目錄
- 1. 產品概覽
- 2. 技術參數詳解
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電光特性 @ Ta=25°C, IF=20mA
- 3. 分級系統說明
- 3.1 發光強度分級
- 3.2 主波長分級 (本規格書僅適用於綠光)
- 4. 性能曲線分析
- 5. 機械及封裝資料
- 5.1 封裝尺寸及引腳分配
- 5.2 推薦焊盤佈局
- 6. 焊接及組裝指引
- 6.1 回流焊接溫度曲線
- 6.2 手動焊接
- 6.3 清潔
- 6.4 儲存及處理
- 7. 包裝及訂購資料
- 7.1 載帶及捲盤規格
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用場景
- 8.2 設計考量
- 9. 技術比較及差異
- 10. 常見問題 (FAQ)
- 11. 設計案例研究
- 12. 技術原理介紹
- 13. 技術趨勢
1. 產品概覽
呢份文件提供一款雙色、反向安裝、表面貼裝器件 (SMD) LED 嘅完整技術規格。呢個元件喺單一封裝內集成咗兩個唔同嘅AlInGaP半導體晶片,分別發出綠光同紅光。佢專為自動化組裝流程而設計,並且符合RoHS環保標準。
呢款LED主要應用喺背光、狀態指示同裝飾照明,特別係喺空間有限,但需要喺單一元件佔位面積內實現雙色指示嘅場合。佢嘅反向安裝配置允許光線透過PCB射出,為創新同節省空間嘅設計方案提供可能。
2. 技術參數詳解
2.1 絕對最大額定值
為咗防止永久損壞,器件絕對唔可以喺超出呢啲限制嘅條件下操作。
- 功耗 (Pd):每種顏色 (綠/紅) 75 mW。呢個定義咗LED可以以熱量形式散發嘅最大功率。
- 峰值正向電流 (IFP):80 mA (脈衝,1/10佔空比,0.1ms脈衝寬度)。適用於短暫嘅電流浪湧。
- 連續正向電流 (IF):30 mA DC。確保長期可靠性能嘅標準工作電流。
- 反向電壓 (VR):可承受260°C持續10秒,兼容無鉛 (Pb-free) 回流焊接工藝。
- 工作溫度 (Topr):-30°C 至 +85°C。正常操作嘅環境溫度範圍。
- 儲存溫度 (Tstg):-40°C 至 +85°C。
- 焊接溫度:Withstands 260°C for 10 seconds, compatible with lead-free (Pb-free) reflow processes.
2.2 電光特性 @ Ta=25°C, IF=20mA
呢啲參數定義咗喺典型工作條件下嘅性能。
- 發光強度 (IV):
- 綠光: 典型值 35.0 mcd (最小值 18.0 mcd)
- 紅光: 典型值 45.0 mcd (最小值 18.0 mcd)
- 使用經過CIE明視覺響應曲線濾波嘅傳感器進行測量。
- 視角 (2θ1/2):130度 (兩種顏色嘅典型值)。呢個寬視角提供咗適合區域照明嘅廣闊發射模式。
- 峰值波長 (λP):
- 綠光: 574 nm (典型值)
- 紅光: 639 nm (典型值)
- 主波長 (λd):
- 綠光: 571 nm (典型值)
- 紅光: 631 nm (典型值)
- 呢個係人眼感知到嘅單一波長,係從CIE色度圖推導出嚟嘅。
- 頻譜帶寬 (Δλ):
- 綠光: 15 nm (典型值)
- 紅光: 20 nm (典型值)
- 正向電壓 (VF):
- 典型值: 兩種顏色都係 2.0 V。
- 最大值: 兩種顏色都係 2.4 V。
- 低VF有助於提高效率。
- 反向電流 (IR):喺VR=5V時,最大值為10 µA。
靜電放電注意事項:LED對靜電放電 (ESD) 好敏感。為咗防止潛在或災難性故障,必須使用接地手帶、防靜電墊同設備進行適當處理。
3. 分級系統說明
LED會根據關鍵光學參數進行分類 (分級),以確保同一生產批次內嘅一致性。
3.1 發光強度分級
分級係由20mA下嘅最小同最大發光強度值定義嘅。每個分級內嘅公差為 +/-15%。
- 代碼 M:18.0 – 28.0 mcd
- 代碼 N:28.0 – 45.0 mcd
- 代碼 P:45.0 – 71.0 mcd
- 代碼 Q:71.0 – 112.0 mcd
呢個分級分別適用於綠光同紅光晶片。
3.2 主波長分級 (本規格書僅適用於綠光)
對於綠光發射器,分級確保顏色一致性。公差為 +/-1 nm。
- 代碼 C:567.5 – 570.5 nm
- 代碼 D:570.5 – 573.5 nm
- 代碼 E:573.5 – 576.5 nm
4. 性能曲線分析
雖然規格書中引用咗特定圖表 (例如圖1、圖6),但佢哋嘅含義對於設計至關重要。
- 相對發光強度 vs. 正向電流:光輸出與電流大致呈線性關係,直到達到最大額定直流電流。喺IF以上驅動會增加輸出,但由於熱量會降低效率同使用壽命。
- 正向電壓 vs. 正向電流:呈現標準二極管指數關係。喺20mA時典型VF為2.0V,係驅動器設計 (例如限流電阻計算) 嘅關鍵參數。
- 相對發光強度 vs. 環境溫度:對於AlInGaP LED,光輸出通常會隨著溫度升高而降低。喺高環境溫度下操作嘅應用必須考慮呢個降額。
- 頻譜分佈:圖表顯示咗AlInGaP技術特有嘅窄發射峰,中心位於574nm (綠光) 同639nm (紅光) 附近。15-20nm嘅帶寬表示良好嘅色純度。
- 視角分佈圖:130度視角配合接近朗伯分佈,確保喺離軸觀看時,廣闊區域內亮度均勻。
5. 機械及封裝資料
5.1 封裝尺寸及引腳分配
LED符合行業標準SMD封裝外形 (EIA標準)。關鍵尺寸公差為 ±0.10mm。
- 引腳分配:
- 引腳 1 & 2:綠光 chip.
