SMD LED 22-21/GHC-YR1S2/2C 数据手册 - 亮绿色 - 2.2x2.1毫米 - 3.3伏 - 20毫安 - 英文技术文档

1. 产品概述

22-21/GHC-YR1S2/2C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。这款亮绿色LED采用InGaN芯片技术制造，并封装于无色透明树脂中。其主要优势在于其微型封装尺寸，这能显著减小印刷电路板（PCB）的尺寸，允许更高的元件组装密度，并有助于最终用户设备的整体小型化。其封装轻便的特性进一步使其成为便携式和空间受限应用的理想选择。

The product is fully compliant with contemporary environmental and manufacturing standards. It is lead-free (Pb-free), adheres to the RoHS directive, complies with EU REACH regulations, and meets halogen-free requirements (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm). It is supplied in industry-standard 8mm tape on 7-inch diameter reels, making it fully compatible with automated pick-and-place assembly equipment and suitable for both infrared and vapor phase reflow soldering processes.

2. 技术规格

2.1 绝对最大额定值

以下额定值定义了可能对器件造成永久性损坏的极限条件。在此类条件下或低于此类条件运行时，性能无法保证，为确保可靠运行应予以避免。

• Reverse Voltage (V_R): 5 V
• 连续正向电流 (I_F): 25 mA
• 峰值正向电流 (I_FP): 100 mA (占空比 1/10 @ 1 kHz)
• 功耗 (P_d): 95 mW
• Electrostatic Discharge (ESD) Human Body Model (HBM): 150 V
• 工作温度范围 (T_opr): -40 °C 至 +85 °C
• 存储温度范围 (T_stg): -40 °C 至 +90 °C
• 焊接温度 (T_溶胶): 回流焊：最高260°C，持续10秒；手工焊接：最高350°C，持续3秒。

2.2 电光特性

这些参数是在环境温度（T_a）为25°C、标准正向电流（I_F）为20 mA的条件下测得的，除非另有说明。它们定义了LED的典型性能。

• 发光强度（I_v): 最小值112 mcd，典型值未指定，最大值285 mcd。容差：±11%。
• 衍射角 (2θ_1/2): 130度 (典型值)。
• 峰值波长 (λ_p): 518 nm（典型值）。
• 主波长 (λ_d): 最小值 520 nm，最大值 535 nm。容差：±1 nm。
• 光谱带宽 (Δλ)： 35 纳米（典型值）。
• 正向电压 (V_F): 在 I_F=20mA 时，最小 2.7 V，典型 3.3 V，最大 3.7 V。
• 反向电流 (I_R): 在 V =5V 时最大 50 μA。_R=5V。

3. 分档系统

为确保生产中的颜色和亮度一致性，LED 会根据发光强度和主波长进行分档。

3.1 发光强度分档

LED在I_F = 20 mA的测试条件下，被分为四个强度等级（R1, R2, S1, S2）。

• R1: 112 mcd 至 140 mcd
• R2: 140 mcd 至 180 mcd
• S1: 180 mcd 至 225 mcd
• S2: 225 mcd 至 285 mcd

3.2 主波长分档

LED 根据在 I 条件下测得的波长分为三个等级（X, Y, Z）_F = 20 mA的测试条件下，被分为四个强度等级（R1, R2, S1, S2）。

• X: 520 nm 至 525 nm
• Y: 525纳米至530纳米
• Z: 530纳米至535纳米

4. Performance Curve Analysis

数据手册提供了若干对电路设计和热管理至关重要的特性曲线。这些图表展示了关键参数在不同条件下的相互关系。

• 相对发光强度与环境温度关系： 该曲线展示了光输出如何随结温升高而下降。设计人员必须在高温环境中考虑这种降额效应。
• 相对发光强度与正向电流关系图： 此图表说明了驱动电流与光输出之间的非线性关系。在推荐电流值以上工作会导致效率降低并加速老化。
• 正向电压与正向电流关系图： IV曲线对于选择合适的限流电阻至关重要。在20mA电流下，典型的3.3V正向电压是一个关键的设计参数。_F 正向电流与环境温度：
• 正向电流与环境温度： 该降额曲线指明了在环境温度变化时，为保持在功耗限制范围内所允许的最大正向电流。

