67-21系列頂視LED技術規格書 - P-LCC-2封裝 - 藍色468nm - 20mA 3.2V - 120°視角

1. 產品概覽

67-21系列係一個採用緊湊型P-LCC-2表面貼裝封裝嘅頂視LED系列。呢個系列專為各種電子應用中提供可靠嘅光學指示功能而設計。器件採用無色透明窗口同白色封裝主體，有助於提升光學效率同外觀通用性。

核心設計理念在於提供廣闊視角，呢個係通過優化封裝幾何形狀同內部反射器實現嘅。呢個特性令LED特別適合使用導光管嘅應用，因為呢類應用對均勻光線分佈要求好高。此外，器件喺低電流水平下工作，令佢成為便攜式同電池供電設備等對功耗敏感嘅應用嘅理想選擇。

該系列提供多種發光顏色，包括柔光橙、綠、藍同黃色，本文檔詳細介紹嘅特定型號係採用InGaN芯片嘅藍色LED。佢完全兼容自動貼片設備同標準氣相迴流焊接工藝，支持大批量生產。產品無鉛並符合RoHS標準。

2. 技術參數詳解

.1 Absolute Maximum Ratings

呢啲額定值定義咗器件可能受損嘅應力極限。喺呢啲極限下或超出極限操作唔保證性能，電路設計中應避免。

• 反向電壓（V_R）：5 V。反向偏壓超過此電壓可能導致結擊穿。
• 連續順向電流（I_F）：30 mA。可以連續施加嘅最大直流電流。
• 峰值順向電流（I_FP）：100 mA。僅允許喺脈衝條件下使用，佔空比為1/10，頻率1 kHz。
• 功耗（P_d）：110 mW。封裝可以散發嘅最大功率，計算公式為 V_F* I_F.
• 靜電放電（ESD）HBM：1000 V。器件對靜電放電嘅敏感性；需要遵循正確嘅處理程序。
• 工作溫度（T_opr）：-40°C 至 +85°C。可靠運行嘅環境溫度範圍。
• 儲存溫度（T_stg）：-40°C 至 +90°C。
• 焊接溫度：器件可承受峰值溫度260°C持續10秒嘅迴流焊接，或350°C持續3秒嘅手動焊接。

2.2 電光特性

除非另有說明，否則呢啲參數係喺環境溫度（T_a）25°C同順向電流（I_F）20mA嘅標準測試條件下測量嘅。公差按註明嘅應用。

• 發光強度（I_v）：範圍從最小225 mcd到最大565 mcd，典型公差為±11%。呢個定義咗LED嘅感知亮度。
• 視角（2θ_1/2）：120度（典型值）。呢個係發光強度下降到峰值一半時嘅全角，表示非常寬嘅發射模式。
• 峰值波長（λ_P）：468 nm（典型值）。光譜功率分佈達到最大值時嘅波長。
• 主波長（λ_d）：範圍從464.5 nm到476.5 nm，公差為±1 nm。呢個波長對應於光嘅感知顏色。
• 光譜帶寬（Δλ）：25 nm（典型值）。發射光譜喺其最大功率一半處嘅寬度。
• 順向電壓（V_F）：喺20 mA時範圍從2.70 V到3.70 V，公差為±0.1 V。呢個係LED導通時嘅壓降。
• 反向電流（I_R）：反向電壓5V時最大為50 μA。

3. 分級系統說明

為確保亮度、顏色同電氣特性嘅一致性，LED會按級別分類。特定器件代碼（例如 /B7C-AS2U1N/2T）包含咗呢啲分級代碼。

3.1 發光強度分級（CAT代碼）

LED根據其喺20 mA時測量嘅發光強度進行分組。

• S2：225 - 285 mcd
• T1：285 - 360 mcd
• T2：360 - 450 mcd
• U1：450 - 565 mcd

3.2 主波長分級（HUE代碼 - A組）

對於藍色LED，主波長分級如下：

• A9：464.5 - 467.5 nm
• A10：467.5 - 470.5 nm
• A11：470.5 - 473.5 nm
• A12：473.5 - 476.5 nm

3.3 順向電壓分級（REF代碼 - N組）

LED亦會根據其喺20 mA時嘅順向電壓降進行分級。

• 10：2.70 - 2.90 V
• 11：2.90 - 3.10 V
• 12：3.10 - 3.30 V
• 13：3.30 - 3.50 V
• 14：3.50 - 3.70 V

4. 性能曲線分析

典型特性圖表提供咗LED喺不同條件下行為嘅深入見解。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）

圖表顯示非線性關係，係二極管嘅典型特徵。順向電壓隨電流增加而增加，喺極低電流時約為2.6V，喺20mA時約為3.4V。呢條曲線對於設計限流電路至關重要。

4.2 相對發光強度 vs. 順向電流

發光強度隨順向電流增加而增加，但並非線性。由於結溫升高同效率下降，曲線喺較高電流時趨於平緩。呢個突顯咗喺推薦電流（20mA）或接近推薦電流驅動LED以實現最佳效率嘅重要性。

