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 正向电流降额曲线
- 4.2 正向电流与正向电压关系
- 4.3 相对发光强度与正向电流关系
- 4.4 相对发光强度与环境温度关系
- 4.5 光谱分布
- 4.6 辐射方向图
- 5. 机械与包装信息
- 5.1 封装尺寸
- 5.2 极性识别
- 6. 焊接与组装指南
- 6.1 回流焊接参数
- 6.2 手工焊接
- 6.3 存储条件
- 7. 包装与订购信息
- 7.1 载带卷盘规格
- 7.2 标签说明
- 8. 应用建议
- 8.1 典型应用场景
- 8.2 设计注意事项
- 9. 可靠性测试
- 10. 常见问题解答
- 10.1 分档代码（CAT、HUE、REF）的用途是什么？
- 10.2 我可以在没有限流电阻的情况下驱动此LED吗？
- 10.3 环境温度如何影响性能？
- 10.4 此LED适用于户外应用吗？
- 11. 实用设计案例分析
- 12. 技术原理介绍
- 13. 行业趋势与发展
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顶视LED产品家族。这些器件采用紧凑的P-LCC-2（塑料引线芯片载体）封装，白色本体搭配无色透明窗口，从而实现了宽广的视角。其主要设计目标是通过内部反射器优化光耦合效率，这使得该系列LED特别适合与导光管配合使用。其较低的正向电流需求，使其成为对功耗敏感应用的理想选择，例如便携式电子设备、汽车仪表盘和通信设备。
1.1 核心优势与目标市场
本LED系列的关键优势包括：典型120度的宽视角、兼容自动化贴装设备和气相回流焊接工艺、以及提供8mm载带卷盘包装以适应大批量生产。产品为无铅设计，符合RoHS法规。目标市场多样，涵盖汽车（仪表盘和开关背光）、通信（电话和传真机指示灯）、LCD和符号的通用平面背光，以及任何需要可靠、低功耗照明的通用指示灯应用。
2. 深入技术参数分析
本节详细解析了定义LED性能边界和工作条件的关键电气、光学及热学参数。
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性损坏的极限值。这些并非推荐的工作条件。最大反向电压为5V。连续正向电流不应超过50mA，而在脉冲条件下（1kHz频率，1/10占空比），允许的峰值正向电流为100mA。最大功耗为120mW。器件可承受人体模型2000V的静电放电。工作温度范围为-40°C至+85°C，存储温度范围为-40°C至+90°C。焊接温度分别规定了回流焊（260°C，10秒）和手工焊接（350°C，3秒）的参数。
2.2 光电特性
光电特性在标准测试条件Ta=25°C、IF=20mA下测得。发光强度的典型范围最小为180 mcd，最大为565 mcd，容差为±11%。所提供数据的红色光谱主波长范围为621nm至631nm，容差为±1nm。正向电压范围为1.75V至2.35V，容差为±0.1V。视角典型值为120度。在VR=5V时，最大反向电流为10µA。
3. 分档系统说明
为确保亮度、颜色和电气特性的一致性，LED被分入不同的档位。这使得设计人员能够选择满足特定应用要求的器件。
3.1 发光强度分档
发光强度分为五个档位：S1（180-225 mcd）、S2（225-285 mcd）、T1（285-360 mcd）、T2（360-450 mcd）和U1（450-565 mcd）。所有测量均在IF=20mA条件下进行。
3.2 主波长分档
主波长归类于代码“F”下，包含两个子档位：FF1（621-626 nm）和FF2（626-631 nm）。
3.3 正向电压分档
正向电压归类于代码“B”下，包含三个子档位：0（1.75-1.95V）、1（1.95-2.15V）和2（2.15-2.35V）。
4. 性能曲线分析
图形数据揭示了LED在不同条件下的行为特性，这对于稳健的电路设计至关重要。
4.1 正向电流降额曲线
该曲线显示了当环境温度超过25°C时，最大允许正向电流随之下降。这对于热管理和确保长期可靠性至关重要。
4.2 正向电流与正向电压关系
这条IV特性曲线展示了在25°C下正向电流与正向电压之间的关系。它是非线性的，具有典型的二极管特性，对于设计限流电路至关重要。
4.3 相对发光强度与正向电流关系
该曲线展示了光输出如何随正向电流增加而增加。它有助于设计人员在亮度要求与功耗及器件应力之间取得平衡。
4.4 相对发光强度与环境温度关系
此图显示了随着结温升高，光输出会降低，突显了散热对于保持亮度一致性的重要性。
4.5 光谱分布
光谱输出图显示峰值波长约为632nm，确认为红光发射，典型光谱带宽为20nm。
4.6 辐射方向图
极坐标图展示了光强的空间分布，证实了120度的宽视角。在宽阔的中心区域内，光强相对均匀。
5. 机械与包装信息
5.1 封装尺寸
技术图纸规定了P-LCC-2封装的物理尺寸。关键测量包括总长、宽、高，引脚间距以及透镜孔径尺寸。所有未注公差为±0.1mm。
5.2 极性识别
阴极通常通过封装上的凹口或绿色标记来识别。组装时必须注意正确的极性，以防止器件损坏。
6. 焊接与组装指南
6.1 回流焊接参数
该LED适用于气相回流焊接。推荐的最大峰值温度为260°C，器件在此温度以上的暴露时间不应超过10秒。适用于无铅焊料的标准回流焊温度曲线。
6.2 手工焊接
如需手工焊接，烙铁头温度不应超过350°C，每个引脚的接触时间应限制在3秒或更短。
