SMD LED 12-21C/T3D-CP1Q2B12Y/2C 數據手冊 - 封裝尺寸 2.0x1.25x0.8mm - 電壓 2.7-3.4V - 功率 40mW - 純白色 - 英文技術文件

1. 產品概覽

12-21C/T3D-CP1Q2B12Y/2C 是一款緊湊型表面貼裝LED，專為需要可靠、低調照明的現代電子應用而設計。相比傳統引線框架LED，此元件代表著重大進步，能讓終端產品設計實現顯著的小型化與效率提升。

1.1 核心優勢與產品定位

The primary advantage of this LED is its extremely small footprint. The package dimensions allow for higher packing density on printed circuit boards (PCBs), directly contributing to reduced board size and, consequently, smaller final equipment. Its lightweight nature makes it particularly suitable for portable and miniature applications where weight and space are critical constraints. The product is positioned as a versatile, general-purpose indicator and backlighting solution, compliant with major environmental and safety standards including RoHS, REACH, and Halogen-Free requirements (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm).

1.2 目標市場與應用領域

呢款LED專為廣泛應用於消費電子、汽車同電訊領域而設計。主要應用領域包括：儀錶板、開關同符號嘅背光；電話同傳真機等電訊設備中嘅指示燈同背光功能；以及LCD面板嘅通用平面背光。其兼容自動貼裝設備同標準紅外線/氣相回流焊接製程，令佢成為大批量生產嘅理想選擇。

2. 深入技術參數分析

透徹理解電氣同光學參數，對於可靠嘅電路設計同確保長期性能至關重要。

2.1 絕對最大額定值

此等額定值定義了壓力極限，超出此極限可能對器件造成永久性損壞。它們並非為正常操作而設。

• Reverse Voltage (V_R): 5 V。反向偏壓超過此電壓值可能導致接面即時擊穿。
• 順向電流 (I_F): 10 mA (連續)。
• 峰值順向電流 (I_FP): 100 mA (工作週期 1/10 @ 1 kHz)。這允許短暫的較高電流脈衝，適用於多工或實現更高的瞬時亮度。
• 功耗 (P_d): 40 mW。這是在不超過其熱限值的情況下，封裝能夠以熱量形式消散的最大功率。
• 靜電放電 (ESD)： Human Body Model (HBM) 150 V。此規格表示對ESD具有中等敏感度，必須在具備ESD防護的環境中依循正確操作程序處理。
• 操作溫度 (T_opr): -40°C 至 +85°C。此寬廣範圍適合汽車及工業環境。
• Storage Temperature (T_stg): -40°C 至 +90°C。

2.2 電光特性 (T_a = 25°C)

這些參數是在標準測試條件下量度，用以界定裝置的性能。

• 發光強度 (I_v): 在 I = 5 mA 時，45.0 mcd (最小值)，112.0 mcd (最大值)_F 未指定典型值，表示性能通過分檔系統管理。
• 視角 (2θ_1/2): 110度（典型值）。此寬廣視角乃擴散黃色樹脂封裝之特性，能提供廣闊而均勻的光線分佈。
• 正向電壓 (V_F): 2.70 V（最小值），3.40 V（最大值）於 I_F = 5 mA。每檔±0.05V的嚴格容差確保了不同生產批次間電壓降的一致性。
• 反向電流 (I_R): 50 μA (最大值) 於 V_R = 5 V。此參數僅供測試用途；本器件不適用於反向偏壓操作。

3. Binning System 說明

產品會根據關鍵性能參數進行分檔，以確保最終用戶使用的一致性。這讓設計師能夠選取特性緊密集中的LED，從而在陣列中實現統一的外觀。

3.1 光強度分級

LED會根據在5 mA下測量的光強度分為四個檔位（P1、P2、Q1、Q2）。檔位範圍從最低45.0 mcd（P1）到最高112.0 mcd（Q2）。每個檔位內允許±11%的容差。對於要求亮度均勻的應用，從單一檔位中選取LED至關重要。

3.2 順向電壓分級

順向電壓分為七個類別（等級代碼34至40），每個類別跨度為0.1V，範圍從2.70-2.80V（代碼34）到3.30-3.40V（代碼40）。每個等級±0.05V嘅公差，確保當LED並聯並使用共用限流電阻驅動時，電流消耗可以預測。

