SMD LED 18-225A/R6GHW-B01/3T 规格书 - 封装 3.2x1.6x1.3mm - 电压 2.0V/3.3V - 高亮红/绿 - 中文技术文档

1. 产品概述

18-225A系列代表了一款紧凑型、高性能的表面贴装器件（SMD）LED解决方案。本规格书涵盖两种主要芯片材料变体：用于高亮红光发射的R6（AlGaInP）和用于高亮绿光发射的GH（InGaN）。器件采用白色漫射树脂封装。其核心优势在于，与传统引线框架型LED相比，其占板面积显著减小，从而提高了PCB上的封装密度，减少了存储空间需求，并最终有助于终端设备的小型化。其轻量化结构使其在空间和重量是关键限制因素的应用中尤为理想。

2. 技术参数深度解析

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（R6和GH均适用）。超过此值可能导致结击穿。
• 正向电流（I_F）：25 mA（R6和GH的连续直流）。
• 峰值正向电流（I_FP）：R6为60 mA，GH为100 mA。此值在占空比1/10、频率1 kHz下指定，适用于脉冲操作。
• 功耗（P_d）：R6为60 mW，GH为95 mW。这是封装在不超出其热限值的情况下可耗散的最大允许功率。
• 静电放电（ESD）人体模型（HBM）：R6为2000 V，GH为150 V。GH（InGaN）变体对ESD更敏感，需要更严格的操作预防措施。
• 工作温度（T_opr）：-40°C 至 +85°C。这定义了可靠工作的环境温度范围。
• 存储温度（T_stg）：-40°C 至 +90°C。
• 焊接温度（T_sol）：回流焊：峰值温度260°C，最长10秒。手工焊：350°C，最长3秒。

2.2 电光特性

这些参数在Ta=25°C、标准测试电流I_F=10mA下测量，除非另有说明。它们定义了LED的光输出和电气行为。

• 发光强度（I_v）：R6：28.5 至 72.0 mcd（典型值）。GH：72.0 至 180 mcd（典型值）。在相同驱动条件下，GH芯片产生的发光强度显著更高。
• 视角（2θ_1/2）：130度（典型值）。这种宽视角是白色漫射树脂封装的特征，提供了类似朗伯体的发射模式，适用于区域照明和指示灯。
• 峰值波长（λ_p）：R6：632 nm（典型值）。GH：518 nm（典型值）。这是光谱功率分布达到最大值时的波长。
• 主波长（λ_d）：R6：615-625 nm。GH：520-535 nm。这是人眼感知LED颜色的单波长。容差为±1nm。
• 光谱辐射带宽（Δλ）：R6：20 nm（典型值）。GH：35 nm（典型值）。这表示光谱纯度；带宽越小，颜色越饱和。
• 正向电压（V_F）：R6：1.7-2.4 V（典型值2.0V）。GH：2.7-3.7 V（典型值3.3V）。压降是半导体材料带隙的函数。容差为±0.10V。
• 反向电流（I_R）：R6：在V_R=5V时最大10 μA。GH：在V_R=5V时最大50 μA。

3. 分档系统说明

LED根据关键光学参数进行分选（分档），以确保生产批次内的一致性并满足设计需求。

3.1 发光强度分档

R6（红色）：

• 档位 N：28.5 - 45.0 mcd
• 档位 P：45.0 - 72.0 mcd

GH（绿色）：

• 档位 Q1：72.0 - 90.0 mcd
• 档位 Q2：90.0 - 112 mcd
• 档位 R1：112 - 140 mcd
• 档位 R2：140 - 180 mcd

发光强度容差为±11%。

3.2 主波长分档（仅GH绿色）

绿色LED进一步按主波长分档以控制颜色一致性。

• 档位 1：520 - 525 nm
• 档位 2：525 - 530 nm
• 档位 3：530 - 535 nm

主波长容差为±1nm。

4. 性能曲线分析

4.1 R6（AlGaInP 红色）特性

提供的曲线说明了关键关系：

• 正向电流 vs. 正向电压（I-V曲线）：展示了指数关系。正向电压随电流增加而增加，并随温度升高而略微下降。
• 发光强度 vs. 正向电流：在饱和效应出现前的正常工作范围内，光输出随电流线性增加。
• 发光强度 vs. 环境温度：由于内部量子效率降低和非辐射复合增加，光输出随环境温度升高而降低。这种降额对于热管理至关重要。
• 正向电流降额曲线：规定了最大允许连续正向电流作为环境温度的函数。在较高温度下必须降低电流，以保持在功耗限制内。
• 光谱分布：显示发射峰在632 nm附近，典型带宽为20 nm。
• 辐射图：描绘了空间强度分布，证实了接近朗伯体模式的130度宽视角。

