SMD LED 黄绿色 AlInGaP 120度视角 - 封装尺寸 - 正向电压1.8-2.4V @20mA - 发光强度56-180mcd - 中文技术规格书

1. 产品概述

本文档详述了一款紧凑型高性能表面贴装器件（SMD）发光二极管（LED）的规格。该器件采用铝铟镓磷（AlInGaP）半导体材料，可发出黄绿色光。其设计采用标准EIA封装形式，兼容自动化贴片组装设备和标准红外（IR）回流焊接工艺。LED以行业标准的12mm载带形式提供，卷绕在7英寸直径的卷盘上，便于大批量生产。

1.1 核心优势与目标市场

这款LED的主要优势包括微型封装尺寸、适合自动化组装以及兼容无铅（Pb-free）回流焊接工艺。它专为空间受限、且对可靠性能和高效组装有严格要求的应用而设计。目标市场涵盖广泛的消费电子和工业电子领域，包括但不限于电信设备（如无绳电话和手机）、便携式计算设备（如笔记本电脑）、网络硬件、家用电器以及室内标识或显示屏背光。其主要功能是作为状态指示灯、信号灯或前面板照明。

2. 深入技术参数分析

除非另有说明，所有电气和光学特性均在环境温度（Ta）为25°C的条件下规定。理解这些参数对于正确的电路设计和确保长期可靠性至关重要。

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。不保证在此极限下或超出此极限的操作，设计中应避免。

• 功耗（Pd）：72 mW。这是封装能够以热量形式耗散的最大功率。
• 连续正向电流（IF）：30 mA DC。可靠运行的最大稳态电流。
• 峰值正向电流：80 mA，仅在脉冲条件下允许（1/10占空比，0.1ms脉冲宽度）。
• 反向电压（VR）：5 V。该器件并非为反向偏压操作而设计；超过此电压可能导致击穿。
• 工作温度范围：-40°C 至 +85°C。器件正常功能的环境温度范围。
• 储存温度范围：-40°C 至 +100°C。器件未通电时的安全温度范围。

2.2 环境温度Ta=25°C时的光电特性（IF=20mA）

这些是标准测试条件下的典型性能参数。

• 光通量（Φv）：范围从最小值0.17 lm到最大值0.54 lm。这是总的可见光输出。
• 发光强度（Iv）：与光通量对应，范围从56 mcd（毫坎德拉）到180 mcd。这是特定方向上感知亮度的度量。
• 视角（2θ1/2）：120度（典型值）。定义为发光强度为中心（0°）强度一半时的全角。这表明了宽广、弥散的光型。
• 峰值发射波长（λp）：574 nm（典型值）。光谱输出最强的波长。
• 主波长（λd）：规定范围为564.5 nm至576.5 nm。这是人眼感知到的、定义颜色（黄绿色）的单波长。
• 光谱线半宽（Δλ）：15 nm（典型值）。峰值强度一半处的发射光谱带宽，表示色纯度。
• 正向电压（VF）：在20mA电流下，范围从1.8 V（最小）到2.4 V（最大）。LED导通时两端的压降。
• 反向电流（IR）：在VR=5V时，最大为10 μA。施加反向电压时的小漏电流。

3. 分档系统说明

为确保生产一致性，LED会根据性能进行分档。这使得设计人员能够选择满足特定亮度、电压和颜色要求的器件。

3.1 光通量/发光强度分档

光输出分为五个档位（A2, B1, B2, C1, C2）。例如，C2档提供最高输出，光通量在0.42 lm至0.54 lm之间，对应强度为140-180 mcd。A2档为最低输出等级。设计人员必须查阅规格书，根据订购的具体料号的分档来准确预测光输出。

3.2 正向电压分档

正向电压分为三个类别（D2, D3, D4），每个档位内的容差为±0.1V。

• 档位 D2：VF = 1.8V - 2.0V
• 档位 D3：VF = 2.0V - 2.2V
• 档位 D4：VF = 2.2V - 2.4V

3.3 色调（主波长）分档

通过将主波长分为四组（B, C, D, E）来控制色调，每组容差为±1 nm。

• 档位 B：λd = 564.5 nm - 567.5 nm
• 档位 C：λd = 567.5 nm - 570.5 nm
• 档位 D：λd = 570.5 nm - 573.5 nm
• 档位 E：λd = 573.5 nm - 576.5 nm

