SMD LED 5630封装 RGB白光散射型 - 尺寸5.6x3.0x1.9mm - 电压1.8-3.8V - 功率0.13W - 中文技术规格书

1. 产品概述

本文档详细说明了一款采用5630封装、配备白光散射透镜的表面贴装器件（SMD）LED的规格。该器件在单一封装内集成了三个独立的发光芯片：一个红光（AlInGaP）、一个绿光（InGaN）和一个蓝光（InGaN）。这种配置允许通过对芯片进行单独或组合控制来产生多种颜色。其主要设计目标是提供一种适用于自动化组装工艺的紧凑、可靠且高效的照明解决方案。

1.1 核心优势

• 微型化设计：其小巧的外形尺寸非常适合印刷电路板（PCB）上空间受限的应用场景。
• 自动化兼容性：该封装设计兼容自动贴片设备和红外（IR）回流焊接工艺，便于大规模生产。
• 多样化色彩输出：集成的RGB芯片可实现宽广的色域，适用于状态指示、背光照明和装饰照明。
• 环保合规：本产品符合RoHS（有害物质限制）指令。
• 标准化包装：产品以12mm载带形式提供，卷绕在7英寸直径的卷盘上，符合EIA标准，便于高效处理和存储。

1.2 目标应用

这款LED专为需要可靠、紧凑指示照明的各类电子设备而设计。典型的应用领域包括：

• 消费电子产品：无绳电话、手机、笔记本电脑和家用电器中的状态指示灯。
• 专业及工业设备：网络系统、办公自动化设备和工业控制面板的前面板指示灯。
• 显示与标识：信号和符号照明应用，以及需要散射、均匀光输出的前面板背光。

2. 技术参数：深入客观解读

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性损坏的极限。不保证在此条件下运行。

• 功耗（Pd）：红光：130 mW；绿光/蓝光：114 mW。此参数表示LED能以热量形式耗散的最大功率。超过此限制有热损坏风险。
• 峰值正向电流（I_FP）：所有颜色在脉冲条件下（1/10占空比，0.1ms脉冲宽度）均为100 mA。这适用于短暂的高强度闪光，但不适用于连续工作。
• 直流正向电流（I_F）：红光：50 mA；绿光/蓝光：30 mA。这是建议的长期可靠运行的最大连续正向电流。
• 温度范围：工作温度：-40°C 至 +85°C；存储温度：-40°C 至 +100°C。这些定义了器件功能和非工作存储的环境极限。

2.2 电气与光学特性

测量于标准测试条件 Ta=25°C 且 I_F=20mA，除非另有说明。

• 发光强度（I_v）：感知光输出的关键度量。最小值/典型值/最大值：红光：560/-/1120 mcd；绿光：1400/-/2800 mcd；蓝光：280/-/560 mcd。绿光芯片表现出最高的典型输出。
• 视角（2θ_1/2）：典型值为120度。这个由散射透镜实现的宽视角提供了广阔、均匀的照明，而非狭窄光束，非常适合指示应用。
• 正向电压（V_F）：LED导通时两端的电压降。范围：红光：1.8V 至 2.6V；绿光/蓝光：2.8V 至 3.8V。红光芯片较低的V_F是AlInGaP技术相较于InGaN（绿光/蓝光）的特点。设计者必须在驱动电路设计中考虑这些差异。
• 峰值波长（λ_P）与主波长（λ_d）： λ_P是光谱峰值：红光 ~630nm，绿光 ~518nm，蓝光 ~468nm。λ_d是人眼感知的单一波长，绿光（520-530nm）和蓝光（465-475nm）有指定的分档。
• 反向电流（I_R）：在 V_R=5V 时最大为 10 μA。该器件并非为反向偏压工作而设计；此参数仅用于测试目的。如果可能存在反向电压，建议采用电路保护（例如串联电阻或二极管）。

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。本器件采用基于发光强度和主波长的二维分档系统。

3.1 发光强度分档

每种颜色的芯片根据其在20mA下的光输出单独分档。

• 红光：分档 U2（560-710 mcd）、V1（710-900 mcd）、V2（900-1120 mcd）。
• 绿光：分档 W2（1400-1800 mcd）、X1（1800-2240 mcd）、X2（2240-2800 mcd）。
• 蓝光：分档 T1（280-355 mcd）、T2（355-450 mcd）、U1（450-560 mcd）。
• 每个强度分档内的容差为 +/-11%。

