目录
- 1. 产品概述
- 1.1 核心优势与目标市场
- 2. 技术参数:深度客观解读
- 2.1 绝对最大额定值
- 2.2 光电特性
- 2.3 热特性
- 3. 性能曲线分析
- 3.1 相对强度 vs. 波长
- 3.2 指向性图
- 3.3 正向电流 vs. 正向电压(I-V曲线)
- 3.4 相对强度 vs. 正向电流
- 3.5 相对强度 vs. 环境温度
- 3.6 正向电流 vs. 环境温度
- 4. 机械与包装信息
- 4.1 封装尺寸
- 4.2 极性识别
- 5. 焊接与组装指南
- 5.1 引脚成型
- 5.2 存储
- 5.3 焊接工艺
- 5.4 清洗
- 5.5 热管理
- 6. 包装与订购信息
- 6.1 包装规格
- 6.2 包装数量与标签说明
- 7. 应用建议
- 7.1 典型应用场景
- 7.2 设计注意事项
- 8. 技术对比与差异化
- 9. 常见问题解答(基于技术参数)
- 10. 实际用例
- 11. 工作原理简介
- 12. 技术趋势(客观视角)
1. 产品概述
本文档提供了一款高亮度亮黄绿色LED灯珠的技术规格。该器件采用AlGaInP芯片技术设计,封装于绿色透明树脂中,适用于需要可靠、耐用且具有独特颜色输出的照明应用。
1.1 核心优势与目标市场
该LED具备多项关键特性,使其适用于现代电子设计。它提供多种视角和包装选项(如编带盘装),便于自动化组装。产品符合环保法规,为无铅、符合RoHS、欧盟REACH标准且无卤素(溴<900 ppm,氯<900 ppm,溴+氯<1500 ppm)。其主要应用包括消费电子产品(如电视机、电脑显示器、电话和通用计算设备)中的背光和指示灯功能。
2. 技术参数:深度客观解读
本节详细说明了在标准测试条件(Ta=25°C)下LED的关键工作极限和性能特性。
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应力极限。连续正向电流(IF)不得超过25 mA。对于脉冲工作,在占空比1/10、频率1 kHz下,允许的峰值正向电流(IFP)为60 mA。最大反向电压(VR)为5 V。器件最大功耗为60 mW。工作温度范围为-40°C至+85°C,存储温度范围为-40°C至+100°C。焊接温度耐受性为260°C,最长持续5秒。
2.2 光电特性
这些参数定义了在推荐条件下工作时的典型性能。在正向电流20 mA下,发光强度(Iv)典型值为20 mcd,最小值为10 mcd。视角(2θ1/2)典型值为100度。峰值波长(λp)典型值为575 nm,主波长(λd)典型值为573 nm,定义了其亮黄绿色。光谱带宽(Δλ)典型值为20 nm。正向电压(VF)在20 mA下典型值为2.0 V,范围从1.7 V到2.4 V。反向电流(IR)在5 V下最大为10 µA。注明了正向电压(±0.1V)、发光强度(±10%)和主波长(±1.0nm)的测量不确定度。
2.3 热特性
虽然未以单独表格呈现,但热管理至关重要。60 mW的功耗额定值和工作温度范围直接关系到器件的热性能。当工作接近最大额定值或在较高环境温度下时,需要适当的散热或电流降额,以确保使用寿命并维持光学性能。
3. 性能曲线分析
规格书包含多张图表,展示了LED在不同条件下的行为。
3.1 相对强度 vs. 波长
此曲线说明了光谱功率分布,显示发射光以575 nm峰值波长为中心并具有确定的带宽,证实了黄绿色坐标。
3.2 指向性图
此极坐标图可视化了光的空间分布,对应于100度视角,显示了强度如何从中心轴衰减。
3.3 正向电流 vs. 正向电压(I-V曲线)
