SMD LED 27-21 純白光規格書 - 封裝尺寸 2.7x2.1mm - 電壓 2.7-3.15V - 功率 40mW - 粵語技術文檔

1. 產品概覽

27-21 SMD LED 係一款緊湊型表面貼裝發光二極管，專為需要微型化同高可靠性嘅現代電子應用而設計。呢個元件相比傳統引線框架式LED有顯著進步，能夠大幅減少電路板空間、提高封裝密度，最終有助於開發更細、更高效嘅終端設備。佢嘅輕量化結構特別適合空間同重量係關鍵限制因素嘅應用。

呢款LED發出純白光，係透過封裝喺黃色擴散樹脂內嘅InGaN（氮化銦鎵）晶片材料實現。呢種組合提供一致且擴散嘅光輸出，適合各種指示燈同背光功能。產品完全符合當代環保同安全標準，包括RoHS（有害物質限制）、歐盟REACH法規，並且係作為無鹵素組件製造，溴同氯含量保持喺指定限值以下。

2. 技術規格及客觀解讀

2.1 絕對最大額定值

呢啲額定值定義咗可能導致器件永久損壞嘅極限。喺呢啲條件下或超出呢啲條件操作並無保證，應喺電路設計中避免。

• 反向電壓（V_R）：5V。反向偏壓超過此電壓可能導致結擊穿。
• 正向電流（I_F）：10mA（連續）。呢個係建議用於可靠長期運作嘅最大直流電流。
• 峰值正向電流（I_FP）：100mA。呢個只允許喺脈衝條件下（佔空比 1/10 @ 1kHz）使用，唔可以用於連續驅動。
• 功耗（P_d）：40mW。呢個係封裝喺唔超過其熱極限情況下可以散發嘅最大功率，計算方式為正向電壓（V_F）乘以正向電流（I_F）。
• 靜電放電（ESD）人體模型（HBM）：150V。呢個表示對ESD有中等敏感度；必須採取適當處理程序（例如，接地工作站、防靜電包裝）。
• 工作溫度（T_opr）：-40°C 至 +85°C。器件額定用於工業溫度範圍。
• 儲存溫度（T_stg）：-40°C 至 +90°C。
• 焊接溫度（T_sol）：兼容標準回流焊溫度曲線（峰值260°C，持續10秒）同手動焊接（每端350°C，最多3秒）。

2.2 電光特性

呢啲參數喺標準測試條件下測量：環境溫度25°C，正向電流5mA，呢個係用於比較同分級嘅常用參考點。

• 發光強度（I_v）：57.0 - 112 mcd（毫坎德拉）。寬範圍反映咗分級過程，LED會根據特定輸出組別（P2、Q1、Q2）進行分類。典型值無明確說明，但會喺呢個分級範圍內。
• 視角（2θ_1/2）：140度（典型）。呢個寬視角係黃色擴散樹脂嘅特點，佢會散射光線，令LED適合需要廣泛照明而非聚焦光束嘅應用。
• 正向電壓（V_F）：2.70V - 3.15V。呢個係喺5mA驅動時LED兩端嘅壓降。LED亦會根據特定電壓範圍（代碼15、16、17）進行分級。註明公差為±0.1V。
• 反向電流（I_R）：50 µA（最大值），條件為V_R=5V。呢個參數僅供測試用途；器件唔預期喺反向偏壓下操作。

