目錄
- 1. 產品概覽
- 1.1 核心優勢
- 1.2 目標應用
- 2. 技術規格詳解
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電光特性
- 2.3 熱量考慮
- 3. 分檔系統說明
- 3.1 發光強度分檔
- 3.2 主波長分檔
- 3.3 正向電壓分檔
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 相對發光強度 vs. 正向電流
- 4.2 相對發光強度 vs. 環境溫度
- 4.3 正向電壓 vs. 正向電流
- 4.4 頻譜分佈同輻射圖案
- 5. 機械同封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸
- 5.2 極性識別
- 6. 焊接同組裝指引
- 6.1 回流焊溫度曲線
- 6.2 手動焊接
- 6.3 儲存同濕度敏感性
- 7. 包裝同訂購資訊
- 7.1 捲盤同載帶規格
- 7.2 標籤說明
- 8. 應用設計考慮
- 8.1 必須限流
- 8.2 電路板佈局
- 8.3 陣列中嘅熱管理
- 9. 技術比較同差異化
- 10. 常見問題(FAQ)
- 10.1 如果我嘅電源剛好係2.0V,可以唔用電阻驅動呢款LED嗎?
- 10.2 點解儲存同烘烤程序咁重要?
- 10.3 我點樣解讀產品代碼 19-213/R7C-AP1Q2L/3T?
- 11. 設計同使用案例示例
- 11.1 儀錶板開關背光
- 12. 工作原理
- 13. 技術趨勢
1. 產品概覽
19-213係一款超細表面貼裝LED,專為需要高密度元件佈局嘅現代電子應用而設計。佢採用AlGaInP半導體技術,發出深紅色光。呢個元件嘅主要優勢係佢嘅微型尺寸,可以令PCB設計更細,減少儲存空間需求,最終有助於終端設備嘅微型化。佢嘅輕巧結構,令佢更加適合便攜同空間有限嘅應用。
呢款LED以8mm載帶包裝,捲喺7吋直徑嘅捲盤上,完全兼容自動化貼片組裝設備。設計注重可靠性同環保合規,無鉛、符合RoHS、符合歐盟REACH法規,並達到無鹵素標準(Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm)。
1.1 核心優勢
- 微型化:比傳統引線框架LED細好多,可以實現更高嘅元件密度。
- 自動化友善:採用載帶捲盤包裝,適合高速自動化組裝。
- 製程兼容性:適用於紅外線(IR)同氣相回流焊製程。
- 環保合規:符合主要全球環保同安全標準(無鉛、RoHS、REACH、無鹵素)。
- 可靠性能:喺指定工作條件下,電光特性穩定。
1.2 目標應用
呢款LED用途廣泛,適用於各種照明同指示用途,包括:
- 背光:用於儀錶板、開關同符號。
- 通訊設備:電話同傳真機嘅狀態指示燈同鍵盤背光。
- LCD顯示屏:平面背光模組。
- 通用指示:任何需要細小、明亮、深紅色指示燈嘅應用。
2. 技術規格詳解
2.1 絕對最大額定值
呢啲額定值定義咗器件可能受損嘅壓力極限。唔建議喺呢啲極限或以上操作。
| 參數 | 符號 | 額定值 | 單位 |
|---|---|---|---|
| 反向電壓 | VR | 5 | V |
| 正向電流 | IF | 25 | mA |
| 峰值正向電流(佔空比 1/10 @1KHz) | IFP | 60 | mA |
| 功耗 | Pd | 60 | mW |
| 靜電放電(人體模型) | ESD HBM | 2000 | V |
| 工作溫度 | Topr | -40 至 +85 | °C |
| 儲存溫度 | Tstg | -40 至 +90 | °C |
| 焊接溫度 | Tsol | 回流焊:260°C 持續 10 秒。 手焊:350°C 持續 3 秒。 |
解讀:低反向電壓額定值(5V)表示呢款器件唔係為反向偏壓操作而設計,喺可能出現反向電壓嘅電路中需要保護。25mA嘅正向電流額定值係連續直流極限。60mA嘅峰值額定值允許短暫脈衝,適用於多工顯示應用。2000V HBM嘅ESD額定值係LED嘅標準,表示組裝期間需要採取標準ESD處理預防措施。
2.2 電光特性
除非另有說明,否則呢啲參數係喺接面溫度(Tj)為25°C、正向電流(IF)為20mA下測量。佢哋定義咗器件嘅典型性能。
| 參數 | 符號 | Min. | Typ. | Max. | 單位 | 條件 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 發光強度 | Iv | 45.0 | - | 112.0 | mcd | IF=20mA |
| 視角(2θ1/2) | - | - | 120 | - | 度 | - |
| 峰值波長 | λp | - | 639 | - | nm | - |
| 主波長 | λd | 625.5 | - | 637.5 | nm | - |
| 頻譜帶寬(半高全寬) | Δλ | - | 20 | - | nm | - |
| 正向電壓 | VF | 1.70 | - | 2.30 | V | - |
| 反向電流 | IR | - | - | 10 | μA | VR=5V |
解讀:發光強度有一個廣泛嘅分檔範圍(45-112 mcd),呢個喺分檔系統中會處理。120度視角非常闊,提供寬闊、擴散嘅光型,適合背光同通用指示。主波長範圍625.5-637.5 nm將發光牢牢定位喺頻譜嘅深紅色部分。典型20nm頻譜帶寬表示顏色發光相對純正。正向電壓相對較低,係AlGaInP LED嘅典型特徵,有助於降低功耗。
2.3 熱量考慮
雖然冇單獨詳細列出熱阻參數,但熱管理至關重要。絕對最大功耗係60mW。超過呢個值,特別係喺高環境溫度下,會降低發光輸出同使用壽命。降額曲線(PDF中顯示)說明咗當環境溫度超過25°C時,最大允許正向電流點樣下降。對於喺高電流或高溫環境下運行嘅應用,建議採用具有足夠散熱設計嘅PCB佈局。
3. 分檔系統說明
為確保批量生產嘅一致性,LED會根據關鍵性能參數進行分類(分檔)。19-213採用三維分檔系統,針對發光強度(Iv)、主波長(λd)同正向電壓(VF)。
3.1 發光強度分檔
| 分檔代碼 | 最小值(mcd) | 最大值(mcd) |
|---|---|---|
| P1 | 45.0 | 57.0 |
| P2 | 57.0 | 72.0 |
| Q1 | 72.0 | 90.0 |
| Q2 | 90.0 | 112.0 |
產品代碼 \"R7C-AP1Q2L/3T\" 表示一個特定嘅分檔組合。分析一下:\"Q2\" 好可能對應發光強度分檔(90-112 mcd)。
3.2 主波長分檔
| 分檔代碼 | 最小值(nm) | 最大值(nm) |
|---|---|---|
| E6 | 625.5 | 629.5 |
| E7 | 629.5 | 633.5 |
| E8 | 633.5 | 637.5 |
喺產品代碼中,\"R7C\" 可能表示波長分檔。\"R\" 通常表示紅色,而 \"7C\" 可能指定E6-E8範圍內嘅特定色度座標或波長子分檔。
3.3 正向電壓分檔
| 分檔代碼 | 最小值(V) | 最大值(V) |
|---|---|---|
| 19 | 1.70 | 1.80 |
| 20 | 1.80 | 1.90 |
| 21 | 1.90 | 2.00 |
| 22 | 2.00 | 2.10 |
| 23 | 2.10 | 2.20 |
| 24 | 2.20 | 2.30 |
產品代碼中嘅 \"AP1\" 可能同正向電壓分檔有關。呢個分檔對設計師嚟講好重要,可以確保多個LED串聯驅動時亮度一致,因為較高Vf分檔嘅LED會降低更多電壓,如果限流電路冇考慮到呢點,可能會降低電流同亮度。
4. 性能曲線分析
規格書提供咗幾條典型特性曲線,對於理解器件喺非標準條件下嘅行為至關重要。
4.1 相對發光強度 vs. 正向電流
呢條曲線顯示,喺較低電流下,發光強度隨正向電流超線性增加,然後喺較高電流下(通常高於建議嘅20mA)趨於飽和。以高於其額定電流驅動LED,會導致光輸出收益遞減,同時顯著增加熱量並加速性能衰退。
4.2 相對發光強度 vs. 環境溫度
呢係一條對熱設計至關重要嘅曲線。佢顯示出發光輸出會隨環境(從而接面)溫度升高而降低。對於AlGaInP LED,喺-40°C至+85°C嘅工作溫度範圍內,輸出可能會下降約20-30%。針對高溫環境嘅設計必須考慮呢個降額,以保持足夠亮度。
4.3 正向電壓 vs. 正向電流
IV曲線顯示出二極管典型嘅指數關係。正向電壓具有負溫度係數(隨溫度升高而降低)。呢點對於恆壓驅動方案好重要,因為較熱嘅LED會消耗更多電流,如果冇適當限流,可能會導致熱失控。
4.4 頻譜分佈同輻射圖案
頻譜圖確認咗峰值波長同約20nm嘅半高全寬。輻射圖案圖(極座標圖)直觀地確認咗120度視角,顯示出平滑、寬闊嘅發光輪廓,非常適合均勻照明。
5. 機械同封裝資訊
5.1 封裝尺寸
呢款LED採用非常緊湊嘅SMD封裝。關鍵尺寸(單位:mm)約為:長度(L)= 2.0,寬度(W)= 1.25,高度(H)= 0.8。陰極通常由封裝上嘅標記或切角識別。確切尺寸同焊盤佈局應從PDF中嘅詳細尺寸圖獲取,用於PCB焊盤設計。公差通常為±0.1mm。
5.2 極性識別
正確極性至關重要。規格書嘅封裝圖標示咗陽極同陰極焊盤。錯誤連接會導致LED唔著,並且施加5V最大反向電壓可能會損壞器件。
6. 焊接同組裝指引
6.1 回流焊溫度曲線
呢款LED兼容無鉛(Pb-free)回流焊製程。推薦嘅溫度曲線對可靠性至關重要:
- 預熱:150-200°C 持續 60-120 秒。
- 液相線以上時間(TAL):217°C 以上 60-150 秒。
- 峰值溫度:最高 260°C,保持最多 10 秒。
- 升溫速率:最高 6°C/秒。
- 降溫速率:最高 3°C/秒。
關鍵規則:同一器件上不應進行超過兩次回流焊,以避免環氧樹脂同內部鍵合受熱應力損壞。
6.2 手動焊接
如果需要手動維修,必須極度小心:
- 烙鐵頭溫度:< 350°C。
- 每個端子接觸時間:< 3 秒。
- 烙鐵功率:< 25W。
- 焊接每個端子之間至少間隔 2 秒,以便散熱。
規格書明確警告,損壞通常發生喺手動焊接期間。
6.3 儲存同濕度敏感性
LED包裝喺防潮屏障袋中,並附有乾燥劑,以防止吸濕,吸濕會導致回流焊期間出現 \"爆米花\" 現象(封裝開裂)。
- 唔好打開個袋,直到準備使用。
- 打開後,未使用嘅LED必須儲存喺 ≤ 30°C 同 ≤ 60% 相對濕度嘅環境中。
- 開袋後嘅 \"車間壽命\" 為 168 小時(7 日)。
- 如果超過車間壽命或乾燥劑指示劑顯示飽和,則需要進行烘烤處理:使用前喺 60 ±5°C 下烘烤 24 小時。
7. 包裝同訂購資訊
7.1 捲盤同載帶規格
標準包裝為每捲 3000 件。載帶寬度為 8mm,捲喺標準 7 吋(178mm)直徑嘅捲盤上。PDF中提供咗捲盤、載帶凹槽同蓋帶嘅詳細尺寸,以確保同自動化設備送料器兼容。
7.2 標籤說明
捲盤標籤包含用於追溯同驗證嘅關鍵資訊:
- CPN:客戶零件編號(如有分配)。
- P/N:製造商零件編號(例如,19-213/R7C-AP1Q2L/3T)。
- QTY:捲盤上嘅件數。
- CAT:發光強度等級(例如,Q2)。
- HUE:色度/主波長等級(例如,與R7C相關)。
- REF:正向電壓等級(例如,與AP1相關)。
- LOT No:用於質量追溯嘅生產批次號。
8. 應用設計考慮
8.1 必須限流
規格書嘅第一個 \"使用注意事項\" 強調:必須使用外部限流電阻(或恆流驅動器)。LED嘅電流會隨電壓稍微超過其正向電壓(Vf)而急劇上升。直接從電壓源操作而無電流控制,會導致電流過大、立即過熱同災難性故障。
8.2 電路板佈局
避免焊接期間同之後對LED施加機械應力。組裝後唔好彎曲或扭曲LED附近嘅PCB,因為咁樣會導致焊點或LED封裝本身開裂。確保PCB焊盤圖案符合推薦嘅焊盤圖形,以實現可靠嘅焊錫角。
8.3 陣列中嘅熱管理
設計用於背光嘅呢啲LED陣列時,要考慮總功耗。適當間距LED並提供散熱孔(如果喺多層板上),可以幫助散熱並防止局部過熱點,從而降低亮度同壽命。
9. 技術比較同差異化
19-213 LED喺同類產品中嘅主要區別在於佢結合咗非常緊湊嘅封裝尺寸、120度寬視角同水清樹脂(提供高軸上強度),以及完全符合現代環保標準。同舊式、擴散樹脂LED相比,水清鏡片喺相同芯片尺寸下提供更高發光強度,雖然光束更集中,但被120度視角有效拓寬。相比舊技術如GaAsP,其AlGaInP技術喺紅/橙色頻譜中提供更高效率同更好色彩飽和度。
10. 常見問題(FAQ)
10.1 如果我嘅電源剛好係2.0V,可以唔用電阻驅動呢款LED嗎?
No.咁樣好危險。正向電壓(Vf)有公差同負溫度係數。2.0V嘅電源可能低於25°C時嘅Vf,但當LED變暖時,Vf會下降。呢個可能導致電流失控上升。務必使用串聯電阻或設定為20mA或以下嘅恆流驅動器。
10.2 點解儲存同烘烤程序咁重要?
SMD塑膠封裝會從空氣中吸收濕氣。喺高溫回流焊過程中,呢啲被困住嘅濕氣迅速變成蒸汽,產生內部壓力,可能導致封裝分層或環氧樹脂開裂,引致立即或潛在故障。烘烤過程可以安全地驅除呢啲吸收嘅濕氣。
10.3 我點樣解讀產品代碼 19-213/R7C-AP1Q2L/3T?
呢個係一個完整嘅零件編號,指定咗確切嘅性能分檔:
- 19-213:基本產品系列同封裝。
- R7C:可能指定深紅色色度/波長分檔。
- AP1:可能指定正向電壓分檔。
- Q2:指定發光強度分檔(90-112 mcd)。
- L/3T:可能表示其他屬性,例如包裝類型或特殊標記。
請查閱製造商嘅完整分檔代碼文件以獲取精確定義。
11. 設計同使用案例示例
11.1 儀錶板開關背光
場景:為需要喺符號後面提供均勻紅光嘅汽車儀錶板開關設計背光。實施:使用 2-3 粒 19-213 LED,放置喺導光板或擴散器後面。佢哋嘅 120 度寬視角有助於創造均勻照明而無熱點。從車輛嘅 12V 電源(如有需要,使用合適嘅穩壓器)用單個限流電阻串聯驅動佢哋。計算電阻值:R = (V_電源 - (N * Vf_LED)) / I_所需。對於 3 粒串聯、每粒典型 Vf 為 2.0V、從穩壓 5V 線路以 15mA 驅動嘅情況:R = (5V - 6V) / 0.015A = -66.7 歐姆。呢個計算顯示咗一個問題:總 Vf(6V)超過咗電源(5V)。因此,你要麼使用更少嘅 LED 串聯(例如,2 粒 LED:R = (5V - 4V)/0.015A ≈ 67 歐姆),要麼從更高電壓源將佢哋並聯(每粒使用自己嘅電阻)。呢個例子突顯咗喺電路設計中考慮正向電壓嘅重要性。
12. 工作原理
19-213 LED 基於 AlGaInP(磷化鋁鎵銦)半導體材料。當正向電壓施加喺 P-N 接面上時,來自 N 型材料嘅電子同來自 P 型材料嘅電洞被注入有源區。當呢啲電荷載子復合時,佢哋以光子(光)嘅形式釋放能量。AlGaInP 合金嘅特定成分決定咗能隙能量,從而決定咗發射光嘅波長(顏色)——喺呢個情況下係深紅色(約 639 nm 峰值)。水清環氧樹脂封裝保護半導體芯片,提供機械穩定性,並作為透鏡將光輸出塑造成指定嘅 120 度視角。
13. 技術趨勢
像 19-213 呢類 LED 嘅發展遵循幾個關鍵行業趨勢:微型化:持續減小封裝尺寸,以實現更密集嘅電子產品。更高效率:持續改進內部量子效率同封裝嘅光提取效率,以每單位電輸入(mA)提供更多光(mcd)。環保合規:轉向無鉛焊接同無鹵素材料,現已成為由 RoHS 同 REACH 等全球法規驅動嘅基本要求。自動化同標準化:採用載帶捲盤包裝同遵守標準 SMD 焊盤圖形(例如呢個約 2.0x1.25mm 尺寸),對於具成本效益嘅大批量製造至關重要。未來迭代可能專注於喺相同尺寸下實現更高亮度、改善熱性能,或為顯示應用擴展色域同顯色指數。
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。 |