目录
- 1. 产品概述
- 1.1 主要特性
- 1.2 目标应用
- 2. 技术参数:深入客观分析
- 2.1 绝对最大额定值
- 2.2 光电特性
- 3. 分档系统说明
- 3.1 发光强度 (Iv) 等级
- 3.2 色度 (CIE) 等级
- 4. 机械与包装信息
- 4.1 封装尺寸与引脚定义
- 4.2 推荐PCB焊盘布局
- 4.3 编带与卷盘包装
- 5. 焊接与组装指南
- 5.1 红外回流焊曲线 (无铅工艺)
- 5.2 手工焊接
- 5.3 清洗
- 6. 存储与操作注意事项
- 6.1 存储条件
- 6.2 应用说明与限制
- 7. 设计考量与应用建议
- 7.1 限流设计
- 7.2 热管理
- 7.3 光学集成
- 8. 典型性能曲线分析
- 9. 常见问题解答 (基于技术参数)
- 10. 工作原理与技术背景
1. 产品概述
本文档详细阐述了一款专为自动化印刷电路板组装设计的表面贴装器件 (SMD) LED 的规格。该元件采用白色雾状透镜,并在单一封装内集成了三个独立的半导体光源:一个绿色 InGaN 芯片、一个红色 AlInGaP 芯片和一个蓝色 InGaN 芯片。光线通过雾状透镜混合后,呈现出白光效果。此设计主要面向消费电子、通信和工业设备中空间受限的应用场景,适用于需要可靠状态指示、符号照明或前面板背光的场合。
1.1 主要特性
- 符合 RoHS 环保指令。
- 采用12mm编带、7英寸直径卷盘包装,适用于自动化贴片系统。
- 标准化的 EIA 封装尺寸,确保设计兼容性。
- 逻辑电平兼容的驱动电流。
- 可承受红外回流焊接工艺。
- 已按 JEDEC 潮湿敏感度等级 3 进行预处理。
1.2 目标应用
- 通信及网络硬件中的状态指示灯。
- 办公自动化设备及家用电器中的信号与符号照明。
- 工业控制设备的前面板背光。
- 消费电子产品中的通用指示照明。
2. 技术参数:深入客观分析
本节根据原始资料,对器件的电气、光学及热特性进行详细、客观的分解说明。除非另有说明,所有数据均参考环境温度 (Ta) 为 25°C 的条件。
2.1 绝对最大额定值
这些数值代表器件的应力极限,超出此极限可能导致永久性损坏。不建议在此极限下持续工作。
- 功耗 (Pd):绿/蓝芯片:90 mW;红芯片:69 mW。此参数对热管理设计至关重要。
- 峰值正向电流 (IF(PEAK)):所有芯片均为 100 mA,脉冲条件下 (1/10 占空比,0.1ms 脉冲宽度)。
- 连续正向电流 (IFF):
- 所有芯片均为 30 mA DC。工作温度范围:
- -40°C 至 +85°C。存储温度范围:
-40°C 至 +100°C。
2.2 光电特性F在标准测试电流 I
- Fv= 5mA (每个芯片) 下测量。这些是正常工作条件下的典型性能参数。
- 发光强度 (I
- v
- ):
- 绿色:600 - 1200 mcd (毫坎德拉)红色:200 - 400 mcd蓝色:100 - 200 mcd视角 (2θ
- 1/2d):
- 典型值为 120 度。此宽视角得益于雾状透镜,与透明透镜LED相比,能提供更均匀的光分布。
- 主波长 (λ
- d
- ):F绿色:523 - 535 nm
- 红色:617 - 630 nm
- 蓝色:465 - 477 nm
- 正向电压 (V
- FR):绿色:2.0 - 3.0 VR红色:1.4 - 2.3 V
蓝色:2.0 - 3.0 V
反向电流 (I
Rv):
在 V
R
= 5V 时,最大 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。
3. 分档系统说明
为确保生产中的颜色和亮度一致性,器件会进行分档。白光输出是RGB芯片组合作用的结果,测量时所有三个芯片均在5mA驱动下工作。
3.1 发光强度 (I
v
) 等级
器件根据其总发光强度输出进行分类。 T1 档:900 - 1300 mcd (约 2.7 - 3.9 流明) T2 档:1300 - 1800 mcd (约 3.9 - 5.4 流明) 每档容差为 ±11%。
3.2 色度 (CIE) 等级
- 器件根据其在 CIE 1931 色度图上的色坐标进行分档,该图定义了白光的感知颜色。档位代码 (例如 H4, J5, K6, L4) 代表 x,y 坐标平面上的特定四边形区域。每个档位都有四个定义的角点 (Point1-4) 的 x 和 y 坐标。在选定色度档内的位置容差为 x 和 y 坐标均 ±0.01。这种精确的分档允许设计师为其应用选择具有极高颜色一致性的LED。
