs. 环境温度
发光强度随着环境温度的升高而降低。这条降额曲线对于在高温环境下运行的应用至关重要。设计人员必须考虑这种衰减，以确保在所有工作条件下都能保持足够的亮度。
4.4 光谱分布
光谱图证实了AlGaInP LED的单色性，具有一个以632 nm为中心的狭窄单峰，产生饱和的亮红色，在其他波长带没有显著发射。
4.5 辐射模式图（极坐标图）
该图直观地证实了宽泛的、类似朗伯体的发射模式。在宽阔的中心区域，强度几乎均匀，向边缘逐渐减弱，这非常适合宽视角观看。
5. 机械与包装信息
5.1 封装外形与尺寸
P-LCC-2封装具有紧凑的占位面积。关键尺寸包括总长、宽、高，以及引脚间距和尺寸。极性指示器（通常是封装上的凹口或圆点，或切角）用于标识阴极。数据手册提供了推荐的焊盘布局，以确保在回流焊过程中形成可靠的焊点并正确对齐。
5.2 载带与卷盘规格
该器件以8mm载带形式供货，卷绕在标准卷盘上。载带尺寸（凹槽尺寸、间距）和卷盘尺寸（轴心直径、法兰直径）均有规定，以兼容自动组装设备。每卷包含2000片。
5.3 湿度敏感度与包装
LED采用防潮铝箔袋包装，内置干燥剂以防止吸湿，吸湿可能导致在高温回流焊接过程中发生“爆米花”现象（封装开裂）。袋上的标签包含关键信息，如湿度敏感等级（由包装方式隐含）、数量和部件号。
6. 焊接与组装指南
6.1 回流焊接参数
该器件额定峰值回流温度为260°C，最长10秒。这符合标准的无铅回流曲线。必须控制PCB的热容量和具体曲线（升温、保温、峰值、冷却），以保持在此限值内并避免热冲击。
6.2 存储与操作注意事项
- 开封前：防潮袋应存储在≤30°C和≤70% RH的条件下。元件应在袋密封日期后一年内使用。
- 开封后：如果未立即使用，暴露在环境湿度下的元件在焊接前可能需要根据标准IPC/JEDEC指南进行烘烤，以去除吸收的水分。
- ESD防护：操作过程中必须遵守标准ESD预防措施（接地工作站、腕带）。
7. 应用设计建议
7.1 典型应用电路
最常见的驱动电路是连接到电压源（VCC）的串联限流电阻。电阻值计算公式为 R = (VCC- VF) / IF。在此计算中使用数据手册中的最大VF值（2.35V），可确保即使存在器件间的差异，电流也永远不会超过所需的IF。例如，使用5V电源和目标IF为20mA：R = (5V - 2.35V) / 0.02A = 132.5Ω。标准的130Ω或150Ω电阻是合适的。
7.2 导光管应用设计考量
当与导光管耦合时，将LED居中放置在导光管输入表面下方。该LED的宽视角有助于填充导光管的输入孔径。应最小化LED穹顶与导光管之间的距离以减少光损失。白色封装有助于将原本向下损失的光线反射回发射方向，从而提高整体耦合效率。机械图纸应考虑LED的高度和推荐的禁布区域。
7.3 热管理
虽然功耗较低，但在高环境温度下以最大电流（50mA）连续工作可能会接近器件的极限。对于此类用例，确保LED热焊盘（如有）周围或热过孔有足够的PCB铜面积，有助于散热并维持较低的结温，从而保持光输出和长期可靠性。
8. 可靠性与质量保证
数据手册概述了一套全面的可靠性测试，置信水平为90%，批允许不合格品率（LTPD）为10%。这些测试模拟了恶劣的工作和存储条件，以确保现场可靠性。
- 回流焊接耐受性：验证封装能否承受焊接过程。
- 温度循环与热冲击：测试对反复温度变化引起的机械应力的鲁棒性。
- 高/低温存储：评估在极端非工作条件下的长期稳定性。
- 直流工作寿命：在额定电流（20mA）和温度（25°C）下进行1000小时寿命测试。
- 高温/高湿工作寿命（85°C/85% RH）：在偏置条件下进行的耐湿和耐腐蚀加速测试。
通过这些测试表明产品坚固耐用，适合要求苛刻的商业和工业应用。
9. 常见问题解答（FAQ）
9.1 为什么限流电阻绝对必要？
LED的I-V特性是指数型的。电源电压略高于LED正向压降的微小增加，会导致电流急剧且可能具有破坏性的增加。电阻提供线性、可预测的压降，从而稳定电流，保护LED免受由正常电压容差或瞬变引起的过流状况影响。
9.2 我可以直接从微控制器GPIO引脚驱动这个LED吗？
可以，但有重要注意事项。GPIO引脚必须配置为输出。您仍然必须包含一个串联电阻。此外，您必须确保微控制器的引脚能够持续提供（或吸收，取决于您的电路配置）所需的20mA电流，这对于某些通用I/O引脚来说已达到或超出其极限。请查阅微控制器数据手册。对于更高电流或驱动多个LED的情况，使用晶体管作为开关通常是更安全、更灵活的选择。
9.3 峰值波长和主波长有什么区别？
峰值波长（λp）：光谱功率输出物理上最高的单一波长。主波长（λd）：人眼感知到的与LED输出颜色相同的单色光波长。对于像这种红色LED这样的单色LED，两者非常接近。主波长通常是颜色规格和分档更相关的参数。
9.4 如何解读卷盘标签上的分档代码？
标签使用CAT、HUE和REF等代码。'CAT'对应发光强度分档（例如U1、V1）。'HUE'对应主波长分档（例如E5、E6）。'REF'对应正向电压分档（例如0、1、2）。了解这些代码可以让您验证是否收到了订购的特定性能等级。
LED规格术语详解
LED技术术语完整解释
一、光电性能核心指标
| 术语 | 单位/表示 | 通俗解释 | 为什么重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦电能发出的光通量，越高越节能。 | 直接决定灯具的能效等级与电费成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源发出的总光量，俗称"亮度"。 | 决定灯具够不够亮。 |
| 发光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光强降至一半时的角度，决定光束宽窄。 | 影响光照范围与均匀度。 |
| 色温（CCT） | K（开尔文），如2700K/6500K | 光的颜色冷暖，低值偏黄/暖，高值偏白/冷。 | 决定照明氛围与适用场景。 |