- 嘅陽極/陰極引腳 3 & 4: chip.
- 紅光嘅陽極/陰極
透鏡:
透明。呢個提供咗最寬嘅可能視角,並且唔會對發射光線產生色調。
5.2 推薦焊盤佈局
提供咗焊盤圖案,以確保形成正確嘅焊點、可靠嘅電氣連接同回流期間嘅機械穩定性。遵循呢個圖案可以防止墓碑效應並確保正確對齊。
6. 焊接及組裝指引
- 6.1 回流焊接溫度曲線提供咗建議嘅紅外線 (IR) 回流溫度曲線,符合無鉛組裝嘅JEDEC標準。
- 預熱:150-200°C,持續最多120秒,以緩慢升高溫度並激活助焊劑。
- 峰值溫度:最高260°C。
液相線以上時間:溫度曲線確保焊膏喺正確嘅持續時間內熔化,以形成可靠嘅焊點,同時唔會對LED封裝造成熱損壞。元件可承受260°C持續10秒。
注意:
最佳溫度曲線取決於特定嘅PCB設計、焊膏同爐具。建議進行板級特性分析。
- 6.2 手動焊接如有必要,可以進行手動焊接,但有嚴格限制:
- 烙鐵溫度:最高300°C。
- 接觸時間:每個焊點最多3秒。
嘗試次數:
僅限一次。重複加熱可能會損壞封裝或鍵合線。
- 6.3 清潔只應使用指定嘅清潔劑:
- 推薦:室溫下嘅乙醇或異丙醇。
- 浸泡時間:少於一分鐘。
避免:
- 未指定嘅化學溶劑,佢哋可能會損壞環氧樹脂透鏡或封裝。6.4 儲存及處理
- 密封袋 (帶乾燥劑):儲存於 ≤30°C 同 ≤90% RH。開袋後一年內使用。
- 開袋後:儲存於 ≤30°C 同 ≤60% RH。為獲得最佳效果,請喺一星期內完成紅外線回流焊接。
- 長期儲存 (已開封):儲存於帶乾燥劑嘅密封容器或氮氣乾燥器中。
烘烤:
如果喺原始包裝袋外儲存超過一星期,請喺焊接前以60°C烘烤至少20小時,以去除水分並防止回流期間出現 "爆米花" 現象。
7. 包裝及訂購資料
- 7.1 載帶及捲盤規格器件供應用於自動拾放組裝。
- 載帶寬度:8 mm。
- 捲盤直徑:7 英寸。
- 每捲數量:3000 件。
- 最小訂購量 (MOQ):剩餘數量為500件。
- 口袋密封:頂部蓋帶密封空口袋。
缺失元件:
根據行業標準 (ANSI/EIA 481-1-A-1994),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
- 消費電子產品:路由器、充電器或音頻設備上嘅雙狀態指示燈 (例如,綠色表示電源/就緒,紅色表示充電/錯誤)。
- 汽車內飾照明:低功率氛圍燈或指示燈照明,利用其寬視角。
- 工業控制面板:多狀態機器狀態指示燈。
- 便攜式設備:需要雙色反饋嘅空間受限設備。
反向安裝應用:
- 背光面板或標誌,其中LED安裝喺PCB嘅另一側,光線通過孔或半透明材料導出。8.2 設計考量電流驅動:始終使用恆流驅動器或與每個LED晶片串聯嘅限流電阻。使用公式 R = (VF電源F.