4.3 相對發光強度 vs. 環境溫度

光輸出隨環境溫度升高而降低。圖表顯示，喺最高工作溫度+85°C時，輸出可能明顯低於25°C時。喺高環境溫度嘅應用中，必須考慮呢個熱降額。

4.4 光譜分佈

光譜圖確認咗藍色發光，峰值約為468nm，典型帶寬為25nm。正如基於InGaN嘅藍色LED所預期嘅，光譜係單色嘅。

4.5 輻射模式圖

極坐標圖直觀地確認咗120°嘅寬視角，顯示出類似朗伯體嘅發射模式，強度喺寬角度內相當均勻，然後先下降。

4.6 順向電流降額曲線

呢條曲線規定咗最大允許連續順向電流作為環境溫度嘅函數。隨著溫度升高，最大安全電流會降低，以防止超過110mW功耗限制並確保長期可靠性。

5. 機械及封裝資料

5.1 封裝尺寸（P-LCC-2）

LED採用表面貼裝封裝。關鍵尺寸包括主體尺寸、引腳間距同總高度。所有未指定嘅公差為±0.1mm。封裝設計用於迴流焊接期間嘅穩定性，並兼容標準8mm載帶。

5.2 極性識別

陰極通常通過封裝上嘅視覺標記識別，例如凹口、圓點或芯片腔陰極側嘅綠色色調。組裝期間必須觀察正確極性，以防止反向偏壓損壞。

5.3 建議PCB焊盤圖形

建議使用能夠容納封裝尺寸並允許形成適當焊錫圓角嘅焊盤圖形設計。焊盤圖形應與封裝嘅散熱焊盤（如有）同電氣焊盤對齊，以確保可靠嘅機械同電氣連接。

6. 焊接及組裝指引

6.1 迴流焊接溫度曲線

器件適用於氣相同紅外迴流焊接。指定咗標準無鉛溫度曲線，峰值溫度不超過260°C，持續時間10秒。應控制液相線以上（例如217°C）嘅時間，以最小化元件嘅熱應力。

6.2 手動焊接

如果需要手動焊接，烙鐵頭溫度應限制喺350°C，每個引腳嘅接觸時間不應超過3秒。使用低功率烙鐵，並避免對封裝施加機械應力。

6.3 濕度敏感性及儲存

LED包裝喺防潮屏障袋中，並配有乾燥劑，以防止吸濕，吸濕會導致迴流期間出現"爆米花"現象。一旦密封袋打開，應喺指定時間內（例如，喺<30°C/60%RH下168小時）使用元件，或根據標準IPC/JEDEC指引重新烘烤。

7. 包裝及訂購資料

7.1 載帶及捲盤規格

元件以8mm寬嘅凸起載帶供應。捲盤尺寸同口袋間距已標準化，以兼容自動送料器。標準裝載數量為每捲2000件，最小訂購數量可為250、500、1000或2000件。

7.2 標籤資料

捲盤標籤包含用於追溯同識別嘅關鍵信息，包括：零件編號（PN）、客戶零件編號（CPN）、數量（QTY）、批號，以及發光強度（CAT）、主波長（HUE）同順向電壓（REF）嘅特定分級代碼。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 汽車電子：儀表板儀器、開關同控制面板嘅背光。
• 通訊設備：電話、傳真機同網絡硬件中嘅狀態指示燈同鍵盤背光。
• 消費電子：電器、音視頻設備同計算機外設中嘅電源/狀態指示燈、LCD顯示器背光、符號同薄膜開關。
• 通用指示：任何需要明亮、可靠、低功耗狀態指示燈嘅應用。

8.2 導光管設計考慮因素

120°嘅寬視角係導光管應用嘅關鍵優勢。為實現最佳耦合效率：

• 將LED盡可能靠近導光管嘅入口放置。
• 確保導光管材料具有高透射率，並設計為能夠有效引導同分散光線。
• 設計導光管輸入表面幾何形狀時，考慮LED嘅輻射模式。

8.3 電路設計注意事項

• 始終使用串聯限流電阻。根據電源電壓（V_CC）、LED嘅順向電壓（V_F - 為可靠性使用最大值）同所需順向電流（I_F）計算其值。公式：R = (V_CC- V_F) / I_F.
• 為咗喺一系列電源電壓或溫度下保持恆定亮度，考慮使用恆流驅動器代替簡單電阻。
• 遵守絕對最大額定值，特別係反向電壓。如果電路容易出現電壓尖峰或反接，應加入保護（例如，反向並聯二極管）。

9. 技術比較及差異化

67-21系列通過幾個關鍵特點喺SMD指示燈LED市場中脫穎而出：

• 優越視角：120°視角明顯比許多標準SMD LED（可能係60-80°）更寬，從離軸角度提供更均勻嘅可見度，對於面板指示燈至關重要。
• 為導光管優化：帶有內部反射器嘅封裝設計專門調校，以有效地將光耦合到導光管中，呢個係現代工業同消費產品設計中嘅常見要求。
• 低電流操作：其20mA（具有良好亮度）嘅規格，相比需要更高驅動電流以獲得類似輸出嘅LED，更加節能，有利於電池壽命。
• 穩健分級：針對強度、波長同電壓嘅詳細分級系統，允許設計師選擇具有嚴格性能公差嘅部件，確保最終產品嘅一致性，特別係喺多LED陣列中。