- 4. 机械与包装信息
- 4.1 封装尺寸与引脚定义
- 该器件符合标准 SMD 封装尺寸。关键尺寸包括本体尺寸和焊盘间距。除非另有说明,所有尺寸公差为 ±0.2 mm。激活各颜色的引脚定义如下:阳极 (公共正极) 连接至引脚 1。绿色阴极为引脚 2,红色阴极为引脚 3 和 4 (内部连接),蓝色阴极为引脚 6。引脚 5 及其他引脚可能为空脚 (NC) 或机械固定脚。
- 4.2 推荐PCB焊盘布局
- 提供了建议的焊盘布局俯视图,以确保正确的焊接和机械稳定性。遵循此布局有助于防止立碑现象 (回流焊时一端翘起) 并确保良好的焊点圆角。
4.3 编带与卷盘包装
元件采用带保护盖带的压纹载带供应。关键包装规格包括:
载带宽度:12 mm。
- 卷盘直径:7 英寸 (178 mm)。每满盘数量:2000 个。
- 部分盘最小订购量:500 个。最大连续缺失元件 (空穴):2 个。
- 包装符合 EIA-481-1-B 标准。5. 焊接与组装指南
- 5.1 红外回流焊曲线 (无铅工艺)推荐的曲线遵循 J-STD-020B 无铅焊接标准。
- 预热区:150°C 至 200°C。
最长 120 秒。
本体峰值温度:
- 最高 260°C。液相线以上时间:
- 建议最长 10 秒。回流次数:
- 最多两次。通常会提供温度-时间曲线图,以可视化升温、保温、回流和冷却阶段。
5.2 手工焊接
如需进行手工焊接:
烙铁温度:
最高 300°C。
接触时间:每个焊点最长 3 秒。重要提示:手工焊接应仅进行一次,以避免热应力。
5.3 清洗
焊后清洗必须小心进行。只能使用指定的溶剂。推荐使用室温下的乙醇或异丙醇。LED 浸入时间应少于一分钟。未指定的化学品可能会损坏环氧树脂透镜或封装。
6. 存储与操作注意事项
6.1 存储条件
密封防潮袋 (MBP):F存储在 ≤30°C 和 ≤70% 相对湿度 (RH) 条件下。在带有干燥剂的密封袋内,保质期为一年。开袋后:"车间寿命" 开始计算。存储在 ≤30°C 和 ≤60% RH 条件下。强烈建议在暴露后的 168 小时 (7 天) 内完成红外回流焊接工艺。如需存储超过此期限,应将元件放入装有新鲜干燥剂的密封容器或氮气干燥箱中。暴露超过 168 小时的元件在焊接前需要进行烘烤程序 (约 60°C,至少 48 小时),以去除吸收的水分并防止 "爆米花" 现象 (回流焊时因蒸汽压力导致封装开裂)。F6.2 应用说明与限制F本 LED 设计用于标准商业和工业电子设备。它并非为设计或认证用于故障可能导致生命、健康或安全直接风险的场合——例如航空、医疗生命支持或关键交通控制系统。对于此类高可靠性应用,必须咨询元件制造商以获取具体的认证数据。F7. 设计考量与应用建议
7.1 限流设计
由于红、绿、蓝芯片的正向电压 (V
F
) 不同,从公共电压源驱动它们时,需要为每个颜色通道配备独立的限流电阻。电阻值使用欧姆定律计算:R = (V
电源
- V
- F) / I
- F。使用典型的 V
- F 值和所需的驱动电流 (例如,符合规格的 5mA,最大可达 30mA) 将得出合适的电阻值和功率额定值。
- 7.2 热管理尽管功耗相对较低,但正确的 PCB 设计对于延长寿命至关重要。确保使用推荐的焊盘,以提供足够的导热路径,将热量从 LED 结区导出。对于以最大连续电流 (30mA) 或接近该值驱动 LED 的应用,需注意环境温度和电路板布局,以确保工作在指定的工作温度范围内。
白色雾状透镜提供了宽广、均匀的视角 (120°),使其适用于可能从离轴角度观察 LED 的应用。雾状特性减少了光斑和眩光。对于需要更定向光束的应用,则需要外部二次光学元件 (透镜、导光管)。
8. 典型性能曲线分析规格书包含了关键关系的图形表示,这对于理解器件在非标准条件下的行为至关重要。
相对发光强度 vs. 正向电流:此曲线显示光输出如何随驱动电流增加,通常呈亚线性关系,突显了效率的变化。F.
正向电压 vs. 正向电流:展示了二极管的指数型 I-V 特性。
相对发光强度 vs. 环境温度:显示了随着结温升高,光输出的降额情况。这对于高温环境设计至关重要。
光谱分布:
虽然白光 LED 的光谱分布不一定详细给出,但了解各个芯片的峰值波长和光谱半高宽 (Δλ:绿光约30nm,红光约20nm,蓝光约25nm) 有助于了解显色性和滤光片选择。
这些曲线允许设计者根据 25°C 下 5mA 标准测试条件之外的工作点来推断性能。
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。 |