6.3 存储条件
器件包装在带有干燥剂的防潮阻隔袋中，以防止吸湿。一旦打开包装袋，应在规定时间内使用元件（PDF中未明确说明，但这是标准做法），或在回流焊前根据MSL（湿度敏感等级）指南进行烘烤，以避免焊接过程中出现“爆米花”效应损坏。
7. 包装与订购信息
7.1 载带卷盘规格
LED以8mm载带形式提供。卷盘尺寸和载带口袋间距在图纸中有详细说明。每卷包含2000片。
7.2 标签说明
卷盘标签包含多个代码：CAT（发光强度等级）、HUE（主波长等级）和REF（正向电压等级）。这些代码直接对应于分档信息，便于追溯并确保使用正确的产品型号。
8. 应用建议
8.1 典型应用场景
- 汽车领域：仪表盘、仪表板开关和控制面板的背光。
- 通信领域：电话、传真机和网络设备上的状态指示灯。
- 消费电子：家电中薄膜开关、键盘和LCD面板的背光。
- 通用指示：各类电子设备中的电源状态、模式选择和警报指示灯。
8.2 设计注意事项
- 电流限制：务必使用串联电阻或恒流驱动器将正向电流限制在所需值（例如，典型亮度下为20mA）。使用公式 R = (电源电压 - Vf) / If 计算电阻值。
- 热管理：对于在高环境温度或接近最大电流下连续运行的情况，需考虑PCB布局以利于散热。避免将LED放置在其他热源附近。
- 导光管耦合：宽视角和封装设计针对导光管进行了优化。为确保高效的光耦合，需确保LED与导光管入口点之间的对准精确且间隙最小。
- ESD防护：尽管额定值为2000V HBM，但在处理和组装过程中仍需采取标准的ESD预防措施。
9. 可靠性测试
产品可靠性通过一系列测试进行验证，置信度为90%，批允许不合格品率为10%。关键测试包括：
- 回流焊接：承受260°C ±5°C最多10秒。
- 温度循环：-40°C至+100°C之间进行300次循环。
- 热冲击：-40°C和+100°C之间的快速转换。
这些测试确保了器件在典型制造和操作环境中的稳健性。
10. 常见问题解答
10.1 分档代码（CAT、HUE、REF）的用途是什么？
分档代码用于根据LED的实测发光强度、主波长/颜色和正向电压对LED进行分类。这使得制造商和设计人员能够选择特性严格受控的元件，确保最终产品（尤其是使用多个LED阵列时）的亮度和颜色一致性。
10.2 我可以在没有限流电阻的情况下驱动此LED吗？
不可以。LED是电流驱动器件。将其直接连接到高于其正向电压的电压源会导致过大电流流过，可能因热失控而立即损坏LED。必须使用串联电阻或有源恒流电路。
10.3 环境温度如何影响性能？
随着环境温度升高，LED的结温也会上升。这会导致发光效率降低（相同电流下光输出减少）以及正向电压轻微下降。降额曲线规定了在较高温度下必须如何降低最大允许电流，以防止过热和过早失效。
10.4 此LED适用于户外应用吗？
-40°C至+85°C的工作温度范围使其适用于许多户外和汽车环境。然而，对于直接户外暴露的应用，需要额外的设计考虑，例如防止紫外线辐射（长时间会使环氧树脂变黄）、整个组件的防潮密封，以及在阳光直射下的稳健热管理。
11. 实用设计案例分析
场景：为工业控制单元设计一个带背光的薄膜开关面板，需要10个红色指示灯LED。面板在高达60°C的环境下由5V电源供电运行。
设计步骤：
- 电流选择：选择20mA的正向电流，以在亮度和寿命之间取得良好平衡。
- 电阻计算：为最坏情况设计，使用B2档的最大正向电压：R = (5V - 2.35V) / 0.020A = 132.5Ω。可以使用标准的130Ω或150Ω电阻。电阻的额定功率应至少为(5V-2.35V)*0.02A = 0.053W，因此标准的1/8W电阻足够。
- 热检查：在60°C环境温度下，参考降额曲线。最大允许电流会降低。确保20mA在60°C时仍处于安全工作区内。如果不是，则需降低驱动电流或改善散热。
- 分档选择：为获得均匀的外观，需指定严格的HUE（波长）和CAT（强度）档位，例如，根据所需亮度水平，选择HUE: FF1和CAT: T1或T2。
- 布局：均匀放置LED。如果使用导光板，请遵循机械图纸以确保精确对准。确保PCB焊盘与推荐的封装尺寸匹配。
12. 技术原理介绍
LED的工作原理基于半导体材料的电致发光效应。对于所描述的红色型号，芯片材料为AlGaInP。当在p-n结上施加正向电压时，电子和空穴被注入到有源区并在此复合。此复合过程以光子形式释放能量。AlGaInP合金的具体成分决定了带隙能量，进而定义了发射光的波长——在本例中为红色光谱。P-LCC-2封装保护半导体芯片，提供机械保护，容纳内部反射器以塑造光输出，并形成用于连接的电气引脚。
13. 行业趋势与发展
像67-21系列这样的指示灯LED市场持续发展。主要趋势包括：
- 效率提升：材料科学和芯片设计的持续改进带来了更高的发光效率，允许更低的功耗或更亮的指示灯。
- 小型化：尽管P-LCC-2是标准封装，但市场不断推动更小的封装尺寸，以在日益密集的PCB上节省空间，尤其是在便携式设备中。
- 可靠性增强：对更长寿命和在更恶劣环境（更高温、湿度）下运行的需求，推动了封装材料、芯片贴装方法和荧光粉技术的改进。
- 智能集成：一个日益增长的趋势是将控制电路集成到LED封装内部，从而简化外部电路设计。
- 色域拓宽与一致性提升：分档技术和荧光粉材料的进步使得颜色控制更严格，饱和色范围更广，满足了美学设计和颜色编码指示灯的需求。
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。 |