SMD LED 93-22SURSYGC/S530-A3/TR8 技术数据手册 - 3.2x2.8x1.9mm - 电压 2.0-2.4V - 亮红/黄绿 - 英文版

1. 产品概述

本文件详细说明了一款高性能、表面贴装LED组件的规格，该组件集成了反射器。该器件设计旨在确保可靠性，并便于在自动化制造环境中进行组装。

1.1 核心优势

• 以12毫米载带包装，适用于7英寸卷盘，兼容标准自动化贴片设备。
• 设计兼容红外（IR）和气相回流焊接工艺。
• 符合EIA标准包装规范。
• 兼容IC输入。
• 无铅结构且符合RoHS标准。
• 集成式反射器，用于增强光线方向性与强度。

1.2 目标应用

此LED适用于多种指示灯和背光功能，包括：

• 电信设备（电话、传真机）。
• 音视频设备。
• 电池供电设备。
• 户外应用指标。
• 办公设备。
• 适用于开关、符号及其他LED的平面背光。
• 通用指示。

2. 器件选型与技术参数

2.1 设备选型指南

该产品根据芯片材料提供两种主要颜色版本：

• SUR：采用AlGaInP芯片，可发出亮红色光。封装树脂为无色透明。
• SYG：采用AlGaInP芯片，可发出亮黄绿色光。封装树脂为透明无色。

2.2 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。所有数值均在环境温度（Ta）为25°C时规定。

2.3 电光特性

在Ta=25°C和I条件下测得的典型性能参数_F=20mA，除非另有说明。

3. 性能曲线分析

3.1 正向电流与正向电压关系（IV曲线）

所提供的SUR（红色）和SYG（黄绿色）两种型号的曲线均显示出典型的二极管特性。正向电压（V_F）具有正温度系数，这意味着它会随着环境温度的升高而略有下降。在20mA的典型工作电流下，V_F 约为2.0V，最大规定值为2.4V。这种相对较低的正向电压对于电池供电的应用是有利的。

3.2 相对发光强度与正向电流关系

光输出（发光强度）随正向电流的增加而增加。在正常工作范围内，曲线通常呈线性，但在较高电流下会趋于饱和。不建议在超过25mA连续电流的绝对最大额定值下工作，因为这可能导致加速老化并缩短使用寿命。脉冲电流额定值（占空比1/10时为60mA）允许在短时间内实现更高的亮度。

3.3 相对发光强度与环境温度的关系

与大多数LED一样，此器件的发光输出具有温度依赖性。随着环境温度升高，其发光强度会下降。降额曲线对于设计至关重要，尤其是在环境温度较高或热管理不佳的应用中。该曲线表明，必须随着温度升高而降低允许的正向电流，以保持在功耗限制范围内并确保可靠性。

3.4 光谱分布

光谱图证实了AlGaInP芯片的单色性。SUR型号的主波长集中在624纳米附近（红色），而SYG型号则集中在573纳米附近（黄绿色）。两者的光谱带宽（半高宽）均约为20纳米，表明其具有良好的色纯度。

3.5 辐射方向图

极坐标图展示了一个宽阔的、类似朗伯型的发射模式，其典型的半强度角（2θ_1/2130°的一半。集成反射器有助于塑造此光束，提供一致的视角，适用于需要从宽范围可见的指示灯应用。

4. 机械与封装信息

4.1 封装尺寸

SMD封装具有紧凑的占位面积。关键尺寸包括本体尺寸约为3.2mm x 2.8mm，高度约为1.9mm。阴极通常通过封装上的视觉标记（如凹口或绿色色调）来识别。数据手册中提供了带公差（通常为±0.1mm）的详细尺寸图，用于PCB焊盘图形设计。

