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1. 产品概述
本文档提供了一款表面贴装器件(SMD)发光二极管(LED)的技术规格。该元件专为自动化印刷电路板(PCB)组装工艺设计,适用于大批量生产。其微型尺寸迎合了现代便携式和紧凑型电子设备中常见的空间受限应用场景。
1.1 核心优势与目标市场
此LED的主要优势包括符合RoHS(有害物质限制)指令、兼容红外(IR)回流焊接工艺,以及采用行业标准的8毫米载带和7英寸卷盘包装,便于自动化贴片设备使用。其设计可与集成电路(IC)兼容。目标应用涵盖广泛的消费类和工业电子产品,包括但不限于电信设备(如无绳电话和手机)、办公自动化设备(如笔记本电脑)、网络系统、家用电器和室内标识。其主要功能是状态指示、信号与符号照明以及前面板背光。
2. 封装尺寸与引脚分配
该LED采用特定的SMD封装。透镜颜色为黄色。器件在同一封装内包含两个独立的LED芯片:一个发射白光,另一个发射红光。引脚分配如下:引脚1和2分配给红色LED,引脚3和4分配给白色LED。除非详细机械图纸中另有规定,所有尺寸公差通常为±0.2毫米。
3. 技术参数:深入客观解读
3.1 绝对最大额定值
这些额定值定义了超出范围可能导致器件永久损坏的极限。它们是在环境温度(Ta)为25°C时指定的。
- 功耗:白色LED为102 mW;红色LED为78 mW。这是器件能够耗散的最大功率。
- 峰值正向电流:白色为100 mA,红色为80 mA。这是最大允许的脉冲电流(1/10占空比,0.1ms脉冲宽度)。
- 直流正向电流:两种颜色均为30 mA。这是最大连续正向电流。
- 工作温度范围:-40°C 至 +85°C。
- 存储温度范围:-40°C 至 +100°C。
3.2 电气与光学特性
这些是典型性能参数,测量条件为Ta=25°C,正向电流(IF)=20mA,除非另有说明。
- 发光强度(Iv):白色:1500-3000 mcd(最小-最大)。红色:650-1300 mcd(最小-最大)。使用近似CIE明视觉响应的滤光片测量。
- 视角(2θ½):通常为120度。这是发光强度降至轴向值一半时的全角。
- 主波长(λd):对于红色LED:617-626 nm(最小-最大)。此参数定义了感知颜色。
- 峰值发射波长(λP):对于红色LED:通常为624 nm。
- 光谱线半宽(Δλ):白色通常为30 nm,红色通常为20 nm。这表示光谱纯度。
- 正向电压(VF):白色:2.6-3.4 V。红色:1.7-2.6 V。容差为±0.1V。
- 反向电流(IR):在反向电压(VR)为5V时,最大10 µA。该器件并非设计用于反向偏压工作。
4. 分档系统说明
LED根据关键性能参数被分档,以确保生产批次的一致性。
4.1 发光强度(Iv)等级
对于白色LED,分档定义为W1(1500-2120 mcd)和W2(2120-3000 mcd)。对于红色LED,分档为R1(650-920 mcd)和R2(920-1300 mcd)。每个强度档内的容差为±11%。
4.2 CIE色度等级
白色LED的色坐标(在CIE 1931色度图上的x, y坐标)被分为若干类别(例如A1, A2, A3, B1, B2, B3),每个类别由色度图上的一个四边形区域定义。每个档内色坐标的容差为±0.01。这确保了在需要精确白点匹配的应用中颜色的一致性。
5. 性能曲线分析
规格书包含典型特性曲线,这对电路设计至关重要。这些曲线以图形方式表示各种参数之间的关系,提供了超出表格典型值的深入见解。设计者应参考这些曲线以了解非标准条件(例如不同的正向电流或环境温度)下的行为。关键曲线通常包括正向电流与发光强度的关系、正向电流与正向电压的关系,以及环境温度对发光强度的影响。分析这些曲线有助于选择合适的限流电阻并预测目标工作环境中的性能。
6. 机械与包装信息
6.1 推荐的PCB焊盘
提供了焊盘图形设计,以确保正确的焊接和机械稳定性。遵循此推荐的封装尺寸对于实现可靠的焊点以及在回流过程中管理散热至关重要。
6.2 载带与卷盘包装尺寸
元件以8毫米宽压纹载带形式提供,卷绕在7英寸(178毫米)直径的卷盘上。详细规定了载带凹槽、卷盘轴心及整体卷盘的尺寸。标准卷盘数量为每盘2000片,最小包装数量为500片(尾料)。包装符合EIA-481-1-B规范。
7. 焊接与组装指南
