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1. 产品概述
本文档提供了7344-15SUGC/S400-X6 LED灯珠的完整技术规格。该器件是一款高亮度、亮绿色的发光二极管,专为各种指示灯和背光应用而设计。器件采用InGaN芯片技术,封装于水清树脂中,可产生鲜艳、强烈的绿色光输出。
1.1 核心特性与优势
该LED具备多项关键特性,使其适用于要求严苛的电子设计:
- 高发光强度:在20mA正向电流下,典型发光强度可达11000 mcd,确保出色的可见度。
- 窄视角:典型半强度视角(2θ1/2)为20度,提供聚焦光束,非常适合定向照明。
- 坚固结构:设计用于在各种工作条件下保持可靠性和长寿命。
- 环保合规:产品无铅,符合RoHS、欧盟REACH及无卤标准(Br <900 ppm,Cl <900 ppm,Br+Cl < 1500 ppm)。
- 包装选项:提供编带包装,适用于自动化组装流程。
1.2 目标应用
此LED专为需要紧凑、明亮的绿色指示器的应用而设计。主要应用领域包括:
- 消费电子产品(电视机、显示器、电话)上的状态指示灯。
- 开关、面板和显示器的背光。
- 计算机外设和工业控制面板中的通用指示灯。
2. 技术参数与规格
对器件的电气、光学和热特性进行详细分析,对于正确的电路设计和集成至关重要。
2.1 绝对最大额定值
这些额定值定义了可能导致器件永久损坏的极限。不保证在此条件下运行。
- 连续正向电流(IF):25 mA
- 峰值正向电流(IFP):100 mA(占空比1/10 @ 1kHz)
- 反向电压(VR):5 V
- 功耗(Pd):110 mW
- 工作温度(Topr):-40°C 至 +85°C
- 储存温度(Tstg):-40°C 至 +100°C
- 焊接温度(Tsol):260°C,持续5秒(波峰焊或浸焊)。
2.2 光电特性(Ta=25°C)
以下参数在标准测试条件下测量(除非另有说明,IF=20mA),代表器件的典型性能。
- 发光强度(Iv):最小值:8000 mcd,典型值:11000 mcd
- 视角(2θ1/2):典型值:20度
- 峰值波长(λp):典型值:518 nm
- 主波长(λd):典型值:525 nm
- 光谱带宽(Δλ):典型值:35 nm
- 正向电压(VF):最小值:2.7V,典型值:3.3V,最大值:3.7V
- 反向电流(IR):最大值:50 μA(在 VR=5V 条件下)
设计注意事项:正向电压范围为2.7V至3.7V。设计人员必须确保使用最大VF值来计算限流电阻,以保证在最坏情况下LED不会超过其最大额定电流。
3. 性能曲线分析
规格书提供了几条特性曲线,用以说明器件在不同条件下的行为。
3.1 光谱分布与指向性
相对强度 vs. 波长曲线证实了输出的单色性,中心位于518-525 nm(亮绿色)。指向性曲线直观地展示了20度的视角,显示了光强在中心光束外如何急剧下降。相对强度 vs. 波长曲线证实了输出的单色性,中心位于518-525 nm(亮绿色)。指向性曲线直观地展示了20度的视角,显示了光强在中心光束外如何急剧下降。
3.2 电气与热学关系
- 正向电流 vs. 正向电压(I-V曲线):该曲线呈指数关系,是二极管的典型特征。3.3V的典型正向电压是在20mA下指定的。该曲线有助于理解LED的动态电阻。
- 相对强度 vs. 正向电流:光输出随电流增加而增加,但并非线性关系。在超过推荐的连续电流(25mA)下工作,可能带来亮度提升的收益递减,同时显著增加热量并缩短寿命。
- 相对强度 vs. 环境温度:LED的光输出通常随环境温度升高而降低。对于在高温环境下运行的应用,此曲线至关重要,以确保维持足够的亮度。
- 正向电流 vs. 环境温度(降额曲线):这可以说是可靠性方面最重要的曲线。它显示了随着环境温度升高,不得超过的最大允许正向电流。为确保长期可靠性,必须根据此曲线对工作电流进行降额,尤其是在接近最高工作温度85°C时。
4. 机械与封装信息
4.1 封装尺寸
LED采用标准的5mm圆形封装(T-1 3/4)。图纸中的关键尺寸说明包括:
- 引脚总间距典型值为2.54mm(0.1\")。
- 凸缘高度必须小于1.5mm。
- 除非另有规定,标准尺寸公差为±0.25mm。
极性识别:较长的引脚是阳极(正极),较短的引脚是阴极(负极)。封装在靠近阴极引脚的边缘处可能有一个平面。
5. 组装、焊接与操作指南
正确的操作对于防止损坏和确保最佳性能至关重要。
5.1 引脚成型
- 在距离环氧树脂灯珠底部至少3mm处弯曲引脚。
- 引脚成型应在焊接前 soldering.
