雙色AlInGaP SMD LED規格書 - 封裝尺寸 - 綠色2.0V / 橙色2.0V - 75mW功率 - 粵語技術文件

1. 產品概覽

呢份文件詳細說明咗一款高亮度、雙色表面貼裝器件（SMD）發光二極管（LED）嘅技術規格。呢個器件喺單一封裝內整合咗兩個唔同嘅AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體晶片，能夠發出綠色同橙色光。佢專為配合自動化組裝流程同現代焊接技術而設計，適合大批量電子製造。

呢款產品嘅核心優勢包括符合環保法規（RoHS）、採用先進AlInGaP技術實現卓越亮度，以及標準化封裝格式確保廣泛兼容業界嘅貼裝同焊接設備。其主要目標市場包括消費電子產品、工業指示燈、汽車內飾照明，以及各種需要可靠雙色指示嘅信號應用。

2. 技術參數深入分析

2.1 絕對最大額定值

呢啲額定值定義咗器件可能發生永久損壞嘅應力極限。喺呢啲極限下或超出極限操作並唔保證。

• 功耗（P_d）：喺環境溫度（T_a）為25°C時，每個顏色晶片為75 mW。超過呢個值會有熱過應力嘅風險。
• 正向電流：最大連續直流正向電流（I_F）為30 mA。更高嘅80 mA峰值正向電流只允許喺脈衝條件下（1/10佔空比，0.1ms脈衝寬度）使用，以防止過熱。
• 電流降額：當環境溫度高於25°C時，最大允許直流正向電流會以0.4 mA/°C嘅速率線性下降。呢個係高溫環境下嘅關鍵設計考慮因素。
• 反向電壓（V_R）：5 V。施加高於此值嘅反向偏壓可能會導致結擊穿。
• 溫度範圍：器件可以喺-55°C至+85°C嘅寬廣溫度範圍內操作同儲存。
• 焊接耐受度：LED可以承受260°C波峰或紅外焊接5秒，或者215°C氣相焊接3分鐘，證實咗佢對標準SMT回流焊工藝嘅穩健性。

2.2 電氣及光學特性

呢啲參數喺標準測試條件下（T_a=25°C，I_F=20 mA）測量，定義咗器件嘅性能。

• 發光強度（I_V）：亮度嘅關鍵指標。綠色晶片嘅典型強度為35.0 mcd（最小18.0 mcd），而橙色晶片明顯更亮，典型強度為90.0 mcd（最小28.0 mcd）。強度係使用經過濾波以匹配人眼明視覺響應（CIE曲線）嘅傳感器測量嘅。
• 視角（2θ_1/2）：兩種顏色都大約係130度。呢個寬視角表示擴散輻射模式，適合需要從廣泛角度可見嘅應用。
• 波長：綠色晶片嘅典型主波長（λ_d）為571 nm，峰值發射波長（λ_p）喺574 nm。橙色晶片嘅典型λ_d為605 nm，λ_p為611 nm。光譜半寬（Δλ）綠色約為15 nm，橙色約為17 nm，定義咗色純度。
• 正向電壓（V_F）：喺20 mA下，兩種顏色嘅典型值都係2.0 V，最大值為2.4 V。呢個低電壓兼容常見嘅邏輯電平電源。
• 反向電流（I_R）：喺5 V反向偏壓下最大為10 μA，表明結質量良好。
• 電容（C）：喺0V偏壓同1 MHz下，典型值為40 pF。呢個同高頻開關應用相關。

3. 分級系統說明

LED根據發光強度同主波長進行分級，以確保生產批次嘅一致性。設計師可以指定分級，以實現產品中外觀嘅統一。

3.1 發光強度分級

對於綠色晶片，分級範圍從M（18.0-28.0 mcd）到Q（71.0-112.0 mcd）。對於橙色晶片，分級範圍從N（28.0-45.0 mcd）到R（112.0-180.0 mcd）。每個分級內適用±15%嘅公差。

