目录
- 1. 产品概述
- 2. 深度技术参数分析
- 2.1 绝对最大额定值
- 2.2 电气与光学特性
- 3. 分档系统说明
- 3.1 发光强度 (Iv) 分档
- 3.2 正向电压 (VF) 分档
- 3.3 色度 (色品坐标) 分档
- 4. 性能曲线分析
- 5. 机械与封装信息
- 5.1 封装尺寸
- 5.2 极性识别与引脚成型
- 6. 焊接与组装指南
- 6.1 焊接参数
- 6.2 存储与清洁
- 6.3 静电放电 (ESD) 防护
- 7. 包装与订购信息
- 8. 应用建议
- 8.1 典型应用场景
- 8.2 电路设计考量
- 8.3 热管理
- 9. 技术对比与差异化
- 10. 常见问题解答 (FAQ)
- 11. 实际设计案例分析
- 12. 工作原理简介
- 13. 技术趋势
1. 产品概述
本文档详述了一款高亮度白光发光二极管 (LED) 的规格，该器件设计用于在印刷电路板 (PCB) 或面板上进行直插式安装。该器件采用 InGaN (氮化铟镓) 技术产生白光，并封装在流行的 T-1 3/4 (5mm) 直径、带透明透镜的封装中。其设计旨在实现低功耗和高效率，适用于需要可靠性能的各种指示灯和照明应用。
该 LED 的核心优势包括符合 RoHS (有害物质限制) 指令，即无铅。由于其低电流需求，其设计与集成电路兼容。灵活的安装能力使其能够灵活集成到各种电子组件中。
2. 深度技术参数分析
2.1 绝对最大额定值
不得在超出这些限制的条件下操作器件，否则可能导致永久性损坏。
- 功耗 (Pd)：120 mW。这是 LED 能以热量形式耗散的最大总功率。
- 峰值正向电流 (IFP)：100 mA。这是最大允许脉冲电流，在占空比 1/10、脉冲宽度 0.1ms 的条件下规定。该值远高于直流额定值，以适应短暂的高强度脉冲。
- 直流正向电流 (IF)：30 mA。这是为保障长期可靠运行而推荐的最大连续正向电流。
- 工作温度范围 (Topr)：-25°C 至 +80°C。LED 设计在此环境温度范围内工作。
- 存储温度范围 (Tstg)：-30°C 至 +100°C。
- 引脚焊接温度：260°C 持续 5 秒，测量点距 LED 本体 1.6mm (0.063")。这定义了引脚在手工或波峰焊期间可承受的热曲线。
2.2 电气与光学特性
这些参数在环境温度 (Ta) 为 25°C 时测量，定义了器件的典型性能。
- 发光强度 (Iv)：在正向电流 (IF) 为 20mA 时，为 10000 - 16000 mcd (毫坎德拉)。这是衡量在特定方向上发射的光的感知功率。实际值有 ±15% 的容差，并分为不同档位 (见第 3 节)。测量遵循 CIE 人眼响应曲线。
- 视角 (2θ1/2)：15 度 (典型值)。这是发光强度降至其轴向峰值一半时的全角。如此窄的视角表明光束更集中，类似聚光灯。
- 色品坐标 (x, y)：在 IF= 20mA 时，约为 0.30, 0.30。这些坐标在 CIE 1931 色品图上定义了白光的色点。为更严格的颜色控制定义了特定档位 (见第 3 节)。
- 正向电压 (VF)：在 IF= 20mA 时，为 3.3V (最小) / 3.6V (最大)。这是 LED 工作时两端的电压降。同样进行了分档以保证一致性。
- 反向电流 (IR)：在反向电压 (VR) 为 5V 时，最大 100 µA。关键注意事项：此参数仅用于测试目的。LED 并非设计用于反向偏置工作，在实际电路中施加反向电压可能损坏器件。
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。这使得设计人员可以选择满足特定亮度、电压和颜色要求的部件。
3.1 发光强度 (Iv) 分档
基于 IF=20mA 时的最小和最大发光强度值：
- Y1：10000 - 13000 mcd
- Z1：13000 - 17000 mcd
- Z2：17000 - 22000 mcd
适用 15% 的测量允差。
3.2 正向电压 (VF) 分档
基于 IF=20mA 时的正向电压：
- 3H：2.75V - 3.00V
