SMD LED 17-21/T1D-CP2R1TY/3T 數據表 - 純白色 - 2.6-3.0V - 40mW - 英文技術文件

1. 產品概覽

17-21 SMD LED 是一款緊湊型表面貼裝器件，專為高密度電子組裝而設計。其主要優勢在於，與傳統引線框架元件相比，其佔用面積顯著減少，從而實現更小的印刷電路板（PCB）設計、更高的元件封裝密度，並最終有助於終端設備的小型化。該器件重量輕，特別適合空間和重量為關鍵限制因素的應用。

This LED is a mono-color type, emitting a pure white light, and is constructed with a yellow diffused resin. It is compliant with key environmental and safety standards, including being Pb-free, RoHS compliant, EU REACH compliant, and Halogen Free (with Bromine <900 ppm, Chlorine <900 ppm, and Br+Cl < 1500 ppm). The product is supplied in industry-standard 8mm tape on 7-inch diameter reels, ensuring compatibility with automated pick-and-place assembly equipment and standard infrared or vapor phase reflow soldering processes.

2. 技術參數詳解

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致器件永久損壞的極限。在此等條件下或低於此等條件操作，並不保證正常運作。

• 反向電壓 (V_R): 5V. 重要注意事項： 此參數僅針對紅外線 (IR) 測試條件定義。此LED並非設計用於反向偏壓下操作。
• 正向電流 (I_F): 10 mA (連續)。
• 峰值正向電流 (I_FP): 100 mA，僅允許在1 kHz、佔空比為1/10的脈衝條件下使用。
• 功耗 (P_d): 40 mW。此為封裝可作為熱量消散的最大允許功率。
• 靜電放電 (ESD) 人體模型 (HBM)： 150V。處理時必須採取靜電防護措施。
• 工作溫度 (T_opr): -40°C 至 +85°C。
• 儲存溫度 (T_stg): -40°C 至 +90°C。
• 焊接温度 (T_sol): 回流焊接：峰值温度 260°C，持续 10 秒。手工焊接：最高 350°C，最长 3 秒。

2.2 電氣光學特性

此等參數於環境溫度 (T_a) 為 25°C 下量度，並定義器件之典型性能。

• 發光強度 (I_v): 在正向電流 (I_F) 為 5 mA 時，範圍由最低 57.0 mcd 至最高 140.0 mcd。典型視角 (2θ_1/2) 為 150 度。
• 正向電壓 (V_F): 在 I_F = 5 mA 時，範圍由 2.6V 至 3.0V。
• 反向電流 (I_R): 當施加 5V 反向電壓 (V_R) 時，最大值為 50 μA（僅為測試條件）。

重要公差： 發光強度有±11%嘅公差，而正向電壓嘅公差係從分檔中心值±0.05V。

3. Binning System 說明

為確保生產中嘅性能一致，LED會根據關鍵參數進行分檔。

3.1 發光強度分級

LED會根據喺I_F = 5 mA 時，範圍由 2.6V 至 3.0V。

• P2： 57.0 - 72.0 mcd
• Q1: 72.0 - 90.0 mcd
• Q2: 90.0 - 112.0 mcd
• R1: 112.0 - 140.0 mcd

3.2 正向電壓分級

LED亦會根據在I_F = 5 mA時的正向電壓分為四個代碼（28、29、30、31）。

• 28： 2.6 - 2.7V
• 29： 2.7 - 2.8V
• 30： 2.8 - 2.9V
• 31： 2.9 - 3.0V

3.3 色度座標分級

色彩一致性通過基於CIE 1931色度座標 (x, y) 的分檔進行控制，容差為±0.01。數據手冊定義了四個特定檔位 (1, 2, 3, 4)，每個檔位在CIE圖上指定一個四邊形區域，以確保發出的白光落在嚴格控制的色域內。