3.2 主波长分档

应用于绿光和蓝光芯片以控制色调。

• 绿光：分档 AP（520-525 nm）、AQ（525-530 nm）。
• 蓝光：分档 AC（465-470 nm）、AD（470-475 nm）。
• 每个波长分档内的容差为 +/-1 nm。

3.3 组合分档代码（卷盘标签代码）

印在产品卷盘标签上的单个字母数字代码（例如 A1、B4、D2）结合了所有三种颜色的强度分档以及绿光/蓝光的主波长分档。通过查阅此交叉对照表，设计者可以指定和采购具有严格受控光学特性的LED，确保其最终产品的视觉一致性。例如，代码 'A1' 指定红光在 U2 档，绿光在 W2 档，蓝光在 T1 档。

4. 机械与包装信息

4.1 封装尺寸

该器件符合标准的5630封装尺寸。关键尺寸（单位毫米，除非注明，公差为±0.2mm）包括本体长度约5.6mm，宽度3.0mm，高度1.9mm。详细的尺寸图规定了焊盘位置、透镜形状和极性标记。

4.2 引脚分配与极性

6焊盘配置允许独立访问每个芯片：引脚 1 和 6：蓝光；引脚 2 和 5：绿光；引脚 3 和 4：红光。每个芯片的阴极通常在封装图中标明。在PCB布局和组装过程中必须注意正确的极性。

4.3 推荐的PCB焊盘设计

提供了建议的焊盘图形（封装），以确保在回流焊接过程中形成良好的焊点、机械稳定性和散热。遵循此图形对于组装良率和长期可靠性至关重要。

4.4 载带与卷盘包装

LED以压纹载带（宽度12mm）形式提供，并用盖带密封。载带卷绕在标准的7英寸（178mm）直径卷盘上。每卷包含1000片。包装符合EIA-481-1-B规范，确保与自动化组装设备兼容。

5. 焊接与组装指南

5.1 红外回流焊接曲线

提供了符合J-STD-020B标准的无铅焊接工艺推荐回流曲线。该曲线详细说明了关键参数：预热、保温、回流峰值温度（不得超过LED的最高温度额定值）和冷却速率。遵循此曲线对于防止热冲击和损坏LED封装或环氧树脂透镜至关重要。

5.2 清洗

如果需要进行组装后清洗，应仅使用指定的溶剂。规格书建议在常温下浸入乙醇或异丙醇中不超过一分钟。使用未指定或强腐蚀性的化学品可能会损坏透镜材料或封装标记。

5.3 存储条件

密封包装：带有干燥剂的原始防潮袋中的LED应存储在温度≤30°C、相对湿度（RH）≤70%的条件下。在此条件下的建议保质期为一年。
已开封包装：一旦防潮袋被打开，元件应尽快使用。如果需要存储，条件不应超过30°C和60% RH。暴露在较高湿度下会导致吸湿，可能在回流焊接过程中引起“爆米花”现象（封装开裂）。

6. 应用建议与设计考量

6.1 驱动电路设计

由于红、绿、蓝芯片的正向电压（V_F）不同，不建议将它们简单地并联到一个公共电压源，因为这会导致电流分配不均和亮度差异。首选方法是使用限流电阻独立驱动每个颜色通道，或者为了更好的一致性和调光控制，使用恒流驱动器或PWM（脉宽调制）电路。

6.2 热管理

虽然功耗相对较低，但PCB上良好的热设计对于延长寿命仍然很重要。确保连接到散热焊盘（如果有）或器件安装焊盘的足够铜面积有助于散热，保持较低的结温，从而维持光输出和寿命。

6.3 光学集成

白光散射透镜提供了朗伯发射模式（宽视角）。对于需要更定向光线的应用，可能需要二次光学元件（如导光板或外部透镜）。其散射特性有助于最大限度地减少光斑，并在直视时提供均匀的外观。

7. 常见问题解答（基于技术参数）

问：我可以用单个3.3V电源并联驱动所有三种颜色（RGB）吗？
答：效果不佳。蓝光和绿光芯片的正向电压（最小2.8V）接近3.3V，留给限流电阻的压降非常小，使得电流控制不精确且对电源变化敏感。红光芯片（V_F~2.2V）将承受不成比例的高电流。强烈建议对每个通道进行独立的电流控制。

