SMD LED 黄色漫射AlInGaP规格书 - 120度视角 - 1.8-2.4V正向电压 - 72mW功耗 - 中文技术规格书

1. 产品概述

本文档详细说明了一款采用铝铟镓磷（AlInGaP）半导体材料以产生漫射黄色光输出的表面贴装器件（SMD）发光二极管（LED）的规格。该元件专为自动化印刷电路板（PCB）组装而设计，其特点是微型封装尺寸，适用于各类电子设备中空间受限的应用场景。

1.1 核心优势与目标市场

本LED的主要优势包括符合有害物质限制（RoHS）指令、兼容自动化贴片设备以及适用于红外（IR）回流焊接工艺。它以行业标准的8mm载带、7英寸直径卷盘形式供货，便于大批量生产。该器件已按JEDEC Level 3标准进行防潮预处理。其目标应用涵盖电信基础设施、办公自动化设备、家用电器、工业控制面板及室内标识。具体用途包括状态指示灯、符号照明和前面板背光。

2. 深入技术参数分析

全面理解器件在标准条件下的工作极限和性能，对于可靠的电路设计至关重要。

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。不保证在或超过这些极限下工作。所有值均在环境温度（Ta）为25°C时指定。

• 功耗（Pd）：72 mW。这是器件作为热量耗散的最大允许功率。
• 峰值正向电流（I_F(峰值)）：80 mA。此电流仅在占空比为1/10、脉宽为0.1ms的脉冲条件下允许。
• 连续正向电流（I_F）：30 mA DC。这是连续工作的最大推荐电流。
• 工作温度范围：-40°C 至 +85°C。
• 存储温度范围：-40°C 至 +100°C。

2.2 电气与光学特性

这些参数定义了器件在正常工作条件下的典型性能，测量条件为Ta=25°C，测试电流（I_F）为20mA，除非另有说明。

• 发光强度（I_V）：范围从最小值140.0 mcd到最大值450.0 mcd。典型值在此范围内。强度使用近似明视觉（CIE）人眼响应曲线的传感器和滤光片组合进行测量。
• 视角（2θ_1/2）：120度（典型值）。这个宽视角定义为发光强度降至轴向值一半时的全角，是漫射透镜的结果，提供了适用于指示灯应用的宽广、均匀的照明图案。
• 峰值发射波长（λ_P）：约592 nm（典型值）。这是光谱功率分布达到最大值时的波长。
• 主波长（λ_d）：指定在584.5 nm至594.5 nm之间。这是人眼感知定义颜色（黄色）的单波长，由CIE色度坐标导出。
• 光谱线半宽（Δλ）：约15 nm（典型值）。这表示发射光的光谱纯度或带宽。
• 正向电压（V_F）：在20mA时，范围从1.8 V（最小）到2.4 V（最大）。典型值在此范围内。此参数对于驱动器设计和电源选择至关重要。
• 反向电流（I_R）：当施加5V反向电压（V_R）时，最大为10 μA。必须注意，该器件并非设计用于反向偏置工作；此测试条件仅用于表征。

3. 分档系统说明

为确保生产一致性并允许设计人员选择特性紧密分组的LED，器件根据关键参数被分类到不同的档位中。

3.1 正向电压（V_f）分档

单位：伏特（V），测量条件为I_F= 20mA。每个档位的容差为±0.1V。

• 档位 D2：1.8V（最小）至 2.0V（最大）
• 档位 D3：2.0V（最小）至 2.2V（最大）
• 档位 D4：2.2V（最小）至 2.4V（最大）

3.2 发光强度（I_V）分档

单位：毫坎德拉（mcd），测量条件为I_F= 20mA。每个档位的容差为±11%。

• 档位 R2：140.0 mcd 至 180.0 mcd
• 档位 S1：180.0 mcd 至 224.0 mcd
• 档位 S2：224.0 mcd 至 280.0 mcd
• 档位 T1：280.0 mcd 至 355.0 mcd
• 档位 T2：355.0 mcd 至 450.0 mcd

