目錄
- 1. 產品概覽
- 1.1 主要特點
- 1.2 目標應用
- 2. 封裝尺寸同機械資料
- 3. 深入技術參數分析
- 3.1 絕對最大額定值
- 3.2 電氣同光學特性
- 4. 分檔系統說明
- 4.1 正向電壓(Vf)等級
- 4.2 發光強度(IV)等級
- 4.3 主波長(Wd)等級
- 5. 性能曲線分析
- 6. 組裝同處理指引
- 6.1 焊接工藝
- 6.2 清潔
- 6.3 儲存同濕度敏感性
- 7. 包裝同捲盤規格
- 8. 應用設計考慮
- 8.1 驅動電路設計
- 嘅自然變化導致電流分配不均。
- 雖然功耗相對較低(80mW),但PCB上有效嘅熱設計仍然重要,特別係喺高環境溫度或密閉空間中。建議嘅PCB焊盤佈局有助於散熱。確保散熱焊盤周圍有足夠嘅銅面積,並可能使用散熱通孔,可以幫助維持較低嘅結溫,從而保持光輸出同器件壽命。
- 120度散射視角提供咗寬闊、柔和嘅發射模式,適合需要從多個角度可見嘅指示燈應用。對於導光板或背光應用,透鏡嘅散射特性可能需要特定嘅光學設計以達到所需嘅均勻性。由其主波長分檔定義嘅綠色,適合狀態指示燈(例如:電源開啟、活動模式)同需要顏色區分嘅一般照明。
- 呢款產品適用於標準商業同工業電子設備。對於需要極高可靠性、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),喺設計採用之前,必須進行特定資格認證並諮詢製造商。器件並非設計用於反向偏壓條件下操作。超過絕對最大額定值,特別係正向電流或功耗,將會加速性能退化,並可能導致災難性故障。
- 10. 技術同市場背景
- 呢款LED基於InGaN(氮化銦鎵)半導體材料。當施加正向電壓時,電子同空穴喺半導體嘅有源區複合,以光子形式釋放能量。合金中銦同鎵嘅特定比例決定咗帶隙能量,從而決定咗發射光嘅波長,喺呢個情況下係喺綠色光譜範圍(約523nm)。散射透鏡由環氧樹脂或矽膠製成,內嵌散射粒子以擴闊光束角度。
- 同舊有技術(例如基於AlGaInP嘅綠色LED)相比,InGaN提供更高效率同更好嘅性能穩定性。SMD封裝相比通孔LED具有顯著優勢:佔用空間更細、高度更低、適合自動化組裝,以及更好兼容大批量回流焊接工藝,從而降低整體製造成本。
1. 產品概覽
呢份文件詳細說明咗一款採用散射透鏡同InGaN(氮化銦鎵)技術嘅表面貼裝發光二極管(LED)規格,用嚟發出綠光。呢款元件專為自動化印刷電路板(PCB)組裝而設計,對於各種電子設備中空間有限嘅應用嚟講係理想之選。佢主要功能係作為狀態指示燈、信號燈,或者用於消費電子、工業同通訊設備嘅前面板背光照明。
LED以8mm載帶包裝,捲喺直徑7吋嘅捲盤上,方便高速貼片組裝流程。佢符合行業標準,包括RoHS(有害物質限制),並且兼容紅外線(IR)回流焊接工藝,適合現代無鉛生產線使用。
1.1 主要特點
- 符合RoHS標準嘅物料成分。
- 以8mm載帶包裝喺7吋捲盤上,方便自動化組裝。
- 標準EIA封裝尺寸。
- 邏輯電平兼容(集成電路兼容)驅動要求。
- 專為兼容自動貼片設備而設計。
- 可承受紅外線回流焊接溫度曲線。
- 已預處理至JEDEC濕度敏感等級3。
1.2 目標應用
- 電訊設備(例如:無線/手提電話)。
- 辦公室自動化設備(例如:手提電腦、網絡系統)。
- 家用電器同室內指示牌。
- 工業設備狀態指示燈。
- 通用信號同標誌照明燈具。
- 前面板背光照明。
2. 封裝尺寸同機械資料