重要提示：規格書明確警告，反向電壓條件僅供測試，LED絕對唔可以喺反向狀態下操作。設計師必須確保電路中極性正確。

3. 分級系統解說

為確保大規模生產嘅一致性，LED會根據關鍵性能參數進行測試並分類到唔同嘅分級中。咁樣可以讓設計師根據其特定應用需求，選擇特性受嚴格控制嘅元件。

3.1 發光強度分級

LED根據其喺5mA下嘅光輸出分為三個級別：

• 級別 P2：57.0 - 72.0 mcd
• 級別 Q1：72.0 - 90.0 mcd
• 級別 Q2：90.0 - 112 mcd

同時亦指定咗發光強度嘅一般公差為±11%。

3.2 正向電壓分級

為幫助電流調節設計，LED亦會根據其正向壓降進行分級：

• 級別 15：2.70V - 2.85V
• 級別 16：2.85V - 3.00V
• 級別 17：3.00V - 3.15V

註明正向電壓公差為±0.1V。

3.3 色度座標分級

為確保顏色一致性，白光輸出會根據其喺CIE 1931色度圖上嘅座標進行分級。規格書定義咗六個級別（1至6），每個級別指定咗x,y顏色座標圖上嘅一個四邊形區域，公差為±0.01。呢種精確分級確保咗所選級別內所有LED都會呈現幾乎相同嘅白色色點，對於背光陣列等顏色均勻性至關重要嘅應用尤其關鍵。

4. 性能曲線分析

雖然PDF提到典型電光特性曲線，但具體圖表（例如，I_V對比 I_F、I_V對比溫度、光譜分佈）喺提供嘅文本中並無詳細說明。通常，呢類曲線會顯示：

• 發光強度 vs. 正向電流（I_V-I_F）：一種非線性關係，光輸出隨電流增加而增加，但喺超過額定最大值嘅較高電流下可能會飽和或下降。
• 發光強度 vs. 環境溫度（I_V-T_a）：光輸出通常會隨結溫升高而降低。曲線量化咗呢種降額，對於應用中嘅熱管理至關重要。
• 正向電壓 vs. 結溫（V_F-T_j）： V_F通常具有負溫度係數，隨溫度升高而降低。
• 光譜功率分佈：顯示可見光波長範圍內光相對強度嘅圖表，定義咗白色嘅顏色品質（例如，冷白光、暖白光）。

當LED喺標準5mA/25°C測試條件以外操作時，設計師應參考呢啲曲線以準確預測性能。

5. 機械及封裝資訊

5.1 封裝尺寸

27-21 SMD LED 具有緊湊嘅佔位面積。尺寸圖顯示封裝尺寸公差為±0.1mm，除非另有說明。圖中可見嘅關鍵特徵包括元件輪廓、電極焊盤位置同極性標記（可能係陰極指示）。精確尺寸（長、寬、高）對於PCB焊盤圖案設計同確保自動化設備正確放置至關重要。

5.2 極性識別

封裝包含一個標記用於識別陰極（負極）端子。組裝期間必須遵守正確極性，以防止反向偏壓損壞器件。

6. 焊接及組裝指引

6.1 回流焊溫度曲線

LED兼容紅外線同氣相回流焊工藝。提供建議嘅無鉛回流焊溫度曲線：

• 預熱：150-200°C，持續60-120秒。
• 液相線以上時間（217°C）：60-150秒。
• 峰值溫度：最高260°C，保持唔超過10秒。
• 加熱速率：最高6°C/秒。
• 255°C以上時間：最多30秒。
• 冷卻速率：最高3°C/秒。

關鍵規則：同一LED組件上唔應進行超過兩次回流焊。

6.2 手動焊接

如果需要手動焊接：

• 使用烙鐵頭溫度低於350°C嘅烙鐵。
• 每端接觸時間限制喺3秒內。
• 使用容量為25W或以下嘅烙鐵。
• 焊接每個端子之間至少間隔2秒，以管理熱應力。

規格書警告，損壞通常喺手動焊接期間發生，因此需要格外小心。

6.3 儲存及濕度敏感性

LED包裝喺防潮材料中（載帶放喺帶有乾燥劑嘅鋁質防潮袋內）。

• 開啟前：儲存於≤30°C同≤90%相對濕度（RH）環境下。
• 開啟後：車間壽命為1年，條件係≤30°C同≤60% RH。未使用嘅組件應重新密封喺防潮包裝內。
• 烘烤：如果乾燥劑顯示飽和或超過儲存時間，使用前應將LED喺60 ±5°C下烘烤24小時，以去除吸收嘅水分，防止回流焊期間出現爆米花現象。

