橙色贴片LED规格书 - 0.55mm超薄高度 - 1.8V典型正向电压 - 75mW功耗 - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档详细阐述了一款高性能表面贴装橙色LED的规格。该器件以其极低的剖面高度为显著特征，非常适合垂直空间受限的关键应用。LED采用AlInGaP（铝铟镓磷）半导体材料，该材料以在橙红色光谱范围内提供高发光效率和优异的色纯度而闻名。作为符合RoHS标准的绿色产品，它遵循当代环保标准。该元件以行业标准的8mm编带、7英寸直径卷盘形式供货，便于与高速自动化贴片设备和红外回流焊工艺兼容。

2. 深度技术参数分析

除非另有说明，所有参数均在环境温度（Ta）为25°C时规定。理解这些参数对于可靠的电路设计和性能预测至关重要。

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过此极限的操作，为确保长期可靠性应避免。

• 功耗（Pd）：75 mW。这是LED封装作为热量可以耗散的最大功率。超过此限制有损坏半导体结和环氧树脂透镜的风险。
• 直流正向电流（IF）：30 mA。可施加的最大连续正向电流。
• 峰值正向电流：80 mA。此电流仅在占空比为1/10、脉冲宽度为0.1ms的脉冲条件下允许。适用于短暂的高强度闪光。
• 反向电压（VR）：5 V。施加超过此额定值的反向电压可能导致LED结立即发生灾难性故障。
• 工作温度范围：-30°C 至 +85°C。器件设计工作的环境温度范围。
• 存储温度范围：-40°C 至 +85°C。
• 红外焊接条件：可承受260°C持续10秒，这符合典型的无铅回流焊温度曲线要求。

2.2 光电特性

这些参数定义了正常工作条件下（通常在 IF = 2 mA 时）的光输出和电气行为。

• 发光强度（Iv）：范围从最小2.80 mcd到最大18.00 mcd。实际值取决于具体的分档代码（见第3节）。强度测量使用经过滤光片匹配明视觉（CIE）人眼响应曲线的传感器进行。
• 视角（2θ_1/2）：130度。这是发光强度降至轴向（0度）测量值一半时的全角。如此宽的视角提供了宽广、弥散的照明模式，适用于状态指示灯和背光。
• 峰值发射波长（λ_P）：611.0 nm。这是光谱功率输出达到最大值时的波长。
• 主波长（λ_d）：605.0 nm。这是一个源自CIE色度图的色度参数。它代表了最能描述人眼感知光色的单一波长。对于颜色规格而言，这是更相关的参数。
• 光谱线半宽（Δλ）：17 nm。这表示光谱纯度。数值越小意味着光越接近单色（颜色越纯）。17 nm是橙色范围AlInGaP LED的典型值。
• 正向电压（V_F）：典型值1.80V，在2 mA时范围为1.60V至2.20V。这种低正向电压是AlInGaP技术的一个关键优势，有助于实现更高的效率。
• 反向电流（I_R）：施加5V反向偏压时，最大为10 μA。

3. 分档系统说明

由于半导体制造固有的差异，LED被分类到不同的性能档位。该系统允许设计人员根据其应用的具体公差要求选择元件。

3.1 正向电压分档

单位是伏特（V），在 IF = 2 mA 时测量。每个档位内的公差为 ±0.1V。

• D1：1.60V（最小）至 1.80V（最大）
• D2：1.80V（最小）至 2.00V（最大）
• D3：2.00V（最小）至 2.20V（最大）

选择更严格的电压档位（例如，仅D1档）对于直接由低压电池供电的应用非常重要，可以确保电池放电时亮度一致，或者在并联LED阵列中确保电流均分。

3.2 发光强度分档

单位是毫坎德拉（mcd），在 IF = 2 mA 时测量。每个档位内的公差为 ±15%。

• H：2.80 mcd（最小）至 4.50 mcd（最大）
• J：4.50 mcd（最小）至 7.10 mcd（最大）
• K：7.10 mcd（最小）至 11.20 mcd（最大）
• L：11.20 mcd（最小）至 18.00 mcd（最大）