这条基本曲线显示了电流与电压之间的指数关系,对于设计正确的限流电路至关重要。在20mA下典型的VF为2.0V,这是一个关键的设计参数。
3.4 相对强度 vs. 正向电流
此图展示了光输出如何随驱动电流增加。在较高电流下,由于效率下降和热效应,通常呈亚线性关系,这有助于为期望的亮度选择最佳驱动电流。
3.5 相对强度 vs. 环境温度
此曲线显示了光输出的负温度系数。随着环境温度升高,发光强度通常会降低,这对于温度变化大的应用至关重要。
3.6 正向电流 vs. 环境温度
通常与降额相关,此图可能指示随着环境温度升高,应如何降低最大允许正向电流以保持在功耗限制内。
4. 机械与包装信息
4.1 封装尺寸
规格书包含LED封装的详细机械图纸。关键尺寸包括元件的总长、宽、高,引脚间距,以及环氧树脂透镜的尺寸和位置。注释指明所有尺寸单位为毫米,凸缘高度必须小于1.5mm,除非另有说明,一般公差为±0.25mm。此信息对于PCB焊盘设计和确保在组装中的正确配合至关重要。
4.2 极性识别
阴极通常通过透镜上的平面、较短的引脚或封装体上的特定标记来识别,如尺寸图所示。安装时必须注意正确的极性。
5. 焊接与组装指南
正确的操作对于防止损坏和确保可靠性至关重要。
5.1 引脚成型
如果需要,应在距离环氧树脂灯珠底部至少3mm处弯曲引脚。成型必须在室温下焊接前完成,以避免对封装或引脚施加应力,否则可能导致断裂或性能下降。PCB孔必须与LED引脚精确对齐,以避免安装应力。
5.2 存储
LED应存储在30°C或以下、相对湿度70%或以下的环境中。建议的出货后存储寿命为3个月。如需长达一年的存储,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,以防冷凝。
5.3 焊接工艺
焊点与环氧树脂灯珠之间必须保持至少3mm的最小距离。推荐条件如下:
手工焊接:烙铁头最高温度300°C(最大功率30W),焊接时间最长3秒。
波峰焊/浸焊:预热最高温度100°C(最长60秒),焊锡槽最高温度260°C,持续5秒。
提供了推荐的焊接温度曲线图,通常显示升温、预热、回流和冷却阶段。浸焊或手工焊接不应超过一次。避免在高温下对引脚施加应力。焊接后,在LED冷却至室温前,应保护其免受机械冲击。请勿使用快速冷却工艺。
5.4 清洗
如需清洗,请在室温下使用异丙醇,时间不超过一分钟,然后风干。不建议使用超声波清洗,因为它可能损坏LED。如果绝对必要,需进行预鉴定以确定安全的功率水平和持续时间。
5.5 热管理
在应用设计阶段必须考虑热管理。应根据环境温度适当降额工作电流,参考降额曲线(隐含在性能图中),以防止超过最高结温并确保长期可靠性。
6. 包装与订购信息
6.1 包装规格
LED的包装旨在防止静电放电(ESD)和湿气损坏。它们被放置在防静电袋中。这些袋子随后被装入内盒,再放入外箱以便运输。
6.2 包装数量与标签说明
标准包装数量为每防静电袋200-1000片,每内盒4袋,每外箱10个内盒。包装上的标签包括以下代码:客户生产编号(CPN)、生产编号(P/N)、包装数量(QTY)、等级(CAT,可能用于发光强度或波长分档)、主波长(HUE)、正向电压(REF)和批号(LOT No)。
7. 应用建议
7.1 典型应用场景
此LED非常适合用作状态指示灯、小型显示屏的背光,以及需要鲜明黄绿色信号的消费电子产品(如电视、显示器、电话和电脑)的面板照明。
7.2 设计注意事项
电路设计:务必使用串联限流电阻。根据电源电压(VCC)、典型正向电压(VF~2.0V)和所需正向电流(IF,连续电流不得超过25mA)计算电阻值。公式:R = (VCC- VF) / IF.