- 进行。成型过程中避免对LED封装或其底座施加应力。
- 在室温下剪切引脚。
- 确保PCB孔与LED引脚完美对齐,以避免安装应力。
5.2 储存条件
- 储存温度≤30°C,相对湿度(RH)≤70%。
- 建议出厂后的储存寿命为3个月。
- 如需更长时间储存(最长1年),请使用带干燥剂的氮气密封容器。
- 避免在潮湿环境中温度骤变,以防凝结。
5.3 焊接建议
保持焊点到环氧树脂灯珠的最小距离为3mm。
手工焊接:
- 烙铁头温度:最高300°C(适用于最大30W烙铁)。
- 焊接时间:每引脚最长3秒。
波峰焊/浸焊:
- 预热温度:最高100°C(最长60秒)。
- 焊锡槽温度与时间:最高260°C,持续5秒。
关键注意事项:
- 高温焊接时避免对引脚施加应力。
- 不要进行超过一次的焊接(浸焊或手工焊)。
- 在LED冷却至室温前,保护其免受机械冲击。
- 避免从峰值焊接温度快速冷却。
- 始终使用最低的有效焊接温度。
5.4 清洗
- 仅在必要时使用室温异丙醇清洗,时间≤1分钟。
- 在室温下风干。
- 避免超声波清洗。如果绝对必要,需要进行广泛的预先验证以确保不会造成损坏。
5.5 热管理与ESD
- 热管理:正确的热设计至关重要。根据最终应用中LED周围的预期环境温度,使用降额曲线选择合适的工作电流。散热不足会导致亮度过早衰减和失效。
- ESD(静电放电):此LED对静电放电敏感。在组装和操作过程中必须遵守标准的ESD防护措施,包括使用接地工作台和腕带。
6. 包装与订购信息
6.1 包装规格
LED的包装旨在确保运输和操作过程中的保护:
- 一级包装:每防静电袋装200-500片。
- 二级包装:每内盒装5袋。
- 三级包装:每主(外)箱装10个内盒。
6.2 标签说明
包装标签包含关键信息:
- P/N:产品编号(部件号,例如7344-15SUGC/S400-X6)。
- LOT No:批次号,用于追溯。
- QTY:袋/箱中的包装数量。
- CAT/HUE:表示等级/品级和主波长分档。
7. 应用设计考虑与常见问题解答
7.1 典型应用电路
最常见的驱动方法是简单的串联电阻。电阻值(Rs)的计算公式为:Rs= (V电源- VF) / IF。在此计算中,始终使用规格书中的最大值 VF(3.7V),以确保在所有条件下电流都不会超过所需的IF(例如,20mA)。对于5V电源:Rs= (5V - 3.7V) / 0.020A = 65 欧姆。选择最接近的标准值(68 欧姆)是安全的选择。
7.2 常见问题解答(基于技术参数)
问:我可以用100mA的峰值电流驱动此LED吗?
