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5050 全彩 SMT LED 規格書 - 5.0x5.0x1.6mm - 紅/綠/藍 - 150mA - 粵語技術文件

呢份係一份高亮度、5050 SMT 封裝全彩 LED 嘅技術規格書,包含獨立紅、綠、藍晶片嘅詳細規格、分級、特性同應用須知。
smdled.org | PDF Size: 0.6 MB
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PDF文件封面 - 5050 全彩 SMT LED 規格書 - 5.0x5.0x1.6mm - 紅/綠/藍 - 150mA - 粵語技術文件

目錄

1. 產品概覽

呢份文件詳細說明咗一款高性能、全彩表面貼裝技術 (SMT) LED 嘅技術規格。呢個元件將獨立嘅紅、綠、藍半導體晶片集成喺單一個 5050 封裝入面,透過加法混色產生廣闊嘅色彩光譜。主要設計目標係高光輸出、寬視角,同埋適合自動化組裝製程。

1.1 核心特點同優勢

1.2 目標應用

高亮度、全彩能力同 SMT 外形嘅結合,令呢款 LED 適合各種需要鮮豔、可控照明嘅應用。

2. 技術規格同深入解讀

2.1 絕對最大額定值

呢啲額定值定義咗可能導致元件永久損壞嘅極限。喺呢啲條件下操作唔保證正常。

2.2 電光特性 (Ta=25°C)

呢啲係喺標準測試條件下 (環境溫度 25°C,IF=150mA 每色) 量度嘅典型性能參數。

3. 分級系統說明

為確保大批量生產嘅一致性,LED 會根據關鍵光學同電氣參數進行分類 (分級)。咁樣設計師就可以揀選符合特定應用對顏色同亮度均勻性要求嘅零件。

3.1 光通量分級

LED 根據佢哋喺 150mA 下量度到嘅光輸出進行分級。每隻顏色嘅分級有重疊範圍,以覆蓋完整嘅最小-最大規格。

每個分級內嘅光通量值有 ±11% 嘅容差。

3.2 正向電壓分級

LED 根據佢哋嘅正向電壓降進行分級,以協助電路設計同電源選擇。

有 ±0.1V 嘅容差。

3.3 主波長分級

呢個係對顏色敏感應用最關鍵嘅分級,確保色調一致。

主波長有 ±1nm 嘅容差。

4. 性能曲線分析

4.1 光譜分佈

典型光譜分佈曲線顯示每粒晶片喺唔同波長下發出嘅光嘅相對強度。紅光晶片喺中心約 622nm 嘅窄頻帶發光。綠光晶片喺約 525nm 發光,藍光晶片喺約 457nm 發光。呢啲光譜峰值嘅純度對於實現飽和色彩好重要。應該將條曲線同標準人眼響應曲線 (V(λ)) 比較,以理解感知亮度。

4.2 輻射圖案

輻射特性圖顯示光強度嘅空間分佈 (相對強度 vs. 角度)。條曲線確認咗寬闊、類似朗伯分佈嘅發射圖案,典型視角 120 度,強度喺中心區域相當均勻,向邊緣逐漸減弱。

4.3 正向電流 vs. 正向電壓 (I-V 曲線)

藍光晶片 (同其他顏色類似) 嘅 I-V 曲線顯示電流同電壓之間嘅指數關係。低於導通電壓 (藍/綠約 2.7V,紅約 1.8V) 時,電流好細。超過呢個閾值後,電流會隨電壓輕微增加而快速上升。呢個特性需要使用恆流驅動器,而唔係恆壓源,以防止熱失控同確保穩定嘅光輸出。

4.4 主波長 vs. 正向電流

紅、綠、藍晶片嘅呢啲曲線顯示發出嘅顏色 (主波長) 點樣隨驅動電流而偏移。通常,當電流增加,接面溫度上升,導致波長輕微偏移 (對於基於 InGaN 嘅綠/藍 LED,通常向長波長偏移)。呢個效應對於需要喺唔同亮度水平下保持精確顏色穩定性嘅應用好重要。