问：峰值波长和主波长有什么区别？
答：峰值波长（λ_P）是LED光谱功率分布中字面上的最高点。主波长（λ_d）是一个计算值，代表对于一个标准观察者来说，与LED颜色（色调）相同的纯单色光的波长。λ_d对于颜色规格更为相关。

问：绿光/蓝光的最大直流电流是30mA，但峰值脉冲电流是100mA。我可以在100mA下使用PWM吗？
答：可以，但有严格的限制。100mA额定值仅适用于非常特定的条件：0.1ms脉冲宽度和10%占空比（即LED开启0.1ms，然后关闭0.9ms）。平均电流不得超过直流额定值。例如，100mA脉冲在10%占空比下的平均电流为10mA，这是安全的。超过规定的脉冲宽度或占空比可能导致过热。

问：如何解读卷盘标签上的分档代码？
答：字母数字代码（例如 C5、D1）对应规格书第4.1和4.2节中的表格。您查阅此代码以找到红、绿、蓝光的特定发光强度范围，以及绿光和蓝光的主波长范围。这确保您了解该卷盘上LED的确切性能特征。

8. 实际设计与使用案例

场景：为网络路由器设计多色状态指示灯。
该设备需要LED来指示电源（常亮绿光）、网络活动（闪烁绿光）和错误状态（红光或蓝光）。像LTST-G563EGBW这样的单个RGB LED可以满足所有这些角色，与使用三个分立LED相比，节省了PCB空间。

实施方案：
1. 微控制器的GPIO引脚连接到三个独立的驱动晶体管（或专用的LED驱动IC），每个控制RGB LED的一个颜色通道。
2. 对于“电源开启”，以10-15mA（远低于其30mA最大值）驱动绿色通道，以获得清晰、明亮的指示。
3. 对于“网络活动”，通过高频PWM切换同一绿色通道以产生闪烁效果，平均电流仍在限制范围内。
4. 对于“错误”状态，可以点亮红色通道。更具体的“严重错误”可以使用蓝色通道或组合颜色（例如，红+蓝=品红色）。
5. 散射透镜的120度宽视角确保从路由器周围的不同角度都能看到状态。
6. 通过指定严格的分档代码（例如，要求绿光在X1档和特定的波长档），设计者确保所有制造的路由器单元具有一致的颜色和亮度。

9. 技术介绍

这款LED采用两种主要的半导体材料技术：
铝铟镓磷（AlInGaP）：用于红光芯片。这种材料体系在产生光谱中红色到琥珀色部分的光方面效率高，并且通常表现出比基于InGaN的LED更低的正向电压。
铟镓氮（InGaN）：用于绿光和蓝光芯片。通过改变晶体结构中的铟/镓比例，可以调节带隙，从而调节发射波长。使用InGaN实现高效率绿光在历史上比蓝光更具挑战性，这反映在绿光和蓝光芯片之间不同的性能参数（例如，正向电压、效率）上，尽管它们使用相同的基础材料。

白光散射透镜通常由掺杂散射颗粒的环氧树脂或硅树脂制成。这种散射材料使从小芯片发出的光的方向随机化，将其从狭窄的定向光束转变为宽阔的朗伯发射模式，使整个透镜表面看起来均匀明亮。

10. 发展趋势

SMD LED领域继续沿着几个与类似器件相关的关键轨迹发展：
效率提升（每瓦流明）：外延生长、芯片设计和光提取技术的持续改进稳步提高了给定输入电流下的光输出，从而实现更亮的指示或更低的功耗。
颜色一致性与分档：制造过程控制的进步正在减少LED特性的自然差异。这使得更严格的分档规格甚至“无分档”产品成为可能，简化了制造商的库存管理，并确保最终产品具有卓越的颜色均匀性。
微型化与集成化：对更小电子设备的推动要求LED采用更紧凑的封装。此外，集成度正在提高，更复杂的多芯片封装（例如RGBW、带集成驱动器的可寻址LED）变得普遍，以简化电路设计。
高可靠性材料：更坚固的透镜材料（如高温硅胶）和封装结构的开发提高了对热循环、湿度和恶劣环境的耐受性，扩展了可能的应用空间。