目录
- 1. 产品概述
- 1.1 产品标识与命名规则
- 2. 机械与光学规格
- 2.1 物理尺寸与布局
- 2.2 光学特性
- 3. 电气与热学参数
- 3.1 绝对最大额定值
- 3.2 典型电气特性
- 4. 分档与分类系统
- 4.1 光通量分档
- 4.2 正向电压分档
- 4.3 主波长分档
- 5. 性能特性与曲线
- 5.1 正向电流 vs. 正向电压 (I-V曲线)
- 5.2 相对光通量 vs. 正向电流
- 5.3 相对光谱功率 vs. 结温
- 5.4 光谱功率分布
- 6. 组装与操作指南
- 6.1 焊接建议
- 6.2 热管理
- 6.3 ESD敏感性
- 7. 包装与订购信息
- 7.1 编带与卷盘规格
- 7.2 订购代码结构
- 8. 应用说明与设计考量
- 8.1 典型应用
- 8.2 驱动器选择
- 8.3 光学设计
- 9. 可靠性与寿命
- 10. 技术对比与优势
- 10.1 陶瓷封装 vs. 塑料封装
- 10.2 大功率单芯片设计
1. 产品概述
本文档提供了一款大功率陶瓷3535系列1W绿光发光二极管(LED)的完整技术规格。相比传统塑料封装,陶瓷基板提供了卓越的热管理能力,可实现更高的驱动电流和更优的长期可靠性。此LED专为在严苛环境下需要高亮度和稳定性能的应用而设计。
1.1 产品标识与命名规则
产品型号标识为T1901PGA。命名规则遵循结构化代码:T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□。此代码可分解为几个关键参数:
- 封装代码 (19):表示陶瓷3535封装。
- 芯片数量代码 (P):表示单颗大功率LED芯片。
- 颜色代码 (G):指定为绿光。
- 光学代码 (A):详述透镜或光学设计(具体含义由代码隐含)。
- 光通量分档代码:定义光通量输出分档的多位代码。
- 色温/波长分档代码:指定主波长范围的代码。
系统中定义的其他颜色代码包括红光 (R)、黄光 (Y)、蓝光 (B)、紫光 (U)、橙光 (A)、红外光 (I)、暖白光 L (<3700K)、中性白光 C (3700-5000K) 和冷白光 W (>5000K)。
2. 机械与光学规格
2.1 物理尺寸与布局
该LED采用陶瓷3535表面贴装封装。精确的尺寸图纸显示了包含关键尺寸的顶视图和侧视图。关键尺寸包括整体封装尺寸为3.5mm x 3.5mm。文档提供了推荐的PCB组装焊盘图案(封装)和钢网设计,以确保正确的焊接和热性能。公差规定为:.X尺寸为±0.10mm,.XX尺寸为±0.05mm。
2.2 光学特性
主要光学参数在标准测试电流350mA和焊点温度(Ts)25°C下测量。
- 主波长 (λd):525 nm(典型值)。
- 视角 (2θ1/2):120度,提供类似朗伯体的宽角度发射模式,适用于区域照明。
- 光通量:该值取决于分配给该单元的具体光通量分档(参见第3.3节)。
3. 电气与热学参数
3.1 绝对最大额定值
超出这些限值的应力可能导致永久性损坏。所有值均在Ts=25°C下指定。
- 连续正向电流 (IF):500 mA
- 峰值正向脉冲电流 (IFP):700 mA(脉冲宽度≤10ms,占空比≤1/10)
- 功耗 (PD):1800 mW
- 工作温度 (Topr):-40°C 至 +100°C
- 储存温度 (Tstg):-40°C 至 +100°C
- 结温 (Tj):125°C
- 焊接温度 (Tsld):回流焊峰值温度为230°C或260°C,最长10秒。
3.2 典型电气特性
在Ts=25°C,IF=350mA条件下测量。
- 正向电压 (VF):3.5 V(典型值),3.6 V(最大值)
- 反向电压 (VR):5 V
- 反向电流 (IR):50 μA(最大值)
4. 分档与分类系统
为确保生产中的颜色和亮度一致性,LED根据关键参数被分选到不同的档位中。
4.1 光通量分档
光通量在350mA下测量。分档由字母代码定义,指定了最小值(Min)和典型值(Type)。光通量测量容差为±7%。
- 代码 1R:最小 55 lm,典型 60 lm
- 代码 1S:最小 60 lm,典型 65 lm
- 代码 1T:最小 65 lm,典型 70 lm
- 代码 1W:最小 70 lm,典型 75 lm
- 代码 1X:最小 75 lm,典型 80 lm
- 代码 1Y:最小 80 lm,典型 87 lm
