LED灯珠 1003SYGD/S530-E2 规格书 - 3mm 圆形 - 2.0V - 20mA - 亮黄绿色 - 简体中文技术文档

1. 产品概述

1003SYGD/S530-E2是一款专为通用指示灯应用设计的高亮度直插式LED灯珠。它采用AlGaInP芯片，可发出亮丽的黄绿色光。该器件以其可靠性、坚固性以及符合环保标准（无铅且符合RoHS指令）为特点。它采用标准的3mm圆形漫射封装，其绿色树脂颜色与发射光相匹配，增强了对比度和可视性。

1.1 核心优势

• 高亮度：专为需要更高发光强度的应用而设计。
• 宽视角：具有110度半强度角（2θ1/2），确保从不同角度均有良好的可视性。
• 包装选择：提供编带包装，适用于自动化组装流程。
• 环保合规：产品无铅，符合RoHS指令。
• 颜色多样：作为系列产品的一部分，提供不同颜色和光强，以满足多样化的设计需求。

1.2 目标市场与应用

这款LED主要面向需要可靠、低成本状态指示的消费电子和工业控制市场。其典型应用包括但不限于：

• 电视机和电脑显示器上的电源和状态指示灯。
• 电话机键盘和功能键的背光。
• 各种计算机外设和内部组件上的指示灯。
• 仪器仪表和控制面板中的通用面板指示灯。

2. 深入技术参数分析

本节对规格书中定义的关键电气、光学和热学参数提供详细、客观的解读。

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。在此条件下工作不保证性能。

• 连续正向电流（IF）：25 mA。可连续施加到LED上的最大直流电流。
• 峰值正向电流（IFP）：60 mA。仅适用于脉冲条件（占空比1/10 @ 1kHz），以短暂实现更高的光输出。
• 反向电压（VR）：5 V。在反向偏置下超过此电压可能导致结击穿。
• 功耗（Pd）：60 mW。封装可耗散的最大功率，计算公式为 VF * IF。
• 工作与存储温度：分别为-40°C至+85°C和-40°C至+100°C，定义了可靠工作和非工作存储的环境极限。
• 焊接温度（Tsol）：260°C下5秒。定义了LED在波峰焊或手工焊接期间可承受的最大热曲线。

2.2 光电特性

这些参数在标准测试条件Ta=25°C和IF=20mA下测量，提供了基准性能。

• 发光强度（Iv）：12.5 mcd（典型值）。这是正向测量的光输出。最小保证值为6.3 mcd。
• 视角（2θ1/2）：110°（典型值）。发光强度至少为峰值强度一半的角度范围。漫射透镜创造了这种宽而均匀的视角模式。
• 主波长（λd）：573 nm（典型值）。光的感知颜色，位于光谱的黄绿色区域。
• 峰值波长（λp）：575 nm（典型值）。光谱功率分布达到最大值的波长。
• 正向电压（VF）：2.0 V（典型值），在20mA时范围为1.7V至2.4V。此参数对于电路设计中的限流电阻计算至关重要。
• 反向电流（IR）：在VR=5V时最大10 μA。表示LED反向偏置时的漏电流。

关于测量不确定性的说明：规格书规定了关键测量的公差：VF为±0.1V，Iv为±10%，λd为±1.0nm。在精密应用中必须考虑这些公差。

3. 性能曲线分析

提供的特性曲线为了解LED在不同条件下的行为提供了宝贵的见解。

3.1 光谱分布与指向性

相对强度 vs. 波长曲线显示了典型的窄带发射光谱，中心波长约为575nm，这是AlGaInP材料的特征。指向性曲线直观地证实了宽泛的、类似朗伯型的辐射模式，其半角为110°。

3.2 电流-电压（I-V）关系

正向电流 vs. 正向电压曲线呈指数关系，这是二极管的典型特征。在推荐的20mA工作点，电压约为2.0V。设计者必须使用串联电阻来设定电流，因为电压的微小变化会导致电流的巨大变化。