4.2 GH（InGaN 绿色）特性

GH曲线显示了类似的关系，但具有不同的数值：

• 更高的正向电压（典型值3.3V，而R6为2.0V）。
• 发光强度和正向电压具有不同的温度依赖性。
• 光谱中心在518 nm附近，带宽更宽，为35 nm。
• 由于其不同的功耗额定值（95 mW vs. 60 mW），具有不同的正向电流降额曲线。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

SMD封装具有以下关键尺寸（单位：mm，除非指定，容差±0.1mm）：

• 长度：3.2 mm
• 宽度：1.6 mm
• 高度：1.3 mm ±0.2 mm
• 引脚宽度：0.4 mm ±0.15 mm
• 引脚长度：0.7 mm ±0.1 mm
• 引脚间距：1.6 mm

5.2 极性识别与焊盘设计

阴极有标记。提供了推荐的焊盘布局，尺寸为：焊盘宽度0.8mm，长度0.8mm，焊盘间距0.4mm。这是一个建议；焊盘设计应根据具体的PCB制造工艺和热要求进行优化。文档强调焊盘尺寸可根据个人需求进行修改。

6. 焊接与组装指南

6.1 焊接工艺

该器件兼容红外和气相回流工艺。规定了无铅回流焊接曲线：

• 预热：150-200°C，持续60-120秒。
• 液相线以上时间（217°C）：60-150秒。
• 峰值温度：最高260°C。
• 峰值温度±5°C内时间：最长10秒。
• 升温速率：最高3°C/秒。
• 冷却速率：最高6°C/秒。

关键注意事项：回流焊接不应超过两次。加热期间不得对LED本体施加应力。焊接后PCB不应翘曲。

6.2 存储与防潮要求

元件包装在带有干燥剂的防潮阻隔袋中。

• 开封前：存储在≤30°C和≤90% RH条件下。
• 开封后：在≤30°C和≤60% RH条件下，“车间寿命”为1年。未使用的部件必须重新密封在防潮包装中。
• 烘烤：如果干燥剂指示剂变色或存储时间超限，使用前应在60±5°C下烘烤24小时，以去除吸收的湿气，防止回流焊时出现“爆米花”效应。

7. 包装与订购信息

7.1 卷带与载带规格

LED以8mm宽压纹载带形式供应，卷绕在7英寸直径的卷盘上。每卷装载数量为3000片。规格书中提供了详细的卷盘和载带尺寸。

7.2 标签说明

卷盘标签包含多个代码：

• P/N：产品编号（例如，18-225A/R6GHW-B01/3T）。
• QTY：包装数量。
• CAT：发光强度等级（分档代码，例如P，R1）。
• HUE：色度坐标与主波长等级（例如，档位2）。
• REF：正向电压等级。
• LOT No：可追溯的批号。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

如规格书所列：

• 汽车仪表板和开关的背光。
• 电信设备：电话和传真机中的状态指示灯和键盘背光。
• 小型LCD、开关和符号的平面背光。
• 消费电子、工业控制和电器中的通用指示灯和状态灯。

8.2 关键设计考量

限流：外部限流电阻是绝对必需的。LED的正向电压具有负温度系数和严格的容差。电源电压的微小增加可能导致正向电流大幅、可能具有破坏性的增加。电阻值必须根据电源电压（V_CC）、LED的典型正向电压（V_F）和所需的正向电流（I_F）计算：R = (V_CC- V_F) / I_F. 热管理：尽管是小型SMD器件，但必须考虑功耗（GH最高可达95mW），尤其是在高环境温度下。遵守正向电流降额曲线。确保足够的PCB铜箔面积（使用散热焊盘设计）以将热量从LED结传导出去。ESD防护：实施标准的ESD处理程序，特别是对于更敏感的GH（InGaN）变体。如果LED位于用户可接触的区域，考虑在敏感线路上使用ESD保护器件。

9. 技术对比与差异化

18-225A系列在电路板空间和自动化组装兼容性方面，相较于更大的通孔LED具有明显优势。在SMD LED领域中，其主要差异化特点包括：

• 宽视角（130°）：白色漫射树脂提供了非常宽广且均匀的发射模式，非常适合需要广角可见性而非聚焦光束的应用。
• 双芯片材料选项：在同一封装尺寸内提供AlGaInP（R6）和InGaN（GH），为红/绿指示灯对或多色应用提供了设计灵活性。
• 详细分档：提供多种发光强度和波长分档，使设计人员能够为需要严格亮度或颜色一致性的应用选择部件。
• 强大的回流兼容性：明确定义的无铅回流曲线和防潮处理信息支持现代、大批量制造工艺。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

Q1：我可以直接用5V或3.3V逻辑电源驱动这个LED吗？A：No.您必须始终使用串联限流电阻。例如，使用5V电源驱动绿色LED（V_F~3.3V），I_F=20mA：R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85 欧姆。使用下一个标准值（例如82或100欧姆）并检查实际电流和功耗。