3.2 主波長分級（僅限綠色）

綠色LED進一步按主波長分級：C級（567.5-570.5 nm）、D級（570.5-573.5 nm）同E級（573.5-576.5 nm），每個分級公差為±1 nm。呢個允許喺關鍵應用中進行精確嘅顏色匹配。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用咗特定圖表（圖1、圖6），但呢類器件嘅典型曲線會說明以下關係：

• I-V曲線：顯示正向電壓同電流之間嘅指數關係。條曲線會喺典型V_F約2.0V處有一個明顯嘅拐點。
• 發光強度 vs. 正向電流：喺正常工作範圍內（直至額定直流電流），強度通常隨電流線性增加。
• 發光強度 vs. 環境溫度：由於內部量子效率降低，強度通常隨溫度升高而下降。0.4 mA/°C嘅降額因子用於從電氣上補償呢個效應。
• 光譜分佈：相對輻射功率對波長嘅圖表，顯示喺λ_p處有一個單峰（綠色為574nm，橙色為611nm），並具有指定嘅半寬。

5. 機械及包裝信息

5.1 封裝尺寸及極性

器件符合EIA標準SMD封裝外形。引腳分配定義清晰：引腳1同3用於綠色晶片，而引腳2同4用於橙色晶片。透鏡為水清色。除非另有說明，所有尺寸公差為±0.10 mm。

5.2 推薦焊盤設計

提供咗焊盤圖案建議，以確保回流焊過程中及之後形成可靠嘅焊點、正確對齊同足夠嘅機械強度。遵循呢個圖案對於製造良率至關重要。

6. 焊接及組裝指南

6.1 回流焊曲線

為使用紅外（IR）回流焊嘅標準（SnPb）同無鉛（SnAgCu）焊接工藝提供咗詳細嘅建議曲線。關鍵參數包括預熱區、液相線以上時間、峰值溫度（建議最高240°C）同冷卻速率。呢啲曲線對於防止熱衝擊同確保可靠焊接連接而唔損壞LED封裝至關重要。

6.2 儲存及處理

• 儲存：LED應儲存喺唔超過30°C同70%相對濕度嘅條件下。從防潮包裝中取出嘅元件應喺一週內進行回流焊，或者如果儲存時間更長，使用前應進行烘烤。
• 清潔：如有必要，清潔應僅使用指定溶劑，如乙醇或異丙醇，喺室溫下進行，時間少於一分鐘。未指定嘅化學品可能會損壞環氧樹脂透鏡。
• ESD預防措施：器件對靜電放電敏感。處理程序包括使用接地腕帶、防靜電墊，並確保所有設備正確接地。

7. 包裝及訂購信息

LED以行業標準嘅8mm載帶包裝喺7英寸直徑嘅捲盤上供應。每捲包含3000件。載帶同捲盤規格符合ANSI/EIA 481-1-A-1994。關鍵包裝注意事項包括：空位被封住，剩餘件數嘅最小訂購量為500件，每捲最多允許連續缺失兩個元件。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

呢款雙色LED非常適合狀態指示器、按鈕或圖標背光、汽車儀表板照明、消費電器顯示屏，以及工業控制面板信號，其中需要通過顏色指示兩種唔同狀態（例如，電源開啟/待機、活動/警報）。

8.2 電路設計考慮因素

驅動方法：LED係電流驅動器件。為確保並聯驅動多個LED時亮度均勻，強烈建議每個LED串聯一個獨立嘅限流電阻（電路模型A）。唔建議喺冇獨立電阻嘅情況下並聯驅動LED（電路模型B），因為個別LED之間正向電壓（V_F）特性嘅微小差異可能導致顯著嘅電流不平衡同亮度不均。

串聯電阻值（R_s）可以使用歐姆定律計算：R_s= (V_電源- V_F) / I_F，其中I_F係所需工作電流（例如，20 mA）。

9. 技術比較與區分

呢款LED嘅關鍵區分因素係佢喺單一緊湊SMD封裝中嘅雙色能力以及使用AlInGaP技術。同舊技術（如標準GaP）相比，AlInGaP提供顯著更高嘅發光效率，從而喺相同輸入電流下實現更大亮度。整合兩個晶片節省咗電路板空間，同使用兩個獨立單色LED相比簡化咗組裝。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

