3.1毫米雾状红色LED灯珠规格书 - 直径3.1毫米 - 正向电压2.4V - 功耗75mW - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档提供了一款通孔安装、雾状透镜LED灯珠的完整技术规格。该器件专为需要可靠性能和易于组装的通用指示灯及照明应用而设计。其主要材料为AlInGaP（铝铟镓磷），该材料以在红光生产中具有高效率和稳定性而闻名。本产品符合RoHS指令，表明其不含铅（Pb）等有害物质。

这款LED的核心优势包括其高发光强度输出，确保即使在光线适中的环境中也能保持良好的可见度。它具有低功耗的特点，适用于电池供电设备或优先考虑能效的应用。由于其电流需求低，该器件与集成电路兼容，允许通过适当的限流电阻直接由微控制器GPIO引脚或逻辑输出驱动。3.1毫米直径的封装提供了适用于印刷电路板（PCB）或面板安装的通用外形尺寸。

2. 技术参数详解

2.1 绝对最大额定值

绝对最大额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。这些额定值在环境温度（T_A）为25°C时指定。最大连续功耗为75 mW。在脉冲条件下（1/10占空比，0.1ms脉冲宽度）允许的峰值正向电流为90 mA。最大推荐连续直流正向电流为30 mA。从50°C起，降额系数为0.4 mA/°C，这意味着安全工作电流随温度升高而降低。器件可在-40°C至+100°C的环境温度范围内工作，并可在-55°C至+100°C的温度下储存。对于焊接，当从LED本体2.0毫米处测量时，引脚可承受260°C最多5秒。

2.2 电气与光学特性

典型工作特性在T_A=25°C和正向电流（I_F）为20 mA的标准测试条件下测量。

• 发光强度（I_V）：范围从最小值85 mcd到最大值310 mcd，典型值为240 mcd。此测量使用近似于CIE明视觉响应曲线的传感器和滤光片。
• 视角（2θ_1/2）：60度。这是发光强度降至其轴向（轴上）值一半时的全角，是扩散光线的雾状透镜的特征。
• 峰值发射波长（λ_P）：632 nm。这是光谱功率分布最高的波长。
• 主波长（λ_d）：范围从617 nm到629 nm，典型值为621 nm。这是人眼感知到的、定义LED颜色（红色）的单波长，源自CIE色度图。
• 光谱线半宽（Δλ）：20 nm。这表示光谱纯度；数值越小表示光源单色性越好。
• 正向电压（V_F）：典型值为2.4 V，在I_F=20mA时最大值为2.4 V。最小值为2.0 V。
• 反向电流（I_R）：当施加5V反向电压（V_R）时，最大值为100 μA。必须注意，该器件并非为反向操作而设计；此测试条件仅用于表征。

3. 分档系统说明

产品根据关键性能参数进行分类，以确保生产批次内的一致性或满足特定应用需求。

3.1 发光强度分档

LED根据其在20mA下的发光强度（以毫坎德拉mcd为单位）分为三个档位：

• 档位EF：最小值85 mcd，最大值140 mcd。
• 档位GH：最小值140 mcd，最大值240 mcd。
• 档位J：最小值240 mcd，最大值310 mcd。

3.2 主波长分档

LED也根据其主波长进行分档以控制颜色一致性：

• 档位H28：617.0 nm 至 621.0 nm。
• 档位H29：621.0 nm 至 625.0 nm。
• 档位H30：625.0 nm 至 629.0 nm。

4. 性能曲线分析

虽然PDF引用了典型特性曲线，但提供的文本并未包含实际图表。基于标准LED行为和给定的参数，可以推断这些曲线的性质。I-V（电流-电压）曲线将呈现指数关系，在20mA测试电流下，正向电压约为2.0-2.4V。发光强度与正向电流（I_V-I_F）曲线在正常工作范围内通常是线性的，表明光输出与电流成正比。发光强度与环境温度曲线将显示负系数，意味着光输出随结温升高而降低。光谱分布曲线将是一个以632 nm峰值波长为中心、半宽为20 nm的钟形曲线，定义了红色光输出。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

该器件封装在直径为3.1毫米的圆形雾状透镜封装内。关键尺寸说明包括：所有尺寸单位为毫米（英寸）；除非另有说明，标准公差为±0.25mm；凸缘下树脂的最大突出量为1.0mm；引脚间距在引脚从封装本体伸出处测量。详细的尺寸图通常会显示本体直径、透镜形状、引脚长度和引脚直径。

5.2 极性识别

对于通孔LED，极性通常通过引脚长度（较长的引脚是阳极，正极）或透镜边缘或塑料凸缘上的平面标记来指示。阴极（负极）通常与较短的引脚或带有平面标记的一侧相关联。

5.3 包装规格

LED采用防静电袋包装。标准包装数量为每袋1000、500、200或100片。每十个这样的袋子放入一个内箱，总计10,000片。最后，八个内箱装入一个外运输箱，每个外箱总计80,000片。需要注意的是，在每个运输批次中，只有最终包装可能不是满包装。

6. 焊接与组装指南

6.1 储存条件

LED应储存在温度不超过30°C、相对湿度不超过70%的环境中。如果从原防潮包装中取出，建议在三个月内使用。对于在原包装袋外长期储存，应将其存放在带有干燥剂的密封容器或氮气环境干燥器中，以防止吸湿。

