SMD LED 漫射黄光规格书 - AlInGaP - 120° 视角 - 50mA - 3550mcd - 中文技术文档

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）的完整技术规格。该器件采用漫射透镜，并使用铝铟镓磷（AlInGaP）半导体材料来产生黄光。其设计兼容自动化组装工艺，包括贴片设备和红外回流焊接，适用于大批量生产。产品以行业标准的8mm载带包装，卷绕在直径为7英寸的卷盘上供应。

2. 深度技术参数分析

2.1 绝对最大额定值

以下参数定义了可能对器件造成永久性损坏的极限。在这些条件下或超出这些条件运行无法保证性能，应予以避免以确保可靠性。

• 功耗（Pd）：182 mW。这是器件在不超出其热限值的情况下，能够以热量形式耗散的最大功率。
• 峰值正向电流（IFP）：100 mA。这是在脉冲条件下（1/10占空比，1ms脉冲宽度）允许的最大电流。由于平均发热减少，该值高于直流额定值。
• 直流正向电流（IF）：70 mA。这是为确保长期可靠运行而推荐的最大连续正向电流。
• 反向电压（VR）：5 V。施加超过此值的反向电压可能导致击穿并损坏LED结。
• 工作温度范围（Topr）：-40°C 至 +85°C。这是器件被规定能正常工作的环境温度范围。
• 储存温度范围（Tstg）：-40°C 至 +100°C。这是器件未通电时的储存温度范围。

2.2 电气与光学特性

这些参数在环境温度（Ta）为25°C时测量，代表了在指定测试条件下的典型性能。

• 发光强度（Iv）：在正向电流（IF）为50 mA时，范围从1400 mcd（最小值）到3550 mcd（典型最大值）。这衡量了光源在特定方向（沿轴线）上的感知亮度。测量使用经过滤光片匹配人眼明视觉响应（CIE曲线）的传感器进行。
• 视角（2θ1/2）：120度（典型值）。这是发光强度降至其轴向（中心）值一半时的全角。像120°这样的宽视角表明其具有漫射光输出模式，适用于需要大面积照明而非聚焦光束的应用。
• 峰值发射波长（λP）：591 nm（典型值）。这是发射光的光谱功率分布达到最大值时的波长。
• 主波长（λd）：在IF=50mA时，范围从584.5 nm到594.5 nm。这是一个源自CIE色度图的色度量。它代表人眼感知到的与LED光颜色相同的单色光的波长。这是定义黄色色点的关键参数。
• 光谱线半宽（Δλ）：15 nm（典型值）。这是发射光谱在其最大功率一半处的宽度（半高全宽，FWHM）。15nm的值表明这是一种相对窄带的黄色发射，是AlInGaP技术的特征。
• 正向电压（VF）：在IF=50mA时，为2.2 V（典型值）。这是LED在指定电流下工作时的压降。它是设计限流电路的关键参数。
• 反向电流（IR）：在VR=5V时，为10 μA（最大值）。这是在施加指定反向电压时流过的微小漏电流。

3. 分档系统说明

为确保生产一致性，LED根据关键参数被分类到不同的档位中。这使得设计人员能够选择满足特定颜色、亮度和电压要求的器件。

3.1 正向电压分档

在IF = 50mA的测试条件下分档。每个档位内的容差为 +/-0.1V。

• D2：1.80V（最小值） - 2.00V（最大值）
• D3：2.00V（最小值） - 2.20V（最大值）
• D4：2.20V（最小值） - 2.40V（最大值）
• D5：2.40V（最小值） - 2.60V（最大值）

3.2 发光强度分档

在IF = 50mA的测试条件下分档。每个档位内的容差为 +/-11%。

• W2：1400 mcd（最小值） - 1800 mcd（最大值）
• X1：1800 mcd（最小值） - 2240 mcd（最大值）
• X2：2240 mcd（最小值） - 2800 mcd（最大值）
• Y1：2800 mcd（最小值） - 3550 mcd（最大值）

3.3 主波长分档

在IF = 50mA的测试条件下分档。每个档位内的容差为 +/-1nm。这直接控制黄色的色调。

• H：584.5 nm（最小值） - 587.0 nm（最大值）
• J：587.0 nm（最小值） - 589.5 nm（最大值）
• K：589.5 nm（最小值） - 592.0 nm（最大值）
• L：592.0 nm（最小值） - 594.5 nm（最大值）

4. 性能曲线分析

虽然规格书中引用了具体的图表（例如，图1为光谱输出，图5为视角），但提供的数据允许分析关键关系。

• 电流与发光强度关系（I-Iv曲线）：发光强度在50mA下指定。通常，对于AlInGaP LED，光输出随电流呈亚线性增长。在高于推荐的直流电流下工作可能导致发热增加、效率下降和加速老化。
• 温度依赖性：LED的发光强度和正向电压对温度敏感。强度通常随结温升高而降低。正向电压通常具有负温度系数，对于AlInGaP，大约每°C降低2 mV。设计必须考虑热管理以保持稳定的光学性能。
• 光谱分布：典型峰值在591 nm，半宽为15 nm，发射集中在可见光谱的黄色区域。主波长分档（H到L）通过将具有非常相似色度坐标的LED分组来确保颜色一致性。

5. 机械与包装信息

5.1 器件封装尺寸

该LED符合EIA标准的SMD封装外形。规格书中提供了详细的尺寸图，所有尺寸均以毫米为单位。关键特征包括总长、宽、高，以及焊盘的位置和尺寸、透镜结构。除非另有说明，公差为±0.2 mm。

