目錄
1. 產品概述
17-21/T1D-KQ1R2B5Y/3T 是一款緊湊型表面貼裝器件（SMD）LED，專為需要微型化和高可靠性的現代電子應用而設計。該單色LED發出純白光，這是通過封裝在黃色漫射樹脂中的InGaN芯片實現的。其主要優勢在於，與傳統引線框架LED相比，其佔板面積顯著減小，從而提高了印刷電路板（PCB）上的元件組裝密度，減少了設備存儲空間，並最終有助於開發更小、更輕的終端用戶設備。該元件完全符合RoHS標準，遵守歐盟REACH法規，並作為無鹵素產品製造，溴和氯含量嚴格控制在行業標準以下。
1.1 核心優勢與目標市場
17-21 SMD LED 嘅設計理念以支持微型化為核心。其細小嘅物理尺寸直接轉化為更細嘅所需電路板空間，令設計師能夠創造更緊湊嘅產品。封裝重量輕嘅特性令其特別適用於便攜式同微型應用，喺呢啲應用中每一克都好重要。該器件以安裝喺7英寸直徑捲盤上嘅8mm載帶形式提供，確保與高速、自動化貼片組裝設備兼容，呢點對於大規模生產至關重要。其與紅外同氣相回流焊接工藝嘅兼容性為製造提供咗靈活性。主要目標市場包括消費電子產品、汽車內飾（特別係儀錶盤同開關背光）、用於狀態指示嘅電信設備以及LCD同控制面板嘅通用背光。
2. 技術參數詳解
本節對規格書中定義的關鍵電氣、光學及熱參數進行詳細、客觀的分析，闡釋其對電路設計與可靠性的意義。
2.1 絕對最大額定值
絕對最大額定值定義了可能導致LED永久損壞的應力極限。這些並非正常操作條件，而是絕不能超越的閾值。
- 反向電壓（VR）：5V- 施加超過5V嘅反向偏壓可能會導致即時嘅結擊穿。規格書明確指出該器件並非為反向操作而設計；此額定值主要用於IR（反向電流）測試條件。喺應用中，如果存在反向電壓嘅可能性，通常需要外部電路保護（例如並聯二極管）。
- 正向電流（IF）：10mA- 呢個係為確保長期可靠運行而推薦嘅最大連續直流電流。超過此電流會增加結溫，加速光通量衰減，並顯著縮短器件壽命。
- 峰值正向電流（IFP）：100mA- LED可以承受高達100mA的短時電流脈衝（在1kHz下佔空比為1/10）。這與脈衝操作或瞬時浪湧有關，但不應用於計算穩態功耗。
- 功耗（Pd）：40mW- 這是在環境溫度（Ta）為25°C時，封裝能夠作為熱量散發的最大功率。實際功耗計算公式為：正向電壓（VF）* 正向電流（IF）。在接近或超過此限制下運行時，需要仔細的熱管理。
- 工作與儲存溫度：該器件的工作溫度額定範圍為-40°C至+85°C，儲存溫度範圍為-40°C至+90°C。此寬範圍使其適用於汽車和工業環境。
- 焊接溫度：規定咗兩種溫度曲線：回流焊接係260°C持續10秒（典型嘅無鉛工藝），手工焊接係350°C持續3秒。遵守呢啲限制對於防止內部芯片鍵合或塑料封裝損壞至關重要。
2.2 光電特性
呢啲參數係喺標準測試條件（Ta=25°C，IF=5mA）下測量嘅，定義咗LED嘅性能。
- 發光強度（Iv）：72.0 - 180.0 mcd（典型值）- 這是在特定方向上發射的可見光量。非常寬的範圍（72至180 mcd）表明LED根據測量輸出被分選到不同的「檔位」，這將在後面章節詳述。5mA的測試電流低於最大額定值，為測量提供了安全裕度。
- 視角（2θ1/2）：150°（典型值）- 這是發光強度為0°（軸向）強度一半時的角度。150°的視角非常寬，產生類似朗伯體的漫射發射模式，適用於需要均勻光分佈的區域照明和背光，而非聚焦光束。
- 正向電壓（VF）：2.7V - 3.1V（最大值）- 這是在5mA測試電流驅動下LED兩端的電壓降。這種變化源於半導體工藝公差，也通過分檔進行管理。由於VF不是固定值，必須始終使用一個串聯限流電阻來設定工作電流。
- 反向電流（IR）：50 μA（最大值）- 此為施加5V反向偏壓時嘅漏電流。喺正常器件中，此電流通常非常細。
3. 分級系統說明
為確保大規模生產嘅一致性，LED經過測試並按性能分組或「分檔」。17-21/T1D-KQ1R2B5Y/3T採用多參數分檔系統，如代碼「KQ1R2B5Y」所示。
3.1 發光強度分級
發光強度被分為四個不同嘅檔位（Q1， Q2， R1， R2）。在指定或訂購時，部件號中嘅「R2」表示選定嘅檔位。
- 檔位 Q1：72.0 - 90.0 mcd
- 檔位 Q2：90.0 - 112.0 mcd
- 檔位 R1：112.0 - 140.0 mcd
- 檔位 R2：140.0 - 180.0 mcd
這使得設計師可以根據其應用選擇合適的亮度等級，更高的檔位通常用於最大光輸出至關重要的場合。
3.2 正向電壓分檔
