T-1 3mm 白光LED灯珠规格书 - 3.0x5.0mm封装 - 典型电压3.2V - 驱动电流20mA - 光强14.25-28.5千毫坎德拉 - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档详细阐述了一款采用主流T-1（3mm）圆形封装的高亮度白光发光二极管（LED）的技术规格。该器件旨在提供卓越的光输出，适用于需要明亮、清晰指示或照明的应用场景。

其核心技术采用氮化铟镓（InGaN）半导体芯片，可发射蓝光。该蓝光通过沉积在LED反射杯内的荧光粉涂层，转换为宽光谱白光。最终产生的白光具有由CIE 1931色度图标准定义的特定色度坐标特征。

1.1 核心优势与目标市场

本系列LED的主要优势在于其紧凑、符合行业标准的外形尺寸内实现了高光功率。该器件设计可靠，符合现代环保与安全标准。

• 高光输出：在同等尺寸下提供高强度亮度。
• 标准封装：T-1圆形封装确保与现有PCB焊盘和插座的兼容性。
• 法规遵从性：产品符合RoHS（有害物质限制）、欧盟REACH法规，并归类为无卤素产品，满足溴（Br）和氯（Cl）含量的特定限值。
• ESD防护：具备高达4kV的静电放电（ESD）耐受电压，增强了处理鲁棒性。

目标应用广泛，主要集中在需要清晰、明亮信号指示的领域。关键市场包括信息面板和显示器的背光、消费及工业电子产品中的状态或光学指示器，以及各种标志灯应用。

2. 深入技术参数分析

透彻理解器件的极限参数和工作特性，对于可靠的电路设计和长期性能至关重要。

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应力极限。不保证在此极限下或超过此极限的操作，为确保可靠性能应予以避免。

• 连续正向电流（I_F）：30 mA
• 峰值正向电流（I_FP）：100 mA（占空比1/10，频率1 kHz条件下）
• 反向电压（V_R）：5 V
• 功耗（P_d）：100 mW
• 工作温度（T_opr）：-40°C 至 +85°C
• 储存温度（T_stg）：-40°C 至 +100°C
• 焊接温度（T_sol）：最高260°C，最长5秒（波峰焊或回流焊）。

2.2 光电特性（Ta=25°C）

这些参数在标准测试条件下测量，代表器件在正向电流（I_F）为20 mA驱动时的典型性能。

• 正向电压（V_F）：2.8 V（最小），3.2 V（典型），3.6 V（最大）。LED上的典型压降为3.2V。
• 发光强度（I_V）：14,250 mcd（最小），28,500 mcd（最大）。实际强度已分档（见第3节）。
• 视角（2θ_1/2）：15度（典型）。此窄视角将光输出集中，有助于实现高轴向光强。
• 色度坐标：根据CIE 1931色度空间，x=0.29，y=0.30（典型）。这定义了所发出光线的特定白点。
• 反向电流（I_R）：在V_R=5V时，最大50 µA。

3. 分档系统说明

为管理生产差异并允许精确选择，LED根据关键参数被分类到不同的档位中。

3.1 发光强度分档

LED根据其在20 mA下测得的发光强度进行分选。这使得设计者可以选择适合其应用的亮度等级。

• W档：14,250 至 18,000 mcd
• X档：18,000 至 22,500 mcd
• Y档：22,500 至 28,500 mcd

发光强度的总体容差为±10%。

3.2 正向电压分档

LED也根据其正向压降进行分档，这对于电源设计以及确保并联配置中的电流一致性非常重要。

• 0档： V_F= 2.8V 至 3.0V
• 1档： V_F= 3.0V 至 3.2V
• 2档： V_F= 3.2V 至 3.4V
• 3档： V_F= 3.4V 至 3.6V

正向电压的测量不确定度为±0.1V。

4. 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。

4.1 相对光强 vs. 正向电流

该曲线显示光输出（相对光强）随正向电流增加而增加，但关系并非完全线性，尤其是在较高电流下。以超过推荐连续电流（30mA）驱动LED可能导致效率降低和加速老化。

4.2 正向电流 vs. 正向电压（I-V曲线）

I-V曲线展示了典型的二极管指数关系。对于这款白光LED，电流开始显著增加的“拐点”电压大约在2.8V至3.0V之间。稳定的恒流驱动，而非恒压驱动，对于保持一致的发光输出至关重要。