Q2：为什么绿色LED（GH）的ESD额定值低于红色（R6）？A：这是一个基本的材料特性。基于InGaN的LED（蓝、绿、白）通常比基于AlGaInP的LED（红、琥珀）具有更低的ESD耐受电压。这需要对绿色变体进行更仔细的操作。

Q3：“白色漫射”树脂颜色对光输出意味着什么？A：漫射树脂散射芯片发出的光，创造出更宽、更均匀的视角（130°），并使未通电的LED呈现白色外观。它柔化了光输出，使其不那么像点光源，更适合面板照明。

Q4：订购时如何解读分档代码？A：根据您的应用对亮度变化和颜色偏移的容忍度，指定所需的CAT（亮度）和HUE（绿色LED的颜色）分档代码。对于非关键指示灯，较宽的分档可能是可接受且具有成本效益的。对于均匀性至关重要的背光阵列，指定严格的分档至关重要。

11. 设计案例研究

场景：设计一个带有多状态指示灯的紧凑型控制面板。要求：红色表示“故障”，绿色表示“就绪”。空间极其有限。指示灯必须从宽角度清晰可见。组装过程使用自动化SMD贴装和回流焊接。解决方案实施：

1. 部件选择：红色使用18-225A/R6，绿色使用18-225A/GH。相同的3.2x1.6mm占板面积简化了PCB布局。
2. 电路设计：对于3.3V系统电源：
   • 红色LED：R = (3.3V - 2.0V) / 0.010A = 130 欧姆。使用130Ω或120Ω电阻。电阻功耗：(1.3V^2)/130Ω ≈ 13mW。
   • 绿色LED：R = (3.3V - 3.3V) / 0.010A = 0 欧姆。这有问题。3.3V电源正好在绿色LED的典型V_F值上，没有为电阻留下电压余量。解决方案：a) 使用更低的电流（例如5mA），b) 为LED电路使用更高的电源电压，或 c) 使用恒流驱动器。
3. PCB布局：将LED放置在面板边缘附近。使用推荐的或稍大的焊盘，并连接到一小块铜箔以散热。确保丝印上的极性标记与LED上的阴极标记匹配。
4. 制造：为3.2x1.6mm的器件尺寸编程贴片机。精确遵循指定的回流曲线。如果未立即使用，将开封的卷盘存放在干燥柜中。
5. 分档：对于这个具有多个相同指示灯的面板，指定单一的亮度分档（例如，红色用CAT P，绿色用CAT R1），以确保所有单元外观一致。

12. 技术原理简介

LED是通过电致发光发光的半导体二极管。当正向电压施加在p-n结上时，电子和空穴被注入到有源区，在那里它们复合。复合过程中释放的能量以光子（光）的形式发射出来。发射光的颜色（波长）由有源区所用半导体材料的带隙能量决定。

• R6（AlGaInP）：铝镓铟磷是一种用于在红、橙、琥珀光谱范围内生产高效LED的材料体系。它具有适合高效发光的直接带隙。
• GH（InGaN）：铟镓氮是用于蓝、绿、白LED的材料体系。通过改变铟含量，可以调节带隙。在这种材料体系中，实现高效率绿光发射（“绿隙”）一直是一个历史性挑战。

来自微小半导体芯片的光被封装在环氧树脂或硅树脂封装中。“白色漫射”树脂含有散射粒子，使光子的方向随机化，从而产生宽广、均匀的发射模式。封装还提供机械保护、电接触并有助于散热。

13. 行业趋势

SMD LED市场在小型化、更高效率和更低成本的需求推动下持续发展。与18-225A等器件相关的趋势包括：

• 效率提升：外延生长和芯片设计的持续改进带来了更高的发光效率（每瓦电能产生更多光输出），从而实现更亮的指示灯或更低的功耗。
• 颜色一致性改善：制造控制的进步和更复杂的分档策略使得颜色和亮度容差更严格，这对于背光阵列和全彩显示器等应用至关重要。
• 色域扩展：新型荧光粉和窄带发射器（如量子点）的开发使得LED具有更饱和的颜色，扩展了显示器可实现的色彩空间。
• 集成化：将多个LED芯片（RGB， RGBW）、控制IC甚至无源元件集成到单个封装模块中的趋势仍在继续，简化了终端产品的组装。
• 可靠性聚焦：随着LED渗透到汽车、工业和医疗市场，人们越来越重视长期可靠性数据、失效模式分析以及在恶劣环境条件（高温、高湿、热循环）下的认证。

虽然存在更新、更小的封装形式（例如0201， 01005），但3.2x1.6mm的占板面积仍然是通用指示灯和背光应用中流行且可靠的主力军，在尺寸、亮度、易操作性和热性能之间提供了良好的平衡。