5.2 极性识别

规格书包含指示阴极和阳极端子的示意图。组装时必须注意正确的极性。阴极通常通过封装底部的凹口、绿色标记或较短的引脚/凸起来标识。

5.3 载带与卷盘包装

器件以带有保护盖带的压花载带形式供应。

• 载带宽度：8 mm。
• 卷盘直径：7英寸（178 mm）。
• 每卷数量：2000 件。
• 剩余最小订购量（MOQ）：500 件。
• 包装遵循ANSI/EIA-481规范，以确保与自动化组装设备的兼容性。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊接温度曲线

该器件兼容红外（IR）回流焊接工艺。提供了符合JEDEC J-STD-020B无铅焊接要求的推荐温度曲线。

• 预热温度：150°C 至 200°C。
• 预热时间：最长 120 秒。
• 峰值本体温度：最高 260°C。
• 液相线以上时间（TAL）：推荐时间在温度曲线图中指定（通常为60-90秒）。
• 最大焊接次数：两次。

6.2 手工焊接

如果必须进行手工焊接，则必须格外小心。

• 烙铁温度：最高 300°C。
• 每个焊盘焊接时间：最长 3 秒。
• 最大焊接次数：每个焊点仅限一次。

6.3 储存与操作

• 密封包装：储存在≤30°C且相对湿度（RH）≤70%的环境中。一年内使用。
• 已开封包装：暴露在环境空气中的元件应储存在≤30°C且相对湿度≤60%的环境中。建议在打开防潮袋后的168小时（7天）内完成红外回流焊接。
• 长期储存（已开封）：储存在带有干燥剂的密封容器或氮气干燥器中。
• 烘烤：如果元件暴露时间超过168小时，在焊接前应在约60°C下烘烤至少48小时，以去除吸收的水分，防止回流焊接过程中发生“爆米花”损坏。

6.4 清洗

如果需要组装后清洗，请仅使用经批准的溶剂。

• 推荐溶剂：乙醇或异丙醇。
• 步骤：在常温下浸泡少于一分钟。除非已验证对封装安全，否则请勿使用超声波清洗。
• 警告：请勿使用未指定的化学液体，因为它们可能损坏LED透镜或封装材料。

7. 应用说明与设计考量

7.1 驱动电路设计

LED是电流驱动器件。为确保稳定运行和长寿命，限流机制至关重要。

• 串联电阻（电路模型A）：这是最常见且推荐的方法。一个电阻（R）与LED串联。其值使用欧姆定律计算：R = (Vcc - VF) / IF，其中Vcc是电源电压，VF是LED正向电压（使用分档中的最大值进行最坏情况电流计算），IF是所需的工作电流（例如，20mA，50mA）。此方法为每个LED提供了出色的电流调节，且易于实现。
• 并联连接警告：不建议将多个LED直接并联，仅使用一个限流电阻（电路模型B）。即使在同一分档内，各个LED之间正向电压（VF）的微小差异也会导致电流分配严重不平衡。一个LED可能汲取大部分电流，导致过热和过早失效，而其他LED则保持暗淡。始终为每个LED使用单独的串联电阻，或采用有源恒流驱动器。

7.2 热管理

尽管功耗相对较低，但有效的热设计对于保持性能和可靠性至关重要。

• PCB布局：使用足够的铜面积（散热焊盘或铺铜）连接到LED的焊盘，以充当散热器并将热量从器件传导出去。
• 环境温度：确保工作环境温度在指定范围内。考虑板上其他元件产生的热量。
• 电流降额：对于在高环境温度（接近+85°C）下运行，应考虑降额（降低）工作电流以降低结温，防止光通量加速衰减。

7.3 典型应用场景

漫射透镜、宽视角和黄色光的结合使这款LED适用于多种应用：

• 状态与指示灯：消费电子产品、工业控制面板和仪器仪表中的电源开/关、待机模式、系统活动、警告指示灯。
• 背光照明：用于薄膜开关、键盘和前面板上的字符的边缘照明或直下式背光，需要均匀、广角照明的地方。
• 汽车内饰照明：警告灯、开关照明和一般环境照明（需符合特定汽车标准认证）。
• 标牌与装饰照明：建筑特色或装饰展示中的重点照明。

8. 技术介绍与趋势

8.1 AlInGaP技术

这款LED基于铝铟镓磷（AlInGaP）半导体材料。AlInGaP在产生光谱中红、橙、琥珀和黄色区域的光方面特别高效。与磷化镓（GaP）等旧技术相比，其主要优势包括在这些颜色中具有高发光效率（流明每瓦）和良好的色纯度（窄光谱宽度）。该材料体系允许通过调整组成元素的比例来精确调谐带隙，从而调谐发射波长。

8.2 漫射透镜与透明透镜对比

漫射（乳白色或磨砂）透镜材料含有散射颗粒。当来自微小半导体芯片的光穿过此透镜时，会向多个方向散射。这导致视角更宽（本例中为120°），外观更均匀、柔和，减少了眩光，并且没有可见的芯片“热点”。这与透明（水清）透镜形成对比，后者产生更聚焦的光束，视角更窄，中心点清晰明亮。

8.3 行业趋势

SMD LED的总体趋势是朝着更高效率、更高可靠性和更小封装尺寸发展。虽然本规格书代表了一款成熟可靠的产品，但荧光粉转换黄色LED（使用蓝光芯片加黄色荧光粉）的新发展可以在效率、显色性和成本方面提供不同的权衡。此外，封装材料和热管理技术的进步持续推动所有LED技术的功率密度和寿命极限。小型化的驱动力也导致封装尺寸更小，同时保持或提高光输出。