- 4H：3.00V - 3.25V
- 5H：3.25V - 3.50V
- 6H：3.50V - 3.60V
适用 15% 的测量允差。
3.3 色度 (色品坐标) 分档
由 CIE 1931 色品图上的 (x,y) 坐标四边形定义，例如：
- 档位 40：围绕特定白点形成的四边形坐标。
- 档位 50, 60, 70：后续档位具有逐渐变化的颜色坐标，允许从较冷到可能较暖的白光色调中进行选择 (具体解释需要参考色品图)。
色品坐标测量允差为 ±0.01。
4. 性能曲线分析
虽然规格书中引用了具体图表，但此类 LED 的典型曲线包括：
- 相对发光强度 vs. 正向电流 (Ivvs. IF)：显示光输出如何随电流增加，通常呈亚线性关系，强调了电流调节相对于电压调节的重要性。
- 正向电压 vs. 正向电流 (VFvs. IF)：展示了二极管的指数型 I-V 特性。一旦超过开启阈值，电压会急剧上升。
- 相对发光强度 vs. 环境温度 (Ivvs. Ta)：说明了光输出如何随结温升高而降低，这是高功率或高环境温度应用中热管理的关键考量。
这些曲线对于理解器件在非标准条件 (不同电流或温度) 下的行为以及进行精确的电路设计至关重要。
5. 机械与封装信息
5.1 封装尺寸
该 LED 采用标准的 T-1 3/4 (5mm) 圆形直插式封装。关键尺寸说明包括：
- 所有尺寸单位为毫米 (括号内为英寸)。
- 除非另有说明，一般公差为 ±0.25mm (±0.010")。
- 凸缘下方树脂的最大突出量为 1.0mm (0.04")。
- 引脚间距在引脚从封装本体伸出的位置测量。
5.2 极性识别与引脚成型
通常，较长的引脚表示阳极 (正极)，较短的引脚或封装边缘的平面标记表示阴极 (负极)。规格书强调了关键处理规则：
- 引脚成型必须在焊接前且在正常室温下进行。
- 弯曲点应至少距离 LED 透镜底部 3mm。禁止使用封装本体作为支点。
- 应在常温下剪切引脚。
6. 焊接与组装指南
6.1 焊接参数
手工焊接 (烙铁)：
- 温度：最高 300°C。
- 时间：每引脚最多 3 秒 (仅限一次)。
- 预热温度：最高 100°C。
- 预热时间：最多 60 秒。
- 焊波温度：最高 260°C。
- 接触时间：最多 5 秒。
6.2 存储与清洁
- 存储：推荐的存储条件是温度 ≤30°C，相对湿度 ≤70%。从原防潮袋中取出的 LED 应在三个月内使用。如需更长时间存储，请使用带干燥剂的密封容器或氮气环境。
- 清洁：如需清洁，请使用异丙醇等醇基溶剂。
6.3 静电放电 (ESD) 防护
LED 对静电敏感。处理时的防护措施包括使用腕带、防静电手套，并确保所有设备正确接地。
7. 包装与订购信息
标准包装流程如下：
- 基本单位：每防静电防潮袋装 500 或 250 件。
- 内盒：包含 10 袋，总计 5,000 件。
- 外箱：包含 8 个内盒，总计 40,000 件。
特定部件号 (例如 LTW-2S3D7) 用于标识产品。发光强度档位代码标记在每个包装袋上。
8. 应用建议
8.1 典型应用场景
该 LED 适用于通用指示灯、状态显示、小型面板背光以及消费电子、家电、工业控制面板和汽车内饰应用 (满足环境规格要求) 中的装饰照明。它适用于普通电子设备。
8.2 电路设计考量
驱动方式：LED 是电流驱动器件。为确保亮度均匀，尤其是在并联多个 LED 时，强烈建议为每个 LED 使用一个串联限流电阻 (电路模型 A)。不建议直接从电压源并联驱动多个 LED (电路模型 B)，因为单个 LED 之间的正向电压 (VF) 存在差异，这会导致电流和亮度的显著不同。
串联电阻值可使用欧姆定律计算：R = (Vsupply- VF) / IF，其中 VF和 IF是 LED 所需的工作点。
8.3 热管理
虽然这是一个低功率器件，但遵守最大功耗和工作温度额定值对于延长寿命至关重要。在环境温度高或密闭空间的应用中，应确保足够的气流或考虑降低工作电流。
9. 技术对比与差异化