这种分档对于需要多个LED亮度均匀的应用至关重要，例如在多段显示器或背光面板中。

3.3 主波长分档

单位是纳米（nm），在 IF = 2 mA 时测量。每个档位的公差为 ±1 nm。

• N：597.0 nm（最小）至 600.0 nm（最大） – 琥珀橙色
• P：600.0 nm（最小）至 603.0 nm（最大） – 橙色
• Q：603.0 nm（最小）至 606.0 nm（最大） – 橙色
• R：606.0 nm（最小）至 609.0 nm（最大） – 橙红色
• S：609.0 nm（最小）至 612.0 nm（最大） – 红橙色

这允许进行精确的颜色匹配，在交通信号灯、汽车照明或装饰照明等需要特定色调的应用中至关重要。

4. 性能曲线分析

虽然规格书中引用了具体的图表，但其含义是标准的。正向电流（I_F）与正向电压（V_F）的关系曲线是指数型的。发光强度（I_V）在正常工作范围内与电流大致呈线性关系，但在极高电流下会因热效应和效率下降而饱和。主波长具有轻微的负温度系数，这意味着随着结温升高，颜色可能会略微向更长波长（红移）偏移。为了在器件的整个生命周期内保持颜色和光输出的一致性，必须进行适当的散热和电流管理。

5. 机械与包装信息

5.1 封装尺寸与极性

该器件采用行业标准的EIA封装外形。阴极通常由封装上的绿色标记或透镜上的缺口表示。0.55mm的超薄剖面是其定义性的机械特征。规格书中提供了详细的尺寸图，用于PCB焊盘图形设计。

5.2 编带与卷盘规格

LED以8mm宽、带顶盖胶带密封的压纹载带形式供货，卷绕在7英寸（178mm）直径的卷盘上。标准卷盘数量为5,000片。包装遵循ANSI/EIA 481-1-A-1994规范。这种格式针对自动化装配线进行了优化，确保了高效的处理和贴装。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

提供了针对无铅工艺的建议回流焊温度曲线。关键参数包括：

• 预热：150°C 至 200°C。
• 预热时间：最长120秒，以确保助焊剂充分活化和温度稳定。
• 峰值温度：最高260°C。
• 液相线以上时间：最长10秒（推荐用于获得可靠的焊点）。
• 回流焊次数：最多两次。

该曲线基于JEDEC标准。根据生产中使用的具体PCB设计、焊膏和回流炉来表征温度曲线至关重要。

6.2 手工焊接

如果必须进行手工焊接，请使用温度控制在最高300°C的电烙铁。每个焊盘的接触时间限制在最长3秒。对PCB焊盘加热，不要直接加热LED本体，以防止热冲击。

6.3 清洗

如果需要进行焊后清洗，请仅使用指定的溶剂。在室温下将LED浸入乙醇或异丙醇中不超过一分钟是可以接受的。请勿使用超声波清洗或未指定的化学清洁剂，因为它们可能会损坏环氧树脂透镜或内部键合。

7. 存储与操作

正确的存储对于防止吸湿至关重要，吸湿可能导致回流焊过程中出现“爆米花”现象（封装开裂）。

• 密封包装：在≤30°C和≤90% 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，存储环境不应超过30°C和60% RH。强烈建议在暴露后672小时（28天）内完成红外回流焊。
• 长期存储（已开封）：存放在带有干燥剂的密封容器或氮气干燥器中。
• 烘烤：如果LED暴露时间超过672小时，必须在焊接前在大约60°C下烘烤至少20小时，以驱除吸收的水分。

8. 应用说明与设计考量

8.1 典型应用场景

• 状态指示灯：其宽视角和明亮的输出使其成为消费电子产品、网络设备和工业控制面板上电源、连接或活动指示器的理想选择。
• 背光：可用于汽车仪表盘、家电和手持设备中为小型面板、图标或符号提供边缘照明。
• 装饰照明：适用于标牌、建筑特色或玩具中需要特定橙色色调的重点照明。
• 传感器系统：可作为光学传感器、遮断器或反射式物体检测器中的光源。

8.2 电路设计考量

• 限流：LED是电流驱动器件。务必使用串联限流电阻或恒流驱动电路。电阻值可使用欧姆定律计算：R = (V_电源- V_F) / I_F。为保守设计，请使用规格书中的最大V_F值。
• 热管理：虽然功耗较低，但确保散热焊盘（如有）周围有足够的PCB铜面积，并避免放置在靠近其他发热元件的位置，将有助于维持较低的结温，从而延长使用寿命并保持性能稳定。
• ESD保护：尽管未明确说明为敏感器件，但在连接到LED的信号线上实施基本的ESD保护是提高鲁棒性的良好设计实践。

