LED灯珠3294-15UBGC/S400-A6规格书 - 超蓝光505nm - 3.5V - 20mA - 90°视角 - 中文技术文档

1. 产品概述

3294-15UBGC/S400-A6是一款高亮度LED灯珠，专为需要卓越光输出的应用而设计。该器件采用InGaN/SiC芯片材料，配合水清透镜，可发出超蓝光。其特点是可靠性高、坚固耐用，并提供多种包装选项，包括编带包装。

1.1 核心优势与目标市场

该系列LED的主要优势在于其增强的亮度，使其非常适合对高可见度要求严格的背光和指示灯应用。主要目标市场和应用包括电视机、电脑显示器、电话以及通用计算设备，这些领域都需要稳定且明亮的蓝色照明。

2. 技术参数深度解析

本节根据规格书，对器件的关键电气、光学和热学参数进行详细、客观的分析。

2.1 绝对最大额定值

绝对最大额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。不建议在此条件下操作LED。额定值在环境温度（Ta）为25°C时指定。

• 连续正向电流（IF）：25 mA。这是可以持续施加到LED上的最大直流电流。
• 峰值正向电流（IF(Peak)）：100 mA。此额定值通常适用于短脉冲条件，不得超出。
• 反向电压（VR）：5 V。施加超过此限制的反向电压可能导致结击穿。
• 功耗（Pd）：120 mW。这是封装可以耗散的最大功率，计算公式为正向电压（VF）* 正向电流（IF）。
• 工作温度（Topr）：-40°C 至 +85°C。可靠工作的环境温度范围。
• 存储温度（Tstg）：-40°C 至 +100°C。
• 静电放电（ESD）：1000 V（人体模型）。这表明具有中等水平的ESD敏感性；需要采取适当的处理程序。
• 焊接温度（Tsol）：260°C，持续5秒。这定义了回流焊接温度曲线的耐受度。

2.2 光电特性

光电特性在标准测试电流IF=20mA和环境温度Ta=25°C下测量，代表典型工作条件。

• 发光强度（Iv）：400（最小值）至800（典型值）mcd。这个宽泛的分档范围表明了生产差异；设计者应考虑最小值以确保最坏情况下的亮度。
• 视角（2θ1/2）：90°（典型值）。这定义了发光强度降至其峰值一半时的全角，提供了宽广的发射模式。
• 峰值波长（λp）：502 nm（典型值）。光谱发射最强的波长。
• 主波长（λd）：505 nm（典型值）。人眼感知到的单一波长，定义了"超蓝光"的颜色。
• 光谱辐射带宽（Δλ）：30 nm（典型值）。半峰全宽处的光谱宽度。
• 正向电压（VF）：3.5 V（典型值），20mA时最大4.3 V。此参数对于驱动器设计和电源选择至关重要。
• 反向电流（IR）：VR=5V时最大50 μA。

测量公差：规格书注明了特定的不确定度：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. 分档系统说明

该产品采用分档系统，根据关键光学和电气参数对单元进行分类，确保批次内的一致性。标签说明定义了这些分档：

• CAT：发光强度（Iv）等级。对应于400-800 mcd的范围。
• HUE：主波长（λd）等级。根据LED在505nm附近的特定蓝色色点进行分组。
• REF：正向电压（VF）等级。根据LED的压降进行分组，对于串联串中的电流匹配很重要。

设计者应为其应用指定或了解所需的分档，以保持颜色和亮度的一致性。

4. 性能曲线分析

典型特性曲线揭示了器件在不同条件下的行为。

4.1 相对强度 vs. 波长

该曲线显示了光谱功率分布，峰值约在502nm，带宽（Δλ）为30nm，证实了其为单色蓝光发射。

4.2 指向性图

极坐标图展示了90°的视角，显示出接近朗伯型的发射模式，即强度随视角的余弦值减小。

4.3 正向电流 vs. 正向电压（I-V曲线）

I-V曲线呈指数型，这是二极管的典型特征。在20mA的测试电流下，电压通常为3.5V。该曲线对于热设计至关重要，因为VF具有负温度系数。

4.4 相对强度 vs. 正向电流（L-I曲线）

发光强度随电流超线性增加，在更高电流下可能饱和。在高于推荐的20mA下工作可能会增加输出，但由于热量增加会降低效率和缩短寿命。

4.5 热特性

相对强度 vs. 环境温度：发光输出随环境温度升高而降低。这种降额对于高温环境中的应用至关重要。
正向电流 vs. 环境温度：对于恒压驱动，由于VF降低，电流会随温度升高而增加。这突显了恒流驱动器对于稳定运行的重要性。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸图

