椭圆形LED灯珠5484BN规格书 - 椭圆形 - 视角110°/40° - 正向电压1.8-2.4V - 发光强度1220-2040mcd - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档详细阐述了一款高性能椭圆形LED灯珠的规格。该元件的主要设计目标是作为乘客信息系统及各类标识应用的可靠高效光源。其独特的光学设计与外形专为满足室内外环境中清晰可见显示的特殊需求而定制。

该LED的核心优势包括其高发光强度输出，确保即使在光照充足条件下也具有出色的可见性。椭圆形和精心设计的辐射模式提供了明确的空间光分布，这对于标识面板的均匀照明至关重要。此外，该元件设计时考虑了长寿命，采用抗紫外线环氧树脂，并遵循RoHS、欧盟REACH及无卤要求等主要环境与安全标准，使其适用于全球市场及可持续设计实践。

目标市场涵盖交通基础设施设备、商业广告系统和公共信息显示器的制造商。其主要应用于彩色图形标识、信息板和可变信息标志（VMS），在这些应用中，一致的颜色混合（特别是与黄色、蓝色或绿色元件）和可靠的性能至关重要。

2. 技术参数分析

2.1 绝对最大额定值

该器件设计为在以下绝对最大限值内可靠工作。超出这些额定值可能导致永久性损坏。

• 反向电压 (V_R):5 V。这定义了可以施加在LED端子上的反向最大电压。
• 正向电流 (I_F):50 mA (连续)。正常操作时推荐的最大连续电流。
• 峰值正向电流 (I_FP):160 mA。这是最大允许脉冲电流，通常在1 kHz频率下占空比为1/10的条件下规定。对于涉及多路复用或短暂高电流脉冲的设计至关重要。
• 功耗 (P_d):120 mW。封装在不超出其热限值的情况下可以耗散的最大功率，计算为正向电压与电流的乘积。
• 工作温度 (T_opr):-40°C 至 +85°C。保证器件正常工作的环境温度范围。
• 存储温度 (T_stg):-40°C 至 +100°C。器件未通电时安全存储的温度范围。
• 结温 (T_j):110°C。LED内部半导体结允许的最高温度。
• 焊接温度 (T_sol):260°C 持续5秒。这定义了回流焊接曲线容差，对于PCB组装工艺至关重要。

2.2 光电特性

这些参数在标准测试条件下测量 (T_a=25°C, I_F=20mA)，定义了LED的核心性能。

• 发光强度 (I_v):1220 - 2040 mcd (毫坎德拉)。这表示在特定方向上发射的可见光量。宽范围通过分档系统管理（见第3节）。
• 视角 (2θ_1/2):110° (X轴) / 40° (Y轴)。这种非对称椭圆形光束模式是一个关键特性。110°的宽视角非常适合标识的水平观看，而较窄的40°垂直视角有助于集中光线，提高对观看者的效率。
• 峰值波长 (λ_p):632 nm (典型值)。光谱功率分布达到最大值时的波长。
• 主波长 (λ_d):619 - 628 nm。这定义了光的感知颜色，位于红色光谱。它也受分档管理。
• 光谱辐射带宽 (Δλ):20 nm (典型值)。发射光谱在半最大强度处的宽度 (FWHM)。
• 正向电压 (V_F):1.8 - 2.4 V。在测试电流驱动下LED两端的电压降。此范围通过分档管理，并影响驱动电路设计。
• 反向电流 (I_R):10 μA (最大值) 在 V_R=5V 时。衡量二极管在关断状态下的泄漏电流。

3. 分档系统说明

为确保大规模生产中的性能一致性，LED根据关键参数被分类到不同的档位中。这使得设计者可以选择符合其特定亮度和颜色要求的元件。

3.1 发光强度分档

档位以标称值的±10%容差定义。

• 档位 H2:1220 - 1440 mcd
• 档位 J1:1440 - 1720 mcd
• 档位 J2:1720 - 2040 mcd

选择更高档位（例如J2）可保证更高的最低亮度，这对于需要最大可见度或补偿标识漫射器中光学损耗的应用可能是必要的。

3.2 主波长分档

档位确保颜色一致性，具有±1 nm的严格容差。

• 档位 1:619 - 622 nm
• 档位 2:622 - 625 nm
• 档位 3:625 - 628 nm

对于混色应用（例如与黄色或绿色LED一起使用），选择来自相同或相邻波长档位的LED对于实现所需的最终颜色且单元间无明显差异至关重要。

3.3 正向电压分档

档位容差为±0.1V。

• 档位 1:1.8 - 2.0 V
• 档位 2:2.0 - 2.2 V
• 档位 3:2.2 - 2.4 V

使用来自相同电压档位的LED可以简化串联或并联阵列中的限流电阻计算，确保更均匀的电流分布和亮度。

4. 性能曲线分析

所提供的特性曲线揭示了LED在不同条件下的行为。

4.1 相对强度 vs. 波长

此光谱分布曲线确认了以632 nm为中心的单色红光输出，典型带宽为20 nm。窄光谱是AlGaInP材料技术的特征，为标识应用提供了理想的饱和色纯度。

4.2 指向性图

极坐标辐射图直观地展示了非对称的110° x 40°视角。该图显示了一个定义清晰的椭圆形，证实了特性中声称的受控空间辐射。此模式经过设计，以匹配信息显示段的典型宽高比。