3.3 主波长（W_d）分档

单位：纳米（nm），测量条件为I_F= 20mA。每个档位的容差为±1nm。

• 档位 H：584.5 nm 至 587.0 nm
• 档位 J：587.0 nm 至 589.5 nm
• 档位 K：589.5 nm 至 592.0 nm
• 档位 L：592.0 nm 至 594.5 nm

4. 性能曲线分析

规格书包含典型的特性曲线，用以说明各参数之间的关系。这些曲线对于理解器件在非标准条件下的行为至关重要。

4.1 电流-电压（I-V）特性

此曲线显示了正向电压（V_F）与正向电流（I_F）之间的关系。对于AlInGaP LED，此曲线通常呈指数关系。设计人员利用此曲线来确定所需工作电流所需的驱动电压，并计算功耗（P_d= V_F* I_F）。

4.2 发光强度 vs. 正向电流

此图描述了光输出（I_V）如何随驱动电流（I_F）变化。在推荐工作范围内，该关系通常是线性的，但在更高电流下会饱和。这对于需要通过电流控制亮度的电路设计至关重要。

4.3 温度依赖性

通常包含显示正向电压和发光强度随环境温度变化的曲线。发光强度通常随结温升高而降低，而正向电压则降低。此信息对于在极端温度环境下运行的应用至关重要。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸与极性

该器件符合行业标准的SMD封装外形。详细的机械图纸规定了长度、宽度、高度、引脚间距和总体公差（通常为±0.2mm）。封装采用漫射透镜以实现指定的120度视角。极性通过器件焊盘上的阴极标记或特定焊盘几何形状来指示。

5.2 推荐PCB焊盘布局

提供了焊盘图形设计，以确保可靠的焊接和适当的热管理。这包括推荐的焊盘尺寸和间距，以防止焊料桥接，并确保在回流过程中形成牢固的机械连接。

6. 焊接与组装指南

6.1 红外回流焊接温度曲线

提供了符合J-STD-020B标准的无铅焊接工艺建议温度曲线。关键参数包括：

• 预热温度：150°C 至 200°C。
• 预热时间：最长120秒。
• 峰值温度：最高260°C。
• 液相线以上时间：最长10秒（建议不超过两次回流循环）。

强调，最佳曲线取决于具体的PCB设计、焊膏和回流炉，应相应地进行特性分析。

6.2 手工焊接

如果必须进行手工焊接，应遵守以下限制：

• 烙铁温度：最高300°C。
• 焊接时间：每个焊点最长3秒。此操作应仅进行一次。

6.3 存储与处理条件

正确的存储对于防止吸湿至关重要，吸湿可能导致回流过程中发生“爆米花”现象（封装开裂）。

• 密封包装：在≤30°C和≤70%相对湿度（RH）下存储。一年内使用。
• 已开封包装：在≤30°C和≤60% RH下存储。元件应在暴露后168小时（7天）内进行回流焊接。如需更长时间存储，请使用带干燥剂的密封容器或氮气干燥柜。
• 烘烤：如果暴露超过168小时，在组装前应在约60°C下烘烤至少48小时以去除湿气。

6.4 清洗

如果需要进行焊后清洗，请仅使用指定的溶剂。建议在室温下浸入乙醇或异丙醇中不超过一分钟。未指定的化学品可能会损坏LED封装。

7. 应用设计考量

7.1 驱动方式

LED是电流驱动器件。为确保驱动多个LED时亮度均匀，它们应串联一个限流电阻，或者最好由恒流源驱动。不建议直接将LED并联，因为正向电压（V_F）的差异会导致显著的电流不平衡和亮度不均。

