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1. 产品概述
本文档详细阐述了一款高性能表面贴装芯片LED的规格参数。该器件以其超薄外形为显著特征,非常适合对安装高度有严格限制的应用场景。它是一款采用InGaN(氮化铟镓)半导体技术的绿色发光二极管,封装于水色透明透镜内。本产品设计兼容现代自动化组装工艺,包括红外回流焊接,并符合RoHS环保标准,是一款绿色环保产品。
这款LED的核心优势包括其超紧凑的外形尺寸、高光强输出以及适合大批量生产的坚固结构。其主要目标市场是消费电子产品、指示灯、小型显示屏背光,以及任何需要可靠、明亮且微型化绿色光源的应用。
2. 深度技术参数分析
2.1 绝对最大额定值
器件的操作极限在环境温度(Ta)为25°C的条件下定义。最大连续正向电流(DC)额定值为20 mA。对于脉冲操作,在严格的1/10占空比和0.1 ms脉冲宽度下,允许的峰值正向电流为100 mA。总功耗不得超过76 mW。该元件可在-20°C至+80°C的温度范围内工作,并可在-30°C至+100°C的环境下储存。至关重要的是,其额定红外回流焊接峰值温度为260°C,最长持续时间为10秒。
2.2 电气与光学特性
关键性能指标在Ta=25°C和标准测试电流(IF)为5 mA的条件下测量。发光强度(Iv)的典型值为60.0毫坎德拉(mcd),最小规定值为28.0 mcd。这表明其输出亮度足以满足日光下可见指示灯的要求。该器件具有130度的极宽视角(2θ1/2),可提供宽广、均匀的光分布。
在电气特性方面,正向电压(VF)的典型测量值为3.20伏,其范围由分档系统定义。当施加5V反向电压(VR)时,反向电流(IR)规定最大为10 μA,尽管该器件并非设计用于反向偏压操作。在光学特性上,主波长(λd)典型值为525 nm,属于绿色光谱范围,光谱半宽(Δλ)为35 nm。峰值发射波长(λp)约为530 nm。
3. 分档系统说明
为确保大规模生产的一致性,LED会根据性能进行分档。这使得设计人员能够选择符合其应用特定公差要求的元件。
3.1 正向电压分档
器件根据其在5mA下的正向电压进行分类。分档代码D6、D7和D8分别代表2.60-2.80V、2.80-3.00V和3.00-3.20V的电压范围,每个档位的公差为±0.1V。
3.2 发光强度分档
LED根据其在5mA下的光输出进行分档。代码N、P、Q和R分别对应28.0-45.0 mcd、45.0-71.0 mcd、71.0-112.0 mcd和112.0-180.0 mcd的强度范围。每个档位适用±15%的公差。
3.3 主波长分档
对颜色(波长)进行分档以控制色调变化。分档代码AP、AQ和AR覆盖了520.0-525.0 nm、525.0-530.0 nm和530.0-535.0 nm的绿色光谱范围,每个档位的公差严格控制在±1 nm。
4. 性能曲线分析
虽然规格书中引用了具体的图形曲线(例如,图1为光谱分布图,图5为视角图),但所提供的数据允许进行解析理解。在工作范围内,正向电流与发光强度之间的关系通常是线性的。正向电压呈现负温度系数,这意味着它会随着结温升高而略微下降。光谱分布曲线将显示一个以530 nm为中心、具有所述35 nm半宽度的单峰,证实其为纯绿色光发射。
5. 机械与封装信息
该LED为符合EIA标准的超薄封装。其关键特征是高度仅为0.80 mm。详细的尺寸图纸规定了长度、宽度、引脚间距和整体几何形状,以确保正确的PCB焊盘设计。封装采用水色透明透镜材料。极性由元件的物理结构指示,通常带有阴极标记。提供了推荐的焊盘尺寸,以确保在回流焊过程中形成可靠的焊点并实现正确对位。
6. 焊接与组装指南
6.1 回流焊接曲线
为无铅焊接工艺提供了建议的红外回流焊接曲线。该曲线基于JEDEC标准。关键参数包括120-150°C之间的预热阶段、260°C的最高峰值温度,以及液相线以上(无铅焊料通常为217°C)的时间不超过10秒。该曲线旨在最大限度地减少LED封装的热应力,同时确保焊料正确回流。
6.2 操作与储存
该器件对静电放电(ESD)敏感。建议使用接地腕带或防静电手套进行操作。在带有干燥剂的原始密封防潮袋中,当储存在≤30°C和≤90% RH条件下时,保质期为一年。一旦打开袋子,元件应储存在≤30°C和≤60% RH条件下,并在一周内使用。对于在原始包装外储存超过一周的情况,在焊接前需要在约60°C下烘烤至少20小时,以去除吸收的湿气,防止在回流焊过程中发生“爆米花”效应。
