SMD LED 12-21/GHC-YR2S2/2C 规格书 - 亮绿色 - 3.5V - 20mA - 中文技术文档

1. 产品概述

12-21/GHC-YR2S2/2C 是一款专为现代紧凑型电子应用设计的表面贴装器件（SMD）LED。相较于传统的引线框架式LED，该元件在电路板空间利用率、组装效率和整体系统小型化方面具有显著优势。其核心优势在于极小的封装尺寸，这直接有助于在印刷电路板（PCB）上实现更高的元件密度、降低存储要求，并最终打造出更小更轻的终端设备。其轻量化的封装特性使其特别适用于对重量和空间有严格限制的应用场景。

此LED为单色类型，发出亮绿色光。它采用InGaN（氮化铟镓）芯片材料制成，并封装在透明树脂中。这种组合决定了其特定的光学特性。该产品完全符合当代环保与安全标准，为无铅（Pb-free）产品，符合欧盟REACH法规，并被归类为无卤素产品，对溴（Br）和氯（Cl）含量有严格限制。

2. 技术参数详解

2.1 绝对最大额定值

超出这些限制操作器件可能导致永久性损坏。额定值在环境温度（Ta）为25°C时指定。

• 反向电压（V_R）：5 V。在反向偏压下超过此电压可能损坏半导体结。
• 连续正向电流（I_F）：25 mA。这是可以持续施加的最大直流电流。
• 峰值正向电流（I_FP）：100 mA。此电流仅在占空比为1/10、频率为1kHz的脉冲条件下允许。
• 功耗（P_d）：95 mW。这是封装在不超出其热限值的情况下所能耗散的最大功率。
• 静电放电（ESD）人体模型（HBM）：150 V。这表明器件对静电的敏感度；必须遵循正确的ESD处理程序。
• 工作温度（T_opr）：-40°C 至 +85°C。保证器件在此环境温度范围内正常工作。
• 存储温度（T_stg）：-40°C 至 +90°C。
• 焊接温度（T_sol）：器件可承受峰值温度为260°C、最长10秒的回流焊接。对于手工焊接，烙铁头温度不得超过350°C，且每个焊端的接触时间应限制在3秒以内。

2.2 光电特性

这些参数定义了正常工作条件下的光输出和电气行为，通常在 I_F= 20 mA 且 Ta = 25°C 时测量。

• 发光强度（I_v）：范围从最小140 mcd到最大285 mcd，典型容差为±11%。此参数衡量光源的感知亮度。
• 视角（2θ_1/2）：120度（典型值）。此宽视角使LED适用于需要广泛可见性的应用。
• 峰值波长（λ_p）：518 nm（典型值）。这是光发射最强的波长。
• 主波长（λ_d）：范围从520 nm到535 nm，容差为±1 nm。此波长与感知颜色（绿色）最密切相关。
• 光谱带宽（Δλ）：35 nm（典型值）。这表示围绕峰值发射的波长范围。
• 正向电压（V_F）：典型值为3.5 V，在20 mA时最大为4.3 V，容差为±0.1 V。这是LED工作时两端的电压降。
• 反向电流（I_R）：在 V_R= 5 V 时最大为50 μA。这是器件反向偏置时的小漏电流。

3. 分档系统说明

为确保亮度和颜色的一致性，LED根据实测性能被分选到不同的档位中。

3.1 发光强度分档

LED根据其在 I_F= 20 mA 时测得的发光强度被分为三个档位（R2, S1, S2）。

• 档位 R2：140 mcd（最小）至 180 mcd（最大）
• 档位 S1：180 mcd（最小）至 225 mcd（最大）
• 档位 S2：225 mcd（最小）至 285 mcd（最大）

3.2 主波长分档

LED也根据其主波长进行分档，以控制绿色的色调。

• 档位 X：520 nm（最小）至 525 nm（最大）
• 档位 Y：525 nm（最小）至 530 nm（最大）
• 档位 Z：530 nm（最小）至 535 nm（最大）

特定的分档代码（例如，型号中的YR2S2）表示单个器件波长和强度档位的组合，使设计人员能够选择特性紧密匹配的LED，从而在多LED阵列中实现外观均匀。

4. 性能曲线分析

规格书引用了典型的光电特性曲线。虽然具体图表未以文本形式再现，但它们通常包含以下对设计至关重要的关系：

• 正向电流 vs. 正向电压（I-V曲线）：这条非线性曲线显示了电压如何随电流增加。在推荐的20mA下工作可确保在指定的 V_F range.
• 发光强度 vs. 正向电流：显示光输出如何随电流增加，直至达到最大额定值。它强调了电流调节（而非电压调节）对于控制亮度的重要性。
• 发光强度 vs. 环境温度：通常显示光输出随温度升高而降低。这对于在高温环境下运行的应用至关重要。
• 光谱分布：相对强度与波长的关系图，以518 nm峰值和35 nm带宽为中心，证实了纯绿色的光发射。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

12-21 SMD LED 采用紧凑的矩形封装。关键尺寸（单位：mm，除非另有说明，一般公差为±0.1mm）包括总长、宽和高。封装底部有两个阳极/阴极焊端用于表面贴装。设计包含清晰的极性标记（通常在阴极侧有一个凹口或绿点），以确保组装时方向正确。精确的尺寸图为PCB焊盘布局设计提供了关键信息，以确保正确的焊接和机械稳定性。