正向電壓以0.1V為步長從2.7V分檔至3.1V。部件號中的「B5」對應其中一個檔位。在設計中使用匹配的VF檔位有助於確保多個LED並聯時電流均勻分配。
- 檔位 29：2.7 - 2.8V
- 檔位 30：2.8 - 2.9V
- 檔位 31：2.9 - 3.0V
- 檔位 32：3.0 - 3.1V
3.3 色座標分檔
白光嘅顏色由佢喺CIE 1931色度圖上嘅色座標（x， y）定義。規格書喺呢個圖表上定義咗四個四邊形檔位（3， 4， 5， 6）。部件號入面嘅「Y」可能指代黃色漫射樹脂及相關嘅顏色檔位（例如，檔位5）。規定嘅公差喺x同y座標上都係±0.01，呢個係白光LED嘅標準公差，確保批次內感知顏色嘅一致性。
4. 機械與封裝資訊
4.1 封裝尺寸
17-21 SMD LED採用緊湊的矩形封裝。關鍵尺寸（單位：mm）包括：典型主體長度約1.6mm，寬度約0.8mm，高度約0.6mm。詳細封裝圖紙提供了精確尺寸，包括焊盤位置和公差（除非另有說明，為±0.1mm）。陰極有明確標記，這對於組裝時的正確方向至關重要。細小尺寸要求精確的PCB焊盤設計，以確保良好的焊接和機械穩定性。
4.2 包裝與操作
元件以防潮器件（MSD）包裝形式交付。它們以凸紋載帶（間距8mm）形式提供，捲繞在7英寸捲盤上，每盤3000片。包裝內含乾燥劑，並密封在鋁製防潮袋中。捲盤標籤包含關鍵資訊：客戶部件號（CPN）、製造商部件號（P/N）、數量（QTY）以及發光強度（CAT）、色度（HUE）和正向電壓（REF）的具體分檔代碼。
5. 焊接與組裝指南
正確的操作和焊接對於SMD元件的可靠性至關重要。
5.1 儲存與防潮要求
此LED對濕氣敏感（隱含MSL等級）。在準備使用元件之前不應打開包裝袋。打開後，未使用的LED必須在≤30°C及≤60% RH的條件下儲存，並在168小時（7天）內使用。若超過此時間窗口或乾燥劑指示飽和，則在使用前需要在60±5°C下烘烤24小時，以去除吸收的水分，防止回流焊接過程中出現「爆米花」現象。
5.2 焊接工藝
回流焊接：規定了峰值溫度為260°C、持續時間不超過10秒的無鉛回流溫度曲線。元件不應經歷超過兩次回流循環。必須避免加熱過程中對LED本體施加應力。
手工焊接：如有必要，可以使用烙铁头温度≤350°C、每个端子焊接时间≤3秒进行手工焊接，建议使用低功率烙铁（≤25W）。建议端子之间有>2秒的冷却间隔。规格书强烈警告，手工焊接通常会导致损坏。
返修：不鼓勵焊接後進行返修。如不可避免，必須使用專用雙頭烙鐵同時加熱兩個端子，以防芯片受熱應力影響。必須事先評估對LED特性的影響。
6. 應用建議與設計考量
6.1 典型應用場景
- 背光照明：憑藉其寬視角和均勻的光分佈，非常適合儀錶板儀錶組、薄膜開關、鍵盤和符號的背光。
- 狀態指示：非常適合用於電信設備（電話、傳真）、消費電子產品和工業控制中的電源、連接或功能狀態指示燈。
- LCD背光：適用於小型單色或彩色LCD顯示屏嘅側光式或直下式背光。
- 通用指示：任何需要緊湊、可靠、明亮嘅白色指示燈嘅場合。
6.2 關鍵設計考量
- 必須限流：LED是電流驅動器件。必須始終使用串聯電阻來設定正向電流。規格書警告，如果沒有限流電阻，電源電壓的微小變化會導致電流發生巨大且破壞性的變化。電阻值使用歐姆定律計算：R = （電源電壓 - LED正向電壓） / 期望電流。為保守設計，應始終使用分檔或規格書中的最大VF值。
- 熱管理：雖然封裝細小，但功耗（高達40mW）會產生熱量。對於高電流（接近10mA）下的連續運作，必須確保PCB有足夠的散熱設計，尤其當多個LED聚集在一起時。高結溫會降低光輸出及使用壽命。
- ESD防護：該器件的ESD HBM等級為150V，相對較低。在操作和組裝過程中應遵循標準的ESD預防措施。
- 光學設計：150°視角同黃色漫射樹脂產生柔和、寬廣嘅光束。對於聚焦照明，需要外部透鏡或導光件。當用喺擴散板後面時，漫射樹脂有助於實現均勻嘅外觀。
7. 技術對比與差異化
17-21封裝屬於超小型SMD LED類別。其主要差異化在於，在極小的佔板面積（1.6x0.8mm）內實現了相對較高的發光強度（高達180 mcd）。與較大的SMD LED（例如3528， 5050）相比，它提供了卓越的空間節省，但總光輸出或功率處理能力可能較低。與更小的芯片LED相比，由於其封裝形式和集成透鏡，操作更簡便。對強度、電壓和色度的明確分檔提供了性能一致性水平，這對於需要均勻外觀的應用（如背光陣列）至關重要。
8. 常見問題解答（基於技術參數）