5. 机械与封装信息

5.1 封装外形尺寸

22-21 SMD LED采用紧凑型矩形封装。标称尺寸为长2.2毫米、宽2.1毫米，高度通常在1.0-1.2毫米左右（具体高度应从尺寸图中确认）。封装底部设有两个阳极/阴极端子。所有未注公差为±0.1毫米。本文档提供了用于PCB设计的建议焊盘布局，但建议工程师根据其特定的组装工艺和散热要求进行修改。

5.2 极性识别

阴极通常有标记，常见方式包括绿色圆点、封装上的缺口或切角。组装时必须确保极性正确，以防止反向偏压损坏。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

推荐采用无铅回流焊温度曲线：

• 预热阶段： 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，最多保持 10 秒。
• 加热速率： 最高6°C/秒。
• 高于255°C的时间： 最长30秒。
• 冷却速率： 最高3°C/秒。

6.2 手工焊接

若必须进行手工焊接，务必极其小心。烙铁头温度应低于350°C，与每个引脚的接触时间不得超过3秒。使用低功率烙铁（≤25W），并在焊接每个引脚之间至少留出2秒的冷却间隔。加热期间避免对LED本体施加机械应力。

6.3 存储与操作

LED封装在带有干燥剂的防潮隔湿袋中。

• 开封前： 储存条件：温度≤30°C，相对湿度≤90%。
• 开封后（车间寿命）： 在≤30°C和≤60% RH条件下可保存1年。未使用的部件应重新密封在防潮袋中。
• 烘烤： 如果干燥剂指示剂变色或超过储存期限，请在使用前于60±5°C下烘烤24小时。

7. 包装与订购信息

7.1 卷带包装规格

该产品采用宽度为8毫米的压纹载带包装，卷绕在标准的7英寸（178毫米）直径卷盘上。每盘包含2000件。提供了详细的卷盘和载带尺寸，以确保与自动送料器的兼容性。

7.2 标签信息

卷盘标签包含用于追溯和正确应用的关键信息：

• CPN: Customer's Product Number
• P/N: 制造商产品编号（例如：22-21/GHC-YR1S2/2C）
• 数量： 包装数量
• CAT： 发光强度等级（例如：S2）
• HUE: 色度/主波长等级（例如：Y）
• 参考编号： 正向电压等级
• 批号： 生产批号

8. 应用说明与设计考量

8.1 典型应用

该LED适用于多种低功耗指示灯和背光功能：

• 电信： 电话和传真机中的状态指示灯及键盘背光。
• 消费电子： 小型LCD面板的平面背光，控制面板上开关和符号的背光。
• 通用指示： 各类电子设备中的电源状态、模式指示及其他视觉反馈。

8.2 关键设计考量

必须进行电流限制： 必须始终使用一个外部限流电阻与LED串联。其正向电压具有负温度系数和严格的容差范围。如果未进行适当限制，电源电压的轻微增加就可能导致正向电流大幅、甚至可能造成破坏性的增加。电阻值可使用欧姆定律计算：R = (V_电源 - V_F) / I_F. 始终使用最大 V_F 基于数据手册的保守设计。

热管理： 尽管功耗较低，但确保LED焊盘周围有足够的PCB铜箔面积有助于散热，从而维持光输出和寿命，尤其是在高环境温度条件下。

ESD保护： 尽管额定值为150V HBM，但在组装和操作过程中仍应遵循标准的ESD处理预防措施。

8.3 应用限制

本组件设计用于商业和一般工业应用。它未经专门认证或保证适用于高可靠性或安全关键系统，例如军事/航空航天设备、汽车安全系统（例如安全气囊、制动系统）或生命维持医疗设备。对于此类应用，应采购具有相应资质和可靠性数据的组件。