4.2 卷盘与载带包装

元件采用宽度为12mm的压纹载带供应，卷绕在直径为7英寸（178mm）的卷盘上。每盘包含1000件。载带尺寸（凹槽尺寸、间距等）均标准化，以确保与自动化组装设备的兼容性。包装包含防潮措施，如干燥剂和铝箔防潮袋，以在存储和运输过程中保护元件，这对于非气密性SMD封装尤为重要。

4.3 标签与分Bin系统说明

卷盘上的标签提供了关键的订购和可追溯性信息。更重要的是，它标示了器件的性能分档：

• CAT (Luminous Intensity Rank): 此代码规定了卷盘上LED的最小光强等级，确保同一生产批次内的亮度一致性。
• HUE (Dominant Wavelength Rank): 此代码指定波长分档，确保颜色一致性。这对于多个LED相邻使用的应用尤为重要。
• REF (正向电压等级): 此代码指定正向电压分档，对于需要并联灯串间严格电流匹配或特定驱动电压要求的设计非常有用。

5. 焊接与组装指南

5.1 回流焊温度曲线

该器件适用于无铅回流焊工艺。建议的最高焊接温度为封装端子处260°C，温度高于217°C的总时间不得超过60秒。应遵循包含预热、恒温、回流和冷却阶段的典型回流焊温度曲线。规定可使用红外回流焊或气相回流焊。

5.2 手工焊接

若必须进行手工焊接，务必极其小心。烙铁头温度不应超过350°C，且与任何引脚的接触时间应限制在3秒或更短。可在焊点与封装本体之间的引脚上使用散热装置。

5.3 储存与处理

元器件应在其原始未开封的防潮袋中，在规定的存储温度范围（-40°C 至 +100°C）内储存。一旦打开包装袋，元器件应在规定的时间（通常在工厂条件下为168小时）内使用，或根据制造商提供的湿度敏感等级（MSL）说明进行重新烘烤，以防止在回流焊过程中发生“爆米花”现象。

6. 应用建议与设计考量

6.1 电流限制

LED是一种电流驱动器件。当使用电压源驱动时，必须串联一个限流电阻。电阻值可根据欧姆定律计算：R = (V_source - V_F) / I_F. 始终采用数据手册中的最大V_F （2.4V）进行稳健设计，以确保即使存在器件间的差异，电流也不会超过限制。

6.2 热管理

尽管功耗较低（最大60mW），但PCB上有效的热管理可提高使用寿命并维持亮度。确保PCB焊盘图案具有足够的散热设计，并且如果可能，将散热焊盘（如果存在）连接到接地层以辅助散热。避免同时以最大电流和最高温度工作。

6.3 ESD 防护注意事项

尽管该器件具有2000V HBM ESD等级，但在组装和操作过程中仍应遵循标准静电防护操作规范，以防止潜在损伤。

6.4 光学设计

130°的宽广视角使这款LED适用于许多指示灯应用，无需二次光学元件即可直接观看。对于背光应用，可使用导光板或扩散片来实现均匀照明。反光杯有助于减少侧向发光并将光线导向正前方。

7. 技术对比与差异化

This LED family differentiates itself through several key features:

• 芯片技术：采用AlGaInP半导体材料，与GaAsP等旧技术相比，为红光和黄绿光提供了高效率和出色的色彩饱和度。
• 集成反射器：内置反射杯增强了正向光输出，并提供了清晰的光束图案，无需外部组件，节省了空间和成本。
• 坚固封装：该封装设计适用于高可靠性焊接工艺（无铅回流焊）并包含防潮保护，使其适用于现代电子制造。
• 综合分档: 三参数分档（强度、波长、电压）允许设计者为需要一致性的应用选择性能公差严格的产品。

8. 常见问题解答（基于技术参数）

8.1 峰值波长与主波长有何区别？

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。对于光谱对称的LED，两者数值接近。对于设计者而言，主波长在颜色匹配方面更具相关性。

