目錄
1. 產品概覽
呢份文件詳細說明咗一款細小、表面貼裝嘅雙色LED元件嘅規格。呢個器件喺單一封裝內整合咗兩個唔同嘅發光晶片:一個使用InGaN技術產生藍光,另一個使用AlInGaP技術產生紅光。呢種配置專為空間有限、需要喺單一元件佔位面積內提供多種指示顏色嘅應用而設計。
1.1 特點
- 符合RoHS環保指令。
- 側視封裝設計,採用鍍錫端子以增強可焊性。
- 採用高效率InGaN(藍色)同AlInGaP(紅色)半導體晶片。
- 以安裝喺7吋直徑捲盤上嘅8mm載帶形式供應,適用於自動化組裝。
- 封裝符合EIA(電子工業聯盟)標準外形。
- 設計用於與集成電路(I.C.兼容)兼容。
- 適用於自動化貼片組裝設備。
- 可承受標準紅外線(IR)回流焊接製程。
1.2 應用
呢個元件適用於廣泛需要細小、可靠狀態指示或背光嘅電子設備。典型應用領域包括:
- 電信設備(例如,無線/手提電話)。
- 辦公室自動化設備同網絡系統。
- 家用電器同消費電子產品。
- 工業控制同儀錶板。
- 鍵盤背光。
- 狀態同電源指示燈。
- 微型顯示器同圖標照明。
- 信號同符號照明。
2. 封裝尺寸同配置
元件封裝喺標準表面貼裝器件(SMD)封裝內。透鏡係水清色,可以睇到晶片嘅真實顏色。引腳分配如下:引腳A1係藍色(InGaN)晶片嘅陽極,引腳A2係紅色(AlInGaP)晶片嘅陽極。陰極係共用嘅。所有尺寸公差為±0.1毫米,除非詳細機械圖紙(參考原始規格書)另有規定。
3. 額定值同特性
3.1 絕對最大額定值
超出呢啲限制嘅應力可能會對器件造成永久性損壞。所有額定值均喺環境溫度(Ta)為25°C時指定。
- 功耗:藍色:76 mW,紅色:62.5 mW。
- 峰值正向電流(1/10佔空比,0.1ms脈衝):藍色:100 mA,紅色:60 mA。
- 連續直流正向電流(IF):藍色:20 mA,紅色:25 mA。
- 工作溫度範圍:-30°C 至 +85°C。
- 儲存溫度範圍:-40°C 至 +85°C。
- 紅外線回流焊接:可承受260°C峰值溫度10秒。
3.2 電氣同光學特性
典型性能參數喺Ta=25°C同IF=20mA下測量,除非另有說明。
- 發光強度(IV):
- 藍色:最小28.0 mcd,典型 -,最大180.0 mcd。
- 紅色:最小18.0 mcd,典型 -,最大112.0 mcd。
- 使用近似CIE明視覺響應嘅濾光片測量。
- 視角(2θ½):兩種顏色均約為130度。呢個係強度下降到軸向值一半嘅全角。
- 峰值波長(λP):藍色:468 nm(典型),紅色:639 nm(典型)。
- 主波長(λd):
- 藍色:最小465 nm,最大475 nm。
- 紅色:最小624 nm,最大638 nm。
- 頻譜帶寬(Δλ):藍色:15 nm(典型),紅色:20 nm(典型)。
- 正向電壓(VF)@ IF=20mA:
- 藍色:最小2.8V,最大3.8V。
- 紅色:最小1.6V,最大2.4V。
- 反向電流(IR)@ VR=5V:兩種顏色最大10 µA。注意:器件唔係設計用於反向偏壓下操作;呢個參數僅供測試用途。
3.3 特性重要注意事項
- 發光強度同主波長係顏色一致性同亮度嘅關鍵參數。
- 器件對靜電放電(ESD)敏感。處理期間必須使用適當嘅ESD控制措施(防靜電手帶、接地設備)。
- 施加反向電壓唔係正常操作條件,應喺電路設計中避免。
4. 分級系統
為確保亮度一致性,LED會根據其喺20mA下嘅發光強度進行分類(分級)。每個分級都有定義嘅最小值同最大值,分級內公差為±15%。
4.1 發光強度分級
藍色晶片(mcd @ 20mA):
- 分級 N:28.0 – 45.0
- 分級 P:45.0 – 71.0
- 分級 Q:71.0 – 112.0
- 分級 R:112.0 – 180.0
紅色晶片(mcd @ 20mA):
- 分級 M:18.0 – 28.0
- 分級 N:28.0 – 45.0
- 分級 P:45.0 – 71.0
- 分級 Q:71.0 – 112.0
呢種分級允許設計師選擇符合其應用特定亮度要求嘅元件,確保生產中嘅視覺一致性。
5. 性能曲線分析
規格書包含典型特性曲線,對設計分析至關重要。呢啲曲線以圖形方式表示關鍵參數之間嘅關係,提供超出表格化最小/典型/最大值嘅洞察。
- 正向電流 vs. 正向電壓(I-V曲線):呢條曲線顯示咗藍色同紅色晶片嘅指數關係。對於設計限流電路至關重要。如果從共用電壓源透過獨立限流電阻驅動晶片,必須考慮唔同嘅導通電壓(紅色較低,藍色較高)。
- 發光強度 vs. 正向電流:顯示光輸出如何隨電流增加。喺建議嘅工作範圍內通常係線性嘅,但喺較高電流下會飽和。為咗效率同壽命,唔建議喺接近絕對最大電流下操作。
- 發光強度 vs. 環境溫度:展示光輸出嘅熱降額。兩種LED類型嘅發光強度都會隨著環境溫度升高而降低。對於LED可能處於高環境溫度或喺高電流驅動下產生顯著內部熱量嘅設計尤其重要。
- 頻譜分佈:說明每個晶片嘅相對輻射功率與波長嘅關係,顯示峰值波長同頻譜帶寬。
6. 機械、組裝同處理
6.1 封裝同PCB佈局
規格書提供元件嘅詳細機械圖紙,包括帶有關鍵尺寸嘅頂視、側視同底視圖。亦提供建議嘅印刷電路板(PCB)焊盤圖案(焊盤佈局),以確保回流製程期間同之後形成適當嘅焊點同機械穩定性。遵循呢個建議嘅佔位面積對於可靠組裝至關重要。
