目录
- 1. 产品概述
- 1.1 核心特性与优势
- 2. 技术规格详解
- 2.1 绝对最大额定值
- 2.2 电气与光学特性
- 2.3 静电放电(ESD)注意事项
- 3. 分档系统说明
- 3.1 正向电压分档(单位:V @ 20mA)
- 3.2 发光强度分档(单位:mcd @ 20mA)
- 3.3 主波长分档(单位:nm @ 20mA)
- 4. 性能曲线分析
- 5. 机械与封装信息
- 5.1 封装尺寸
- 5.2 推荐焊盘布局
- 5.3 极性识别
- 6. 焊接与组装指南
- 6.1 回流焊温度曲线
- 6.2 手工焊接(如必要)
- 6.3 清洗
- 7. 包装与订购信息
- 7.1 编带与卷盘规格
- 8. 存储与操作
- 9. 应用说明与设计考量
- 9.1 典型应用场景
- 9.2 电路设计
- 9.3 热管理
- 10. 技术对比与差异化
- 11. 常见问题解答(FAQ)
- 11.1 峰值波长与主波长有何区别?
- 11.2 我能否直接用5V电源驱动此LED?
- 11.3 为何打开包装袋后的存储条件如此严格?
- 12. 设计案例研究示例
- 13. 技术原理简介
- 14. 行业趋势
1. 产品概述
本文档详述了一款高亮度、反向贴装的表面贴装器件(SMD)发光二极管(LED)的规格。该元件采用InGaN(氮化铟镓)半导体芯片以产生绿光。其设计适用于自动化组装工艺,并与红外(IR)回流焊兼容,适合大批量电子制造。LED以8mm编带包装,卷绕在7英寸卷盘上,符合EIA(电子工业联盟)标准包装规范,以确保一致的操作和贴装。
1.1 核心特性与优势
- 符合RoHS标准与绿色产品:制造过程中未使用铅、汞、镉等有害物质,符合环保法规。
- 反向贴装设计:该封装专为发光面朝向印刷电路板(PCB)的贴装方式而设计,可实现特定的光学设计或节省空间的布局。
- 超高亮度InGaN芯片:InGaN材料体系实现了高发光效率和明确的绿色光输出。
- 自动化兼容性:编带卷盘包装和标准化的焊盘布局确保了与高速自动贴片设备的兼容性。
- 可回流焊接:可承受表面贴装技术(SMT)组装线中使用的标准红外回流焊温度曲线。
2. 技术规格详解
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极限条件。不保证在此条件下工作。
- 功耗(Pd):76 mW
- 峰值正向电流(IF(峰值)):100 mA(占空比1/10,脉冲宽度0.1ms条件下)
- 直流正向电流(IFF):
- 20 mA工作温度范围(Topr):
- -20°C 至 +80°C存储温度范围(Tstg):
- -30°C 至 +100°C红外焊接条件:
峰值温度260°C,最长持续时间10秒。
2.2 电气与光学特性a这些是在环境温度(T
- aV)为25°C、特定测试条件下测得的典型性能参数。发光强度(IFv
- ):在正向电流(IF)为20 mA时,范围从最小值71.0 mcd到最大值450.0 mcd。使用经过滤光片匹配人眼明视觉响应(CIE曲线)的传感器测量。
- 视角(2θP1/2):
- 130度。这是光强降至其峰值(轴向)值一半时的全角。d峰值发射波长(λp
- ):530 nm。光谱功率输出最高的波长。
- 主波长(λFd):F525 nm(典型值)。这是人眼感知到的、定义LED颜色的单一波长,源自CIE色度图。
- 光谱线半宽(Δλ):R35 nm(典型值)。这表示光谱纯度;数值越小意味着光源的单色性越好。正向电压(VRF):典型值3.20V,在I
F
= 20 mA时,范围从2.80V到3.60V。
反向电流(I
R
):
当施加5V反向电压(V
- R)时,最大10 μA。
- 重要提示:此LED并非设计用于反向偏置工作;此测试参数仅用于表征漏电流。
- 2.3 静电放电(ESD)注意事项LED对静电放电和电压浪涌敏感。操作过程中必须采取适当的ESD控制措施,包括使用接地腕带、防静电手套,并确保所有设备正确接地,以防止潜在或灾难性故障。