問：我可以同時以最大直流電流（每個30mA）驅動綠色同橙色晶片嗎？

答：唔可以。每個晶片嘅絕對最大功耗係75 mW。喺30 mA同典型V_F2.0V下，每個晶片嘅功率係60 mW，喺限額內。然而，同時以全功率驅動兩者會喺非常細小嘅封裝內產生總共120 mW嘅熱量，呢個很可能超出器件同PCB嘅整體散熱能力。請參考熱降額曲線，並考慮同時驅動兩種顏色時使用較低驅動電流或脈衝操作。

問：點解並聯時每個LED都需要獨立嘅限流電阻？

答：LED嘅正向電壓（V_F）有自然變化，即使喺同一分級內。喺冇獨立電阻嘅並聯連接中，V_F稍低嘅LED會不成比例地汲取更多電流，變得更亮更熱，可能導致故障，並以級聯效應將更多電流轉移到剩餘LED上。串聯電阻確保電流主要由電阻值同電源電壓設定，使系統更加穩定可靠。

問："水清"透鏡對顏色外觀有咩影響？

答：水清（非擴散）透鏡唔會內部散射光線。呢個導致直接喺軸向上觀看時，會出現更集中、"熱點"般嘅外觀，晶片結構通常可見。佢最大化咗軸向發光強度，但同擴散（乳白）透鏡相比，提供嘅觀看"最佳位置"較窄，擴散透鏡會散射光線以實現更寬、更均勻嘅視角，晶片結構較唔明顯。

11. 實用設計案例研究

場景：為便攜式設備設計一個雙狀態指示器。綠色表示"充滿電"，橙色表示"充電中"。設備由3.3V電源軌供電。

設計步驟：

1. 電流選擇：選擇驅動電流。為咗良好可見性同使用壽命，選擇15 mA，遠低於30 mA最大值。

2. 電阻計算：

- 對於綠色：R_{s_green}= (3.3V - 2.0V) / 0.015 A = 86.7 Ω。使用標準86.6 Ω（1%）或91 Ω（5%）電阻。

- 對於橙色：R_{s_orange}= (3.3V - 2.0V) / 0.015 A = 86.7 Ω。使用相同數值。

3. 電路：將綠色陽極（引腳1或3）通過一個由"充滿電"邏輯信號控制嘅晶體管/MOSFET連接到3.3V電源軌，串聯87Ω電阻。類似地連接橙色陽極（引腳2或4），由"充電中"信號控制。將所有陰極連接到地。

4. 佈局：遵循推薦嘅焊盤佈局。確保PCB上LED焊盤周圍有足夠嘅銅面積作為散熱片，特別係當兩種LED可能喺狀態轉換期間短暫同時亮起時。

12. 技術原理介紹

AlInGaP係一種III-V族半導體化合物，用於發射紅、橙、黃同綠光譜嘅高亮度LED嘅有源區。通過調整鋁、銦、鎵同磷嘅比例，可以精確設計材料嘅帶隙，呢個直接決定發射光嘅波長（顏色）。當正向電壓施加喺p-n結兩端時，電子同空穴復合，以光子形式釋放能量。AlInGaP中呢種輻射復合嘅效率非常高，導致比舊技術更優越嘅發光效能。雙色封裝內置兩個咁樣可獨立尋址嘅半導體晶片，安裝喺引線框架上並封裝喺透明環氧樹脂透鏡中。

13. 行業趨勢與發展

光電行業持續推動更高效率（每瓦更多流明）、更好顯色性同更微型化。雖然AlInGaP主導長波長可見光譜，但InGaN（氮化銦鎵）技術普遍用於藍色、綠色同白色LED。與呢款產品相關嘅趨勢包括無鉛焊接工藝嘅日益普及（通過提供嘅曲線解決）、對更細小封裝尺寸同時保持或增加光功率嘅需求，以及將更複雜功能（如用於可尋址RGB LED嘅內置IC）整合到LED封裝中。對汽車同工業應用可靠性同標準化測試嘅重視，亦推動咗對呢類雙色LED元件更嚴格嘅分級同認證程序。