6.2 焊接指引
元件兼容紅外線(IR)回流焊接製程,呢個係SMD組裝嘅標準。提供符合JEDEC無鉛焊接標準嘅建議回流溫度曲線。呢個曲線嘅關鍵參數包括:
- 預熱:150°C 至 200°C。
- 液相線以上時間(TAL):建議喺標準製程窗口內。
- 峰值溫度:最高260°C。
- 峰值時間:最多10秒。
- 器件不應承受超過兩個回流循環。
- 對於使用烙鐵進行手動返工,烙鐵頭溫度不應超過300°C,每個焊點嘅接觸時間應限制喺3秒內。
6.3 清潔
如果焊接後需要清潔,應僅使用指定溶劑。將LED浸入室溫下嘅乙醇或異丙醇中少於一分鐘係可以接受嘅。未指定或侵蝕性化學品可能會損壞封裝材料或透鏡。
6.4 儲存同濕度敏感性
LED包裝喺防潮袋中並帶有乾燥劑,以防止吸濕,吸濕可能導致回流期間出現“爆米花”現象(封裝開裂)。濕度敏感等級(MSL)評定為第3級。
- 密封袋:儲存於≤30°C同≤90%相對濕度(RH)。從袋密封日期起計,保質期為一年。
- 開封後:儲存環境不應超過30°C / 60% RH。元件應喺一週內使用。如果喺原始袋外儲存更長時間,必須喺焊接前以約60°C烘烤至少20小時以去除吸收嘅濕氣。
7. 生產包裝
元件以壓紋載帶形式供應,用於自動化組裝。載帶寬度為8mm。載帶纏繞喺標準7吋(178mm)直徑捲盤上。每個捲盤包含3000件。提供載帶袋、蓋帶同捲盤嘅詳細尺寸,以確保與自動貼片設備送料器兼容。包裝規格遵循ANSI/EIA-481標準。
8. 應用考慮同注意事項
8.1 設計考慮
- 限流:LED係電流驅動器件。當連接到電壓源時,必須使用外部限流電阻與每個晶片(藍色同紅色)串聯。電阻值使用歐姆定律計算:R = (V電源- VF) / IF,其中VF係LED喺所需電流IF下嘅正向電壓。使用規格書中嘅最大VF,以確保所有條件下電流不超過限制。
- 熱管理:雖然功耗低,但確保散熱焊盤(如有)周圍有足夠嘅PCB銅面積或一般走線寬度有助於散熱,保持LED性能同壽命,特別係喺較高環境溫度下。
- ESD保護:如果連接到LED陽極嘅敏感信號線連接到連接器或用戶可接觸區域,請加入ESD保護二極管。
8.2 典型電路配置
使用共陰極配置。要獨立控制藍色同紅色LED:
- 將共陰極(C)連接到地。
- 將藍色陽極(A1)透過限流電阻(R藍色)連接到正電源。
- 將紅色陽極(A2)透過獨立限流電阻(R紅色)連接到正電源。
- R藍色同R紅色由於相同所需電流下晶片嘅VF唔同,將會有唔同嘅值。
- 然後每個陽極可以由微控制器GPIO引腳或開關晶體管驅動。
8.3 可靠性同使用範圍
呢個元件設計用於標準商業同工業電子設備。對於需要極高可靠性且故障可能危及安全嘅應用(例如,航空、醫療生命支持、交通控制),必須進行額外嘅資格認證並諮詢元件製造商。本規格書中嘅規格喺所述測試條件下得到保證。最終應用中嘅性能取決於正確嘅電路設計、PCB佈局以及遵循處理同組裝指引。
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 點解重要 |
|---|---|---|---|
| 光效(Luminous Efficacy) | lm/W(流明/瓦) | 每瓦電能發出嘅光通量,越高越慳電。 | 直接決定燈具嘅能效等級同電費成本。 |
| 光通量(Luminous Flux) | lm(流明) | 光源發出嘅總光量,俗稱"光亮度"。 | 決定燈具夠唔夠光。 |
| 發光角度(Viewing Angle) | °(度),例如120° | 光強降至一半時嘅角度,決定光束闊窄。 | 影響光照範圍同均勻度。 |
| 色溫(CCT) | K(開爾文),例如2700K/6500K | 光嘅顏色冷暖,低值偏黃/暖,高值偏白/冷。 | 決定照明氣氛同適用場景。 |
| 顯色指數(CRI / Ra) | 無單位,0–100 | 光源還原物體真實顏色嘅能力,Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性,用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差(SDCM) | 麥克亞當橢圓步數,例如"5-step" | 顏色一致性嘅量化指標,步數越細顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色冇差異。 |
| 主波長(Dominant Wavelength) | nm(納米),例如620nm(紅) | 彩色LED顏色對應嘅波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED嘅色相。 |
| 光譜分佈(Spectral Distribution) | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出嘅光喺各波長嘅強度分佈。 | 影響顯色性同顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓(Forward Voltage) | Vf | LED點亮所需嘅最小電壓,類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf,多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流(Forward Current) | If | 使LED正常發光嘅電流值。 | 常採用恆流驅動,電流決定亮度同壽命。 |