問：既然可以承受100mA脈衝，為什麼正向電流限制在10mA？
答：10mA額定值適用於連續運行，以確保長期可靠性並維持指定的光學性能。100mA脈衝額定值適用於短時脈衝（例如，每1ms中0.1ms）。高電流連續運行會增加結溫，導致熒光粉和半導體加速退化，從而引起過早變暗或失效。
問：如何選擇合適的限流電阻？
答：使用公式 R = （電源電壓 - VF） / IF。對於5V電源和目標電流5mA，為安全起見使用最大VF 3.1V：R = （5 - 3.1） / 0.005 = 380 歐姆。最接近的標準值（390 歐姆）將是一個不錯的選擇。務必驗證電阻的額定功率：P = I^2 * R。
問：我可以直接用微控制器GPIO引腳驅動這個LED嗎？
答：可能可以，但需謹慎。典型的GPIO引腳可以拉出/灌入20-25mA電流。你必須包含一個串聯電阻。此外，確保微控制器的輸出電壓足夠高以克服LED的VF（2.7-3.1V）。3.3V的微控制器可能在VF範圍的低端工作，但5V電源更可靠。切勿在沒有電阻的情況下將LED直接連接在引腳和地之間。
問：「無鉛」和「無鹵素」對我的應用意味著什麼？
答：“无铅”意味着可焊性表面处理不含铅，符合RoHS等环保法规。“无卤素”（Br <900ppm， Cl <900ppm， Br+Cl <1500ppm）意味着塑料封装材料含有极少的卤素，如果器件暴露在极端高温或火灾中，可以减少有毒烟雾的排放，改善环境和安全性能。
9. 實際設計與使用案例
場景：為醫療設備設計背光鍵盤。
設計需要喺矽膠按鍵後面安裝12粒白色指示燈。雙面PCB上嘅空間極其有限。選擇17-21 LED係因為佢佔用最少板面積。設計師揀咗R2發光強度檔位，以確保喺明亮環境下有良好可見性。所有LED都指定為相同嘅VF檔位（例如30），以促進喺並聯配置（每個並聯支路由一個限流電阻驅動，而唔係所有12個共用一個電阻）下嘅均勻亮度。PCB佈局按照規格書圖紙放置散熱焊盤。指示組裝廠跟從指定嘅回流溫度曲線，並喺貼裝前將元件保持喺密封袋中。組裝後，150°嘅寬視角確保每個按鍵均勻照明，冇熱點。
10. 工作原理與技術趨勢
10.1 基本工作原理
這是一種熒光粉轉換型白光LED。其核心是一個由氮化銦鎵（InGaN）製成的半導體芯片，當正向偏置時（電致發光）會發出藍色或近紫外光譜的光。這種初級光隨後被熒光粉層吸收——在本例中是懸浮在漫射樹脂封裝劑中的發黃光熒光粉。熒光粉以更長的波長（黃色）重新發射光。來自芯片的未轉換藍光和來自熒光粉的轉換黃光相結合，產生了「白色」光的感知。確切的色調（冷白、純白、暖白）由所用熒光粉的成分和數量決定，這在製造過程中受到控制以達到指定的色度檔位。
10.2 客觀技術趨勢
SMD LED技術的總體趨勢繼續朝着幾個關鍵目標發展：提升效率（lm/W）：提升每單位電功率輸入嘅光輸出，降低能耗同熱負荷。更高嘅可靠性同壽命：改進材料同封裝，以承受更高溫度同更長運行時間，同時將光通量衰減減至最低。改善顏色一致性同顯色性：更嚴格嘅分檔公差，以及開發能夠提供更高顯色指數（CRI）值嘅熒光粉，以獲得更自然嘅白光。進一步微型化：開發更細小的封裝尺寸，同時維持或增加光輸出。集成解決方案：內置電流調節器、控制器或單一封裝內含多晶片的LED不斷增加，以簡化電路設計。17-21 LED代表了這一持續演進中一個成熟、高性價比的節點，針對空間受限、大批量應用中的可靠性能進行了優化。
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 點解重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出嘅光通量，越高越慳電。 | 直接決定燈具嘅能源效益等級同電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出嘅總光量，俗稱「光亮度」。 | 決定盞燈夠唔夠光。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時嘅角度，決定光束嘅寬窄。 | 影响光照范围同均匀度。 |
