目录
- 1. 产品概述
- 1.1 核心优势与目标市场
- 2. 技术参数:深入客观解读
- 2.1 绝对最大额定值
- 2.2 光电特性
- 2.3 热特性
- 3. 分档系统说明
- 3.1 发光强度分档
- 3.2 主波长分档
- 4. 性能曲线分析
- 4.1 相对强度 vs. 波长
- 4.2 指向性图
- 4.3 正向电流 vs. 正向电压 (I-V曲线)
- 4.4 相对强度 vs. 正向电流
- 4.5 温度依赖性曲线
- 5. 机械与封装信息
- 5.1 封装尺寸
- 5.2 极性识别
- 6. 焊接与组装指南
- 6.1 引脚成型
- 6.2 焊接
- 6.3 储存条件
- 7. 包装与订购信息
- 7.1 防潮包装
- 7.2 编带与卷盘规格
- 7.3 包装数量
- 7.4 标签说明与型号编码
- 8. 应用建议与设计考量
- 8.1 典型应用电路
- 8.2 显示应用的设计考量
- 9. 技术对比与差异化
- 10. 常见问题解答 (基于技术参数)
- 10.1 峰值波长与主波长有何区别?
- 10.2 我可以持续以30mA驱动此LED吗?
- 10.3 如何解读110°/60°的视角?
- 10.4 为什么储存条件和保质期很重要?
- 11. 实际应用案例
- 12. 工作原理简介
- 13. 技术趋势 (客观背景)
1. 产品概述
本文档详述了一款精密光学性能椭圆形LED灯珠的规格。该元件的主要设计目标是用于乘客信息标志及类似需要清晰、明确照明的应用。其椭圆形设计和匹配的辐射模式旨在促进与黄色、蓝色或红色等其他颜色LED混合使用时实现有效的色彩混合。
1.1 核心优势与目标市场
该灯珠具备多项关键优势,使其适用于要求苛刻的显示应用:
- 高发光强度输出:提供高亮度水平,对于日光下可读的标志至关重要。
- 椭圆形与明确的辐射模式:独特的椭圆形透镜创造了特定的空间辐射模式(110° x 60°视角),为矩形或椭圆形标志开孔优化了光分布。
- 材料与合规性:采用抗紫外线环氧树脂制造,确保户外耐久性。产品符合RoHS、欧盟REACH及无卤标准(Br <900ppm, Cl <900ppm, Br+Cl <1500ppm),确保环境与安全合规。
目标市场和应用明确针对图形和信息显示:
- 彩色图形标志
- 信息板
- 可变信息标志 (VMS)
- 商业户外广告
2. 技术参数:深入客观解读
本节对规格书中定义的灯珠电气、光学和热特性进行详细、客观的分析。除非另有说明,所有参数均在环境温度 (Ta) 25°C下指定。
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。不建议在接近或达到这些极限的条件下工作,以确保长期可靠性能。
- 反向电压 (VRR):
- 5V。在反向偏压下超过此电压可能导致结击穿。F正向电流 (IF
- ):FP30mA (连续)。峰值正向电流 (I
- FPd):100mA (占空比1/10,频率1kHz)。仅适用于脉冲操作。
- 功耗 (PD):110mW。允许的最大热损耗功率。
- 工作温度 (Topr):-40°C 至 +85°C。正常工作的环境温度范围。
- 储存温度 (Tstg):-40°C 至 +100°C。
焊接温度 (T
solF):
- 260°C,持续5秒。定义了回流焊接曲线的耐受性。v2.2 光电特性这些参数定义了正常工作条件下 (I
- F=20mA) 的光输出和电气行为。发光强度 (IV
- ):p2781-5760 mcd (典型值:4635 mcd)。这是衡量亮度的主要指标。宽范围通过分档系统管理(见第3节)。视角 (2θ
- 1/2d):110° (X轴) / 60° (Y轴)。这证实了椭圆形辐射模式。
- 峰值波长 (λP
- ):F522 nm (典型值)。发射光功率最大的波长。主波长 (λFD
- ):R520-535 nm (典型值:528 nm)。人眼感知的光的颜色,同样通过分档管理。光谱辐射带宽 (Δλ):R20 nm (典型值)。发射光在半峰全宽 (FWHM) 处的光谱宽度。
正向电压 (V