6.2 引脚成型

如果需要弯曲引脚，必须在常温下且在焊接之前进行。弯曲点应距离LED透镜基座至少3mm。弯曲时不应以引线框架的基座作为支点，以避免对环氧树脂密封处产生应力。在PCB组装过程中，应使用最小的压接力。

6.3 焊接工艺

对于这种通孔灯珠类型，波峰焊或手工烙铁焊接是合适的工艺。不建议使用红外（IR）回流焊。必须保持从透镜基座到焊点的最小间隙为3mm，以防止环氧树脂爬升到引脚上并避免热损伤。LED透镜不得浸入焊料中。

推荐焊接条件：

• 电烙铁：最高温度350°C，每个引脚最大焊接时间3秒（仅限一次）。
• 波峰焊：最高预热温度100°C，最长60秒。最高焊波温度260°C，最大接触时间5秒。

过高的温度或时间可能导致透镜变形或灾难性故障。

7. 应用建议

7.1 预期用途与注意事项

此LED设计用于普通电子设备，包括办公设备、通信设备和家用电器。未经事先咨询和认证，不建议用于故障可能危及生命或健康的安全关键或高可靠性应用（例如，航空、医疗生命支持、交通控制）。

7.2 驱动电路设计

LED是电流驱动器件。为了确保并联驱动多个LED时亮度均匀，强烈建议为每个LED串联一个独立的限流电阻（电路模型A）。不建议直接从电压源并联驱动LED（电路模型B），因为各个LED之间正向电压（V_F）特性的微小差异会导致电流分配显著不同，从而导致亮度不均。串联电阻值可使用欧姆定律计算：R = (V_电源- V_F) / I_F，其中I_F是所需的正向电流（例如，20mA）。

7.3 静电放电（ESD）防护

这些LED易受静电放电损坏。在操作和组装过程中必须采取预防措施：

• 操作人员应佩戴接地腕带或防静电手套。
• 所有设备、工作站和储存架必须正确接地。
• 使用离子发生器中和可能在塑料透镜表面积聚的静电荷。

8. 清洁

如果焊接后需要清洁，只能使用酒精类溶剂，如异丙醇。刺激性化学品或超声波清洗可能会损坏环氧树脂透镜或内部结构。

9. 技术对比与考量

与GaAsP（磷砷化镓）红色LED等旧技术相比，这款AlInGaP器件提供了显著更高的发光效率，从而在相同输入电流下实现更高的亮度。与透明或水清透镜相比，雾状透镜提供了更宽、更均匀的视角，非常适合需要从各个角度观察的状态指示灯。3.1毫米尺寸是常见的行业标准，与更小的2mm或3mm LED，或更大的5mm和10mm类型相比，在光输出和电路板空间占用之间提供了良好的平衡。

10. 常见问题解答（FAQ）

问：峰值波长和主波长有什么区别？

答：峰值波长（λ_P=632nm）是LED发射光谱的物理峰值。主波长（λ_d=~621nm）是基于人眼色觉（CIE图表）计算出的、定义视觉颜色的值。它们通常是不同的。

问：我可以不用串联电阻驱动这个LED吗？

答：不可以。将LED直接连接到电压源很可能导致电流过大、过热并立即损坏。串联电阻对于电流调节是强制性的。

问：为什么要有分档系统？

答：制造差异会导致性能略有不同。分档将LED按严格控制的参数（亮度、颜色）分组，使设计人员能够为需要一致性的应用选择合适的档位。

问：如果我超过了绝对最大额定值会怎样？

答：超出这些限制运行，即使是短暂的，也可能导致不可逆的损坏，例如光输出降低、颜色偏移或完全失效。设计时务必留出安全裕量。

11. 设计与使用案例研究

场景：为消费类音频放大器设计一个多指示灯面板。该面板需要10个红色电源/状态指示灯。为确保所有LED具有相同的亮度和颜色，设计人员指定从供应商处采购同一发光强度档位（例如，GH档：140-240 mcd）和同一波长档位（例如，H29：621-625 nm）的LED。电路板上有一个5V电源轨。使用典型的V_F值2.4V和目标I_F值20mA，计算串联电阻：R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130欧姆。选择一个标准的130Ω或150Ω电阻。每个LED都有自己的电阻连接到5V电源轨，由放大器的微控制器的晶体管或GPIO引脚控制。在组装过程中，技术人员采用ESD安全操作，并在320°C下手工焊接LED，每个引脚焊接时间少于2秒，确保保持距离透镜3mm的间隙。

12. 工作原理

LED是一种半导体二极管。当施加超过其带隙的正向电压时，电子和空穴在有源区（本例中为AlInGaP层）复合。这种复合以光子（光）的形式释放能量。特定的材料成分（AlInGaP）决定了带隙能量，从而直接定义了发射光的波长（颜色）——在本例中为红色光谱。雾状环氧树脂透镜含有散射粒子，使发射光子的方向随机化，与透明透镜相比，产生更宽、更柔和的光束图案。

13. 技术趋势

LED技术的总体趋势是朝着更高效率（每瓦更多流明）、更好的显色性和更高的可靠性发展。对于指示灯型LED，小型化仍在继续（例如，1.6mm、1.0mm封装）。为了满足消费电子和汽车应用的需求，人们也越来越重视更宽、更一致的视角以及更严格的分档公差。此外，对可持续性的追求推动了在整个生命周期中对环境影响更小的材料和工艺的发展。