- 3. 分档系统说明为确保生产中的颜色和亮度一致性,LED会根据性能进行分档。这使得设计人员可以选择满足特定应用要求的部件。
3.1 正向电压分档(单位:V @ 20mA)
每个档位的容差为±0.1V。
- D7:2.80 – 3.00V
- D8:3.00 – 3.20V
- D9:3.20 – 3.40V
- D10:3.40 – 3.60V
3.2 发光强度分档(单位:mcd @ 20mA)
每个档位的容差为±15%。
- Q:71.0 – 112.0 mcd
- R:112.0 – 180.0 mcd
- S:180.0 – 280.0 mcd
T:
280.0 – 450.0 mcd
- 3.3 主波长分档(单位:nm @ 20mA)每个档位的容差为±1nm。FAP:F520.0 – 525.0 nm
- AQ:525.0 – 530.0 nm
- AR:530.0 – 535.0 nm
4. 性能曲线分析
规格书引用了典型的性能曲线(例如,相对发光强度与正向电流的关系、正向电压与温度的关系、光谱分布)。这些曲线对于理解器件在非标准条件下的行为至关重要。
I-V/L-I曲线:
展示了正向电流(I
F
)、正向电压(V
F
)和光输出(发光强度)之间的关系。光输出通常与电流成正比,但在极高电流下,由于发热,效率可能会下降。
温度依赖性:
正向电压通常随结温升高而降低,同时发光强度也会降低。设计人员必须考虑热管理以保持亮度一致。
- 光谱分布:一张显示各波长光输出功率的图表,以530 nm的峰值波长为中心,典型半宽为35 nm。
- 5. 机械与封装信息5.1 封装尺寸
- LED采用标准SMD封装。所有尺寸均以毫米为单位,除非另有说明,一般公差为±0.10 mm。图纸包含关键尺寸,如总长、宽、高以及阴极/阳极焊盘的尺寸/位置。5.2 推荐焊盘布局
提供了推荐的PCB焊盘图形(封装),以确保回流焊过程中形成可靠的焊点。遵循此图形有助于防止立碑现象(元件一端翘起)并确保正确对位。
5.3 极性识别
元件具有标记或物理特征(例如,凹口、斜角或圆点)以识别阴极。在PCB布局和组装过程中必须注意正确的极性。
- 6. 焊接与组装指南6.1 回流焊温度曲线
- 提供了针对无铅(Pb-free)焊接工艺的建议红外回流焊温度曲线。关键参数包括:预热:
150–200°C,最长120秒,以逐渐加热电路板并激活助焊剂。
峰值温度:
最高260°C。
液相线以上时间:
- 元件暴露在峰值温度下的时间最长不超过10秒。回流焊次数不应超过两次。该曲线基于JEDEC标准,以确保可靠贴装而不损坏LED封装。
- 6.2 手工焊接(如必要)如需手动焊接,请使用温控烙铁:
- 烙铁温度:最高300°C。
- 焊接时间:每个焊盘最长3秒。仅限一次焊接循环。
- 6.3 清洗如果需要进行焊后清洗,仅使用指定溶剂,以避免损坏塑料透镜和封装。推荐使用常温下的乙醇或异丙醇。浸泡时间应少于一分钟。除非明确验证对该元件安全,否则请勿使用超声波清洗。
- 7. 包装与订购信息7.1 编带与卷盘规格
载带宽度:
- 8 mm。卷盘直径:
- 7英寸。每卷数量:
3000片。
最小起订量(MOQ):
剩余数量500片起订。
- 口袋密封:
- 空口袋用盖带密封。
- 缺件:
- 根据规范(ANSI/EIA 481),最多允许连续缺失两个LED。
8. 存储与操作密封包装:
存储在≤30°C且≤90%相对湿度(RH)的环境中。当存储在带有干燥剂的原始防潮袋中时,保质期为一年。
- 已开封包装:对于从密封袋中取出的元件,存储环境不得超过30°C和60% RH。建议在暴露后672小时(28天,MSL 2a)内完成红外回流焊接。对于在原始袋外更长时间的存储,请使用带有干燥剂的密封容器或氮气干燥柜。暴露超过672小时的元件在组装前应在约60°C下烘烤至少20小时,以去除吸收的水分并防止回流焊过程中出现“爆米花”现象。9. 应用说明与设计考量9.1 典型应用场景F这款高亮度绿色LED适用于需要状态指示、背光或装饰照明的广泛应用,包括:F.