4.5 相對發光強度 vs. 正向電流

呢條曲線描繪光輸出 (相對於參考值) 作為驅動電流嘅函數。喺較低電流時通常係線性,但喺較高電流時可能由於熱效應同效率下降而出現飽和或滾降。條曲線說明咗亮度同效率/熱量之間嘅取捨。

4.6 最大容許正向電流 vs. 溫度

呢條降額曲線對散熱管理至關重要。佢顯示最大安全連續正向電流作為環境 (或外殼) 溫度嘅函數。隨著溫度上升,最大容許電流線性下降。例如,喺 85°C,容許電流明顯低於 25°C 時嘅 150mA 額定值。設計師必須使用呢個圖表,確保 LED 喺應用嘅操作環境中唔會被過度驅動。

5. 機械同封裝資料

5.1 封裝尺寸

LED 封裝喺標準 5050 SMT 封裝內。關鍵尺寸係:

除非另有說明,公差係 ±0.1mm。規格書提供詳細嘅尺寸圖 (頂視、側視同底視圖),顯示接腳佈局同機械特徵。

5.2 接腳定義同極性識別

封裝有六隻腳,排成兩行,每行三隻。從頂部睇時,接腳編號通常係逆時針方向。規格書圖表清楚標示咗紅、綠、藍晶片嘅陽極同陰極腳。正確識別極性對於防止組裝期間 LED 反向偏壓係必不可少嘅。底視圖通常包含一個極性標記 (例如切角或圓點) 以協助 PCB 上嘅方向定位。

6. 焊接同組裝指引

6.1 迴流焊接參數

建議用於紅外線 (IR) 迴流焊接嘅溫度曲線係關鍵製程參數。

必須遵循 JEDEC J-STD-020D Level 3 濕度敏感等級 (MSL) 預防措施。如果元件暴露喺環境空氣中超過指定嘅車間壽命,必須喺迴流前烘烤,以防止 "爆米花效應" (因水氣快速膨脹導致封裝破裂)。

6.2 手動焊接

如果需要手動焊接,必須極度小心:

6.3 儲存條件

元件應該儲存喺原裝防潮袋內,放入乾燥劑,溫度喺 -40°C 至 +100°C 之間,環境無冷凝。一旦密封袋打開,元件暴露喺環境濕度嘅時間受其 MSL 等級 (Level 3) 限制。

7. 包裝同訂購資料

7.1 捲帶規格

LED 以凸版載帶形式供應喺捲盤上,用於自動貼片機。

7.2 標籤說明

捲盤標籤包含指定該捲盤上 LED 分級嘅代碼:

訂購時查閱呢啲代碼好重要,以確保收到嘅零件具有應用所需嘅特定光學同電氣特性。

8. 應用設計考慮

8.1 驅動電路設計

由於紅光 (∼2.3V) 同綠/藍光 (∼3.4V) 晶片嘅正向電壓唔同,如果希望電流均勻,用單一個限流電阻簡單串聯並唔理想。建議方法係為每條顏色通道使用獨立嘅限流電阻,或者更好嘅係,用一個專用嘅多通道恆流 LED 驅動器 IC。咁樣可以確保亮度同顏色一致,唔受電源電壓變化或 VF分級差異影響。脈衝寬度調變 (PWM) 係調光同混色嘅首選方法,因為佢喺改變佔空比嘅同時保持恆定電流 (從而穩定色點)。

8.2 散熱管理

每粒 LED 嘅功耗最高可以去到 0.555W (綠/藍色喺 150mA 時)。當一塊電路板上用咗多粒 LED,總發熱量可以好大。正確嘅散熱設計係關鍵:

8.3 光學設計

120 度寬視角對一般照明有好處,但對於需要聚焦光束嘅應用,可能需要二次光學元件 (透鏡、反射器)。對於導光管應用,細小嘅發光區域同寬視角有助於高效耦合。設計混色時,要考慮紅、綠、藍發射圖案嘅空間重疊,以喺目標位置實現均勻嘅混合顏色。

9. 技術比較同區分

同早期嘅 RGB LED 封裝或獨立單色 LED 相比,呢款元件提供幾個關鍵優勢:

10. 常見問題 (基於技術參數)

10.1 我可唔可以用一個 5V 電源同一個電阻驅晒三隻色?