LED符合標準SMD封裝外形。關鍵尺寸包括主體長度約3.2mm、寬度約1.6mm、高度約1.1mm,除非另有說明,公差為±0.2mm。元件採用散射透鏡,可以擴闊光線發射模式,陽極/陰極端子有清晰標示,確保PCB方向正確。文件提供建議嘅PCB焊盤佈局,確保回流焊接過程中形成最佳焊點同熱管理。
3. 深入技術參數分析
3.1 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。操作應始終保持喺呢啲界限之內。
- 功耗(Pd):80 mW。呢個係器件喺環境溫度(Ta)25°C時可以作為熱量散發嘅最大功率。
- 峰值正向電流(IFP):100 mA。呢個係最大瞬時正向電流,只允許喺脈衝條件下(1/10佔空比,0.1ms脈衝寬度)使用,以防止過熱。
- 連續正向電流(IF):20 mA。呢個係建議用於可靠連續操作嘅最大直流電流。
- 操作溫度範圍:-40°C 至 +85°C。保證器件喺呢個環境溫度範圍內正常運作。
- 儲存溫度範圍:-40°C 至 +100°C。器件可以喺呢啲極限內儲存而不會退化。
3.2 電氣同光學特性
呢啲參數喺Ta=25°C同IF=20mA條件下測量,代表典型操作條件。
- 發光強度(IV):355 - 1120 mcd(毫坎德拉)。光輸出係使用經過濾波以匹配人眼明視覺反應嘅傳感器測量。寬廣範圍通過分檔系統管理。
- 視角(2θ1/2):120度(典型值)。呢個係發光強度下降到其峰值軸向值一半時嘅全角。散射透鏡創造咗呢個寬闊、均勻嘅視覺模式。
- 峰值發射波長(λP):523 nm(典型值)。呢個係光譜功率分佈達到最大值時嘅波長。
- 主波長(λd):520 - 535 nm。呢個係人眼感知到嘅單一波長,定義咗LED嘅顏色(綠色),源自CIE色度圖。
- 譜線半寬度(Δλ):25 nm(典型值)。呢個表示光譜純度;25nm嘅數值係基於InGaN嘅綠色LED嘅特徵。
- 正向電壓(VF):3.3V(典型值),3.8V(最大值)。當以20mA驅動時,LED兩端嘅電壓降。
- 反向電流(IR):10 μA(最大值),條件係VR=5V。器件並非設計用於反向偏壓操作;呢個參數僅供測試用途。
4. 分檔系統說明
為確保應用中嘅一致性,LED根據關鍵參數進行分類(分檔)。設計師可以指定分檔以匹配佢哋對顏色同亮度均勻性嘅要求。
4.1 正向電壓(Vf)等級
分檔條件係IF=20mA。每個分檔嘅公差為±0.1V。
分檔示例:D7(2.8-3.0V)、D8(3.0-3.2V)、D9(3.2-3.4V)、D10(3.4-3.6V)、D11(3.6-3.8V)。
4.2 發光強度(IV)等級
分檔條件係IF=20mA。每個分檔嘅公差為±11%。
分檔示例:T2(355-450 mcd)、U1(450-560 mcd)、U2(560-710 mcd)、V1(710-900 mcd)、V2(900-1120 mcd)。
4.3 主波長(Wd)等級
分檔條件係IF=20mA。每個分檔嘅公差為±1nm。
分檔示例:AP(520-525 nm)、AQ(525-530 nm)、AR(530-535 nm)。
5. 性能曲線分析
典型特性曲線提供咗器件喺唔同條件下行為嘅深入見解。呢啲包括正向電流(IF)同正向電壓(VF)之間嘅關係,呢個關係係指數性嘅,對於設計限流電路至關重要。發光強度同正向電流之間嘅關係喺操作範圍內通常係線性嘅,但由於熱效應,喺較高電流下可能會飽和。發光強度嘅溫度依賴性顯示,隨著結溫升高,輸出會降低,呢個係高功率或高密度應用中熱管理嘅關鍵因素。光譜分佈曲線以523nm嘅峰值波長為中心,並具有指定嘅半寬度。
6. 組裝同處理指引
6.1 焊接工藝