4.3 相对光强 vs. 环境温度

LED的光输出具有温度依赖性。该曲线通常显示，随着环境温度（T_a）升高，发光强度会下降。应用中需要有效的热管理以维持亮度，尤其是在接近最高温度极限运行时。

4.4 色度坐标 vs. 正向电流

此图揭示了白光颜色（其色度坐标）如何随驱动电流变化而发生轻微偏移。对于颜色要求严格的应用，必须使用恒流驱动器以维持稳定的白点。

4.5 光谱分布

相对光强 vs. 波长图显示了发射光谱。采用蓝光芯片+荧光粉系统的白光LED将显示一个强烈的蓝色峰（来自InGaN芯片）和一个更宽的黄/红色发射带（来自荧光粉）。组合光谱决定了显色指数（CRI）和相关色温（CCT），尽管本规格书中未列出具体的CCT值。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

LED采用标准的T-1（3mm）径向引线封装。关键尺寸包括：

• 整体直径：约5.0 mm（最大）。
• 引脚间距：2.54 mm（标准0.1英寸间距，测量点为引脚伸出封装处）。
• 总高度：可变，包括环氧树脂透镜和引脚。凸缘下方的突出树脂最大为1.5mm。
• 引线直径：符合标准元件插入要求。

除非另有说明，所有尺寸公差均为±0.25mm。设计者必须参考详细的机械图纸以确定精确的PCB孔位和禁布区。

5.2 极性识别

对于径向引线LED，极性通常通过两个特征指示：较长的引脚是阳极（正极），并且在靠近阴极（负极）引脚的塑料透镜边缘通常有一个平面或凹口。组装时必须注意正确的极性，以防止反向偏压损坏。

6. 焊接与组装指南

正确的处理和焊接对于防止LED受到机械或热损伤至关重要。

6.1 引脚成型

• 弯曲必须在距离环氧树脂透镜根部至少3mm的位置进行。
• 引脚成型应始终在焊接过程之前完成。
• 弯曲过程中避免对LED封装体施加应力。
• 在室温下剪切引脚；使用热剪钳可能导致失效。
• PCB孔必须与LED引脚完美对齐，以避免安装应力。

6.2 储存条件

• 推荐储存条件：≤ 30°C，相对湿度（RH）≤ 70%。
• 在原装运输袋中的保质期：3个月。
• 如需更长时间储存（最长1年），请将其置于充有氮气并放有干燥剂的密封容器中。
• 避免在潮湿环境中温度骤变，以防凝结。

6.3 焊接工艺

焊点到环氧树脂灯体的最小距离必须为3mm。

手工焊接：

• 烙铁头温度：最高300°C（针对最大30W烙铁）。
• 每引脚焊接时间：最长3秒。

波峰焊或浸焊：

• 预热温度：最高100°C（最长60秒）。
• 焊锡槽温度：最高260°C。
• 槽内接触时间：最长5秒。

关键注意事项：

• 避免在LED因焊接而发热时对引脚施加应力。
• 不要对LED进行超过一次的焊接循环（浸焊/手工焊）。
• 保护环氧树脂透镜免受助焊剂飞溅和清洗溶剂的损害。

7. 包装与订购信息

7.1 包装规格

LED的包装旨在防止运输和储存过程中的静电放电（ESD）和湿气损坏。

• 一级包装：防静电袋。
• 每袋数量：200 至 500 片。
• 二级包装：5袋放入一个内盒。
• 三级包装：10个内盒装入一个主（外）箱。

7.2 标签说明

袋子和纸箱上的标签包含以下信息，用于追溯和识别：

• P/N：零件号（特定产品代码）。
• CAT：类别代码，表示发光强度和正向电压的组合档位（例如，一个代表强度Y档和电压1档的代码）。
• HUE：颜色等级或色度档位。
• LOT No：生产批号，用于质量追踪。
• QTY：包装内数量。

8. 应用说明与设计考量

8.1 典型应用场景

• 信息面板与背光：其高强度和窄视角使其成为背光分段或点阵显示器的理想选择，这些应用需要明亮、易读的字符。
• 光学指示器：非常适合设备中的状态灯、电源指示灯或警告灯，即使是在环境光下也需要高可见度。
• 标志灯：适用于位置指示器、出口标志或低照度建筑装饰照明。