3.3 光输出与驱动电流关系

相对强度 vs. 正向电流曲线在较低电流下通常是线性的，但当电流接近最大额定值时，由于热效应增加，可能会显示出效率下降（亚线性增长）的迹象。

3.4 温度依赖性

相对强度 vs. 环境温度曲线显示光输出随温度升高而降低。这是LED的基本特性。在恒定电压下的正向电流 vs. 环境温度曲线表明，对于固定的串联电阻，由于正向电压的负温度系数，电流会随着温度升高而略微减小。

4. 机械与封装信息

4.1 封装尺寸

LED采用标准的3mm圆形漫射封装。规格书中的关键尺寸说明包括：

• 所有尺寸均以毫米（mm）为单位。
• 凸缘高度必须小于1.5mm（0.059\"）。
• 未指定尺寸的默认公差为±0.25mm。
• 规格书中的详细尺寸图规定了引脚间距、透镜直径、总高度以及引脚成型尺寸，这些对于PCB焊盘设计至关重要。

4.2 极性识别

阴极通常通过LED透镜边缘的平面和/或较短的引脚来识别。安装时必须注意正确的极性。

5. 焊接与组装指南

正确的操作对于保持LED性能和可靠性至关重要。

5.1 引脚成型

• 弯曲点必须距离环氧树脂灯珠底部至少3mm，以避免对封装施加应力。
• 在焊接前 soldering.
• 成型引脚。避免对封装施加应力。在室温下剪切引脚。
• 确保PCB孔与LED引脚完美对齐，以防止安装应力。

5.2 存储条件

• 存储于≤30°C且相对湿度（RH）≤70%的环境中。在此条件下，保质期为3个月。
• 如需更长时间存储（最长1年），请使用带有氮气和干燥剂的密封容器。
• 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≤300°C（适用于最大30W烙铁），焊接时间≤3秒。
• 波峰焊/浸焊：预热≤100°C，时间≤60秒。焊锡槽温度≤260°C，时间≤5秒。
• 在高温阶段避免对引脚施加应力。浸焊/手工焊接限制为一个周期。
• 焊接后，在LED冷却至室温前，保护其免受机械冲击。
• 使用能实现可靠焊点的尽可能低的焊接温度。

5.4 清洁

• 如有必要，仅在室温下使用异丙醇清洁，时间≤1分钟。
• 避免超声波清洗。如果绝对需要，请预先验证工艺以确保不会造成损坏。

5.5 热管理

尽管这是一个低功耗器件，但正确的热设计对于长期可靠性仍然很重要，尤其是在接近最大额定值工作时。在较高的环境温度下，应适当降低电流额定值，并参考任何提供的降额曲线。

6. 包装与订购信息

6.1 包装规格

LED的包装旨在确保其免受静电放电（ESD）和湿气的影响。

• 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

包装上的标签包含客户部件号（CPN）、产品号（P/N）、包装数量（QTY）、质量等级（CAT）、主波长（HUE）、参考号（REF）和批号（LOT No.）等信息。

7. 应用设计考量

7.1 电路设计

始终使用一个限流电阻与LED串联。电阻值（R）可使用欧姆定律计算：R = (Vcc - VF) / IF，其中Vcc是电源电压，VF是LED正向电压（保守设计可使用2.0V典型值或2.4V最大值），IF是所需正向电流（例如20mA）。确保电阻的额定功率足够（P = (Vcc - VF) * IF）。

7.2 PCB布局

遵循推荐的封装尺寸进行孔位设计。确保LED灯珠周围有足够的间隙以避免机械干涉。对于需要多个LED亮度一致的设计，请考虑对正向电压和发光强度进行分档。

7.3 寿命与可靠性

LED寿命通常定义为发光强度衰减至其初始值50%的点（L70，L50）。使LED在其绝对最大额定值以下工作，特别是在电流和温度方面，是最大化其工作寿命的主要方法。