唔係最理想。綠同藍 LED 嘅正向電壓 (∼3.4V) 喺 5V 下只係留低 ∼1.6V 畀限流電阻,仲可以穩定控制電流。但係,紅 LED (∼2.3V) 嘅電阻兩端會有 ∼2.7V。用同一個電阻值驅晒三隻色,會由於唔同嘅 VF值而導致電流同亮度水平差異好大。需要獨立電阻或恆流驅動器。

10.2 光通量 (lm) 同發光強度 (mcd) 有咩分別?

光通量 (流明) 量度光源向所有方向發出嘅總可見光量。發光強度 (燭光) 量度光源喺特定方向睇起嚟有幾光。對於好似呢款咁寬視角嘅 LED,強度值通常係軸向上量度嘅峰值。總光通量可以更好噉反映照明嘅整體光輸出,而強度就同從特定角度觀看嘅指示燈有關。

10.3 點樣用呢粒 RGB LED 整出白光?

白光係透過混合適當強度嘅紅、綠、藍光產生。確切比例取決於特定色度目標 (例如冷白、暖白) 同個別 LED 嘅光譜特性。由於晶片效率同分級存在差異,要實現一致、高質量嘅白點通常需要個別校準或系統中顏色感測器嘅反饋。比使用專用白光 LED 螢光粉更複雜。

10.4 點解最大接面溫度只係 115°C?

接面溫度極限由 LED 晶片、鍵合線同封裝所用嘅材料決定。過度熱量會加速老化機制,降低光輸出 (流明衰減),並可能導致災難性故障。喺或接近最大 Tj下操作會顯著縮短元件壽命。良好嘅散熱設計旨在令操作期間接面溫度盡可能低。

11. 實用設計同使用例子

11.1 例子:消費電子產品嘅狀態指示燈

喺智能家居設備中,一粒 5050 RGB LED 可以提供多種狀態代碼:紅色表示錯誤,綠色表示準備就緒,藍色表示藍牙配對,黃色 (紅+綠) 表示待機,等等。寬視角確保從任何方向都可見。一個簡單嘅微控制器,有三個支援 PWM 嘅 GPIO 腳同三個限流電阻 (例如,從 3.3V 或 5V 電源驅動約 20mA 用 15-20Ω),就可以驅動 LED。低電流延長壽命同減少熱量。

11.2 例子:小型招牌嘅背光

用於亞加力膠招牌嘅側光照明,可以沿邊緣放置幾粒呢啲 LED。佢哋嘅寬視角有助於將光耦合入亞加力膠。通過將佢哋排成串聯 (例如,所有紅色串聯,所有綠色串聯,所有藍色串聯),可以使用更高電壓、更低電流嘅驅動器,提高效率。獨立控制允許動態編程招牌顏色。散熱管理涉及確保亞加力膠或安裝基板可以散發來自組合 LED 陣列嘅熱量。

12. 工作原理

呢個元件基於半導體材料中嘅電致發光原理運作。當施加喺 p-n 接面兩端嘅正向電壓超過晶片嘅能隙能量時,電子同電洞復合,以光子 (光) 形式釋放能量。發出光嘅顏色 (波長) 由半導體材料嘅能隙能量決定:紅光 (~622 nm) 用 GaInAlP,綠光 (~525 nm) 同藍光 (~457 nm) 用 InGaN。三粒獨立嘅半導體晶片,由呢啲唔同材料製成,安裝喺單一個反射杯內,並封裝喺透明或擴散樹脂中,形成完整嘅 LED 封裝。

13. 技術趨勢

呢類全彩 SMT LED 嘅總體趨勢係朝向更高效率 (每瓦更多流明)、改善顏色一致性 (更緊密嘅分級),以及喺相同或更細封裝尺寸下實現更高最大驅動電流。亦都有一個趨勢係將控制電子元件 (例如恆流驅動器甚至簡單微控制器) 集成到 LED 封裝本身內部,創造 "智能 LED"

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。