9. 技术对比与优势

与GaAsP（磷砷化镓）等旧技术相比，这款AlInGaP LED具有显著优势：

• 更高效率：AlInGaP提供更高的每瓦流明数，从而在相同驱动电流下获得更亮的输出，或在相同亮度下实现更低的功耗。
• 更好的色纯度：光谱半宽更窄，产生更饱和、视觉上更鲜明的橙色。
• 更低的热衰减：与旧技术相比，AlInGaP在温度和时间变化下能更好地保持其光输出和颜色稳定性。
• 超薄剖面：0.55mm的高度是一个关键差异化因素，使其能够应用于日益纤薄的消费和移动设备设计中。

10. 常见问题解答 (FAQ)

10.1 峰值波长与主波长有何区别？

峰值波长（λ_P)）是LED发射最大光功率的物理波长。主波长（λ_d)）是基于人眼感知颜色的方式计算得出的值。对于LED这样的单色光源，两者通常很接近，但λ_d是用于颜色规格和分档的参数。

10.2 我可以用20mA连续驱动这颗LED吗？

可以。绝对最大直流正向电流为30 mA。在20 mA下工作处于规定的极限范围内。但是，您必须确保功耗（V_F* I_F）不超过75 mW。在典型V_F为1.8V、电流20mA时，功耗为36 mW，这是安全的。

10.3 为什么存储湿度如此重要？

环氧树脂封装材料会从空气中吸收水分。在回流焊的快速加热过程中，这些被截留的水分蒸发并膨胀，产生巨大的内部压力。这可能导致分层（环氧树脂与引线框架分离）或封装开裂，即所谓的“爆米花”现象，从而损坏器件。

11. 设计案例研究：低电量指示器

场景：设计一款使用3.0V纽扣电池的紧凑型手持医疗设备。当电池电压降至2.7V以下时，一个清晰可见的橙色LED必须点亮。

设计选择：

1. 元件选择：这款LED因其超薄剖面（适合纤薄外壳）、低正向电压（约1.8V）和高亮度而成为理想选择。
2. 分档：选择主波长档位“P”或“Q”以获得标准橙色。选择发光强度档位“K”或“L”以获得高可见度。选择更严格的正向电压档位“D1”可确保LED在电池电压下降时能稳定点亮。
3. 电路：一个简单的比较器电路监控电池电压。当触发时，它使能一个晶体管，该晶体管通过一个限流电阻驱动LED。R = (2.7V - 1.8V) / 0.002A = 450Ω。将使用470Ω的标准电阻，提供I_F≈ 1.9mA，这对于指示来说已足够。
4. 布局：LED放置在前面板上。超薄封装使其可以安装在非常窄的边框或漫射器后面。

12. 技术原理简介

这款LED基于AlInGaP半导体技术。有源区是在衬底上外延生长的多量子阱结构。当施加正向电压时，电子和空穴被注入有源区，在那里它们发生辐射复合，发射光子。晶格中铝、铟、镓和磷的特定比例决定了带隙能量，从而决定了发射光的波长（颜色）——在本例中为橙色。光通过一个圆顶形的环氧树脂透镜提取出来，该透镜也保护着半导体芯片和键合线。

13. 行业趋势与发展

指示灯和小信号LED的发展趋势持续朝着以下方向：

1. 微型化：更薄更小的封装（例如，0.3mm高度），以支持可穿戴设备和超紧凑电子产品的新颖设计。
2. 更高效率：外延生长和光提取技术的持续改进推动每毫安电流产生更多光输出，从而降低系统功耗。
3. 改善颜色一致性：更严格的分档公差和先进的晶圆级测试确保在大规模生产中实现更好的颜色和亮度均匀性。
4. 集成化：多芯片封装（RGB、双色）以及将驱动或控制逻辑集成在单个封装内的LED模块的增长。

该元件代表了AlInGaP贴片LED技术演进中一个成熟且优化的节点，为广泛的通用照明和指示应用平衡了性能、尺寸和可制造性。