7.2 热管理

虽然功耗相对较低（最大72mW），但PCB上适当的热设计仍然很重要，尤其是在高环境温度或接近最大电流下工作时。过高的结温会降低光输出并缩短器件寿命。确保焊盘周围有足够的铜面积有助于散热。

7.3 应用注意事项

本产品适用于标准的商业和工业电子设备。对于要求极高可靠性或故障可能危及安全的应用，如航空、医疗生命支持或交通控制系统，需要进行特别咨询。设计人员必须遵守所有绝对最大额定值和推荐工作条件。

8. 包装与卷盘规格

LED以8mm宽、带盖带的压纹载带形式供货，卷绕在7英寸（178mm）直径的卷盘上。每卷包含2000片。包装符合ANSI/EIA-481规范。提供了载带凹槽和卷盘芯轴/法兰的关键尺寸细节，以确保与自动化组装设备的兼容性。

9. 技术对比与差异化

这款AlInGaP黄色LED的关键差异化在于其结合了宽120度视角（由漫射透镜实现）和AlInGaP材料体系特有的颜色属性，与其他一些发黄光的技术相比，通常具有高发光效率和良好的颜色稳定性（随温度和电流变化）。针对V_F、I_V和λ_d的详细分档结构，允许在颜色或亮度要求严格的应用中进行精确选择。

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（λ_P）是LED发射最大光功率的物理波长。主波长（λ_d）是基于人眼颜色感知（CIE坐标）计算得出的值，代表与LED感知颜色匹配的纯光谱色的单波长。出于设计目的，主波长对于颜色规格更为相关。

10.2 我可以持续以30mA驱动此LED吗？

可以，30mA DC是最大连续正向电流额定值。然而，为了获得最佳寿命和可靠性，通常建议在绝对最大值以下工作，例如在典型的测试电流20mA下。实际驱动电流应根据应用所需的亮度和热条件来确定。

10.3 为什么开包后回流焊接有严格的时间限制？

SMD封装会从大气中吸收湿气。在高温回流焊接过程中，这些被困住的湿气会迅速汽化，产生内部压力，可能导致封装开裂或内部界面分层——这种故障称为“爆米花”现象。168小时的车间寿命是在假设存储于规定的温湿度限制内的情况下，管理此风险的最大推荐暴露时间。

11. 设计使用案例研究

场景：为网络路由器设计一个多指示灯状态面板。该面板需要多个黄色状态LED亮度均匀。设计人员从相同的发光强度档位（例如，档位T1：280-355 mcd）中选择LED，以确保最小的视觉差异。为简化电源设计，选择了正向电压档位更窄的LED（例如，档位D3：2.0-2.2V）。LED采用串联配置，由12V电源轨通过一个设定为20mA的恒流驱动器驱动，确保每个LED电流相同，亮度匹配完美。宽120度视角确保指示灯在办公环境中从各个角度都能清晰可见。PCB布局采用了推荐的焊盘几何形状，并通过一个小的散热连接连接到地平面以利于散热。

12. 工作原理

此LED基于铝铟镓磷（AlInGaP）半导体异质结构。当施加超过材料带隙能量的正向偏置电压时，电子和空穴被注入有源区，在那里它们发生辐射复合。此复合过程中释放的能量对应于黄色波长范围（约590 nm）的光子。封装半导体芯片的漫射环氧树脂透镜散射发射光，将辐射图案从窄光束拓宽到指定的120度视角，创造出更适合指示灯应用的漫射且均匀的外观。

13. 技术趋势

表面贴装LED技术持续向更高效率、更小封装尺寸和更高显色性发展。虽然AlInGaP仍然是高效红、橙、黄光LED的主导材料，但持续的研究集中在优化外延结构和荧光粉体系，以进一步突破效率极限。封装趋势包括在相同封装尺寸内改进热管理设计，以及为超薄消费电子产品开发更薄的轮廓。对自动化和可靠性的追求持续推动着载带卷盘包装和回流焊接兼容性标准的完善。