4.3 正向电流 vs. 正向电压 (I-V曲线)

此曲线显示了典型的二极管指数关系。正向电压随电流增加而增加。设计者利用此曲线确定工作点并设计适当的驱动电路（推荐对LED使用恒流驱动）。该曲线也有助于理解器件的动态电阻。

4.4 相对强度 vs. 正向电流

此曲线展示了LED的光输出（发光强度）作为驱动电流的函数。在一定范围内通常是线性的，但在更高电流下会因热效应和效率下降而饱和。在推荐值50mA或以下工作可确保最佳效率和寿命。

4.5 热特性

关于相对强度 vs. 环境温度和正向电流 vs. 环境温度的曲线对于热管理至关重要。它们显示发光强度随着环境温度升高而降低，这是所有LED的常见现象。相反，对于恒压驱动，由于V_F的负温度系数，正向电流通常会随温度升高而增加，这突显了恒流驱动器对于在温度范围内保持稳定性能的重要性。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该LED以表面贴装器件（SMD）封装形式提供。关键尺寸说明包括：

• 除非另有说明，所有尺寸均以毫米为单位。
• 大多数尺寸适用±0.25mm的标准公差。
• 元件凸缘下树脂的最大允许突出量为1.5mm，这对于PCB间隙计算很重要。
• 规格书图示了两种变体：一种带止动结构，一种不带。止动结构可能在组装过程中有助于放置精度或提供物理定位点。

详细图纸指定了引脚间距、本体尺寸和总高度，这些对于创建准确的PCB封装以及确保贴片机的正确放置至关重要。

5.2 极性识别

虽然在提取的文本中没有明确详述，但标准LED封装通常使用视觉标记，如缺口、透镜上的平边或形状不同的引脚来表示阴极。PCB封装设计必须与此极性标记对齐，以确保焊接时的正确方向。

6. 焊接与组装指南

正确处理对于保持器件完整性和性能至关重要。

• 引脚成型:如果收货后需要通孔安装，引脚必须在距离环氧树脂灯泡底部至少3mm处弯曲。所有成型操作必须在焊接之前完成，以避免将应力传递到半导体结。
• 应力避免:在处理和放置过程中，避免对LED封装或其引脚施加机械应力。未对准的PCB孔迫使引脚就位可能导致树脂开裂或内部损坏，从而导致过早失效。
• 引脚剪切:引脚剪切应在室温下进行。使用热剪切工具可能损坏内部引线键合。
• 回流焊接:该器件可承受最高260°C的峰值焊接温度长达5秒，这与标准无铅（SnAgCu）回流曲线兼容。遵循推荐的曲线以避免热冲击至关重要。

7. 包装与订购信息

7.1 防潮包装

元件以防潮包装供应，适合长期储存，并与标准SMD编带自动组装设备兼容。

7.2 编带规格

提供了载带的详细尺寸，包括：

• 元件间距 (F):2.54 mm
• 带宽度 (W3):18.00 mm
• 卷盘进给孔间距 (P):12.70 mm
• 带包装总厚度 (T):最大 1.42 mm

这些尺寸已标准化，以确保与自动贴装设备的兼容性。

7.3 包装数量

• 每内盒2000片。
• 每主（外）箱10个内盒，总计每主箱20,000片。

7.4 标签说明与料号

卷盘标签包含用于可追溯性和正确应用的关键信息：

• CPN:客户料号
• P/N:制造商产品编号 (例如，5484BN/R7DC-AHJB/XR/MS)
• CAT, HUE, REF:分别表示发光强度、主波长和正向电压具体分档的代码。
• LOT No:用于质量控制追溯的生产批号。

料号结构允许选择特定变体，例如带或不带止动结构（例如，/R/MS 对比 /PR/MS）。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

• 乘客信息标志 (PIS):用于公交车、火车和机场，显示路线、目的地和消息。
• 可变信息标志 (VMS):用于高速公路，显示交通警报、限速和琥珀色/银色警报。
• 商业户外广告:用于大型数字广告牌和标识。
• 信息板:用于体育场、金融行情显示屏和工业控制面板。

8.2 设计考量

• 电流驱动:始终使用恒流驱动器或限流电阻。推荐的工作电流为20mA用于测试，但考虑到散热，设计可以优化至最大50mA。
• 热管理:尽管功耗相对较低（最大120mW），仍建议采用具有足够铜面积用于散热的有效PCB布局，特别是对于高密度阵列或高环境温度环境。这有助于维持光输出和寿命。
• 光学设计:非对称光束模式（110°x40°）应与显示布局对齐。例如，在水平文本显示中，将LED的110°轴水平放置，以最大化观看区域。
• 混色:当与其他颜色（黄色、蓝色、绿色）一起使用时，确保所有LED都来自严格的波长档位，以实现一致且可预测的混合颜色（例如，特定的橙色或白色色调）。
• ESD防护:在操作和组装过程中实施标准ESD预防措施，因为LED对静电放电敏感。