4.2 正向电压分档
正向电压在350mA下测量。分档确保了串联/并联灯串中的电气兼容性。容差为±0.08V。
- 代码 1:2.8V 至 3.0V
- 代码 2:3.0V 至 3.2V
- 代码 3:3.2V 至 3.4V
- 代码 4:3.4V 至 3.6V
4.3 主波长分档
对于绿光LED,主波长被分档以控制精确的绿色色调。
- 代码 G5:519 nm 至 522.5 nm
- 代码 G6:522.5 nm 至 526 nm
- 代码 G7:526 nm 至 530 nm
5. 性能特性与曲线
图形数据提供了在不同条件下LED行为的深入洞察。
5.1 正向电流 vs. 正向电压 (I-V曲线)
该曲线显示了电流与电压之间的指数关系。这对于设计正确的限流驱动器至关重要。图中确认了在350mA下典型的VF为3.5V。
5.2 相对光通量 vs. 正向电流
此图说明了光输出如何随驱动电流增加而增加。通常,在较高电流下,由于效率下降和热效应,光输出呈亚线性增长,这突显了热管理对于维持亮度的重要性。
5.3 相对光谱功率 vs. 结温
LED的光谱输出会随结温变化。对于绿光LED,峰值波长通常随温度升高而略微减小(蓝移)。此图量化了这种偏移,对于颜色要求严格的应用非常重要。
5.4 光谱功率分布
该曲线显示了这款绿光LED在整个可见光谱范围内的光强分布,中心波长约为525nm。它显示了单色LED典型的相对较窄的光谱带宽。
6. 组装与操作指南
6.1 焊接建议
陶瓷封装兼容标准的红外或对流回流焊接工艺。推荐的最大焊接曲线为峰值温度230°C或260°C,最长10秒。提供的钢网设计确保了正确的焊膏量,以实现可靠的焊点和从散热焊盘到PCB的最佳热传递。
6.2 热管理
有效的热管理对性能和寿命至关重要。陶瓷封装具有低热阻,但必须安装在具有足够散热通孔和(如有必要)外部散热器的PCB上,以将结温维持在125°C以下,尤其是在接近500mA最大电流运行时。
6.3 ESD敏感性
与所有半导体器件一样,LED对静电放电(ESD)敏感。在操作和组装过程中应遵守标准的ESD预防措施(使用接地腕带、导电垫和离子风机)。
7. 包装与订购信息
7.1 编带与卷盘规格
产品以压纹载带形式供应,适用于自动贴片组装。详细图纸规定了凹槽尺寸、带宽度、卷盘直径和元件方向。3535陶瓷封装使用与高速贴片设备兼容的标准编带格式。
7.2 订购代码结构
完整的订购代码基于第1.1节描述的命名规则构建。订购时,请指定完整代码,包括封装(19)、芯片数量(P)、颜色(G)、光学(A),以及根据应用需求所需的光通量和波长分档代码。
8. 应用说明与设计考量
8.1 典型应用
- 建筑照明:需要高亮度和颜色稳定性的立面照明、灯槽照明和重点照明。
- 汽车照明:内饰照明、信号灯(符合颜色规格要求时)。
- 便携式照明:高端手电筒和工作灯。
- 特种照明:机器视觉、舞台灯光和标识牌。
8.2 驱动器选择
为确保可靠运行,必须使用恒流驱动器。应根据所需的正向电流(例如,典型使用350mA,最大输出可达500mA)和LED的正向电压分档来选择驱动器,尤其是在串联多个器件时。驱动器必须具备适当的过温和过流保护功能。
8.3 光学设计
120度视角非常适合宽广、均匀的照明。对于聚焦光束,设计二次光学元件(反射器或透镜)时必须考虑LED的主透镜和发射模式。机械图纸为光学对准提供了必要的基准点。
9. 可靠性与寿命
虽然此摘录未提供具体的L70或L50寿命数据(光通量降至初始值70%或50%的时间),但陶瓷封装通过为给定功耗维持更低的结温,本身就支持更长的寿命。寿命主要取决于结温和驱动电流;在推荐规格范围内运行可最大化使用寿命。
10. 技术对比与优势
10.1 陶瓷封装 vs. 塑料封装
陶瓷3535封装相比标准塑料SMD封装(例如PLCC、5050)具有显著优势:
- 卓越的导热性:陶瓷基板散热更高效,允许更高的驱动电流和更好的性能维持。
- 增强的可靠性:陶瓷耐湿气和紫外线降解,在恶劣环境下性能更稳定。
- 更好的颜色稳定性:更低的工作结温可最大程度减少波长偏移和光衰。
10.2 大功率单芯片设计
使用单颗大芯片(由‘P’表示)而非多颗小芯片,可改善电流密度均匀性,并且在相似功率水平下,相比多芯片设计可提供更好的整体光效和可靠性。
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。 |