10. 常見問題（基於技術參數）

10.1 使用5V電源時應選用幾多歐姆嘅電阻？

使用最大 V_F 3.7V進行保守設計，目標 I_F 為20mA：R = (5V - 3.7V) / 0.02A = 65歐姆。最接近嘅標準值係68歐姆。重新計算：I_F= (5V - 3.7V) / 68Ω ≈ 19.1 mA，呢個係安全嘅並且符合規格。始終驗證電路中嘅實際電流。

10.2 可以用3.3V電源驅動呢款LED嗎？

可以，但需要仔細計算。使用典型 V_F 3.2V：R = (3.3V - 3.2V) / 0.02A = 5歐姆。呢個非常低嘅電阻值令電流對 V_F 同 V_CC 嘅變化高度敏感。 V_CC 輕微下降或 V_F 增加都可能令LED熄滅。強烈建議喺低壓差電壓情況下使用恆流驅動器。

10.3 點解發光強度範圍咁闊（225-565 mcd）？

呢個係整個產品系列同所有分級嘅總可能範圍。個別LED會分級到特定組別（S2、T1、T2、U1）。訂購時，您指定所需嘅強度分級（例如，U1表示最高亮度）以獲得更窄嘅範圍（450-565 mcd）。咁樣可以實現成本優化同性能匹配。

10.4 溫度點樣影響性能？

正如性能曲線所示，環境溫度升高會降低光輸出（效率下降）並輕微增加順向電壓。喺高溫下，最大允許連續電流亦會降低。對於喺高環境溫度下運行嘅應用（例如，汽車儀表板內部），設計應基於預期工作溫度下嘅性能數據，而不僅僅係25°C時嘅數據。

11. 實用設計及使用案例

11.1 設計多LED狀態指示燈面板

場景：一個控制面板需要10個藍色狀態指示燈。均勻嘅亮度同顏色對於用戶體驗至關重要。

實施：

1. 分級選擇：為所有10個LED指定相同嘅強度分級（例如，T2：360-450 mcd）同主波長分級（例如，A10：467.5-470.5 nm），以確保視覺一致性。
2. 電路設計：使用12V電源。用獨立電阻並聯驅動10個LED：計算最大 V_F=3.7V， I_F=20mA時嘅電阻。R = (12V - 3.7V) / 0.02A = 415歐姆。使用430歐姆（標準值）。每個電阻嘅功率：P = I²R = (0.02)²* 430 = 0.172W。使用1/4W電阻。電源總電流：10 * 20mA = 200mA。
3. PCB佈局：以一致方向放置LED。確保PCB絲印上嘅陰極標記與LED封裝匹配。為承載200mA嘅公共電源走線提供足夠嘅銅箔。
4. 導光管：如果使用導光管，模擬導光管入口以捕捉LED嘅120°發射錐角。使用光學級PC或亞克力。

12. 工作原理簡介

67-21系列LED係一種基於半導體p-n結嘅固態光源。有源區使用氮化銦鎵（InGaN）化合物半導體材料，該材料喺襯底上外延生長。當施加超過二極管閾值嘅順向電壓時，電子同空穴被注入到有源區，喺度佢哋重新結合。喺像InGaN咁樣嘅直接帶隙半導體中，呢個重新結合事件以光子（光）嘅形式釋放能量。發射光嘅特定波長（顏色），喺呢個情況下係藍色（~468 nm），由InGaN材料嘅帶隙能量決定，可以通過改變晶體生長過程中嘅銦含量來調節。產生嘅光然後通過封裝嘅無色透明環氧樹脂圓頂提取，該圓頂亦充當透鏡，內部反射器有助於將光引導成寬廣嘅發射模式。

13. 技術趨勢及背景

P-LCC及類似表面貼裝封裝中嘅LED代表咗指示燈應用嘅主流，由於其與自動化組裝兼容同更小嘅佔位面積，已喺現代電子產品中很大程度上取代咗通孔LED。呢個領域內嘅趨勢係朝向：

• 更高效率：提高每瓦流明輸出，允許喺更低嘅驅動電流下獲得足夠亮度，進一步降低功耗。
• 小型化：持續減小封裝尺寸（例如，從0603到0402公制），同時保持或改善光學性能。
• 增強光學控制：更複雜嘅封裝設計，集成透鏡、反射器同擴散器，直接從封裝產生特定光束模式（超寬、側視、聚焦），減少對二次光學元件嘅需求。
• 更廣色域及穩定性：更嚴格嘅分級公差同改進嘅熒光粉技術（對於白光LED）確保跨生產批次同器件壽命內顏色點嘅一致性。
• 提高可靠性及穩健性：增強材料同封裝技術，以承受更高焊接溫度、更惡劣環境條件，並提供更好嘅ESD保護。

67-21系列專注於寬視角同導光管兼容性，與將獨立指示燈集成到時尚、現代產品設計中嘅趨勢非常吻合，喺呢類設計中，光源本身通常隱藏喺直接視線之外。