4. 性能曲线分析

图形数据提供了在不同条件下器件行为的更深入洞察。

4.1 正向电流 vs. 正向电压（I-V曲线）

I-V曲线是非线性的，这是二极管的特性。正向电压随电流呈对数增长。在20mA的典型工作电流下，VF落在规定的分档范围内。设计人员必须利用此曲线确保驱动电路提供足够的电压，尤其是在低温下VF会升高时。

4.2 相对发光强度 vs. 正向电流

该曲线显示，在标准工作范围内，光输出大致与正向电流成正比。但是，不建议驱动LED超过其绝对最大直流电流（30mA），因为这会导致加速老化、寿命缩短以及因过热而可能失效。

4.3 相对发光强度 vs. 环境温度

AlInGaP LED的发光强度随着环境温度的升高而降低。此曲线对于在高温环境下运行的应用至关重要。如果需要在宽温度范围内保持一致的亮度，设计人员可能需要降低预期的光输出或实施热管理。

4.4 光谱分布

光谱图显示了一个以574 nm（黄绿色）为中心的窄峰，典型半宽为15 nm。这证实了光的色纯度和特定的波长区域。

5. 机械与封装信息

5.1 器件封装尺寸

该LED符合标准SMD封装外形。所有关键尺寸均以毫米为单位提供，一般公差为±0.2 mm。图纸包括本体长度、宽度、高度以及焊盘/端子的位置和尺寸。透镜被指定为"水清"。

5.2 推荐的PCB贴装焊盘布局

提供了用于设计印刷电路板（PCB）的焊盘图形。这显示了推荐的铜焊盘尺寸和间距，以确保回流焊接过程中形成良好的焊点、良好的机械粘附力以及LED端子的有效散热。

5.3 极性识别

规格书应指明器件封装上的阴极/阳极识别，通常通过标记、凹口或不同的焊盘尺寸来实现。组装时必须注意正确的极性，以防损坏。

6. 焊接与组装指南

6.1 红外回流焊接温度曲线

提供了详细的无铅（Pb-free）工艺回流温度曲线，符合J-STD-020B标准。关键参数包括：

• 预热/保温：升温至150-200°C。
• 液相线以上时间（TAL）：建议保持的时间。
• 峰值温度：不得超过260°C。
• 峰值温度±5°C内时间：应加以限制（例如，最长10秒）。

6.2 手工焊接（电烙铁）

如果需要进行手工返修，烙铁头温度不应超过300°C，每个引脚的焊接时间应限制在最多3秒。每个焊盘只应焊接一次，以避免损坏封装或内部芯片粘接。

6.3 清洗

如果需要焊后清洗，只能使用指定的醇基溶剂，如乙醇或异丙醇。LED应在常温下浸泡少于一分钟。未指定的化学清洁剂可能会损坏环氧树脂透镜或封装。

6.4 储存与湿敏性

LED具有湿敏性。当密封在带有干燥剂的原始防潮袋中时，应在≤30°C和≤70%相对湿度的条件下储存，并在一年内使用。一旦打开袋子，"车间寿命"即开始计算。元件应储存在≤30°C和≤60%相对湿度的环境中，并建议在168小时（7天）内进行红外回流焊接。对于超过此期限的储存，应将其保存在带有干燥剂的密封容器中或氮气环境中。超过车间寿命的元件在焊接前需要进行烘烤程序（约60°C，至少48小时），以去除吸收的湿气，防止回流焊接过程中发生"爆米花"现象。

7. 包装与订购信息

7.1 载带与卷盘规格

器件以带有保护盖带的凸轮式载带形式提供。提供了载带凹槽、间距和卷盘的详细尺寸，符合ANSI/EIA-481标准。标准卷盘直径为7英寸，包含3000片器件。对于尾数订单，最小包装数量为500片。载带确保与高速自动化组装设备的兼容性。