器件兼容紅外線(IR)回流焊接,適用於無鉛工藝。建議嘅溫度曲線符合J-STD-020B標準,包括預熱階段(150-200°C,最長120秒)、峰值溫度唔超過260°C,以及液相線以上時間(TAL)最長10秒。焊接應限制喺最多兩個回流週期。對於手動返修,可以使用最高300°C嘅烙鐵,時間唔超過3秒,並且只可以進行一次。必須遵守焊膏製造商嘅規格。
6.2 清潔
如果焊接後需要清潔,只應使用指定嘅酒精類溶劑,例如乙醇或異丙醇。LED應喺常溫下浸泡少於一分鐘。未指定嘅化學品可能會損壞環氧樹脂封裝。
6.3 儲存同濕度敏感性
作為濕度敏感等級3(MSL3)器件,喺密封防潮袋打開後,喺≤30°C/60% RH條件下,佢嘅車間壽命為168小時(1週)。如果儲存時間超過呢個期限或者喺原始包裝外,喺進行回流焊接之前需要喺60°C下烘烤至少48小時,以防止焊接過程中出現爆米花裂紋。對於袋外長期儲存,應使用帶有乾燥劑嘅密封容器或氮氣環境。
7. 包裝同捲盤規格
LED以寬度為8mm嘅凸紋載帶供應。載帶捲喺標準7吋(178mm)直徑嘅捲盤上。每個捲盤包含2000件。載帶有蓋帶密封元件袋。包裝符合ANSI/EIA-481規格。捲盤上允許嘅連續缺失元件最大數量為兩個。
8. 應用設計考慮
8.1 驅動電路設計
LED係電流驅動器件。為確保亮度一致同使用壽命,必須使用恆流源或串聯限流電阻同電壓源。電阻值可以使用歐姆定律計算:R = (V電源- VF) / IF。使用典型VF值3.3V同從5V電源所需嘅IF值20mA,R = (5V - 3.3V) / 0.02A = 85Ω。標準82Ω或100Ω電阻會係合適嘅。當並聯多個LED時,強烈建議為每個LED使用獨立嘅限流電阻,以防止由於VF.
嘅自然變化導致電流分配不均。
8.2 熱管理
雖然功耗相對較低(80mW),但PCB上有效嘅熱設計仍然重要,特別係喺高環境溫度或密閉空間中。建議嘅PCB焊盤佈局有助於散熱。確保散熱焊盤周圍有足夠嘅銅面積,並可能使用散熱通孔,可以幫助維持較低嘅結溫,從而保持光輸出同器件壽命。
8.3 光學集成
120度散射視角提供咗寬闊、柔和嘅發射模式,適合需要從多個角度可見嘅指示燈應用。對於導光板或背光應用,透鏡嘅散射特性可能需要特定嘅光學設計以達到所需嘅均勻性。由其主波長分檔定義嘅綠色,適合狀態指示燈(例如:電源開啟、活動模式)同需要顏色區分嘅一般照明。
9. 可靠性同操作注意事項
呢款產品適用於標準商業同工業電子設備。對於需要極高可靠性、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),喺設計採用之前,必須進行特定資格認證並諮詢製造商。器件並非設計用於反向偏壓條件下操作。超過絕對最大額定值,特別係正向電流或功耗,將會加速性能退化,並可能導致災難性故障。
10. 技術同市場背景
10.1 基礎技術原理
呢款LED基於InGaN(氮化銦鎵)半導體材料。當施加正向電壓時,電子同空穴喺半導體嘅有源區複合,以光子形式釋放能量。合金中銦同鎵嘅特定比例決定咗帶隙能量,從而決定咗發射光嘅波長,喺呢個情況下係喺綠色光譜範圍(約523nm)。散射透鏡由環氧樹脂或矽膠製成,內嵌散射粒子以擴闊光束角度。
10.2 比較優勢
同舊有技術(例如基於AlGaInP嘅綠色LED)相比,InGaN提供更高效率同更好嘅性能穩定性。SMD封裝相比通孔LED具有顯著優勢:佔用空間更細、高度更低、適合自動化組裝,以及更好兼容大批量回流焊接工藝,從而降低整體製造成本。
10.3 行業趨勢
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。 |