SMD LED 24-21/BHC-AP1Q2/2A 数据手册 - 蓝色 - 2.0x1.25x0.8mm - 3.3V - 20mA - 英文技术文档

1. 产品概述

24-21 SMD LED是一款紧凑型表面贴装器件，专为需要小型化和高可靠性的现代电子应用而设计。这款基于InGaN芯片技术的蓝色LED，在性能与尺寸之间取得了平衡，适用于自动化组装工艺。

1.1 核心优势与定位

该元件的主要优势在于，与传统引线框架LED相比，其占板面积显著减小。这使得印刷电路板（PCB）设计可以更小，元件封装密度更高，并最终有助于开发出更紧凑的终端用户设备。其轻量化结构进一步增强了其在微型化和便携式应用中的适用性。

1.2 目标市场与应用

该LED主要面向通用照明和指示灯市场。关键应用领域包括：仪表盘、开关及符号的背光；电话和传真机等通信设备中的状态指示灯与背光；以及需要紧凑型蓝色光源的通用照明。

2. 主要特性与合规性

• 采用8mm载带包装，卷盘直径为7英寸，兼容自动化贴片设备。
• 设计用于标准红外回流焊和气相回流焊工艺。
• 单色（蓝色）类型。
• 采用无铅材料制造。
• 本产品符合RoHS指令要求。
• 持续符合欧盟REACH法规。
• Halogen-free construction: Bromine (Br) <900 ppm, Chlorine (Cl) <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm.

3. 技术参数：深入的客观解读

3.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了器件的应力极限，超过该极限可能导致器件永久性损坏。不保证器件在此极限下或处于此极限时能正常工作，为确保可靠性能应避免此类操作。

• 反向电压 (V_R): 5V。在反向偏置中超过此电压可能导致结击穿。
• 正向电流 (I_F): 20mA。建议的连续工作电流。
• 峰值正向电流 (I_FP): 40mA。仅在脉冲条件下允许（占空比1/10 @ 1kHz）。
• 功耗 (P_d): 75mW。在25°C环境温度下，封装可承受的最大功耗。
• 静电放电 (ESD): 150V（人体模型）。必须采取适当的静电放电处理预防措施。
• 工作温度（T_opr): -40°C 至 +85°C。正常工作的环境温度范围。
• 储存温度 (T_stg): -40°C 至 +90°C。
• 焊接温度 (T_溶胶): 回流焊：峰值温度260°C，最长10秒。手工焊接：每个端子最高350°C，最长3秒。

3.2 电光特性

在 T_a = 25°C 且 I_F = 20mA 条件下测得，除非另有说明。这些是标准测试条件下的关键性能参数。

• 发光强度 (I_v): 45.0 至 112.0 mcd（毫坎德拉）。具体输出值由分档代码（P1, P2, Q1, Q2）决定。适用公差为 ±11%。
• 衍射角 (2θ_1/2): 通常为130度。这定义了强度至少为峰值一半的角度范围。
• 峰值波长 (λ_p): 通常为468纳米。这是光谱发射强度最强的波长。
• 主波长 (λ_d): 464.5至476.5纳米。这定义了光的感知颜色，并已进行分档（A9-A12）。适用±1纳米的公差。
• 光谱带宽 (Δλ): 通常为25纳米。指在最大强度一半处的发射光谱宽度。
• 正向电压 (V_F): 2.7V至3.7V，在20mA电流下典型值为3.3V。
• 反向电流 (I_R): 在V_R = 5V。该器件并非设计用于反向偏压工作。

4. 分档系统说明

为确保生产中的颜色与亮度一致性，LED会被分档筛选。

4.1 光强分档

分档定义了在 I_F=20mA 时的最小和最大光输出。

3.2 主波长分档

分档定义了主波长的范围，该范围与蓝色的深浅程度相关。

5. 性能曲线分析

该数据手册提供了在T=25°C下测量的若干特性曲线。_a这些曲线对于理解器件在非标准条件下的行为至关重要。

5.1 正向电流与正向电压关系曲线（I-V曲线）

该曲线展示了电流与电压之间的指数关系。在20mA电流下，典型正向电压为3.3V。设计人员必须使用限流电阻以防止热失控，因为电压的微小增加可能导致电流大幅且可能具有破坏性的增长。

5.2 相对发光强度与正向电流的关系

发光强度随正向电流增加而提升，但并非线性关系。在建议的20mA以上工作可获得更高输出，但由于结温升高，会降低效率并缩短器件寿命。

5.3 相对发光强度与环境温度关系

LED的光输出会随着环境温度的升高而降低。该曲线对于在高温环境下运行的应用至关重要，因为它使设计人员能够降低预期输出或实施热管理。

5.4 正向电流降额曲线

此图定义了最大允许连续正向电流与环境温度的函数关系。为确保可靠性，当环境温度超过25°C时，必须降低工作电流。

5.5 光谱分布

发射光谱以468纳米（蓝色）为中心，典型带宽为25纳米。该信息对于光学系统设计和颜色敏感应用至关重要。

5.6 辐射模式

极坐标图展示了光强的空间分布，证实了130度的视角。对于此类封装，其模式通常为朗伯型或接近朗伯型。

6. 机械与封装信息

6.1 封装尺寸

24-21 SMD 封装的标准尺寸为 2.0毫米（长）x 1.25毫米（宽）x 0.8毫米（高）。详细的机械图纸规定了所有关键尺寸，包括焊盘尺寸（0.6毫米 x 0.55毫米）、间距（焊盘中心间距1.0毫米）以及元件公差（除非另有说明，通常为 ±0.1毫米）。