8.2 电路设计考量

• 限流：务必使用串联限流电阻或恒流驱动器。使用公式 R = (V_电源- V_F) / I_F计算电阻值。使用分档或规格书中的最大V_F值，以确保在V_F较低时电流不超过极限。
• 并联连接：避免在没有独立限流元件的情况下直接将LED并联。V_F的差异会导致电流不均，其中一个LED会汲取大部分电流并过早失效。
• 热管理：尽管功耗较低（最大100mW），仍需确保足够的通风，并避免将LED放置在PCB上靠近其他热源的位置。高结温会降低光输出和寿命。
• 反向电压保护：最大反向电压仅为5V。在交流或双极性信号应用中，或在可能发生反接的情况下，应在LED两端并联一个保护二极管（阴极对阳极，阳极对阴极）以钳位反向电压。

9. 技术对比与差异化

与通用的3mm白光LED相比，本器件具有明显优势：

• 更高强度档位：最大强度达28,500 mcd，比通常范围在2,000至10,000 mcd的标准3mm LED亮度显著更高。
• 窄视角（15°）：将光通量集中到更窄的光束中，与视角更宽（例如30°或60°）的LED相比，轴向（轴上）光强更高。这是定向照明应用的关键差异化因素。
• 集成齐纳二极管（可选/保护版本）：额定值中提到的齐纳反向电压（V_z）和电流（I_z）表明某些型号可能包含集成的反向电压保护齐纳二极管，这在基础LED封装中并不常见。
• 全面合规：明确符合无卤素、REACH和RoHS标准，对于面向欧洲等受监管市场的设计者以及拥有严格环保政策的公司来说是一个关键因素。

10. 常见问题解答（FAQ）

Q1：我应该使用多大的驱动电流？

A1：标准测试条件和推荐工作点是20 mA。您可以将其驱动至绝对最大额定值30 mA连续电流，但这会增加功耗，产生更多热量，并可能缩短工作寿命。为在亮度、效率和寿命之间取得最佳平衡，推荐使用20 mA。

Q2：如何解读发光强度分档？

A2：包装标签上的分档代码（W, X, Y）告诉您该批次LED保证的最小和最大强度。例如，Y档LED将是本系列中最亮的。订购时请指定所需档位，以确保生产中的亮度一致性。

Q3：我可以将此LED用于户外应用吗？

A3：其工作温度范围（-40°C 至 +85°C）支持许多户外环境。然而，环氧树脂透镜材料在长时间直接阳光照射下可能易受紫外线降解和变黄，这会降低光输出并改变颜色。对于严苛的户外使用，采用抗紫外线硅胶透镜的LED更为合适。

Q4：为什么视角这么窄？

A4：15°的窄视角是一种设计特性，旨在实现非常高的轴向发光强度（以毫坎德拉为单位）。光线被聚焦成更窄的光束。如果您需要更宽区域的照明，则应选择视角更宽（例如60°）的LED，但其轴向光强会较低。

11. 工作原理

这款LED基于半导体中的电致发光原理工作。当施加超过二极管带隙的正向电压时，电子和空穴在InGaN有源区内复合，以光子的形式释放能量。InGaN合金的特定成分导致发射波长约为450-470 nm的蓝光。

该蓝光并非直接发射。相反，它照射到沉积在反射杯内的一层荧光粉材料（通常是掺铈的钇铝石榴石，即YAG:Ce）上。荧光粉吸收高能蓝色光子，并在黄光和红光区域的宽光谱范围内重新发射较低能量的光子。人眼感知到的剩余蓝光与转换后的黄/红光的混合光即为白光。确切的白色“色调”（冷白、中性白、暖白）由蓝光与黄/红光的比例决定，该比例通过荧光粉的成分和厚度来控制。

12. 技术趋势

所述技术代表了从LED产生白光的成熟且广泛采用的方法。“蓝光芯片+荧光粉”方法具有成本效益，并允许对色温进行良好控制。当前行业趋势包括：

• 效率提升（lm/W）：InGaN芯片设计、荧光粉效率和封装架构的持续改进不断推动光效提高，在相同光输出下降低能耗。
• 色彩质量改善：开发多荧光粉混合物（添加红色荧光粉）以提高显色指数（CRI），在LED光下提供更自然、更准确的色彩还原。
• 小型化与高密度封装：虽然这是一款通孔元件，但更广泛的市场趋势是朝向更小的表面贴装器件（SMD）封装（例如2835、2016、1515），以实现自动化组装和更高密度的照明阵列。
• 专用光谱：LED正被设计成具有特定光谱输出，用于超越通用照明的应用，例如园艺照明（针对植物生长优化）或人本照明（可调白光以模拟自然日光周期）。