- - V) / I
- 計算電阻值。熱管理:
- 雖然功耗較低,但請確保PCB提供足夠嘅散熱措施,特別係喺以最大電流或接近最大電流驅動時,以維持LED壽命同顏色穩定性。靜電放電保護:
如果連接到LED陽極嘅信號線暴露於用戶界面,請加入ESD保護二極管。
混合顏色:
- 通過獨立控制每個晶片嘅電流,可以通過加色混合創造出中間顏色 (例如黃色、橙色)。9. 技術比較及差異
- 呢款器件喺其細分領域提供特定優勢:對比單色LED:
- 通過喺一個封裝內提供兩種顏色,減少元件數量、PCB佔位面積同組裝成本。對比RGB LED:
- 當只需要綠色同紅色時,提供更簡單、通常更具成本效益嘅解決方案,無需藍光晶片、熒光粉或三個獨立驅動器嘅複雜性。反向安裝能力:
- 一個關鍵差異化因素,能夠實現標準頂部發光LED無法實現嘅獨特光學設計。AlInGaP技術:
與舊技術相比,為綠色同紅色提供高效率同出色嘅色純度 (窄頻譜)。
寬視角 (130°):
比視角較窄嘅LED提供更好嘅離軸可見度,非常適合面板指示燈。10. 常見問題 (FAQ)Q1: 我可以同時以30mA驅動綠光同紅光晶片嗎?FA1: 唔可以。絕對最大功耗係75 mW
每個晶片
。喺30mA同典型VP為2.0V時,每個晶片嘅功率為60 mW (P=IV)。同時以全電流驅動兩個晶片會導致總功耗為120 mW,呢個可能會超出封裝嘅散熱能力,特別係喺高環境溫度下。建議喺雙色同時使用時進行降額或採用脈衝操作。dQ2: 峰值波長同主波長有咩區別?A2: 峰值波長 (λ) 係頻譜功率輸出最高嘅物理波長。主波長 (λd) 係從CIE色度圖計算出嚟嘅值,代表光線嘅單一
感知
顏色。對於呢類單色LED,佢哋非常接近,但λ
對於顏色規格更相關。
Q3: 訂購時點樣理解分級代碼?
A3: 指定所需嘅發光強度分級代碼 (例如代碼 N) 同主波長分級代碼 (例如綠光代碼 D),以確保收到亮度同顏色一致嘅LED。如果無指定,你可能會收到產品範圍內任何分級嘅LED。
Q4: 需要散熱器嗎?A4: 喺高環境溫度下以最大直流電流 (30mA) 連續運行時,通過PCB (銅箔、散熱通孔) 進行熱管理非常重要。如果PCB設計得當,對於呢款低功率SMD器件,通常唔需要獨立散熱器。
11. 設計案例研究場景:
設計一個帶有多狀態指示燈嘅緊湊型IoT傳感器節點。挑戰:
PCB空間有限,需要清晰嘅 "電源/網絡/錯誤" 狀態指示。
- 解決方案:
- 使用雙色LED。
- 實施:
僅紅光 (20mA): 錯誤狀態 (例如傳感器故障)。
綠光同紅光同時 (例如,每個10mA以保持喺熱限制內): 網絡活動/閃爍模式。
與使用兩個獨立LED相比,呢個單一元件提供三種唔同嘅視覺狀態,節省空間並簡化物料清單。
12. 技術原理介紹
- 呢款LED利用磷化鋁銦鎵 (AlInGaP) 半導體材料製造兩個發光晶片。AlInGaP係一種直接帶隙半導體,其中電子-空穴復合以光子 (光) 嘅形式釋放能量。光嘅特定波長 (顏色) 由材料嘅帶隙能量決定,呢個係通過喺晶體生長過程中精確控制鋁、銦、鎵同磷嘅比例而設計出嚟嘅。綠光晶片嘅帶隙 (~2.16 eV 對應574nm) 比紅光晶片 (~1.94 eV 對應639nm) 更寬。晶片通過鍵合線連接喺一個帶有透明透鏡嘅反射環氧樹脂封裝內,透鏡用於塑造光輸出。反向安裝設計意味住晶片嘅主要發光表面朝向PCB,需要喺電路板上開通孔或孔徑讓光線射出。13. 技術趨勢
- 呢類SMD LED嘅發展遵循幾個行業趨勢:微型化與集成化:
- 將多種功能 (兩種顏色) 結合到單一封裝中,節省電路板空間,呢個係電子產品嘅持續驅動力。更高效率:
- AlInGaP外延生長同晶片設計嘅持續改進帶來更高嘅發光效率 (每電瓦更多光輸出)。自動化嘅穩健性:
- 封裝設計用於承受更高嘅回流溫度 (用於無鉛焊接) 以及載帶捲盤處理同放置嘅機械應力。擴展色域:
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。 |