4. 性能曲線分析

數據手冊包含多條特性曲線，用以說明器件在不同條件下的行為。這些曲線對於電路設計和熱管理至關重要。

• 正向電流 vs. 正向電壓 (I-V 曲線): 顯示指數關係。電壓稍微超過膝點就會導致電流大幅增加，突顯了限流電路的必要性。
• 相對發光強度與正向電流關係圖： 展示光輸出如何隨電流增加，通常在潛在飽和或效率下降前的工作範圍內呈近線性增長。
• 相對發光強度與環境溫度關係圖： 顯示光輸出的負溫度係數。發光強度隨接面溫度上升而下降，這是高可靠性或高溫應用的關鍵考慮因素。
• 正向電流降額曲線： 規定最大允許連續正向電流隨環境溫度變化的函數關係。溫度上升時，必須降低最大電流以保持在功耗限制內並防止過熱。
• 輻射模式圖： 一幅極座標圖顯示光強度的角度分佈，證實了150度廣闊視角。
• Spectrum Distribution: 一幅以相對強度對比波長的圖表，描述所發出「純白」光的光譜內容。

5. Mechanical & Packaging Information

5.1 封裝尺寸

此LED採用緊湊的SMD封裝。圖紙標明關鍵尺寸，包括本體長度、寬度和高度，以及焊盤佈局和間距。封裝上清晰標示陰極標記，以便組裝時正確辨識極性方向。所有未註明的公差均為±0.1毫米。

5.2 捲盤、載帶與濕敏包裝

該裝置以防潮包裝形式供應。主要元件包括：

• 載帶： 用於承載元件。提供口袋尺寸、間距及帶寬的規格。每卷包含3000件。
• 捲盤尺寸： 7吋直徑捲盤的規格，包括軸心直徑、凸緣直徑及寬度。
• 防潮袋 (MBB)： 捲盤與乾燥劑及濕度指示卡一同密封於鋁質防潮袋內，以保護對環境濕度敏感的LED。
• 標籤說明： 包裝標籤包含零件編號（P/N）、數量（QTY）以及光強度（CAT）、色度（HUE）和正向電壓（REF）的特定分類代碼。

6. Soldering & Assembly Guidelines

6.1 關鍵注意事項

• 過流保護： 必須使用外部限流電阻， 此為強制要求。LED的指數型I-V特性意味著電壓輕微上升可能導致毀滅性的電流激增。
• 儲存： 本包裝對濕氣敏感（MSL）。請於使用前才打開。開封後，請在≤30°C及≤60%相對濕度的環境下於168小時（7天）內使用。未使用的部分必須重新密封。若超出暴露時間或乾燥劑顯示已受潮，需在回焊前以60 ±5°C烘烤24小時。
• 焊接： 請遵循無鉛回焊曲線（峰值260°C）。回焊次數不應超過兩次。加熱期間避免對LED施加機械應力，焊接後請勿彎曲PCB。

7. 應用建議

7.1 典型應用場景

17-21 SMD LED用途廣泛，適用於各種低功耗指示燈及背光功能。

• 汽車內飾： 儀錶板儀器、開關及控制面板的背光照明。
• 電訊設備： 電話及傳真機的狀態指示燈及鍵盤背光。
• 消費電子產品： 小型液晶顯示器的平面背光、開關照明及符號燈。
• 通用指示： 任何需要緊湊、可靠且明亮的白色指示燈的應用。

7.2 設計考慮因素

• 電流驅動： 務必使用串聯電阻或恆流驅動器，設定為 ≤10 mA 連續電流。根據電源電壓 (V_cc)、LED 的正向電壓檔位 (V_F) 及所需電流 (I_F) 計算電阻值：R = (V_cc - V_F) / I_F.
• 熱管理： 雖然功耗低，但若在接近最高額定值或高環境溫度下操作，請確保PCB銅箔或散熱設計充足。請參考降額曲線。
• 光學設計： 150度寬廣視角提供良好的離軸可見度。如需聚焦光線，可能需要使用二次光學元件（透鏡）。
• ESD防護： 組裝時請實施標準ESD處理程序，因為本器件對靜電放電敏感。

8. Technical Comparison & Differentiation

The 17-21 LED在其同類產品中具有明顯優勢：

• 尺寸對比引腳式LED： 其主要優勢係相比通孔LED（例如3mm或5mm LED），能夠大幅減少電路板佔用空間，實現現代化、微型化設計。
• 兼容性： 完全兼容自動化SMT組裝線，相比人手插入，能夠降低生產成本並提高可靠性。
• 環保合規： 產品符合無鉛、無鹵素及RoHS/REACH標準，滿足嚴格嘅全球監管要求，而並非所有舊式或通用LED組件都能達到此標準。
• Binning： 對光強度、電壓及色度進行詳細分檔，可在需要多顆LED保持一致的應用中實現更精準的色彩與亮度匹配，此為相較於未分檔或粗略分檔元件的主要優勢。

9. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以直接用3.3V或5V邏輯電源驅動這顆LED嗎？
答：不可以。你必須使用一個串聯的限流電阻。若無此電阻，其正向電壓僅約2.8V，因此直接連接3.3V會導致電流過大，可能立即損壞LED。

問：為何反向電壓額定值只有5V？「僅供IR測試」是甚麼意思？
答：此LED與大多數LED一樣，是一種反向擊穿電壓較低的二極管。5V額定值是其於品質控制測試中可承受而不受損壞的最高電壓。它並 非 設計用於在電路中處於反向偏壓下工作。請務必確保極性正確。

Q: 我應該如何解讀發光強度分級（P2、Q1等）？
A> These codes allow you to select LEDs with a guaranteed minimum brightness for your design. For example, specifying bin R1 ensures every LED will be between 112 and 140 mcd at 5mA, providing predictable performance.

Q: 儲存指引似乎很嚴格。如果我超過7天的車間壽命會怎樣？
A> SMD LEDs can absorb moisture from the air. During reflow soldering, this trapped moisture can rapidly vaporize, causing internal delamination or \"popcorning,\" which cracks the package and destroys the device. Baking drives out this moisture, restoring a safe condition for reflow.

10. 實際設計案例

場景： 設計一個由5V電源供電、包含10顆白光LED的狀態指示燈面板。亮度均勻性十分重要。

設計步驟：

1. 選擇分檔： 選用來自相同光強分檔（例如 Q2：90-112 mcd）與色度分檔的 LED，以確保視覺一致性。
2. 計算限流電阻： 使用該分檔中最差的 V_F 。對於分檔 30（2.8-2.9V），採用 V_F(max) = 2.9V 以進行保守設計。目標 I_F = 8 mA (低於10 mA最大限值，留有餘量)。
   R = (5V - 2.9V) / 0.008A = 262.5 Ω。選取最接近的標準值，270 Ω。
   重新計算實際電流：I_F = (5V - 2.8V) / 270 Ω ≈ 8.15 mA (使用 V_F(min))。此值安全，且在bin的5mA測試條件範圍內。
3. 佈局： 將LED以正確極性（陰極標記）放置於PCB上。確保PCB焊盤與尺寸圖中建議的焊盤圖案相符，以避免墓碑效應或焊接不良。
4. 組裝： 按照濕氣處理程序操作。將回流焊爐設定為建議的無鉛製程曲線，峰值溫度為260°C。
5. 結果： 一個可靠、亮度均勻的指示燈面板，具備受控電流及適當的熱力/機械組裝。

11. 運作原理

17-21 LED是一種基於半導體晶片的固態光源。其核心材料為氮化銦鎵（InGaN），能夠發出藍色/紫外光譜的光。為產生白光，晶片塗覆了一層黃色螢光粉層（包含在黃色擴散樹脂封裝內）。當晶片發出藍光時，部分藍光被螢光粉吸收並重新發射為黃光。剩餘的藍光與轉換後的黃光相結合，人眼便感知為白光。此技術稱為螢光粉轉換白光LED。

12. 技術趨勢

17-21 外形尺寸代表SMD LED發展的成熟階段。目前與此類元件相關的行業趨勢包括：

• 效率提升： InGaN芯片技術及螢光粉配方持續改進，帶來更高發光效率（每瓦電力產生更多光輸出），使相同封裝下可實現更低電流驅動或更亮輸出。
• 色彩品質： 技術進步聚焦於提升顯色指數（CRI），並為高品質顯示及照明應用實現更精準、一致的光色座標點（更小的色度分檔）。
• 微型化： 儘管17-21尺寸已相當細小，但消費電子產品持續追求更微型化，正推動更緊湊的LED封裝（例如0402、0201公制尺寸）在保持或提升性能的同時進一步縮小。
• 集成化： 趨勢是將多顆LED芯片、限流電阻，甚至控制IC集成於單一封裝模組中，以簡化電路設計並節省電路板空間。