8. 应用说明与设计考量

8.1 典型应用电路

LED需要串联一个限流元件，例如电阻。电阻值（R）可以使用欧姆定律计算：R = (电源电压 - VF) / IF，其中VF是LED在所需电流IF下的正向电压。使用分档中的最大VF值可以确保即使存在元件公差，电流也不会超过限制。对于精密或可变亮度应用，推荐使用恒流驱动器。

8.2 热管理

虽然功耗较低（最大72mW），但PCB上有效的热设计对于延长寿命仍然很重要，尤其是在高环境温度或高电流驱动时。确保连接到LED散热焊盘有足够的铜面积有助于散热并保持稳定的光输出。

8.3 可制造性设计（DFM）

遵循推荐的PCB焊盘布局和指定的回流曲线。确保贴片机的吸嘴与封装尺寸兼容。验证送料器设置与载带和卷盘规格匹配。

9. 技术对比与差异化

与磷化镓（GaP）LED等旧技术相比，AlInGaP LED提供了显著更高的发光效率，从而在相同电流下实现更亮的输出。120度视角相比窄视角LED提供了更宽、更弥散的光型，使其非常适合需要从各个角度都能看到的状态指示灯。标准EIA封装确保了与庞大的组装工具生态系统和现有PCB设计的即插即用兼容性。

10. 常见问题解答（FAQ）

10.1 光通量和发光强度有什么区别？

光通量（以流明，lm为单位）是光源在所有方向上发出的可见光总量。发光强度（以坎德拉或毫坎德拉，mcd为单位）是在特定方向上发出的光量。本LED规格书同时提供了两者，强度是沿中心轴（0°）测量的。

10.2 我可以不用限流电阻驱动这个LED吗？

不可以。LED是电流驱动器件。将其直接连接到电压源会导致过大电流流过，迅速将其损坏。务必使用串联电阻或恒流驱动器。

10.3 为什么高温下光输出会降低？

这是半导体材料的基本特性。温度升高会影响发光结的内部量子效率，减少每个电子产生的光子数量。规格书中的性能曲线量化了这种效应。

10.4 订购时如何解读分档代码？

完整的料号可能包含表示特定分档的后缀，例如发光强度（如C2）、正向电压（如D3）和主波长（如E）。请查阅制造商的订购指南。如果未指定特定分档，您将收到来自标准生产分布中指定分档范围内的器件。

11. 实用设计与使用示例

11.1 低功耗状态指示灯

在电池供电的物联网传感器节点中，该LED可用作低功耗"心跳"指示灯。使用微控制器GPIO引脚，可以低占空比（例如，亮10ms，灭990ms）脉冲驱动LED，以指示设备活动，同时消耗最小的平均电流，从而延长电池寿命。

11.2 键盘前面板背光

将多个此类LED排列在漫射器后面，可以为薄膜键盘或控制面板上的图例提供均匀的背光。120度的宽视角有助于在整个面板表面实现均匀照明。设计人员必须确保适当的间距和电流驱动，以满足所需的亮度水平。

12. 技术原理介绍

这款LED基于铝铟镓磷（AlInGaP）半导体技术。当在p-n结上施加正向电压时，电子和空穴被注入有源区。它们复合，以光子的形式释放能量。晶格中铝、铟、镓和磷的特定比例决定了带隙能量，这直接定义了发射光的波长（颜色）——在本例中为黄绿色（约574 nm）。"水清"环氧树脂透镜封装了半导体芯片，提供环境保护，并塑造光输出模式。

13. 行业趋势与发展

SMD LED的总体趋势是朝着更高的发光效率（每瓦电输入产生更多光输出）、通过更严格的分档提高颜色一致性以及在恶劣环境条件下增强可靠性发展。同时，小型化（更小的封装尺寸）和集成化（例如，带有内置控制IC的LED）也在持续发展中。对于指示灯应用，重点仍然是成本效益、可靠性以及与双面回流等先进组装工艺的兼容性。本规格书中描述的技术代表了满足标准指示灯需求的成熟且广泛采用的解决方案。