9. 技术对比与定位

22-21封装在微型化与易操作性之间取得了平衡。与较大的引线式LED（例如3mm或5mm）相比，其占板面积显著减小，且适合自动化组装。与更小的芯片级封装（CSP）相比，它为标准的SMT工艺提供了更好的操作特性，并且由于其模压透镜，通常具有更明确的视角。采用InGaN技术实现的亮绿色，与GaP等旧技术相比，具有更高的发光效率和更好的色彩饱和度，使其成为鲜艳指示灯应用的理想选择。

10. 常见问题解答 (FAQ)

Q: 峰值波长与主波长有何区别？
A: 峰值波长 (λ_p) 是光谱功率分布达到最大值时的波长。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: 如果我的电源正好是3.3V，我可以不加电阻驱动这个LED吗？
A：不，这极其危险。正向电压因器件而异（2.7V至3.7V），并随温度升高而降低。3.3V电源很容易驱动一个具有较低Vf的LED，导致其迅速失效。务必使用串联电阻。_F，从而导致快速失效。务必使用串联电阻。

Q：订购时如何解读分档代码（例如S2/Y）？
A> The bin code specifies the performance grade. \"S2/Y\" means the LED is from the highest luminous intensity bin (225-285 mcd) and the middle dominant wavelength bin (525-530 nm). Specifying bins allows for tighter consistency in your product's appearance.

问：焊接后是否需要清洗？
答：该透明树脂通常耐受常见清洗溶剂，但应验证兼容性。避免使用超声波清洗，以免损坏内部引线键合。

11. 设计与使用案例研究

场景：为便携设备设计状态指示灯
设计师正在设计一款紧凑型蓝牙音箱。需要一个明亮、可靠的电源指示灯。选择22-21亮绿色LED是因为其尺寸小、可见度高。
设计步骤：
该设备采用5V USB电源轨供电。
目标正向电流（I_F）设定为15 mA，以平衡亮度和功耗。
采用最大V_F 3.7V进行保守设计：R = (5V - 3.7V) / 0.015A = 86.7 Ω。选择最接近的标准值91 Ω。
4. 电阻器上的功率：P = I²R = (0.015)² * 91 = 0.0205 W。标准的1/10W或1/8W电阻即可满足要求。
5. PCB布局包含适度的散热焊盘，连接至小型接地层以利于散热。
6. 物料清单规定LED采用分档代码"S1/Y"，以确保所有生产单元保持一致的亮绿色。
该方法确保指示灯具有坚固耐用的特性，满足产品在美观和功能方面的要求。

12. 工作原理

该LED是一种半导体光子器件。它基于氮化铟镓（InGaN）芯片。当施加超过二极管结电势的正向电压时，电子和空穴分别从n型和p型半导体层注入有源区。这些载流子发生复合，以光子（光）的形式释放能量。InGaN合金的具体成分决定了其带隙能量，这直接定义了发射光的波长（颜色）——在本例中，是约518-535纳米的亮绿色。水清环氧树脂封装材料用于保护芯片，同时作为透镜将光输出塑造成130度的视角，并且可能含有荧光粉或扩散剂（尽管对于这种单色类型，它很可能是透明的）。

13. 技术趋势

22-21封装是光电子行业长期趋势的一部分，该趋势旨在实现小型化、提高效率和改善可制造性。使用InGaN材料制造绿色LED相较于旧技术是一项重大进步，提供了更高的效率和更好的色彩稳定性。此类器件未来的发展可能侧重于进一步提高发光效率（流明每瓦）、改善显色性以适用于更广的光谱应用，以及在更高温度和湿度条件下增强可靠性。对无卤和环保材料的追求将继续受到法规和市场的强烈影响。与用于调光和颜色控制的智能驱动器的集成也是一个不断增长的领域，尽管这通常在系统层面实现，而非在分立LED封装本身内部。