Fd):
2.4V - 3.4V (在 I
F
=20mA时)。LED导通时的压降。
反向电流 (I
- R):
- 50 μA (最大值),在 VR
- =5V时。LED反向偏压时的小漏电流。2.3 热特性
- 虽然未在单独表格中列出,但热管理通过功耗 (PD
) 额定值和工作温度范围体现。性能曲线(第4节)显示了光输出和正向电流如何受环境温度影响,这对于经历极端温度的户外应用至关重要。
3. 分档系统说明
- 为确保最终产品在亮度和颜色上的一致性,LED根据关键参数进行分选(分档)。规格书定义了两个主要分档类别。3.1 发光强度分档
- LED根据其在20mA下测得的发光强度分为四个档位 (GA, GB, GC, GD)。每个档位内的发光强度容差为±10%。档位 GA:
- 2781 - 3335 mcd档位 GB:
- 3335 - 4000 mcd档位 GC:
- 4000 - 4800 mcd档位 GD:
4800 - 5760 mcd
3.2 主波长分档
LED也根据其主波长分为五组 (G1 至 G5),这决定了绿色的精确色调。每个档位内的主波长容差为±1 nm。
档位 G1:
520 - 523 nm
档位 G2:
523 - 526 nm
档位 G3:
526 - 529 nm
档位 G4:
529 - 532 nm
档位 G5:
532 - 535 nm订购时指定档位,可使设计人员在整个显示屏上实现均匀的颜色和亮度。
4. 性能曲线分析典型特性曲线直观地展示了器件在不同条件下的行为,这对于稳健的电路和热设计至关重要。
4.1 相对强度 vs. 波长
此曲线显示了光谱功率分布,峰值在约522 nm(绿色)处,典型带宽 (FWHM) 为20 nm。它证实了光源的单色性。
4.2 指向性图
- 此极坐标图说明了空间辐射模式,直观地证实了110° x 60°的椭圆形光束形状。这对于标志组件中的光学设计至关重要。
- 4.3 正向电流 vs. 正向电压 (I-V曲线)
- 此图显示了电流与电压之间的指数关系。对于设计限流驱动电路至关重要。该曲线会随温度变化而移动。
- 4.4 相对强度 vs. 正向电流此曲线表明,在达到额定值之前,光输出与电流呈相对线性关系,但设计人员绝不能超过绝对最大额定值。
4.5 温度依赖性曲线
相对强度 vs. 环境温度:
显示光输出随环境温度升高而降低,这是户外应用的关键因素。在高温环境下可能需要适当的散热或降额使用。
正向电流 vs. 环境温度:
可能显示了为在温度变化时保持恒定光输出或其他参数所需的调整,这对于具有热反馈的恒流驱动器很重要。
- 5. 机械与封装信息
- 5.1 封装尺寸规格书包含详细的尺寸图。关键特征包括: soldering.
- 整体封装尺寸和引脚间距。
- 环氧树脂透镜的位置和尺寸。
- 引脚长度和厚度。
注意:
- 尺寸单位为毫米,标准公差为±0.25mm,除非另有说明。树脂在凸缘下的最大突出量为1.5mm。
- 5.2 极性识别
阴极(负极)引脚通常通过LED封装边缘的平面、较短的引脚(如果已剪短)或图中的标记来识别。请查阅规格书图纸以获取此封装的确切识别方法。
- 6. 焊接与组装指南
- 正确处理对于保持可靠性和性能至关重要。
- 6.1 引脚成型
- 在距离环氧树脂灯珠底部至少3mm处弯曲引脚。
进行引脚成型
之前
进行焊接。成型过程中避免对封装施加应力,以防止内部损坏或断裂。
在室温下剪切引脚。高温剪切可能导致失效。
确保PCB孔与LED引脚完美对齐,以避免安装应力,这种应力可能劣化环氧树脂和LED。
6.2 焊接
- 焊接额定值为260°C,持续5秒(回流焊或手工焊烙铁接触时间)。
- 保持焊点到环氧树脂灯珠的距离大于3mm,以防止热损伤。
6.3 储存条件
建议收货后储存条件:≤30°C,相对湿度≤70%。
在此条件下的保质期:3个月。如需储存超过3个月至1年,请将元件置于充有氮气并放有吸湿材料的密封容器中。在潮湿环境中避免温度骤变,以防止冷凝。
7. 包装与订购信息
7.1 防潮包装