| 色温（CCT） | K（開爾文），例如2700K/6500K | 光嘅顏色冷暖，數值低偏黃/暖，數值高偏白/冷。 | 決定照明氛圍同適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差（SDCM） | 麥克亞當橢圓步數，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越細顏色越一致。 | 確保同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（納米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出嘅光喺各波長嘅強度分佈。 | 影響顯色性同顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 正向電壓（Forward Voltage） | Vf | LED點亮所需嘅最小電壓，類似「啟動門檻」。 | 驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。 |
| 正向電流（Forward Current） | If | 令LED正常發光嘅電流值。 | 通常採用恆流驅動，電流決定亮度同壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則會過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受嘅最大反向電壓，超過就可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 熱量由晶片傳到焊點嘅阻力，數值越低散熱越好。 | 高熱阻需要更強嘅散熱設計，否則結溫會升高。 |
| 靜電放電耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED芯片内部嘅實際工作溫度。 | 每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高會導致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小時） | 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） | %（例如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後嘅亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱性好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 芯片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 芯片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 熒光粉塗層 | YAG、硅酸鹽、氮化物 | 覆蓋喺藍光芯片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 唔同熒光粉會影響光效、色溫同顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼如 2G、2H | 按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分級 | 代碼如 6W、6X | 按正向電壓範圍分組。 | 便于驱动电源匹配，提高系统效率。 |
| 色区分档 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組，確保顏色落在極細範圍內。 | 保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組，每組有對應的座標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 喺恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命（結合TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命推算標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認嘅測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場嘅准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能源效益認證 | 針對照明產品的能源效益與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |