目錄
1. 產品概覽
呢份文件提供咗一款高亮度、表面貼裝LED嘅完整技術規格,專為自動化組裝工序同埋空間有限嘅應用而設計。呢個元件嘅主要目標市場係汽車行業,特別係對可靠性同埋喺唔同環境條件下嘅性能要求極高嘅配件應用。
呢個器件採用InGaN(氮化銦鎵)技術製造,產生黃色光源,然後透過橙色透鏡過濾以獲得最終輸出顏色。呢種組合可以實現高效嘅光產生同埋精確嘅顏色控制。封裝設計兼容標準紅外線回流焊工序,適合喺印刷電路板(PCB)上進行大批量生產。
1.1 核心功能同埋優勢
- 汽車級認證:呢個器件參考AEC-Q101D標準進行認證,該標準定義咗汽車應用中離散半導體嘅應力測試資格。咁樣確保咗喺車輛典型嘅惡劣條件下嘅可靠性。
- 符合RoHS指令:材料同埋製造工序符合《有害物質限制指令》,令其適合具有嚴格環保法規嘅全球市場。
- 製造準備就緒:元件以標準EIA封裝格式供應,安裝喺12mm寬嘅載帶上,並捲繞喺7英寸直徑嘅捲盤上。呢種包裝兼容自動化貼片設備,可以簡化組裝線流程。
- 熱管理:陰極引線框架設計成同時作為散熱片,有助於將熱能從半導體結點散發出去,呢點對於保持性能同埋使用壽命至關重要。
- 集成電路兼容性:電氣特性設計成兼容標準集成電路驅動電壓同埋電流。
2. 技術參數同埋特性
2.1 絕對最大額定值
呢啲額定值定義咗可能導致器件永久損壞嘅極限。喺呢啲條件下操作唔保證性能。
- 功耗(Pd):900 mW
- 直流正向電流(IF):250 mA
- 峰值正向電流:500 mA(喺脈衝條件下:1/10 佔空比,0.1ms 脈衝寬度)
- 反向電壓(VR):呢個器件唔係為反向操作而設計。施加反向偏壓可能導致即時故障。
- 工作溫度範圍(Topr):-40°C 至 +110°C
- 儲存溫度範圍(Tstg):-40°C 至 +110°C
2.2 熱特性
熱阻係一個關鍵參數,表示熱量從半導體結點傳遞到環境嘅效率。數值越低,對熱管理越有利。
- 結點到環境熱阻(RθJA):45 °C/W(典型值)。喺一塊FR4基板(1.6mm厚)上測量,基板帶有16mm²嘅銅焊盤。
- 結點到焊點熱阻(RθJS):25 °C/W(典型值)。呢個較低嘅數值表示從芯片通過引腳到PCB嘅熱路徑更直接。
- 最高結點溫度(Tj):150 °C。半導體內嘅溫度唔可以超過呢個極限。
2.3 25°C下嘅電光特性
呢啲參數喺標準測試條件下測量(Ta=25°C,IF=140mA),定義咗LED嘅核心性能。
- 發光強度(Iv):範圍從4.5 cd(最小值)到11.2 cd(最大值),典型值喺呢個範圍內。強度係使用經過濾波以匹配CIE明視覺眼睛響應曲線嘅傳感器測量嘅。
- 視角(2θ½):120度(典型值)。呢個寬視角表示係朗伯或接近朗伯嘅發射模式,適合需要廣泛照明而非聚焦光束嘅應用。
- 色度座標(Cx, Cy):典型值係 x=0.56, y=0.42。呢啲喺CIE 1931色度圖上嘅座標定義咗橙色色點。
- 正向電壓(VF):喺140mA時,範圍從2.8V到3.6V,典型值約為3.2V。喺其特定分級內,容差為±0.1V。
- 反向電流(IR):當施加5V反向電壓時,為10 µA(最大值)。呢個測試僅用於特性描述,因為器件唔係為反向偏壓操作而設計。
3. 分級系統說明
為確保生產中顏色同埋亮度嘅一致性,LED會根據關鍵參數分級。批次代碼格式係 Vf/Iv/Hue(例如,24/EA/A20)。
3.1 正向電壓(Vf)分級
LED根據佢哋喺測試電流140mA下嘅正向壓降進行分組。
- 分級 24:2.8V ≤ Vf< 3.0V
- 分級 64:3.0V ≤ Vf< 3.2V
- 分級 A4:3.2V ≤ Vf< 3.4V
- 分級 E4:3.4V ≤ Vf ≤ 3.6V
每個分級內嘅容差為±0.1V。
3.2 發光強度(Iv)分級
LED根據佢哋測量到嘅光輸出進行分類。
- 分級 DA:4.5 cd ≤ Iv<5.6 cd(13.1 lm 至 16.0 lm)
- 分級 DB:5.6 cd ≤ Iv<7.1 cd(16.0 lm 至 20.6 lm)
- 分級 EA:7.1 cd ≤ Iv<9.0 cd(20.6 lm 至 26.1 lm)
- 分級 EB:9.0 cd ≤ Iv ≤ 11.2 cd(26.1 lm 至 32.5 lm)
每個強度分級嘅容差為±11%。
3.3 顏色(色調)分級
LED喺CIE色度圖上被分類到特定嘅四邊形區域,以保證精確嘅顏色一致性。分級(A10、A20、B10、B20)定義咗目標橙色色點(典型 x=0.56, y=0.42)周圍細小嘅相鄰區域。每個色調分級內(x, y)座標嘅容差為±0.01,確保咗對於外觀均勻性至關重要嘅應用有非常緊密嘅顏色匹配。
4. 機械同埋封裝信息
4.1 封裝尺寸同埋極性
呢個器件使用標準表面貼裝封裝。所有尺寸均以毫米為單位,除非另有說明,一般公差為±0.2mm。一個關鍵設計注意事項係,陰極引線框架內部連接到LED芯片嘅主要散熱片。因此,正確識別陰極(通常標記喺封裝上或喺焊盤圖中指示)不僅對於正確嘅電氣連接至關重要,而且對於最佳熱管理亦都係咁。建議安裝器件時,將足夠嘅散熱焊盤連接到陰極,以最大化散熱效果。
4.2 推薦PCB貼裝焊盤佈局
提供咗一個建議嘅焊盤圖案(焊盤佈局)用於紅外線回流焊,以確保可靠嘅焊點形成、回流期間正確嘅自對齊,以及從陰極散熱焊盤到PCB銅層嘅有效熱傳遞。
5. 組裝同埋處理指南
5.1 焊接工序:紅外線回流焊曲線
呢個元件符合無鉛(Pb-free)焊接工序資格。推薦嘅回流焊曲線符合J-STD-020標準。關鍵參數通常包括:
- 預熱/升溫:受控升溫以激活助焊劑並最小化熱衝擊。
- 保溫區:喺一個升高嘅溫度下保持一段時間,以確保元件同埋電路板均勻加熱。
- 回流區:峰值溫度必須足夠高以形成可靠嘅焊點,但唔可以超過LED封裝嘅最高溫度耐受度(如絕對最大額定值同埋濕度敏感等級中所定義)。
- 冷卻速率:受控冷卻以固化焊點並最小化應力。
遵守呢個曲線對於防止熱應力或過高溫度造成損壞至關重要。
5.2 清潔
如果需要組裝後清潔,應只使用指定嘅溶劑。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。使用未指定或腐蝕性強嘅化學清潔劑可能會損壞環氧樹脂透鏡或封裝材料,導致光輸出降低或過早失效。
5.3 濕度敏感性同埋儲存
根據JEDEC標準J-STD-020,呢個產品被分類為濕度敏感等級(MSL)2。
- 密封包裝:當儲存喺其原始防潮袋中並帶有乾燥劑時,喺≤30°C同埋≤70% RH條件下,保質期為一年。
- 開封後:一旦保護袋被打開,元件應儲存喺≤30°C同埋≤60% RH嘅環境中。建議喺開封後一年內完成紅外線回流焊工序。
- 延長儲存/烘烤:對於喺原始包裝外儲存超過一年嘅元件,建議喺焊接前喺約60°C下烘烤至少48小時,以去除吸收嘅水分並防止回流焊期間發生\"爆米花\"現象(封裝開裂)。
6. 包裝同埋訂購
標準包裝配置係每7英寸捲盤1000件。元件供應喺12mm寬嘅凸面載帶上,並用蓋帶密封。載帶同埋捲盤尺寸符合ANSI/EIA-481規範。對於少於一整捲嘅數量,剩餘庫存嘅最小包裝數量為500件。包裝確保兼容自動化組裝設備嘅送料器。
7. 應用說明同埋設計考慮
7.1 目標應用
呢款LED指定用於汽車配件應用。呢啲應用可以包括車內環境照明、儀表板指示燈、開關背光照明,或者需要堅固認證(AEC-Q101)嘅外部裝飾照明。未經事先諮詢同埋額外認證,唔適用於安全關鍵應用,例如頭燈、剎車燈或轉向信號燈。
7.2 電路設計考慮
- 電流驅動:LED係一種電流驅動器件。必須使用恆流源或與電壓源串聯嘅限流電阻來設定正向電流(IF)。典型工作條件係140mA,但通過適當嘅熱設計,可以驅動到最大直流額定值250mA。
- 熱設計:LED中消耗嘅功率(Pd ≈ VF * IF)會產生熱量。使用熱阻值(RθJA, RθJS),設計師可以計算出結點溫度相對於環境溫度嘅預期溫升(ΔTj = Pd * Rθ)。結點溫度(Tj = Ta + ΔTj)必須保持喺150°C以下。最大化PCB上連接到陰極焊盤嘅銅面積係降低RθJS同埋管理溫度最有效嘅方法。
- 靜電放電(ESD)保護:雖然提供嘅規格書摘錄中無明確說明,但InGaN LED可能對靜電放電(ESD)敏感。組裝期間應遵守標準嘅ESD處理預防措施。
7.3 可靠性同埋使用壽命
符合AEC-Q101D資格涉及一系列模擬汽車生命週期嘅加速應力測試,包括高溫工作壽命(HTOL)、溫度循環同埋耐濕性測試。呢啲測試為器件喺充滿挑戰嘅汽車環境中使用嘅可靠性提供咗信心,喺汽車環境中,極端溫度、振動同埋濕度係常見嘅。發光強度同埋正向電壓特性會喺數萬小時嘅操作中逐漸變化;呢種變化嘅速率高度依賴於喺操作期間盡可能保持低結點溫度。
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。 |