元件以防潮包装提供,通常包括干燥剂和湿度指示卡,以防止在储存和运输过程中吸湿。7.2 编带与卷盘规格LED以载带和卷盘形式提供,用于自动组装。规格书提供了详细的载带尺寸,包括口袋间距 (P=12.70mm)、元件腔体尺寸和带宽度 (W1=13.00mm, W3=18.00mm)。F7.3 包装数量F每内盒2500片。F每主(外)箱10个内盒(总计25,000片)。F7.4 标签说明与型号编码
卷盘标签包含关键信息:客户零件号 (CPN)、产品号 (P/N)、数量 (QTY),以及发光强度 (CAT)、主波长 (HUE) 和正向电压 (REF) 的具体分档代码,以及批号。
- 型号遵循如下结构:3474 B K G R - □ □ □ □
- ,其中字段可能代表封装类型 (3474)、透镜颜色/类型、芯片颜色,以及用于所选具体强度、波长和电压分档代码的空白方框。8. 应用建议与设计考量
- 8.1 典型应用电路此LED需要一个恒流驱动器或一个与电压源串联的限流电阻。电阻值 (R) 可使用以下公式计算:R = (V
- 电源- V
F
) / I
- F。为保守设计,应始终使用规格书中的最大 V
- F值,以确保电流不超过期望水平。例如,使用5V电源,目标 I
- F=20mA:R = (5V - 3.4V) / 0.02A = 80 欧姆。一个标准的82欧姆电阻将是合适的。
8.2 显示应用的设计考量
均匀性:
为发光强度和波长指定严格的分档代码 (CAT 和 HUE),以确保多LED显示屏上的视觉一致性。p热管理:对于高亮度操作或高环境温度(例如,阳光直射下的户外标志),应考虑PCB布局以利于散热。以较低电流工作可以延长寿命。
光学集成:d椭圆形光束模式应与标志中导光板或扩散板的形状相匹配,以最大化效率和视角性能。驱动器选择:d使用具有适当电流稳定性的驱动器,如果可能,应具有热折返功能,以在极端条件下保护LED。
9. 技术对比与差异化
虽然直接对比需要具体的竞争对手数据,但基于其规格书,此LED的关键差异化因素包括:F适用于矩形开孔的椭圆形透镜:
与标准圆形LED不同,其光束形状本质上更有效地照亮字母数字或图形显示中典型的矩形段,可能减少所需LED数量或提高均匀性。
为色彩混合匹配的辐射:
它特别适用于组合颜色的系统,表明其光谱和空间特性旨在与滤光片或其他彩色LED进行可预测的交互。
高强度分档:
提供高达5760 mcd的档位,为日光下可读应用提供了高亮度选项。
10. 常见问题解答 (基于技术参数)
10.1 峰值波长与主波长有何区别?
- 峰值波长 (λP
- ):LED发射最多光功率的物理波长。它是半导体材料的属性。F主波长 (λ
- D):
- 人眼感知的光的颜色。它由人眼如何响应LED的全光谱决定。对于单色绿光LED,两者通常接近,但λD
是显示中色彩匹配的关键参数。
10.2 我可以持续以30mA驱动此LED吗?F可以,30mA是额定连续正向电流 (I
F
)。然而,在最大额定值下工作会产生更多热量,并可能降低长期可靠性。为获得最佳寿命,尤其是在高温环境中,通常建议以较低电流(例如20mA)驱动,同时接受光输出成比例地降低。
- 10.3 如何解读110°/60°的视角?这是一个椭圆锥体。在X平面上,光强在中心轴左右55度(总计110°)处降至最大值的一半(半强度点);在Y平面上,光强在上下30度(总计60°)处降至最大值的一半。这形成了一个宽而短的光束模式,非常适合从不同角度观看的水平标志。
- 10.4 为什么储存条件和保质期很重要?LED封装会从空气中吸收湿气。在高温焊接过程中,这些被困的湿气会迅速膨胀,导致内部分层或"爆米花"效应,从而使环氧树脂开裂并损坏器件。规定的储存条件和保质期可最大限度地降低此风险。
- 11. 实际应用案例场景:设计公交站乘客信息标志。
- 设计师正在创建一个显示路线号和时间的户外标志。该标志使用深色背景,字符为镂空背光。元件选择:
- 选择椭圆形LED是因为其光束形状能有效照亮高而窄的字符段。高发光强度(指定GC或GD档)确保了日光下的可读性。电路设计:
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。 |