答:仅在非常特定的脉冲条件下可以(1kHz频率下占空比1/10)。对于连续工作,绝对最大值是25mA。超过此值将急剧缩短寿命,并可能导致立即失效。
问:为什么视角这么窄(20度)?
答:窄视角是针对需要聚焦光束的应用而设计的特点,例如需要从特定方向观察的指示灯或用于光耦合。这是通过环氧树脂透镜的形状实现的。
问:如何理解主波长(525nm)与峰值波长(518nm)的区别?
答:峰值波长(λp)是发射光谱最强的单一波长。主波长(λd)是与LED感知颜色相匹配的单色光波长。人眼的敏感度(明视觉响应)会影响λd。对于绿色LED,λd通常略长于λp.
。
答:正确的热管理和电流降额。在推荐电流或低于推荐电流下运行LED,尤其是在较温暖的环境中(使用降额曲线),是确保长寿命和稳定光输出的最重要实践。
8. 技术原理与背景
8.1 工作原理
此LED基于InGaN(氮化铟镓)半导体技术。当在p-n结上施加正向电压时,电子和空穴在有源区内复合,以光子的形式释放能量。InGaN合金的特定成分决定了带隙能量,进而定义了发射光的波长——在本例中为亮绿色。水清环氧树脂作为主透镜,塑造光输出并提供机械和环境保护。
8.2 比较与趋势
5mm圆形LED封装(如7344)是一项成熟且广泛使用的通孔技术。其主要优点是易于手工组装、坚固耐用,以及经过验证的封装能提供高光输出。与较新的表面贴装器件(SMD)LED(例如3528、5050)相比,像这样的通孔LED通常更适合需要极高单点亮度、更简单的原型制作,或已经使用通孔元件波峰焊的应用。然而,行业趋势是朝着更小的SMD封装发展,以实现更高的密度、自动化贴装以及通过PCB焊盘实现更好的热管理。此特定器件代表了经典通孔LED类别中的高性能选项。
LED规格术语详解
LED技术术语完整解释
一、光电性能核心指标
| 术语 | 单位/表示 | 通俗解释 | 为什么重要 |
|---|---|---|---|
| 光效(Luminous Efficacy) | lm/W(流明/瓦) | 每瓦电能发出的光通量,越高越节能。 | 直接决定灯具的能效等级与电费成本。 |
| 光通量(Luminous Flux) | lm(流明) | 光源发出的总光量,俗称"亮度"。 | 决定灯具够不够亮。 |
| 发光角度(Viewing Angle) | °(度),如120° | 光强降至一半时的角度,决定光束宽窄。 | 影响光照范围与均匀度。 |
| 色温(CCT) | K(开尔文),如2700K/6500K | 光的颜色冷暖,低值偏黄/暖,高值偏白/冷。 | 决定照明氛围与适用场景。 |
| 显色指数(CRI / Ra) | 无单位,0–100 | 光源还原物体真实颜色的能力,Ra≥80为佳。 | 影响色彩真实性,用于商场、美术馆等高要求场所。 |
| 色容差(SDCM) | 麦克亚当椭圆步数,如"5-step" | 颜色一致性的量化指标,步数越小颜色越一致。 | 保证同一批灯具颜色无差异。 |
| 主波长(Dominant Wavelength) | nm(纳米),如620nm(红) | 彩色LED颜色对应的波长值。 | 决定红、黄、绿等单色LED的色相。 |
| 光谱分布(Spectral Distribution) | 波长 vs. 强度曲线 | 显示LED发出的光在各波长的强度分布。 | 影响显色性与颜色品质。 |
二、电气参数
| 术语 | 符号 | 通俗解释 | 设计注意事项 |
|---|---|---|---|
| 正向电压(Forward Voltage) | Vf | LED点亮所需的最小电压,类似"启动门槛"。 | 驱动电源电压需≥Vf,多个LED串联时电压累加。 |
| 正向电流(Forward Current) | If | 使LED正常发光的电流值。 | 常采用恒流驱动,电流决定亮度与寿命。 |
| 最大脉冲电流(Pulse Current) | Ifp | 短时间内可承受的峰值电流,用于调光或闪光。 | 脉冲宽度与占空比需严格控制,否则过热损坏。 |