- 消费电子产品(例如,家电、音频设备上的指示灯)。工业控制面板和人机界面(HMI)。
- 汽车内饰照明(非关键应用,需进一步认证)。标牌和装饰灯条。
关键提示:
本产品适用于普通电子设备。对于故障可能危及生命或健康的应用(航空、医疗设备、安全系统),在设计采用前必须咨询制造商以确认适用性和额外的可靠性要求。
9.2 电路设计
限流:
- LED是电流驱动器件。务必使用串联限流电阻或恒流驱动电路,以防止超过最大直流正向电流(20 mA)。电阻值可使用欧姆定律计算:R = (V电源
- - VF
- ) / IF
。
电压选择:
设计中需考虑正向电压分档(D7-D10),以确保所有单元都能获得适当的电流调节,尤其是在串联多个LED时。P反向电压保护:由于该器件并非设计用于反向工作,请确保电路设计防止在LED两端施加任何反向偏压。在可能出现反向电压的电路中(例如,交流耦合或感性负载),可考虑并联一个保护二极管(相对于LED反向偏置)。
9.3 热管理d虽然功耗相对较低(76 mW),但PCB上的有效热管理对于保持长期可靠性和一致的光输出至关重要。确保焊盘周围有足够的铜面积作为散热片,尤其是在高环境温度或接近最大电流下工作时。10. 技术对比与差异化
这款反向贴装LED具有特定优势:
No.对比标准顶部发光LED:F反向贴装设计允许创新的光学解决方案,光线可以穿过PCB或从其反射,从而实现更薄的产品设计或特定的导光结构。
对比非自动化友好型封装:
与通孔LED或散装元件相比,编带卷盘包装和坚固的SMD结构在大批量自动化组装中提供了显著的成本和可靠性优势。
对比更宽视角LED:
130度的视角在宽视角可见性和正向强度之间提供了良好的平衡。对于需要非常窄光束的应用,带透镜的版本或不同的封装会更合适。11. 常见问题解答(FAQ)
11.1 峰值波长与主波长有何区别?峰值波长(λAQpS):TLED发射最多光功率的特定波长。这是从光谱中测得的物理量。
主波长(λ
d
):
人眼感知到的、代表该光颜色的单一波长。它是根据CIE颜色坐标计算得出的。对于单色绿光LED,这两个值通常很接近,如本例所示(530 nm 对比 525 nm)。
- 11.2 我能否直接用5V电源驱动此LED?将5V电源直接连接到LED两端会试图迫使非常大的电流通过它,几乎肯定会超过绝对最大额定值并导致立即失效。您必须始终使用限流机制,例如电阻。例如,使用5V电源,在20 mA时典型V
- F为3.2V,则需要串联电阻值为 (5V - 3.2V) / 0.02A = 90 欧姆(标准91欧姆电阻)。
- 11.3 为何打开包装袋后的存储条件如此严格?SMD封装会从大气中吸收水分。在高温回流焊接过程中,这些被困住的水分会迅速汽化,产生内部压力,可能导致封装分层或芯片开裂(这种现象称为“爆米花”或“湿气诱导应力”)。指定的存储条件和烘烤要求旨在降低此风险。
- 12. 设计案例研究示例场景:
- 为便携式医疗设备设计一个状态指示灯,要求清晰、明亮的绿色信号。PCB布局密集,指示灯需要安装在底部,光线通过外壳上的小孔导出。解决方案:
反向贴装LED是理想选择。它可以放置在PCB底部,发光面朝向电路板。LED正下方的PCB铜层上的一个小过孔或开口允许光线穿过,进入外壳的导光柱。130度的视角确保了良好的导光耦合。设计人员选择
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。 |