| 最大脈衝電流(Pulse Current) | Ifp | 短時間內可承受嘅峰值電流,用於調光或閃光。 | 脈衝寬度同佔空比需嚴格控制,否則過熱損壞。 |
| 反向電壓(Reverse Voltage) | Vr | LED能承受嘅最大反向電壓,超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻(Thermal Resistance) | Rth(°C/W) | 熱量從芯片傳到焊點嘅阻力,值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計,否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受(ESD Immunity) | V(HBM),例如1000V | 抗靜電打擊能力,值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施,尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫(Junction Temperature) | Tj(°C) | LED芯片內部嘅實際工作溫度。 | 每降低10°C,壽命可能延長一倍;過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰(Lumen Depreciation) | L70 / L80(小時) | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED嘅"使用壽命"。 |
| 流明維持率(Lumen Maintenance) | %(例如70%) | 使用一段時間後剩餘亮度嘅百分比。 | 表徵長期使用後嘅亮度保持能力。 |
| 色漂移(Color Shift) | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色嘅變化程度。 | 影響照明場景嘅顏色一致性。 |
| 熱老化(Thermal Aging) | 材料性能下降 | 因長期高溫導致嘅封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護芯片並提供光學、熱學介面嘅外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低;陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 芯片結構 | 正裝、倒裝(Flip Chip) | 芯片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高,適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、硅酸鹽、氮化物 | 覆蓋喺藍光芯片上,部分轉化為黃/紅光,混合成白光。 | 唔同螢光粉影響光效、色溫同顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面嘅光學結構,控制光線分佈。 | 決定發光角度同配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼例如 2G、2H | 按亮度高低分組,每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼例如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配,提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組,確保顏色落喺極細範圍內。 | 保證顏色一致性,避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組,每組有對應嘅坐標範圍。 | 滿足唔同場景嘅色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 喺恆溫條件下長期點亮,記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命(結合TM-21)。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下嘅壽命。 | 提供科學嘅壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認嘅測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質(例如鉛、汞)。 | 進入國際市場嘅准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品嘅能效同性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目,提升市場競爭力。 |