PCB布局:遵循封装尺寸中推荐的焊盘图形。确保PCB上的极性标记与LED的阴极匹配。
热设计:对于在最大电流或接近最大电流下连续工作,需考虑PCB作为散热器的能力。使用连接到LED焊盘的更宽铜箔有助于散热。
光学设计:100度视角提供了宽光束。如需更聚焦的光线,可能需要外部透镜或反射器。
8. 技术对比与差异化
虽然此单一规格书未提供与其他型号的直接比较,但可以推断出此LED的关键差异化因素:
芯片技术:使用AlGaInP半导体材料是高效黄色和琥珀色LED的标准,提供良好的亮度和色纯度。
环保合规性:完全符合RoHS、REACH和无卤素标准,使其适用于环保法规严格的全球市场。
封装:标准的灯珠封装便于通孔应用的操作和焊接,尽管文档也提到了编带盘装的可用性,这表明存在SMD变体或与自动化组装的兼容性。
9. 常见问题解答(基于技术参数)
Q1:对于5V电源,我需要多大的电阻?
A1:以典型VF为2.0V,目标安全驱动电流20mA计算:R = (5V - 2.0V) / 0.020A = 150 Ω。使用最接近的标准值(例如150Ω或160Ω),并检查电阻的额定功率(P = I2R = 0.06W,因此1/8W或1/4W的电阻即可)。
Q2:我可以用3.3V驱动这个LED吗?
A2:可以。使用相同计算:R = (3.3V - 2.0V) / 0.020A = 65 Ω。使用68Ω标准电阻会导致电流略低(约19.1mA),这是可以接受的。
Q3:20 mcd有多亮?
A3:20毫坎德拉是中等亮度,适用于近距离观看的室内指示灯应用。在正常的室内照明条件下清晰可见。
Q4:"亮黄绿色"是什么意思?
A4:这是对其颜色(由约573 nm的主波长定义)的描述性名称。它在光谱上位于纯绿色(约525 nm)和纯黄色(约590 nm)之间。
Q5:需要散热器吗?
A5:对于在高环境温度下以绝对最大电流25mA连续工作,热考虑很重要。对于在室温下以20mA的典型使用,PCB走线通常就足够了。高温操作请参考降额曲线。
10. 实际用例
场景:为台式电脑设计电源指示灯。
实施方案:LED置于前面板上。它与一个180Ω限流电阻串联,连接到主板的5V待机电源轨。当电脑接通电源时(即使关机),5VSB电源轨激活,以约16.7mA的电流((5V-2.0V)/180Ω)点亮LED,提供清晰的"待机"指示。宽视角确保从各个角度都能看到。低功耗(LED+电阻约50mW)可忽略不计。无卤素和RoHS合规性符合计算机制造所需的环保标准。
11. 工作原理简介
此LED基于半导体二极管的电致发光原理工作。有源区由AlGaInP(铝镓铟磷)化合物半导体构成。当施加正向电压时,来自n型区的电子和来自p型区的空穴被注入有源区。当这些载流子复合时,它们以光子(光)的形式释放能量。AlGaInP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,黄绿色约为573-575 nm。环氧树脂封装用于保护半导体芯片,作为透镜塑造光输出光束(100度视角),并提高光提取效率。
12. 技术趋势(客观视角)
LED行业持续发展。虽然这是一个标准的通孔灯珠封装,但影响此类组件的更广泛趋势包括:
效率提升:持续的材料科学研究旨在提高AlGaInP LED的内量子效率(IQE)和光提取效率(LEE),可能带来相同电流下更高的亮度或相同亮度下更低的功耗。
小型化:由于更小的占位面积和与自动化贴片组装的兼容性,指示灯市场普遍向表面贴装器件(SMD)封装(如0603、0402)转移,尽管通孔封装在原型制作、维修和某些坚固应用中仍然相关。
颜色一致性:外延生长和分档工艺的进步允许对主波长和发光强度进行更严格的控制,从而在同一生产批次中提供更一致的器件间颜色和亮度。
可靠性与寿命:封装材料(环氧树脂、硅胶)和芯片贴装技术的改进持续提升了LED的长期可靠性和光通维持率,尤其是在高温工作条件下。
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。 |