7.1 IR回流焊接温度曲线
提供了适用于无铅焊接工艺的建议红外(IR)回流温度曲线,符合J-STD-020B标准。关键参数包括预热温度150-200°C,最高峰值温度260°C,以及液相线以上时间不超过规定限制。必须注意,最佳曲线取决于具体的PCB设计、焊膏和炉子特性;因此,建议进行板级特性分析。
7.2 存储条件
对于未开封、内含干燥剂的防潮袋,LED应在≤30°C和≤70%相对湿度(RH)下存储,并在一年内使用。一旦原始包装被打开,存储环境不应超过30°C和60% RH。暴露超过168小时的元件在焊接前应在约60°C下烘烤至少48小时,以防止回流过程中出现“爆米花”效应或分层。
7.3 清洗
如果焊接后需要清洗,仅应使用指定的醇类溶剂,如乙醇或异丙醇,在常温下清洗不超过一分钟。未指定的化学品可能会损坏LED封装。
8. 应用建议
8.1 典型应用场景
这款双色LED非常适合需要单一元件封装实现多状态指示的应用。例如,消费电子和工业控制面板中的电源/充电状态(红色表示充电中,白色表示已充满)、网络活动指示灯或模式选择反馈。
8.2 设计考量
- 限流:务必使用串联电阻将正向电流限制在推荐的直流值(最大30mA)或更低,以确保使用寿命并控制亮度。
- 热管理:确保PCB布局提供足够的热释放,尤其是在接近最大额定值运行时,以防止过热和光通量加速衰减。
- ESD防护:虽然未明确说明,但使用适当的ESD预防措施处理SMD LED是行业标准做法。
- 光学设计:在设计导光板、透镜或扩散器时,需考虑120度的视角,以实现所需的照明效果。
9. 技术对比与差异化
与单色SMD LED相比,这款双芯片器件通过将两个指示功能集成在一个封装内,节省了PCB空间。独立的白色和红色芯片允许独立控制。指定的发光强度分档和CIE颜色分档提供了性能一致性,这对于需要多个单元外观统一的应用非常重要。与标准IR回流工艺的兼容性使其区别于可能需要手动或波峰焊接的LED。
10. 基于技术参数的常见问题解答
问:我能否同时以最大直流电流驱动白色和红色LED?
答:不能。必须遵守功耗(白色102mW,红色78mW)的绝对最大额定值和热考量。除非提供特殊散热措施,否则同时以30mA驱动每个LED可能会超出封装的热容量。建议进行降额使用。
问:主波长和峰值波长有什么区别?
答:峰值波长(λP)是LED发射光谱中最高点对应的波长。主波长(λd)是从色坐标推导出来的,代表与LED感知颜色相匹配的单色光的波长。λd对于颜色规格更为相关。
问:为什么打开包装袋后的存储条件如此严格(168小时)?
答:SMD封装会从大气中吸收湿气。在高温回流焊接过程中,这些被截留的湿气会迅速汽化,产生内部压力,可能导致封装破裂或内部键合分层(“爆米花”效应)。168小时的车间寿命和烘烤程序可以降低此风险。
11. 实际应用案例
场景:为便携式设备设计状态指示灯
一位设计师正在设计一款紧凑型蓝牙音箱。一个LTST-N682TWQEET LED被放置在前面板上。微控制器驱动红色LED(引脚1-2)指示“电源开启/充电中”,驱动白色LED(引脚3-4)指示“蓝牙配对模式/已充满电”。使用为约20mA计算的公共限流电阻值(例如,基于白色VF=3.0V和5V电源),两个LED都能达到良好的亮度。120度的视角确保了从广泛角度都能看到状态指示。该元件通过载带和卷盘进行自动化组装贴装。
12. 原理介绍
发光二极管(LED)是一种当电流通过时会发光的半导体器件。这种现象称为电致发光,发生在器件内电子与空穴复合时,以光子的形式释放能量。发射光的颜色由半导体材料的能带隙决定。此封装中的白色LED可能使用涂有荧光粉材料的蓝色或紫外LED芯片,该材料将部分发射光转换为更长波长,从而产生被感知为白色的宽光谱。红色LED使用AlInGaP(铝铟镓磷)半导体材料,这种材料能高效产生红、橙、黄光。
13. 发展趋势
用于指示应用的SMD LED的总体趋势继续朝着更高效率(每瓦更多流明)发展,允许在更低的电流下实现相同的亮度,从而降低功耗和热负荷。封装尺寸也在进一步微型化。越来越强调更严格的颜色和强度分档,以满足需要高视觉一致性的应用需求,例如视频墙和汽车内饰。此外,在LED封装内集成控制电子器件(例如恒流驱动器)正变得越来越普遍,以简化设计并提高性能稳定性。
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。 |