| 显色指数（CRI / Ra） | 无单位，0–100 | 光源还原物体真实颜色的能力，Ra≥80为佳。 | 影响色彩真实性，用于商场、美术馆等高要求场所。 |
| 色容差（SDCM） | 麦克亚当椭圆步数，如"5-step" | 颜色一致性的量化指标，步数越小颜色越一致。 | 保证同一批灯具颜色无差异。 |
| 主波长（Dominant Wavelength） | nm（纳米），如620nm（红） | 彩色LED颜色对应的波长值。 | 决定红、黄、绿等单色LED的色相。 |
| 光谱分布（Spectral Distribution） | 波长 vs. 强度曲线 | 显示LED发出的光在各波长的强度分布。 | 影响显色性与颜色品质。 |
二、电气参数
| 术语 | 符号 | 通俗解释 | 设计注意事项 |
|---|---|---|---|
| 正向电压（Forward Voltage） | Vf | LED点亮所需的最小电压，类似"启动门槛"。 | 驱动电源电压需≥Vf，多个LED串联时电压累加。 |
| 正向电流（Forward Current） | If | 使LED正常发光的电流值。 | 常采用恒流驱动，电流决定亮度与寿命。 |
| 最大脉冲电流（Pulse Current） | Ifp | 短时间内可承受的峰值电流，用于调光或闪光。 | 脉冲宽度与占空比需严格控制，否则过热损坏。 |
| 反向电压（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向电压，超过则可能击穿。 | 电路中需防止反接或电压冲击。 |
| 热阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 热量从芯片传到焊点的阻力，值越低散热越好。 | 高热阻需更强散热设计，否则结温升高。 |
| 静电放电耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗静电打击能力，值越高越不易被静电损坏。 | 生产中需做好防静电措施，尤其高灵敏度LED。 |
三、热管理与可靠性
| 术语 | 关键指标 | 通俗解释 | 影响 |
|---|---|---|---|
| 结温（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED芯片内部的实际工作温度。 | 每降低10°C，寿命可能延长一倍；过高导致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小时） | 亮度降至初始值70%或80%所需时间。 | 直接定义LED的"使用寿命"。 |
| 流明维持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段时间后剩余亮度的百分比。 | 表征长期使用后的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麦克亚当椭圆 | 使用过程中颜色的变化程度。 | 影响照明场景的颜色一致性。 |
| 热老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因长期高温导致的封装材料劣化。 | 可能导致亮度下降、颜色变化或开路失效。 |
四、封装与材料
| 术语 | 常见类型 | 通俗解释 | 特点与应用 |
|---|---|---|---|
| 封装类型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保护芯片并提供光学、热学接口的外壳材料。 | EMC耐热好、成本低；陶瓷散热优、寿命长。 |
| 芯片结构 | 正装、倒装（Flip Chip） | 芯片电极布置方式。 | 倒装散热更好、光效更高，适用于高功率。 |
| 荧光粉涂层 | YAG、硅酸盐、氮化物 | 覆盖在蓝光芯片上，部分转化为黄/红光，混合成白光。 | 不同荧光粉影响光效、色温与显色性。 |
| 透镜/光学设计 | 平面、微透镜、全反射 | 封装表面的光学结构，控制光线分布。 | 决定发光角度与配光曲线。 |
五、质量控制与分档
| 术语 | 分档内容 | 通俗解释 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分档 | 代码如 2G、2H | 按亮度高低分组，每组有最小/最大流明值。 | 确保同一批产品亮度一致。 |
| 电压分档 | 代码如 6W、6X | 按正向电压范围分组。 | 便于驱动电源匹配，提高系统效率。 |
| 色区分档 | 5-step MacAdam椭圆 | 按颜色坐标分组，确保颜色落在极小范围内。 | 保证颜色一致性，避免同一灯具内颜色不均。 |
| 色温分档 | 2700K、3000K等 | 按色温分组，每组有对应的坐标范围。 | 满足不同场景的色温需求。 |
六、测试与认证
| 术语 | 标准/测试 | 通俗解释 | 意义 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明维持测试 | 在恒温条件下长期点亮，记录亮度衰减数据。 | 用于推算LED寿命（结合TM-21）。 |
| TM-21 | 寿命推演标准 | 基于LM-80数据推算实际使用条件下的寿命。 | 提供科学的寿命预测。 |
| IESNA标准 | 照明工程学会标准 | 涵盖光学、电气、热学测试方法。 | 行业公认的测试依据。 |
| RoHS / REACH | 环保认证 | 确保产品不含有害物质（如铅、汞）。 | 进入国际市场的准入条件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效认证 | 针对照明产品的能效与性能认证。 | 常用于政府采购、补贴项目，提升市场竞争力。 |