7. 包裝及訂購資訊

7.1 捲帶及載帶規格

LED以行業標準包裝供應，適用於自動化組裝：

• 載帶：8mm寬載帶，捲喺7英寸直徑嘅捲盤上。
• 數量：每捲3000粒。
• 提供載帶同捲盤嘅詳細尺寸圖，標準公差為±0.1mm。

7.2 標籤解說

捲盤標籤包含幾個用於追溯同規格嘅關鍵代碼：

• P/N：產品編號（例如，27-21/T3D-AP2Q2HY/3C）。
• QTY：包裝數量。
• CAT：發光強度等級（例如，P2、Q1、Q2）。
• HUE：色度座標及主波長等級（例如，級別1-6）。
• REF：正向電壓等級（例如，15、16、17）。
• LOT No：製造批次號，用於追溯。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

規格書列出咗幾個主要應用，利用LED嘅細小尺寸、擴散光同可靠性：

• 背光：用於儀表板、開關同鍵盤。
• 通訊設備：作為電話同傳真機中嘅狀態指示燈同背光。
• LCD顯示屏：為小型LCD面板、開關圖例同符號提供平坦、均勻嘅背光。
• 一般指示燈用途：任何需要緊湊、明亮嘅白色指示燈嘅應用。

8.2 設計考量及注意事項

規格書包含確保可靠操作嘅關鍵警告：

• 必須限流：必須始終使用外部限流電阻與LED串聯。正向電壓具有輕微負溫度係數，意味住當LED升溫時，V_F會輕微下降。如果無電阻，呢個會導致電流顯著增加（熱失控），可能燒毀LED。電阻可以穩定電流。
• 避免機械應力：焊接或最終組裝期間唔好對LED本體施加應力。焊接後避免扭曲PCB。
• 維修：強烈不建議喺LED焊接後對電路板進行維修或返工。如果絕對必要，應使用專用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，以最小化熱應力。單點重新加熱可能導致損壞。
• ESD保護：由於器件嘅150V HBM額定值，處理同組裝期間必須實施標準ESD預防措施。

9. 技術比較及差異

雖然規格書中無提供與其他特定LED型號嘅直接比較，但27-21封裝喺特定情境下具有明顯優勢：

• 對比引線式LED：主要優勢係大幅減少電路板空間同重量，實現現代化、微型化電子產品。同時亦無需引線彎曲同插入，簡化自動化組裝。
• 對比更大嘅SMD LED（例如，3528、5050）：27-21為超緊湊設計提供更細嘅佔位面積，但相比更大封裝，可能以總光輸出或散熱能力為代價。
• 對比透明透鏡LED：黃色擴散樹脂提供更寬嘅視角（140°）同更柔和、更均勻嘅外觀，令其喺直接觀看LED嘅應用中表現更優，而透明透鏡則產生更聚焦嘅光束。

其符合RoHS、REACH同無鹵素標準係現代元件嘅基本期望，但相比舊式、不合規嘅庫存，仍然係一個關鍵區別點。

10. 常見問題（基於技術參數）

10.1 點解一定要用串聯電阻？

LED係電流驅動器件，唔係電壓驅動。佢哋嘅V-I曲線非常陡峭。正向電壓嘅微小變化（可能由於溫度變化或製造差異引起）會導致電流嘅巨大變化。串聯電阻作為一個簡單、線性嘅電流調節器，穩定工作點，防止熱失控同損壞LED。

10.2 分級代碼（P2、Q1、15、16等）對我嘅設計有咩意義？

分級確保一致性。如果你嘅設計需要多個LED之間亮度均勻（例如，喺背光陣列中），你應該指定來自相同發光強度級別（CAT）嘅LED。如果你嘅電源電壓裕度緊張，指定更緊嘅正向電壓級別（REF）會有幫助。對於顏色要求嚴格嘅應用，指定色度級別（HUE）至關重要。使用未分級或混合級別嘅LED可能導致最終產品出現可見嘅亮度或顏色差異。