机械图纸提供了PCB焊盘设计和组装间隙的关键尺寸。关键说明包括：
1. 所有尺寸单位均为毫米。
2. 凸缘高度必须小于1.5mm（0.059英寸）。
3. 除非另有说明，标准公差为±0.25mm。

5.2 极性识别

LED具有阴极和阳极引脚。通常，较长的引脚是阳极（+），透镜上的平面或凸缘上的标记表示阴极（-）。PCB焊盘设计必须与此方向匹配。

6. 焊接与组装指南

正确处理对于保持LED性能和可靠性至关重要。

6.1 引脚成型

• 在距离环氧树脂灯体基座至少3mm处弯曲引脚。
• 在焊接前进行成型。
• 避免对封装施加应力。PCB孔位错位导致引脚受力可能会损坏环氧树脂。
• 在室温下剪切引脚。

6.2 存储条件

• 运输后，在≤30°C和≤70%相对湿度下存储。保质期为3个月。
• 如需更长时间存储（最长1年），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，以防凝结。

6.3 焊接工艺

通用规则：保持焊点到环氧树脂灯体的最小距离为3mm。
手工焊接：烙铁头温度最高300°C（最大功率30W），焊接时间最长3秒。
波峰焊/浸焊：预热最高100°C（最长60秒）。焊锡槽最高260°C，持续5秒。
温度曲线：提供了推荐的焊接温度曲线图，强调受控的升温、峰值和冷却阶段。
关键注意事项：
- 在高温阶段避免对引脚施加应力。
- 不要多次焊接（浸焊/手工焊）。
- 在LED冷却至室温前，保护其免受冲击/振动。
- 避免从峰值温度快速冷却。
- 使用能实现可靠焊点的尽可能低的温度。

6.4 清洗

• 仅使用室温异丙醇清洗，时间≤1分钟。
• 避免超声波清洗。如果绝对必要，请预先验证工艺以确保不会造成损坏。

6.5 热管理

必须进行适当的热设计。必须根据应用的环境温度和安装设置的热阻，适当降低工作电流。请参考降额曲线（虽然提供的摘录中没有明确显示）以获取指导。散热不足将导致光输出降低、色偏和加速老化。

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存储过程中的损坏：
- 一级包装：防静电袋。
- 二级包装：内盒，内含4个防静电袋。
- 三级包装：外箱，内含10个内盒。
包装数量：每袋最少200至1000片。一个完整的外箱包含40袋（4袋/内盒 * 10个内盒）。

7.2 标签说明

包装上的标签包含以下信息，用于追溯和识别：CPN（客户部件号）、P/N（制造商部件号：3294-15UBGC/S400-A6）、QTY（数量）、CAT/HUE/REF（分档代码）和LOT No.（批次号，用于追溯）。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

此LED非常适合用于：
- 背光：用于需要蓝色背光或作为RGB白光系统一部分的电视、显示器和工业显示屏的LCD面板。
- 状态指示灯：电信和计算设备中的高亮度电源、活动或模式指示灯。
- 装饰照明：需要鲜艳蓝色光的重点照明。

8.2 设计注意事项

• 驱动器选择：使用设置为20mA（或更低以降低热量/延长寿命）的恒流驱动器，以确保稳定的光输出和颜色。考虑典型的3.5V正向压降。
• 限流电阻：如果使用电压源，请使用最大VF（4.3V）精确计算串联电阻，以确保在最坏情况下电流永远不会超过绝对最大额定值。
• 热管理：设计PCB时要有足够的铜箔面积或使用金属基板（MCPCB）来散热，特别是在密闭空间或高环境温度下。
• 光学设计：90°视角适合大面积照明。如需聚焦光，可能需要二次光学器件（透镜）。
• ESD保护：在输入线路上实施ESD保护，并确保组装人员使用正确的接地腕带。