| 反向电压(Reverse Voltage) | Vr | LED能承受的最大反向电压,超过则可能击穿。 | 电路中需防止反接或电压冲击。 |
| 热阻(Thermal Resistance) | Rth(°C/W) | 热量从芯片传到焊点的阻力,值越低散热越好。 | 高热阻需更强散热设计,否则结温升高。 |
| 静电放电耐受(ESD Immunity) | V(HBM),如1000V | 抗静电打击能力,值越高越不易被静电损坏。 | 生产中需做好防静电措施,尤其高灵敏度LED。 |
三、热管理与可靠性
| 术语 | 关键指标 | 通俗解释 | 影响 |
|---|---|---|---|
| 结温(Junction Temperature) | Tj(°C) | LED芯片内部的实际工作温度。 | 每降低10°C,寿命可能延长一倍;过高导致光衰、色漂移。 |
| 光衰(Lumen Depreciation) | L70 / L80(小时) | 亮度降至初始值70%或80%所需时间。 | 直接定义LED的"使用寿命"。 |
| 流明维持率(Lumen Maintenance) | %(如70%) | 使用一段时间后剩余亮度的百分比。 | 表征长期使用后的亮度保持能力。 |
| 色漂移(Color Shift) | Δu′v′ 或 麦克亚当椭圆 | 使用过程中颜色的变化程度。 | 影响照明场景的颜色一致性。 |
| 热老化(Thermal Aging) | 材料性能下降 | 因长期高温导致的封装材料劣化。 | 可能导致亮度下降、颜色变化或开路失效。 |
四、封装与材料
| 术语 | 常见类型 | 通俗解释 | 特点与应用 |
|---|---|---|---|
| 封装类型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保护芯片并提供光学、热学接口的外壳材料。 | EMC耐热好、成本低;陶瓷散热优、寿命长。 |
| 芯片结构 | 正装、倒装(Flip Chip) | 芯片电极布置方式。 | 倒装散热更好、光效更高,适用于高功率。 |
| 荧光粉涂层 | YAG、硅酸盐、氮化物 | 覆盖在蓝光芯片上,部分转化为黄/红光,混合成白光。 | 不同荧光粉影响光效、色温与显色性。 |
| 透镜/光学设计 | 平面、微透镜、全反射 | 封装表面的光学结构,控制光线分布。 | 决定发光角度与配光曲线。 |
五、质量控制与分档
| 术语 | 分档内容 | 通俗解释 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分档 | 代码如 2G、2H | 按亮度高低分组,每组有最小/最大流明值。 | 确保同一批产品亮度一致。 |
| 电压分档 | 代码如 6W、6X | 按正向电压范围分组。 | 便于驱动电源匹配,提高系统效率。 |
| 色区分档 | 5-step MacAdam椭圆 | 按颜色坐标分组,确保颜色落在极小范围内。 | 保证颜色一致性,避免同一灯具内颜色不均。 |
| 色温分档 | 2700K、3000K等 | 按色温分组,每组有对应的坐标范围。 | 满足不同场景的色温需求。 |
六、测试与认证
| 术语 | 标准/测试 | 通俗解释 | 意义 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明维持测试 | 在恒温条件下长期点亮,记录亮度衰减数据。 | 用于推算LED寿命(结合TM-21)。 |
| TM-21 | 寿命推演标准 | 基于LM-80数据推算实际使用条件下的寿命。 | 提供科学的寿命预测。 |
| IESNA标准 | 照明工程学会标准 | 涵盖光学、电气、热学测试方法。 | 行业公认的测试依据。 |
| RoHS / REACH | 环保认证 | 确保产品不含有害物质(如铅、汞)。 | 进入国际市场的准入条件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效认证 | 针对照明产品的能效与性能认证。 | 常用于政府采购、补贴项目,提升市场竞争力。 |