SMD LED 黄绿色 120度视角 - 封装尺寸 - 正向电压典型值2.0V - 功耗72mW - 中文技术规格书

1. 产品概述

本文档详述了一款采用扩散透镜和AlInGaP（铝铟镓磷）半导体材料以产生黄绿色光输出的表面贴装器件（SMD）发光二极管（LED）的规格。该器件专为自动化印刷电路板（PCB）组装工艺设计，适用于大批量生产。其紧凑的外形尺寸以及与标准SMD贴装设备的兼容性，使其能够满足各电子领域空间受限的应用需求。

1.1 核心特性与优势

• 合规性：产品符合相关环保法规（如RoHS）。
• 包装：采用行业标准的8mm编带，卷绕在7英寸直径的卷盘上供货，便于自动化贴片操作。
• 工艺兼容性：完全兼容表面贴装技术（SMT）产线常用的自动化贴装设备和红外（IR）回流焊接工艺。
• 电气接口：与集成电路（I.C.）兼容，允许在适当的限流措施下，由标准逻辑电平输出直接驱动。
• 可靠性：经过加速至JEDEC Level 3标准的预处理测试，确保其在焊接过程中能抵抗湿气引起的应力，具备高可靠性。

1.2 目标市场与应用

此LED专为需要可靠、紧凑状态指示或照明的各类电子设备而设计。主要应用领域包括：

• 通信设备：路由器、调制解调器和手机上的状态指示灯。
• 办公自动化设备：打印机、复印机和扫描仪上的面板指示灯。
• 消费电子与家用电器：电源、模式或功能指示灯。
• 工业设备：机器状态、故障或运行模式信号指示。
• 通用指示：用于符号、图标或通用状态灯具的前面板背光。

2. 深入技术参数分析

以下部分对定义器件性能范围的关键电气、光学和热参数进行了详细、客观的解读。

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损坏的应力极限。为确保可靠性能，不建议在达到或接近这些极限的条件下工作。

• 功耗 (Pd)：72 mW。这是在环境温度（Ta）为25°C时，LED封装能够耗散为热量的最大允许功率。超过此限制有过热风险，可能导致半导体结加速老化或失效。
• 直流正向电流 (IF)：30 mA。可施加到LED上的最大连续正向电流。
• 峰值正向电流：80 mA（在脉冲条件下：1/10占空比，0.1ms脉冲宽度）。此额定值适用于短暂的高电流脉冲，但不可用于连续工作。
• 工作温度范围：-40°C 至 +85°C。器件被规定能在此环境温度范围内正常工作。
• 存储温度范围：-40°C 至 +100°C。器件未通电时可安全存储的温度范围。

2.2 光电特性

这些参数在标准测试条件下（Ta=25°C，IF=20mA）测量，代表了器件的典型性能。

• 发光强度 (Iv)：范围从最小值56.0 mcd到最大值180.0 mcd，典型值隐含在此分档范围内。强度测量使用经过滤光片匹配明视觉（人眼）响应曲线（CIE标准）的传感器进行。
• 视角 (2θ1/2)：120度（典型值）。这是发光强度下降到其轴向测量值一半时的全角。120度角表示宽泛、扩散的光发射模式，适用于大面积照明或从宽角度观看。
• 峰值发射波长 (λP)：约575 nm。这是光发射光谱最高点处的波长。
• 主波长 (λd)：约571 nm（典型值）。这是人眼感知到的、定义LED颜色的单一波长，由CIE色度坐标推导得出。它是颜色规格的关键参数。
• 光谱线半宽 (Δλ)：约15 nm（典型值）。这表示光谱纯度；15nm的值是基于AlInGaP的黄绿色LED的典型特征。
• 正向电压 (VF)：2.0V（典型值），在20mA时最大为2.4V。这是LED在指定电流下工作时的压降。对于设计限流电路至关重要。
• 反向电流 (IR)：在反向电压 (VR) 为5V时，最大10 μA。此参数仅用于测试目的；器件并非设计用于反向偏压工作。

3. 分档系统说明

为确保批量生产的一致性，LED会根据性能进行分档。这使得设计人员能够选择满足其应用特定最低标准的器件。

3.1 正向电压 (Vf) 分档

LED根据其在20mA时的正向压降进行分类。这有助于设计电源，并确保多个LED并联连接时亮度均匀。

• 档位 D2：Vf = 1.8V 至 2.0V
• 档位 D3：Vf = 2.0V 至 2.2V
• 档位 D4：Vf = 2.2V 至 2.4V

每个档位内的公差为 ±0.1V。

3.2 发光强度 (Iv) 分档

这是亮度的主要分档。器件被分类到具有定义的最小和最大发光强度值的组中。

• 档位 P2：56.0 – 71.0 mcd
• 档位 Q1：71.0 – 90.0 mcd
• 档位 Q2：90.0 – 112.0 mcd
• 档位 R1：112.0 – 140.0 mcd
• 档位 R2：140.0 – 180.0 mcd

每个强度档位的公差为 ±11%。

3.3 主波长 (Wd) 分档

此分档确保颜色一致性。LED根据其主波长分组，主波长直接关系到感知的色调。

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

每个波长档位的公差为 ±1 nm。

4. 性能曲线分析

虽然规格书中引用了具体图表，但其含义对设计至关重要。

4.1 电流-电压 (I-V) 特性

LED的I-V曲线是指数型的。典型正向电压（2.0V）是在20mA下指定的。设计人员必须使用限流电阻或恒流驱动器来确保工作点保持稳定，因为电压的微小变化会导致电流的巨大变化，可能超过最大额定值。