10.3 我可唔可以連續用10mA驅動呢粒LED？

可以，10mA係額定最大連續正向電流。然而，喺絕對最大額定值下操作可能會降低長期可靠性並增加結溫。為獲得最佳壽命同穩定性，建議喺測試電流5mA或以下驅動LED，特別係如果熱管理有限嘅話。

10.4 視角係140度，係咪喺呢個角度內光輸出都係均勻？

視角（2θ_1/2）定義為發光強度係0度（直接軸向）強度一半時嘅角度。黃色擴散樹脂產生類似朗伯體嘅發射模式，軸向強度最高，向邊緣遞減。相比透明透鏡LED，佢為寬角度觀看提供非常好嘅均勻性，但喺整個140°範圍內並唔會達到完美均勻。

11. 實用設計及使用案例

場景：設計背光薄膜開關面板。

1. 選擇：選擇27-21 LED，因為佢尺寸細小（適合放喺開關圖標後面）、擴散光（均勻照明）同表面貼裝兼容性（適合自動化組裝到開關PCB上）。
2. 電路設計：選擇5mA恆定電流以平衡亮度同壽命。使用3.3V電源，並假設V_F來自級別16（典型值2.93V），計算串聯電阻：R = (V_電源- V_F) / I_F= (3.3V - 2.93V) / 0.005A = 74歐姆。選擇標準75歐姆電阻。
3. PCB佈局：焊盤圖案根據封裝尺寸圖精確設計。LED同薄膜層之間保持足夠間隙。
4. 採購：訂購LED時指定級別Q1以確保亮度，並指定級別2或3以確保面板上所有開關嘅白色色點一致。
5. 組裝：組件喺使用前保持密封喺袋中。PCB使用指定溫度曲線進行單次回流焊。處理期間避免對LED施加應力。

12. 工作原理簡介

27-21 LED係一種基於半導體p-n結嘅固態光源。有源區使用InGaN（氮化銦鎵）化合物半導體。當施加超過二極管開啟閾值（正向電壓，V_F）嘅正向電壓時，電子同電洞被注入有源區並喺度復合。喺InGaN呢類直接帶隙半導體中，呢種復合主要以光子（光）形式釋放能量。InGaN合金嘅特定帶隙能量決定咗發射光嘅波長。為咗從發藍光/紫外光嘅InGaN晶片產生白光，會使用黃色熒光粉（包含喺黃色擴散樹脂封裝內）。晶片發出嘅部分藍光被熒光粉吸收並重新發射為黃光。剩餘藍光同轉換後黃光嘅混合被人眼感知為白色。擴散樹脂含有散射粒子，使發射光子嘅方向隨機化，從而產生寬闊、均勻嘅視角。

13. 技術趨勢及發展

像27-21呢類SMD LED代表咗一種成熟且廣泛採用嘅技術。行業目前嘅趨勢集中喺幾個基於此基礎嘅關鍵領域：

• 提高效率（流明每瓦）：外延生長、晶片設計同熒光粉技術嘅持續改進不斷推高發光效率，允許喺相同電流下獲得更高亮度，或以更低功耗同更少熱量產生相同光輸出。
• 改善顏色品質同一致性：熒光粉配方嘅進步同更精確嘅分級技術（例如，使用3-5步麥克亞當橢圓進行更嚴格嘅顏色控制）使LED具有更高嘅顯色指數（CRI）同批次間更一致嘅色點。
• 微型化：對更細小設備嘅追求持續不斷，導致更細嘅封裝尺寸（例如，2016、1515），同時保持或改善光學性能。
• 增強可靠性同壽命：對更好封裝材料同熱管理技術嘅研究旨在提高LED嘅操作壽命同穩定性，特別係喺高溫或高濕度條件下。
• 集成解決方案：趨勢係向內置驅動器、控制器甚至多色晶片（RGB）嘅單一封裝LED發展，為終端用戶簡化電路設計。

27-21 LED以其標準化封裝同明確嘅特性，喺呢個不斷演變嘅技術格局中作為一個可靠嘅主力組件。