SMD LED 15-21/BHC-AN1P2/2T 数据手册 - 蓝色 - 2.0x1.25x0.8mm - 3.3V - 20mA - 英文技术文档

1. 产品概述

15-21/BHC-AN1P2/2T是一款紧凑型表面贴装蓝色LED，专为需要高密度元件布局的现代电子应用而设计。其主要优势在于，与传统引线框架LED相比，其占板面积显著减小，从而可实现更小的印刷电路板（PCB）设计和更紧凑的终端产品。该器件采用InGaN（氮化铟镓）芯片技术制造，封装于无色透明树脂中，可发射蓝色光谱的光。它完全符合RoHS、REACH及无卤指令，适用于注重环保的制造流程。

1.1 核心优势

该LED的关键优势包括其微型尺寸（2.0mm x 1.25mm x 0.8mm），这直接有助于减少存储空间并提高PCB上的贴装密度。其轻量化特性使其成为便携式和微型应用的理想选择。该元件以8mm载带包装，卷绕在7英寸直径的卷盘上供应，确保与高速自动化贴片组装设备兼容。此外，其设计可承受标准的红外和气相回流焊接工艺，有助于实现高效的大规模生产。

1.2 目标应用

这款LED用途广泛，适用于各种照明和指示角色。常见应用包括仪表盘、开关和键盘的背光。在电信设备中，它用作电话和传真机等设备的状态指示灯和背光。它也适用于为液晶显示器（LCD）提供平面背光，以及需要可靠、紧凑的蓝色光源的通用指示功能。

2. 技术参数深度解析

本节依据《绝对最大额定值》和《电光特性》表中的定义，对设备的关键电气、光学及热学规格进行详细、客观的分析。

2.1 绝对最大额定值

绝对最大额定值定义了可能导致器件永久性损坏的应力极限。这些并非工作条件。最大反向电压（V_R）为5V。超过此值可能导致结击穿。连续正向电流（I_F）额定值为25mA。对于脉冲工作，在1kHz频率、占空比1/10的条件下，允许的峰值正向电流（I_FP）为100mA。最大功耗（P_d）为95mW，按正向电压与电流的乘积计算。根据人体模型（HBM），器件可承受150V的静电放电（ESD）。工作温度范围（T_opr）为-40°C至+85°C，存储温度（T_stg）略宽，为-40°C至+90°C。焊接温度曲线至关重要：对于回流焊，峰值温度规定为260°C，最长持续10秒；对于手工焊接，每个焊端的烙铁头温度不得超过350°C，持续时间不超过3秒。

2.2 电光特性

这些参数是在25°C环境温度和20mA正向电流的标准测试条件下测量的。发光强度（I_v）的典型值处于由分档系统定义的宽范围内，最小值为28.5 mcd，最大值为72.0 mcd。视角（2θ1/2）通常为130度，表明其具有宽泛、弥散的发射模式。峰值波长（λ_p）通常为468 nm，主波长（λ_d）范围从464.5 nm到476.5 nm，这定义了感知到的蓝色。光谱带宽（Δλ）通常为25 nm。正向电压（V_F）范围从2.7V（最小）到3.7V（最大），在20mA电流下典型值为3.3V。反向电流（I_R）非常低，在5V全反向偏压下的最大值为50 µA。

3. 分档系统说明

为确保生产一致性，LED会根据性能进行分档。这使得设计人员能够选择满足特定亮度和颜色要求的器件。

3.1 光强分档

光输出被分为四个不同的档位：N1 (28.5-36.0 mcd)、N2 (36.0-45.0 mcd)、P1 (45.0-57.0 mcd) 和 P2 (57.0-72.0 mcd)。每个档位内部允许±11%的容差。设计人员在其应用中设计最低亮度水平时，必须考虑此差异。

3.2 主波长分档

颜色（主波长）也进行分档以控制色调差异。分档包括A9（464.5-467.5 nm）、A10（467.5-470.5 nm）、A11（470.5-473.5 nm）和A12（473.5-476.5 nm）。规定了±1nm的容差。这种分档对于需要多个LED颜色一致性的应用至关重要，例如背光阵列。

4. 性能曲线分析

虽然PDF文件显示有典型光电特性曲线章节，但提取的文本中并未提供具体的图形数据（例如，I-V曲线、光强-电流曲线、波长-温度曲线）。在完整的数据手册中，这些曲线对于理解器件在非标准条件下的行为至关重要。设计人员通常依赖此类曲线来预测不同工作电流和环境温度下的性能，这直接影响发光输出、正向电压和长期可靠性。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该LED符合15-21 SMD封装标准。其关键尺寸约为：长度2.0毫米，宽度1.25毫米，高度0.8毫米。封装图纸规定了焊盘的位置和尺寸（通常为0.6毫米 x 0.9毫米）、焊盘之间的间距以及总体公差（除非另有说明，一般为±0.1毫米）。这些精确的尺寸数据对于创建准确的PCB焊盘图案（封装）至关重要，以确保正确的焊接和对准。

5.2 极性标识

器件上的阴极（负极）通常有标记，常见方式包括封装上的小缺口、绿点或切角。提供的尺寸图应清晰标示此标记。组装时必须确保极性方向正确，器件方能正常工作。

6. 焊接与组装指南

正确的操作和焊接对于保持器件完整性和性能至关重要。

6.1 回流焊参数

指定了无铅回流焊曲线。预热区应在60-120秒内从150°C升温至200°C。焊料液相线温度（217°C）以上的时间应为60-150秒。峰值温度不得超过260°C，且在此峰值温度下的时间最多为10秒。最大升温速率为6°C/秒，最大降温速率为3°C/秒。同一器件不应进行超过两次回流焊。