4.2 发光强度 vs. 正向电流

在工作范围内，发光强度大致与正向电流成正比。在高于推荐的直流电流（20mA）下工作可能会增加亮度，但也会增加结温，可能缩短寿命并导致颜色偏移。

4.3 温度依赖性

LED性能对温度敏感。通常，正向电压随温度升高而降低，同时发光强度也降低。与在25°C下工作相比，在温度范围上限（85°C）工作将导致光输出降低。

5. 机械与封装信息

5.1 器件尺寸与极性

LED封装具有特定的物理尺寸，对PCB焊盘设计至关重要。规格书包含详细的尺寸图。极性由阴极标记（通常是封装上的凹口、绿点或其他标记）指示。正确的方向对于电路工作至关重要。

5.2 推荐PCB焊盘设计

提供了PCB的焊盘图形（封装）。遵循此推荐的焊盘布局对于在回流焊接过程中实现可靠的焊点、确保正确的机械连接和散热至关重要。

5.3 编带与卷盘包装规格

器件以带有保护盖带的凸起载带形式供货，卷绕在7英寸（178mm）直径的卷盘上。关键规格包括：

• 料袋间距：在编带尺寸中定义。
• 每卷数量：2000 件。
• 缺件：根据规范，最多允许连续两个空料袋。
• 包装符合ANSI/EIA-481元件包装标准。

6. 焊接与组装指南

6.1 红外回流焊曲线 (无铅)

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

• 预热：逐渐升温以激活助焊剂并最小化热冲击。
• 保温区：一个平台期，使整个组件达到均匀温度。
• 回流（液相线）：峰值温度不得超过260°C，且高于217°C（典型无铅焊料的液相线温度）的时间应受控（例如，最长10秒）。
• 冷却：受控的冷却速率。

注意：必须针对特定的PCB组件（考虑板厚、元件密度和所用焊膏）来表征确切的温度曲线。

6.2 手工焊接

如果必须进行手工焊接，必须格外小心：

• 烙铁温度：最高300°C。
• 焊接时间：每个焊盘最多3秒。
• 限制：应仅焊接一次，以避免对塑料封装和内部键合线造成热损伤。

6.3 清洗

如果需要进行焊后清洗，应仅使用指定的溶剂，以避免损坏LED的塑料透镜和封装。推荐使用乙醇或异丙醇。LED应在常温下浸泡少于一分钟。

7. 存储与操作注意事项

7.1 湿度敏感性

LED封装对湿度敏感。长时间暴露在环境湿度下可能导致在回流焊接过程中出现“爆米花”开裂。

• 密封包装：在≤30°C和≤70% RH条件下存储。在包装日期后一年内使用。
• 已开封包装：对于从防潮袋中取出的元件，推荐的存储环境为≤30°C和≤60% RH。
• 车间寿命：建议在打开原始包装后的168小时（7天）内完成红外回流焊接。
• 延长存储/烘烤：暴露超过168小时的元件应在焊接前在大约60°C下烘烤至少48小时，以去除吸收的湿气。

7.2 驱动方式

LED是电流驱动器件。为确保连接多个LED时亮度均匀，应使用恒流源驱动。不建议将LED直接并联到单一电压源和电阻上，因为各个器件之间的正向电压（Vf）存在差异，这可能导致电流和亮度的显著差异。首选使用适当的限流电阻串联连接，或为每个并联的LED使用单独的电阻。

8. 应用说明与设计考量

8.1 限流

始终使用串联电阻或恒流驱动器将正向电流设定为所需值（例如20mA）。电阻值可使用欧姆定律计算：R = (电源电压 - LED_Vf) / 期望电流。为进行保守设计，应使用规格书中的最大Vf值（2.4V），以确保即使使用低Vf的LED，电流也不会超过限制。

8.2 热管理

虽然功耗较低（72mW），但PCB上有效的热管理有助于维持性能和寿命，尤其是在高环境温度下或以更高电流驱动时。确保从LED焊盘到PCB铜层有良好的热连接有助于散热。

8.3 光学设计

120度视角和扩散透镜提供了宽广、柔和的光发射。这使得LED适用于需要区域均匀照明或指示灯需要从宽角度范围可见的应用，在许多情况下无需导光管等二次光学元件。

9. 常见问题解答 (基于技术参数)

9.1 峰值波长与主波长有何区别？

峰值波长 (λP) 是LED发射光谱中强度最高点处的物理波长。主波长 (λd) 是基于人眼颜色感知（CIE坐标）计算出的值，代表感知颜色的单一波长。出于设计目的，特别是在颜色匹配方面，主波长及其分档更为相关。

9.2 我可以持续以30mA驱动此LED吗？

虽然直流正向电流的绝对最大额定值为30mA，但光电特性是在20mA下指定的。持续以30mA工作会产生更多热量，可能降低发光效率和使用寿命。为确保长期可靠运行，建议设计电流等于或低于典型测试条件20mA。

9.3 订购时如何解读分档代码？

您必须根据应用对电压一致性、亮度水平和色点的要求，指定所需的Vf、Iv和Wd分档代码。例如，订单可能指定档位D3（Vf）、R1（Iv）和D（Wd），以获得具有中等电压、高亮度和特定黄绿色调的器件。

10. 工作原理与技术背景

10.1 AlInGaP半导体技术

此LED采用铝铟镓磷（AlInGaP）半导体材料。这种材料体系在可见光谱的琥珀色、黄色和绿色区域产生光方面效率很高。与旧技术相比，AlInGaP LED提供更高的亮度、更好的效率和改进的温度稳定性。

10.2 扩散透镜功能

扩散（非透明）透镜包含散射粒子，用于混合从小型半导体芯片发出的光。此过程拓宽了视角（至120度），并通过消除通常在透明透镜LED中看到的明亮“光斑”，创造出更均匀、更柔和的外观。这非常适合直接观看LED的应用。