9. 技术对比与差异化

虽然规格书中没有直接的竞争对手比较，但可以推断出此LED的关键差异化因素：
- 高亮度分档：在20mA下典型强度为800mcd，为标准3mm或5mm LED灯珠封装提供了高光效。
- 特定色点：505nm"超蓝光"是一种独特的色调，可能与宝蓝色（~450nm）或纯蓝色（~470nm）LED不同。
- 坚固结构：强调可靠性和无铅结构，符合现代环保和耐用性标准。
- 全面的文档：详细的处理、焊接和存储指南降低了应用风险。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

Q1：我可以连续以25mA驱动此LED吗？
A1：虽然绝对最大额定值为25mA，但光电特性是在20mA下指定的。为了确保长期可靠运行并考虑热效应，强烈建议在20mA或以下工作。仅将最大额定值用作应力极限，而非工作点。

Q2：为什么发光强度范围如此之宽（400-800 mcd）？
A2：这是由于半导体外延和芯片制造过程中的生产差异造成的。器件在生产后进行分档（CAT代码）。对于阵列中的均匀亮度，请指定严格的分档或使用同一生产批次的LED。

Q3：如何理解规格书中的"典型"值？
A3："典型"代表生产中的平均值或最常见值。设计应基于"最小值"来保证性能（例如，使用400 mcd作为最坏情况亮度），并基于"最大值"进行应力计算（例如，使用4.3V进行电阻计算）。

Q4：是否需要散热片？
A4：对于在中等环境温度（<50°C）下以20mA工作的情况，内部功耗（约70mW）可能通过引脚和标准PCB铜箔来管理。对于更高的环境温度、更高的电流或密闭装置，额外的热管理（例如，更多的铜箔、MCPCB）对于防止过热和过早失效至关重要。

11. 实际用例示例

场景：为机架式网络交换机设计状态指示灯面板。
1. 要求：一个明亮的蓝色"链路活动"指示灯，在几米外可见。
2. 选型：选择3294-15UBGC/S400-A6，因其高亮度（典型800mcd）和合适的视角（90°）。
3. 电路设计：系统使用5V电源轨。计算串联电阻：R = (电源电压 - VF_max) / IF = (5V - 4.3V) / 0.020A = 35欧姆。选择一个标准的36欧姆电阻，在VF_typ下将电流限制在约19.4mA，既安全又能提供足够的亮度。
4. PCB布局：LED焊盘放置时，阴极引脚连接一小块铜箔以辅助散热。面板设计包含导光管来引导和扩散光线。
5. 组装：使用温度设置为280°C的温控烙铁手工焊接LED，焊点距离灯体>3mm，并在2秒内完成。

12. 技术原理介绍

此LED基于半导体异质结构。有源区使用在碳化硅（SiC）衬底上生长的氮化铟镓（InGaN）。当施加正向电压时，电子和空穴被注入有源区，在那里复合并以光子（光）的形式释放能量。InGaN合金的特定成分决定了带隙能量，进而定义了发射光的波长——在本例中约为505nm（蓝色）。水清环氧树脂透镜封装芯片，提供机械保护，并塑造光输出光束（90°视角）。

13. 技术发展趋势

此类LED技术的发展遵循几个关键趋势：
1. 效率提升：持续的材料科学和芯片设计改进旨在产生更高的每瓦流明数（lm/W），在相同光输出下降低功耗。
2. 颜色精度与一致性：外延生长和分档工艺的进步带来了更严格的波长和强度分布，提高了阵列中的颜色均匀性。
3. 增强的可靠性与寿命：更好的封装材料、热界面和驱动器集成有助于在恶劣条件下实现更长的运行寿命。
4. 小型化与集成化：虽然分立式灯珠仍然流行，但趋势是朝着表面贴装器件（SMD）封装和集成模块发展，以实现更高的密度和自动化组装。
5. 扩展色域：开发具有特定、窄波长峰值（如这种505nm蓝光）的LED，在与红色和绿色LED结合时，可在显示应用中实现更宽的色域。