9. 技术对比与差异化

这款椭圆形LED通过几个关键特性与标准圆形LED区分开来：

• 光束形状:主要区别在于椭圆形辐射模式（110°x40°），与标准圆形光束相比，它本质上更有效地照亮矩形标识段，减少光浪费，并可能在相同感知亮度下降低功耗。
• 应用特定设计:它明确"专为乘客信息标志设计"，意味着其光学性能、封装尺寸和可靠性目标都针对这一涉及连续运行、振动和宽温度变化的严苛用例进行了优化。
• 材料:基于AlGaInP芯片技术，该技术以在红色和琥珀色区域的高效率而闻名，与旧技术相比，提供良好的发光效率和颜色稳定性。
• 合规性:单一元件同时符合RoHS、REACH和无卤要求，简化了面向全球市场（特别是欧盟）的终端产品制造商的材料声明流程。

10. 常见问题解答 (基于技术参数)

问：峰值波长（632nm）和主波长（619-628nm）有什么区别？

答：峰值波长是发射光谱的物理峰值。主波长是单色光的单一波长，能引起相同的感知颜色。对于LED，主波长通常与颜色规格更相关。分档是基于主波长进行的。

问：我可以连续以最大正向电流50mA驱动此LED吗？

答：可以，50mA额定值适用于连续操作。然而，与在较低电流（如20mA）下工作相比，在最大额定值下工作会产生更多热量，并可能缩短LED的寿命。如果以最大电流运行，设计中应包括足够的热管理。

问：为什么视角是非对称的（110° x 40°）？

答：这是有意的光学设计。信息标志通常宽度大于高度。110°的宽视角确保了良好的水平可见性，而40°的垂直视角则集中光线，使标志从远处看起来更亮，并通过将光线导向观看者可能所在的位置来提高光学效率。

问：如何为我的应用选择正确的档位？

答：对于要求外观一致的应用（如大型显示器），为发光强度（例如J1）和主波长（例如档位2）指定单一档位。对于成本敏感且可接受轻微变化的应用，可以使用更宽的档位或混合档位。请参阅第3节中的分档表。

问：恒流驱动器是必需的吗？

答：虽然可以使用简单的电阻配合稳定的电压源，但强烈推荐使用恒流驱动器，原因如下：它可以补偿V_F的负温度系数（防止热失控），确保所有单元无论V_F档位如何变化都具有一致的亮度，并在整个工作温度范围内提供更好的性能。

11. 设计使用案例研究

场景：设计公交车目的地标志。

一家制造商正在为城市公交车设计一款新的基于LED的目的地标志。该标志必须在明亮的白天和夜晚都清晰可读，能承受公交车运行的振动，并具有长使用寿命以最大限度地减少维护。

元件选择:这款椭圆形LED是理想选择。其高发光强度（高达2040mcd）确保了白天的可见性。110°的宽水平视角允许乘客在公交车站从不同角度阅读标志。坚固的SMD封装和抗紫外线环氧树脂适合户外、高振动环境。

实施:LED将以点阵或分段格式排列。设计者将从单一发光强度档位（例如J1）和单一主波长档位（例如档位2）中选择LED，以保证整个标志的亮度和颜色均匀。将使用恒流驱动IC为每行或每列LED供电，确保在公交车波动的电气系统和从夏季高温到冬季严寒的极端温度下稳定运行。非对称光束将定向为110°轴水平，以匹配目的地标志典型的宽短格式。

12. 技术原理介绍

该LED基于铝镓铟磷（AlGaInP）半导体材料。当在p-n结上施加正向电压时，电子和空穴被注入到有源区，在那里它们复合。在AlGaInP LED中，此复合过程以光子（光）的形式释放能量，其波长位于可见光谱的红色到琥珀色部分。特定波长（主波长）由AlGaInP合金的精确带隙能量决定，该能量在晶体生长过程中受控。椭圆形光束形状是通过LED芯片（如果是矩形）的特定几何形状与模塑环氧树脂圆顶的透镜效应相结合实现的，该圆顶的形状设计使得在一个轴上的折射比另一个轴更多。

13. 技术趋势与背景

虽然此规格书代表了一个成熟可靠的产品，但更广泛的LED行业趋势提供了背景。行业持续朝着更高的发光效率（每瓦更多流明）发展，这降低了能耗和发热。对于标识应用，趋势包括集成具有诊断功能的智能驱动器、使用芯片级封装（CSP）LED以实现更高密度显示，以及专注于改善全彩RGB显示的显色性和一致性。此外，对环境合规性（RoHS、REACH、无卤）的强调已成为基本要求而非差异化因素，推动所有制造商采用更清洁的材料和工艺。该元件坚定地位于专业标识应用优化、可靠的主力LED类别中，其中在特定条件下的长寿命和一致性能比原始峰值性能指标更受重视。