6.3 清洗
如果焊接后需要清洗,应仅使用指定的溶剂。将LED在常温下浸入乙醇或异丙醇中不超过一分钟是可以接受的。未指定的化学品可能会损坏封装环氧树脂或透镜。
7. 包装与订购信息
元件以卷带包装形式提供,兼容自动化贴片设备。卷带宽度为8 mm,缠绕在直径为7英寸的卷盘上。每整卷包含4000片。部分卷盘的最小订购量为500片。包装符合ANSI/EIA 481-1-A-1994规范。部件号LTST-C190TGKT-5A遵循制造商的内部编码系统,其中元素可能表示系列、颜色(TG代表绿色)以及强度和波长的特定分档代码。
8. 应用建议
8.1 典型应用场景
这款LED非常适合便携式设备(手机、平板电脑、可穿戴设备)的状态指示灯、小型LCD或键盘的背光、工业控制面板的指示灯以及消费产品中的装饰照明。其超薄外形对于现代纤薄设计至关重要。
8.2 设计考量
电路设计人员必须在LED上串联一个限流电阻。电阻值使用欧姆定律计算:R = (电源电压 - VF) / IF,其中VF是所选分档的正向电压,IF是所需的驱动电流(不得超过20 mA DC)。对于多LED阵列的均匀亮度,建议选择来自相同强度分档(例如,全部来自P档)的LED。PCB上的热管理应确保LED周围的工作温度不超过80°C,以保持其使用寿命和稳定的光输出。
9. 技术对比与差异化
这款LED的主要差异化特征是其0.8mm的高度,比许多标准芯片LED(例如,0603或0805封装,高度通常>1.0mm)更薄。与AlGaInP等旧技术相比,InGaN芯片提供更高的效率和亮度,尤其是在绿/蓝光谱范围内。与视角较窄的LED相比,130度的宽视角提供了更全方位的照明,这对于观看位置不固定于正轴方向的应用非常有益。
10. 常见问题解答
问:我可以连续以20mA驱动这款LED吗?
答:可以,20mA是最大额定直流正向电流。为了获得最佳使用寿命,通常以较低的电流(如10-15mA)驱动,这仍能提供充足的亮度,同时减少应力和热量。
问:主波长和峰值波长有什么区别?
答:主波长(λd)源自CIE色度图,代表感知的颜色。峰值波长(λp)是发射光谱的实际物理峰值。它们通常接近但不完全相同。
问:为什么卷盘打开超过一周后需要烘烤?
答:塑料封装会从空气中吸收湿气。在高温回流焊接过程中,这些湿气会迅速汽化,导致内部分层或开裂(“爆米花”效应)。烘烤可以驱除这些吸收的湿气。
问:我可以用电烙铁代替回流焊吗?
答:使用电烙铁进行手动焊接是可能的,但不建议用于批量生产。如果必须使用,烙铁头温度不得超过300°C,并且单次焊接事件的接触时间必须限制在最多3秒。
11. 实际应用案例分析
考虑一个带有多个通知LED的智能手表设计。手表外壳内部的高度限制非常严格,为1.0mm。标准LED可能高达1.2mm,会导致装配问题。这款0.8mm高的LED完美适配。设计人员选择D7档用于电压(2.8-3.0V),P档用于强度(45-71 mcd),以确保从手表的3.3V电源获得一致的亮度和功耗。130度的宽视角确保即使从侧面瞥见表盘,通知灯也清晰可见。LED被放置在PCB上,组装过程使用提供的曲线进行标准的无铅回流焊接,从而形成可靠的焊点且不损坏元件。
12. 技术原理介绍
这款LED基于InGaN(氮化铟镓)半导体材料。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(光)的形式释放能量。InGaN合金的具体成分决定了带隙能量,进而决定了发射光的波长(颜色)。对于绿光发射,铟的含量需要精确控制。水色透明环氧树脂透镜封装并保护半导体芯片,其形状经过优化设计,以优化光提取效率和视角。
13. 行业趋势与发展
SMD LED的趋势继续朝着微型化、更高效率(每瓦电输入产生更多光输出)和改善颜色一致性的方向发展。如本产品所见,对更薄器件的追求是由对更纤薄消费电子产品的不断追求所驱动的。此外,集成度越来越高,LED与驱动器和控制IC结合到单个封装中。底层的InGaN技术也是开发用于通用照明的高功率LED和用于下一代显示器的微型LED的核心,这表明其技术基础坚实且不断发展。
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。 |