6.2 存储与潮湿敏感度

LED采用带干燥剂的防潮屏蔽袋包装。在准备使用组件之前，不得打开包装袋。开封前，存储条件应为≤30°C且≤90%相对湿度。开封后，在≤30°C且≤60%相对湿度的条件下，“车间寿命”为1年。若干燥剂指示剂显示饱和或超过存储时间，则需在回流焊前进行60±5°C、24小时的烘烤处理，以防止焊接过程中发生“爆米花”现象损坏。

6.3 手工焊接与维修注意事项

若必须进行手工焊接，务必极其小心。应使用烙铁头温度低于350°C、额定功率低于25W的烙铁。每个引脚的接触时间不得超过3秒。焊接每个引脚之间应至少间隔2秒。强烈不建议在初次焊接后进行维修。若无法避免，应使用专用的双头烙铁同时加热两个引脚，以避免对封装造成机械应力。

7. 封装与订购信息

7.1 包装规格

本产品采用压纹载带包装，尺寸专为15-21封装而设计。载带卷绕在标准的7英寸（178mm）直径卷盘上。每盘包含2000件产品。卷盘、载带和封盖带的详细尺寸在数据手册图纸中提供，以确保与自动送料器的兼容性。

7.2 标签说明

卷盘标签包含若干关键代码：P/N（产品编号：15-21/BHC-AN1P2/2T）、QTY（包装数量：2000）、CAT（发光强度等级，例如 N1、P2）、HUE（色度/主波长等级，例如 A10、A12）、REF（正向电压等级）以及 LOT No（可追溯批号）。CPN 字段用于填写客户内部物料编号。

8. 应用设计建议

8.1 限流要求

LED是电流驱动器件。在电路设计中，串联一个限流电阻是绝对必要的，以防止热失控和器件损坏。数据手册显示，正向电压的轻微增加会导致电流大幅上升。电阻值应根据电源电压（V_supply）、LED的典型正向电压（V_F，例如3.3V）以及所需的工作电流（I_F，必须≤25mA连续电流）来计算。计算公式为 R = (V_supply - V_F) / I_F。

8.2 热管理注意事项

尽管体积小巧，LED仍会散热（最高可达95mW）。为确保长期可靠运行，尤其是在高环境温度或接近最大电流的情况下，应使用足够的PCB铜箔面积（散热焊盘）将热量从焊点和LED芯片本身传导出去。在低于最大额定值的电流下工作，可显著提高其寿命和可靠性。

9. 技术对比与差异化

15-21封装LED相较于更大尺寸的SMD LED（如3528、5050）或直插式LED的主要差异化在于其超紧凑的尺寸，可实现设计小型化。与其他小型化LED相比，其关键优势包括130度宽视角以实现均匀照明、符合严格的环境法规（RoHS、无卤），以及适用于自动化回流焊组装的稳健规格。详细的分档系统为设计者提供了可预测的颜色和亮度性能参数。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

问：我能否不接电阻，直接用5V电源驱动这个LED？
答：不能。这几乎肯定会烧毁LED。你必须按照第8.1节所述，串联一个限流电阻。
问：峰值波长与主波长有什么区别？
A: 峰值波长（λ_p）是指发射光谱强度最高的波长。主波长（λ_d）是与LED感知颜色相匹配的单色光波长。λ_d对于颜色规格更为相关。
Q: 订购时如何解读分档代码（例如 P2 A11）？
A> The bin code specifies the guaranteed performance range. "P2" means the luminous intensity is between 57.0 and 72.0 mcd. "A11" means the dominant wavelength is between 470.5 and 473.5 nm. You should select bins that meet your application's minimum brightness and color consistency requirements.
Q: 这款LED是否适用于汽车仪表盘照明？
答：虽然产品列表中标明可用于仪表盘背光，但“应用限制”部分明确指出，汽车安全系统等高可靠性应用可能需要不同的产品。对于此类关键应用，必须咨询制造商，并可能需要使用符合AEC-Q102标准的元件。

11. 设计与使用案例研究

场景：为便携式医疗设备设计一个紧凑的状态指示面板。
该设计需要在紧凑的空间内布置四个蓝色状态LED。因其尺寸小巧，选用了15-21封装。为确保足够的可见度，设计师选择了P1亮度档（45-57 mcd）。为保持颜色一致性，选择了A10波长档（467.5-470.5 nm）。电路由3.3V电源轨供电。鉴于其在20mA下的典型正向电压为3.3V，将使用一个极小的串联电阻（例如0-1欧姆）或一个设置为18mA（留有余量）的恒流驱动器。PCB布局包含连接到地平面的散热焊盘以利于散热。组装遵循指定的回流焊温度曲线，并且湿度敏感器件在开封后于规定的车间寿命内使用。

12. 工作原理

该LED基于半导体p-n结的电致发光原理工作。其有源区由InGaN制成。当施加超过结内建电势的正向电压时，电子和空穴被注入有源区。当这些载流子复合时，会以光子（光）的形式释放能量。InGaN合金的具体成分决定了带隙能量，进而决定了发射光的波长（颜色），在本例中为蓝色。其水清树脂封装用于保护半导体芯片，并作为透镜来塑造输出光束。

13. 技术趋势

诸如15-21封装这类SMD LED的发展，是由电子设备持续小型化和功能增强的趋势所驱动的。该领域的关键趋势包括：在保持或提高光输出（更高光效）的同时持续缩小封装尺寸；通过先进的分档和芯片技术改善显色性和一致性；以及增强在恶劣环境（更高温度、湿度）下工作的可靠性。此外，与智能驱动器的集成以及面向显示应用的micro-LED阵列的开发，代表了固态照明技术未来重要的方向。