5.2 运输与存储包装

LED采用防潮包装，以防止环境湿度造成的损坏，这对于符合MSL（湿度敏感等级）要求至关重要。它们被装载在8mm宽的载带上，然后卷绕在直径为7英寸的卷盘上。每卷包含2000片。包装内含干燥剂，并密封在铝箔防潮袋中。袋上的标签包含用于追溯和识别的基本信息，包括产品编号（P/N）、数量（QTY）以及发光强度（CAT）、主波长/色调（HUE）和正向电压（REF）的具体分档代码。

6. 焊接与组装指南

6.1 关键注意事项

• 限流：外部限流电阻绝对必要。LED的正向电压具有负温度系数，如果直接由电压源驱动，其微小变化可能导致电流大幅、破坏性地增加。
• 存储与处理：在准备使用前不应打开包装袋。打开前，应在≤30°C和≤90% RH条件下存储。打开后，在≤30°C和≤60% RH条件下的"车间寿命"为168小时。未使用的部件必须用干燥剂重新密封。超过存储条件后，需要在60±5°C下烘烤24小时。
• 回流焊接：指定了无铅温度曲线。关键参数包括：150-200°C预热60-120秒，液相线以上（217°C）时间60-150秒，峰值温度不超过260°C，最长10秒。回流焊接次数不应超过两次。
• 手工焊接：如必要，使用烙铁头温度≤350°C、功率≤25W的烙铁，并将每个焊端的接触时间限制在3秒以内。焊端之间至少冷却间隔2秒。加热期间避免对封装施加应力。
• 返修：强烈不建议在焊接后进行返修。如果不可避免，必须使用专用的双头烙铁同时加热两个焊端，以防止机械应力。必须事先验证对LED特性的影响。

7. 应用建议

7.1 典型应用场景

• 背光照明：由于其尺寸小、亮度高，非常适合用于汽车仪表盘、控制面板、开关和按钮上的指示灯背光。
• 通信设备：用作电话、传真机和网络硬件中的状态指示灯和键盘背光。
• LCD面板背光：适用于小型LCD显示器、符号或图例后面的平面背光需求。
• 通用指示灯：适用于各种消费类和工业电子产品中的电源指示灯、状态灯和装饰照明，是一款多功能元件。

7.2 设计考量

• 驱动电路：始终使用恒流驱动器或带串联电阻的电压源。使用公式 R = (V_电源- V_F) / I_F 计算电阻值，其中 V_F应取最大值（4.3V）以确保设计稳健。
• 热管理：虽然是低功耗器件，但需确保PCB布局提供足够的热释放，尤其是在多个LED聚集在一起或在高温环境下运行时，因为热量会降低光输出和寿命。
• 光学设计：120度视角提供了宽广的可见性。对于聚焦光束，可能需要外部透镜或导光件。
• ESD保护：如果LED位于用户可接触的位置，应在输入线路上实施ESD保护，因为150V HBM额定值表明其具有中等敏感度。

8. 技术对比与差异化

与老式的通孔LED封装（例如3mm或5mm LED）相比，12-21 SMD格式具有决定性优势：

• 尺寸与密度：尺寸大幅缩小，实现了通孔元件无法实现的现代小型化设计。
• 组装成本与速度：完全兼容高速自动贴片和回流焊接设备，与手动插入和焊接相比，减少了组装时间和成本。
• 性能一致性：SMD制造和分档工艺通常能实现批次间更一致的光学和电气参数。
• 可靠性：坚固的结构和表面贴装方式可以提供更好的抗振动和机械冲击能力。

在SMD LED类别中，亮绿色（通过InGaN实现）、宽视角以及针对强度和波长的详细分档系统的特定组合，使得该器件适用于需要颜色一致性和多个单元间亮度均匀的应用。

9. 常见问题解答（基于技术参数）

问：既然指定了正向电压，为什么还需要串联电阻？

答：正向电压是二极管的特性参数，而非稳定的工作点。它在不同器件间略有差异（容差），并随温度升高而降低。即使将其连接到略高于其 V_F的电压源，也可能导致电流失控上升（热失控），从而立即失效。电阻提供了线性、稳定的电流限制。

问：分档代码（YR2S2）是什么意思，为什么它们很重要？

答：这些代码指定了LED的确切性能子组。'Y'表示主波长档位（525-530nm），'R2'和'S2'是发光强度档位。对于使用多个LED的应用（例如阵列或背光），订购同一分档代码的部件可确保视觉上颜色和亮度均匀，这对产品质量至关重要。

问：我可以用5V电源驱动这个LED吗？

答：可以，但必须使用限流电阻。例如，目标 I_F=20mA，在最坏情况 V_F为4.3V时：R = (5V - 4.3V) / 0.020A = 35欧姆。应选择最接近的标准值（33或39欧姆），并计算电阻的额定功率（P = I²R）。

问：存储和烘烤说明有多重要？

答：非常重要。SMD封装会从空气中吸收湿气。在回流焊接过程中，这些被困的湿气会迅速汽化，导致内部分层或"爆米花"现象，使封装破裂并损坏LED。遵循存储和烘烤程序可以防止这种失效模式。

10. 应用限制声明

本产品设计用于商业和工业电子产品中的通用指示灯和背光照明应用。未经事先咨询和认证，明确不推荐或未获准用于高可靠性或安全关键系统。此类系统包括但不限于：

• 军事、航空航天或航空设备。
• 汽车安全系统（例如，刹车灯、安全气囊指示灯）。
• 医疗生命支持或诊断设备。

对于这些应用，需要具有更宽温度范围、更高可靠性筛选和不同认证标准的不同产品。性能仅保证作为本文件规定条件下的单个元件。在超出这些规格的情况下使用本产品，将不保证其性能或可靠性。