3.3 色度座標分檔

純白光由 CIE 1931 圖上的色度座標定義。數據手冊指定了四個分檔 (1-4)，每個分檔由一組 (x, y) 座標對構成的四邊形定義。這些座標的容差為 ±0.01。此分檔程序確保顏色一致性，對於背光及指示燈等顏色匹配至關重要的應用尤其關鍵。

4. 機械及封裝資料

4.1 封裝尺寸

該LED採用標準SMD封裝，尺寸約為長2.0毫米、闊1.25毫米、高0.8毫米（除非另有註明，公差為±0.1毫米）。封裝圖清楚標示了陰極標記，這對於正確的PCB方向至關重要。提供的建議焊盤圖案（footprint）可確保正確焊接及機械穩定性。

4.2 極性識別

正確極性至關重要。封裝上有一個明顯的陰極標記。數據表中包含詳細圖示說明此識別方法。若以反向極性安裝LED，將導致其無法發光，而施加絕對最大反向電壓5V則可能損壞器件。

5. 焊接與組裝指引

必須嚴格遵守這些指引，以防止組裝過程中出現熱損傷或機械損傷。

5.1 回流焊接溫度曲線

該元件兼容無鉛（Pb-free）回流焊接製程。指定的溫度曲線至關重要：

• 預熱： 150-200°C，持續60-120秒。
• Time Above Liquidus (217°C)： 60-150 秒。
• 峰值溫度： 最高 260°C，保持時間不超過 10 秒。
• 加熱速率： 最高每秒6°C。
• 高於255°C的時間： 最長30秒。
• 冷卻速率： 最高每秒3°C。

同一元件不應進行超過兩次迴流焊接。

5.2 手工焊接

如必須進行手動焊接，務必格外小心。烙鐵咀溫度必須低於350°C，每個接腳的接觸時間不得超過3秒。建議使用低功率烙鐵（≤25W）。焊接每個接腳之間應至少間隔2秒，以便冷卻。

5.3 儲存與濕度敏感度

LED 以內置乾燥劑的防潮屏障袋包裝。

• 開啟前須知： 儲存於 ≤30°C 及 ≤90% 相對濕度 (RH) 環境中。
• 開封後（使用期限）： 在≤30°C及≤60%相對濕度下168小時（7天）。
• 烘烤： 若超出車間壽命或乾燥劑顯示濕氣侵入，請於使用前以60 ±5°C烘烤24小時。

在準備組裝元件前，切勿打開防潮袋。

6. 封裝與訂購資訊

6.1 標準封裝

LED 以 8mm 載帶包裝，並捲於直徑 7 吋的捲盤上。每捲盤裝有 2000 件。載帶及捲盤尺寸詳列於數據表中，以便自動化處理及設定貼片機。

6.2 標籤說明

卷盤標籤包含追溯同驗證嘅關鍵資料：

• CPN： Customer's Product Number.
• P/N： 製造商產品編號（例如：12-21C/T3D-CP1Q2B12Y/2C）。
• 數量： 包裝數量。
• CAT: 發光強度等級 (Bin Code: P1, P2, Q1, Q2)。
• HUE: Chromaticity Coordinates & Dominant Wavelength Rank (Bin Code: 1, 2, 3, 4).
• REF: 正向電壓等級 (分檔代碼: 34 至 40).
• LOT No: 用於追溯的生產批次編號。

7. 應用程式設計考量

7.1 電流限制是強制性要求

LED係電流驅動裝置。 必須使用外部限流電阻。 正向電壓具有負溫度係數同生產差異（如分檔所示）。供電電壓輕微上升或V_F 若無串聯電阻，溫度變化可能導致順向電流大幅且具潛在破壞性的增加。電阻值（R）可根據歐姆定律計算：R = (V_supply - V_F) / I_F, 我_F 係所需嘅工作電流（例如5mA）。

7.2 熱能管理

雖然功耗好低（最高40mW），但PCB上嘅散熱設計對於延長使用壽命仍然好重要，特別係喺高環境溫度嘅應用中。要確保連接LED散熱路徑（通常係陰極）嘅PCB銅焊盤有足夠大嘅面積，可以充當散熱器，並且如果可能嘅話，要連接到更大嘅銅平面。