8. 技术对比与差异化

1003SYGD/S530-E2通过其特定的属性组合，在3mm直插式LED市场中脱颖而出：

• 材料：使用AlGaInP半导体材料，在黄绿色到红色光谱范围内提供了高效率，相比旧技术具有优势。
• 亮度 vs. 视角：它在高典型发光强度（12.5mcd）和极宽视角（110°）之间提供了平衡的折衷，使其适用于离轴可视性很重要的应用。
• 环保重点：其无铅且符合RoHS的结构符合现代电子产品的环保法规。

9. 常见问题解答（FAQ）

9.1 对于5V电源，我应该使用多大的电阻？

使用典型VF=2.0V和目标IF=20mA：R = (5V - 2.0V) / 0.02A = 150 Ω。电阻上消耗的功率为(5V-2.0V)*0.02A = 0.06W，因此标准的1/8W（0.125W）或1/4W电阻是合适的。对于使用VF(max)=2.4V的保守设计，R = (5V-2.4V)/0.02A = 130 Ω。

9.2 我可以用3.3V电源驱动这颗LED吗？

可以。使用VF(typ)=2.0V和IF=20mA：R = (3.3V - 2.0V) / 0.02A = 65 Ω。验证LED上的压降（VF）小于您的电源电压，即使考虑到最大VF为2.4V（3.3V > 2.4V，因此是可行的）。

9.3 温度如何影响亮度？

随着环境温度升高，LED的发光强度会降低。这是半导体光源的物理特性。对于在温度范围内需要保持亮度一致的关键应用，可能需要反馈控制或温度补偿。

9.4 这颗LED适合户外使用吗？

其工作温度范围（-40°C至+85°C）允许其在许多户外环境中使用。然而，该封装并未专门针对防水或高抗紫外线性能进行评级。对于直接户外暴露，需要额外的环境保护（如三防漆、密封外壳）以防止湿气侵入和透镜老化。

10. 设计案例研究示例

场景：为具有多个LED（电源、局域网、广域网、Wi-Fi）状态指示灯的网络路由器设计一个状态指示面板。该面板需要在典型的办公室环境中从宽角度可读。

元件选择：选择1003SYGD/S530-E2是因为其110°的宽视角，确保了从不同桌面位置的可视性。黄绿色在黑色或灰色面板上提供了高视觉对比度，并且与常见的红/绿指示灯区分开来。

电路实现：路由器主PCB上有一个3.3V电源轨。每个LED串联一个68 Ω（接近计算值65 Ω的标准值）限流电阻，将电流设定为约19mA，在提供充足亮度的同时，远低于25mA的最大额定值。LED安装在一个具有适当引脚间距的小型子板上。

结果：指示灯在所需的视角锥体内提供了清晰、均匀的照明，通过在制造过程中遵守指定的焊接和存储指南，确保了可靠运行。

11. 工作原理简介

发光二极管（LED）是一种通过称为电致发光的过程发光的半导体器件。当正向电压施加在p-n结上时，来自n型区域的电子与来自p型区域的空穴在有源层（在本例中由AlGaInP制成）内复合。这种复合以光子（光粒子）的形式释放能量。发射光的特定波长（颜色）由半导体材料的能带隙决定。较宽的带隙产生较短的波长（更蓝的光），而较窄的带隙产生较长的波长（更红的光）。AlGaInP材料体系在产生黄、橙和红色光谱的光方面特别高效。环氧树脂透镜用于塑造光输出光束并保护半导体芯片。

12. 技术趋势

以该元件为代表的直插式LED技术被认为是一种成熟且完善的解决方案。当前的行业趋势显示，由于表面贴装器件（SMD）LED尺寸更小、更适合自动化贴片组装且通常具有更好的热性能，大多数新设计正强烈转向SMD LED。然而，像3mm圆形这样的直插式LED在需要更高单点亮度、更容易的手动原型制作和维修、高振动环境下的坚固性，或者直插式安装能提供更牢固机械连接的应用中，仍然具有相关性。基础的半导体材料技术（AlGaInP）在效率和寿命方面持续进行着渐进式改进。