8.2 我能否以30mA驱动此LED以获得更高亮度？

不能。其连续正向电流（I_F）的绝对最大额定值为25mA。以30mA工作会超出此额定值，可能导致不可逆的损坏，显著缩短工作寿命，并使可靠性保证失效。如需更高亮度，请选择额定电流更高的LED，或在应用允许的情况下使用脉冲模式（最大60mA，占空比1/10）。

8.3 为什么光强给出的是最小值/典型值，而不是一个严格的范围？

由于半导体制造工艺的差异，LED的性能是分档的。数据手册提供“典型值”作为通用参考。具体订单实际保证的最低值由 CAT （光强等级）代码在卷盘标签上定义。工程师应基于其指定的分档的最小光强进行设计。

8.4 HUE分档对我的应用有多关键？

这取决于具体应用。对于单个指示灯LED，HUE分档可能并不关键。然而，如果在面板、阵列或背光中并排使用多个LED，混合使用不同HUE分档的器件可能会导致明显的颜色差异（“颜色分档”）。对于此类应用，指定一个严格的HUE分档或从同一批次订购整盘料是至关重要的。

9. 实际设计与使用示例

9.1 示例1：消费类设备的状态指示灯

场景无线音箱的电源按钮指示灯。
设计使用SYG（黄绿）型号LED作为中性的“电源开启”指示。在3.3V电源下，使用串联电阻以15mA（低于典型的20mA）驱动：R = (3.3V - 2.0V) / 0.015A ≈ 87Ω（选用82Ω或100Ω标准阻值）。这能在提供充足亮度的同时，最大化电池寿命和设备使用寿命。其宽视角确保从各个角度都能清晰可见。

9.2 示例2：薄膜开关标识背光

场景：照亮控制面板上的符号。
设计：使用多个SUR（红色）LED，围绕面板周边放置，并朝向导光层向内照射。其宽视角有助于将光耦合到导光层中。由于外壳内部可能存在温升，请参考正向电流降额曲线。为确保产品在整个寿命期内可靠运行，较为审慎的做法是以18-20mA驱动LED，而非满额的25mA。通过选择相同CAT和HUE分档的LED，可以改善均匀性。

10. 技术原理与发展趋势

10.1 工作原理

该LED基于由磷化铝镓铟（AlGaInP）制成的半导体p-n结。当施加正向电压时，电子和空穴被注入有源区并在其中复合。复合过程中释放的能量以光子（光）的形式发射出来。AlGaInP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）——在此例中为红色和黄绿色。环氧树脂封装体用于保护芯片，同时作为透镜来塑造光输出，并在需要时包含荧光粉（对于此类单色光LED则不需要）。反射杯通常由高反射率的塑料或镀层材料制成，环绕芯片以将侧面发射的光线重新导向正前方，从而在目标观察方向上增加有用的发光强度。

10.2 行业趋势

此类SMD LED的发展遵循以下几个关键的行业趋势：

• Miniaturization & Integration在保持或提升光输出的同时，持续缩小封装尺寸。将反射器和静电防护等功能集成于封装内已成为标准做法。
• 更高效率内部量子效率（IQE）和光提取效率的持续提升，带来了更高的发光效能（每瓦电产生更多光），从而降低了功耗和热负荷。
• 增强的可靠性：封装材料（环氧树脂、硅胶）和芯片贴装技术的改进，提高了对热循环、湿气及其他环境应力的抵抗能力，从而延长了工作寿命（通常额定为L70/B50，可达50,000小时或更长）。
• 标准化与自动化：封装（如7英寸卷盘上的12毫米载带）和封装尺寸高度标准化，以简化自动化组装流程，从而降低制造成本。
• 聚焦色彩一致性: 在消费电子和显示领域，视觉均匀性至关重要，因此对波长（色调）和光强（色度）更严格的分类容差需求日益增长。

在这一不断发展的领域中，该组件代表了一种成熟、可靠且高性价比的解决方案，适用于广泛的主流指示灯和背光应用。