7.3 ESD保護

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這些元件的ESD等級為150V（HBM），屬於敏感元件。在整個處理、儲存和組裝過程中，必須實施ESD控制措施。這包括使用接地工作站、防靜電手環和導電容器。

8. 技術比較與差異化

同較大嘅通孔LED相比，12-21C喺尺寸同重量上大幅減少，實現現代化微型設計。其採用漫射黃色樹脂封裝，提供110度寬廣視角，相比光束較窄嘅透明樹脂封裝，光線分佈更為均勻，令其更適合區域照明同背光應用。針對光強、電壓同顏色嘅全面分選系統，提供咗關鍵嘅一致性，對於視覺均勻度至關重要嘅專業應用不可或缺，此特點令其有別於無分選或粗略分選嘅普通LED。

9. 常見問題 (FAQ)

9.1 我可以唔用限流電阻驅動呢個LED嗎？

不可以。 呢一點喺「使用注意事項」部分已經明確警告過。LED對電壓變化非常敏感。即使使用穩壓電源，直接接駁電壓源都好大機會因為電流過大而即時損壞。

9.2 P1、Q2等分級有咩分別？

呢啲係光強度分級。喺5mA電流測試下，P1代表最低亮度組別（45.0-57.0 mcd），而Q2代表最高亮度組別（90.0-112.0 mcd）。為咗陣列中嘅外觀一致，所有LED都應該屬於同一個光強度分級。

9.3 呢個元件可以承受幾多次回流焊接？

數據手冊指明，回流焊接唔應該進行多過 兩次每次回流焊接週期都會使元件承受熱應力，超過兩個週期可能會損害內部焊線或環氧樹脂。

9.4 包裝袋已經打開咗一個星期，啲LED仲用唔用得？

有可能，但需要先進行烘烤。在指定條件下，開封後的車間壽命為168小時（7天）。若超過此時限，必須執行烘烤程序（60 ±5°C 持續24小時）以排除吸收的濕氣，防止後續焊接時出現「爆米花」現象或分層。

10. 實用設計與應用案例

場景：設計一個背光薄膜開關面板。 設計師需要20粒白色LED以均勻背光顯示圖標。佢哋會：

1. 選擇光強度等級： 揀選所有來自相同光強度等級（例如Q1）同色度等級（例如2）嘅LED，以確保亮度同顏色一致。
2. 計算電阻： 使用5V電源供應及標稱V_F 為3.0V（來自Bin 36），目標I_F = 5mA。R = (5V - 3.0V) / 0.005A = 400Ω。標準的390Ω或430Ω電阻均適用。
3. PCB佈局： 使用數據表中推薦的焊盤圖案。將陰極焊盤連接至稍大的銅箔區域，以作輕微散熱之用。
4. 組裝： 元件須存放於密封袋中直至使用。請使用指定的無鉛回流焊溫度曲線。如有可能，應避免手動焊接。
5. 測試： 驗證批次中樣品的正向電壓及光輸出，以確認其符合所選的級別。

此工序確保結果可靠，達至專業級別。

11. 運作原理

12-21C LED係基於InGaN（氮化銦鎵）半導體晶片。當施加超過二極管接面電位（V_F）嘅正向電壓時，電子同電洞會注入半導體嘅發光區域。佢哋嘅複合會以光子形式釋放能量，呢個過程稱為電致發光。InGaN層嘅特定成分決定咗發射光嘅波長，從而產生指定嘅「純白」光譜。黃色擴散樹脂封裝體用於保護晶片、將光輸出塑造成寬視角，並可能含有熒光粉（雖然呢款「純白」型號無明確說明，但白光LED通常採用藍光晶片配黃色熒光粉）。

12. 行業趨勢與背景

12-21C型號體現咗LED技術嘅關鍵趨勢：持續微型化、效率提升（細小封裝下更高嘅發光強度），以及透過SMD封裝同帶狀包裝供應增強可製造性。對環保合規（RoHS、無鹵素）嘅重視反映咗更廣泛嘅行業同監管要求。詳細嘅分檔系統突顯咗市場對大批量生產電子產品可預測且一致性能嘅需求。呢類產品未來嘅發展可能會集中於進一步提高發光效能（每mA電流產生更多光線）、改善白光LED嘅顯色指數（CRI），或者可能將驅動電路或多個晶片集成到類似尺寸嘅封裝中，以實現更智能、功能更全面嘅照明解決方案。