6.2 极性标识

阴极通常有标记，例如通过凹口、绿点或载带上的不同焊盘形状来标识。具体的标记方式应参考数据手册中的封装图纸。

7. 焊接与组装指南

7.1 回流焊温度曲线

推荐采用无铅回流焊温度曲线：

7.2 手工焊接

如需进行手工焊接：

7.3 储存与湿敏度

元件采用带干燥剂的防潮屏蔽袋包装。

8. 封装与订购信息

8.1 卷盘与载带规格

LED采用宽度为8mm的压纹载带包装，卷绕在标准的7英寸直径卷盘上。每盘包含2000颗。详细的卷盘、载带和盖带尺寸请参见数据手册。

8.2 标签说明

卷盘标签包含以下代码：

9. 应用建议与设计考量

9.1 限流

必须使用外部限流电阻。其阻值可根据欧姆定律计算：R = (V_电源 - V_F) / I_F. 使用最大 V_F 根据数据手册（3.7V）进行最坏情况设计，以确保即使在元件存在公差的情况下，电流也不会超过20mA。

9.2 热管理

尽管封装小巧，但热管理对于确保长期可靠性至关重要。请确保LED焊盘下方及周围有足够的PCB铜箔区域作为散热器，尤其是在高环境温度或接近最大电流下工作时。

9.3 光学设计

130度的视角提供了宽广的照明范围。如需聚光，则需要次级光学元件（透镜）。其光谱适用于为彩色滤光片提供背光，或用作纯蓝色指示灯。

10. 技术对比与差异化

与传统的3mm或5mm直插式LED相比，24-21封装占用的空间更小，有助于实现更高密度的设计。相较于0402或0603等其他SMD LED，24-21（公制尺寸约0805）凭借其更大的尺寸，通常能提供更高的光输出和更好的热性能，同时仍显著小于大功率LED封装。其与标准回流焊工艺的兼容性，使其有别于需要特殊处理的器件。

11. 常见问题解答（基于技术参数）

11.1 使用5V电源时应选用多大电阻？

使用典型的V_F 为3.3V和I_F 为20mA：R = (5V - 3.3V) / 0.02A = 85 欧姆。为进行稳健设计，使用最大V_F 对于3.7V的LED：R = (5V - 3.7V) / 0.02A = 65欧姆。标准的68或75欧姆电阻是合适的。务必计算额定功率：P = I²R。

11.2 我能否使用恒流源，在不加电阻的情况下驱动这个LED？

是的，设置为20mA的恒流驱动器是一个极佳的方法，它可以消除因V_F 对公差和电源电压波动具有更高的容忍度，从而提供更一致的亮度和更长的使用寿命。

11.3 为什么发光强度以范围值给出？

由于半导体制造固有的差异性，LED会按输出进行分选（分档）。卷盘标签上的具体档位（P1, P2, Q1, Q2）标明了该批次保证的最小和最大强度。

11.4 如何解读波长分档？

主波长分档（A9-A12）确保了颜色的一致性。例如，分档A10（467.5-470.5 nm）产生的蓝色色调会与分档A12（473.5-476.5 nm）略有不同。为了在阵列中获得均匀的外观，应指定并使用来自相同波长和光强分档的LED。

12. 实际应用案例示例

场景： 为便携式消费设备设计一个低功耗状态指示灯。 设计选择： 选择24-21 LED是因为其尺寸小巧且适合回流焊接。选用蓝色作为“电源接通”指示灯。该器件在3.3V稳压电源轨上运行。 计算： 使用典型V_F 在20mA电流下实现3.3V供电，需要接近零的压降，这将导致电流无法控制。因此，LED以较低电流（例如10mA）驱动，在保证足够亮度的同时节省功耗。根据典型的V_F 曲线，在10mA电流下V_F 约为3.1V。电阻R = (3.3V - 3.1V) / 0.01A = 20欧姆。选用22欧姆电阻。LED的功耗为P = V_F * I_F ≈ 3.1V * 0.01A = 31mW，远低于其75mW的额定功率。

13. 工作原理介绍

这是一种半导体发光二极管。当施加的正向电压超过结的内建电势时，电子和空穴会注入并穿过p-n结。在有源区内，这些载流子发生复合，以光子的形式释放能量。所使用的特定材料（氮化铟镓 - InGaN）决定了带隙能量，从而决定了发射光的波长（颜色），在本例中为蓝色光谱。环氧树脂封装用于保护半导体芯片、提供机械稳定性，并作为塑造光输出的初级透镜。

14. 技术发展趋势

诸如24-21这类SMD LED的发展遵循着行业更广泛的趋势：小型化、更高的效率（每瓦流明数）以及更高的可靠性。InGaN材料质量的进步使得蓝色LED更亮、更稳定。封装技术持续演进，以在更小的外形尺寸中改善热管理，从而使紧凑型器件能够承受更高的驱动电流并实现更大的光输出。焊盘尺寸和焊接曲线的标准化，则促进了其与自动化、大批量制造工艺的集成。