与白炽灯泡等旧技术相比，该 LED 提供了远胜的效率、更长的寿命和更低的热量产生。在 LED 市场中，其主要差异化特点在于其标准 5mm 封装实现了高发光强度 (10,000+ mcd)、用于定向光的窄 15 度视角，以及用于亮度和颜色一致性的明确分档结构。符合 RoHS 是标准要求，但对于现代电子制造而言仍是关键特性。
10. 常见问题解答 (FAQ)
问：我能否不使用电阻，直接从 5V 电源驱动此 LED？
答：No.这很可能会损坏 LED。正向电压约为 3.6V。施加 5V 电压会导致过大电流，超过最大直流额定值。务必使用串联限流电阻。
问：峰值正向电流 (100mA) 和直流正向电流 (30mA) 有什么区别？
答：LED 可以承受较高电流 (100mA) 的短脉冲，但仅限于低占空比。对于连续工作，电流不得超过 30mA。超过直流额定值会导致过热和快速老化。
问：为什么视角这么窄 (15°)？
答：透明透镜和内部芯片反射器的设计旨在将光线准直成聚焦光束。这对于需要从特定方向观察光线的应用非常理想，例如正面观看的面板指示灯。
问：如何解读色度档位 (40, 50 等)？
答：这些档位代表 CIE 色品图上的不同区域。较低的数字 (例如档位 40) 通常对应于具有不同相关色温 (CCT) 的白光。要进行精确的颜色匹配，请查阅完整规格书中提供的具体色品图和坐标范围。
11. 实际设计案例分析
场景：设计一个有 10 个相同白光 LED 的状态指示灯面板。可用电源为 12V 直流。目标是实现明亮、均匀的照明。
设计步骤：
- 电路拓扑：为确保均匀性，将 10 个 LED 串联，每个 LED 使用自己的电阻 (或者如果 VF分档严格，可为整个串联支路使用一个更高功率的电阻)。由于 VF variation.
- 工作点：选择一个正向电流 (IF)。一个安全且明亮的点是 20mA，这是测试条件且在 30mA 最大值以内。
- 电压计算：假设最坏情况下的 VF来自 6H 档：3.6V。对于 10 个串联的 LED，总 VF= 36V。这超过了 12V 电源，因此不可能将所有 10 个串联。相反，使用两个并联支路，每个支路由 5 个 LED 串联。
- 一个支路 (5 个 LED) 的电阻计算：
总 VF(5 个 LED) = 5 * 3.6V = 18V。这已经高于 12V，因此此方法也失败。重新评估：使用 12V 电源，只能串联少数几个 LED。对于 3 个串联的 LED：VF= 10.8V。电阻 R = (12V - 10.8V) / 0.020A = 60 欧姆。电阻功率 P = I2R = (0.02^2)*60 = 0.024W，因此标准的 1/4W 电阻即可。您需要 4 个这样的支路 (3+3+3+1) 来组成 10 个 LED，每个支路使用合适的电阻。 - 实施：此设计为每个支路提供了均匀的亮度，并通过各自的限流保护了每个 LED。
12. 工作原理简介
这款白光 LED 基于 InGaN 半导体技术。与使用蓝光芯片加黄色荧光粉的传统白光 LED 不同，规格书指定了 "InGaN 白光"，这通常表示类似的原理：半导体芯片发出蓝光。然后，这种蓝光激发封装内部的黄色 (或黄色和红色) 荧光粉涂层。来自芯片的蓝光和来自荧光粉的黄/红光混合，产生人眼感知为白光的光。荧光粉的具体混合决定了白光的相关色温 (CCT) 和显色指数 (CRI)。透明透镜允许混合后的光以最小的扩散通过，这有助于形成窄视角。
13. 技术趋势
白光 LED 技术的发展受到效率 (每瓦流明数)、颜色质量 (CRI 和 CCT 一致性) 持续改进和成本降低的推动。虽然表面贴装器件 (SMD) LED 由于尺寸更小、更适合自动化组装而在新设计中占主导地位，但像这种 T-1 3/4 封装的直插式 LED 在原型制作、爱好者项目、维修工作以及需要坚固机械安装或分立封装提供更高单点亮度的应用中仍然具有相关性。材料科学的趋势集中在开发更高效、更稳定的荧光粉，以及探索新的半导体结构以提高光提取效率和热性能。根本驱动力是在所有领域实现更可持续和节能的照明解决方案。
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。 |