SMD LED 黃色 120度視角 - 電氣/光學特性 - 汽車配件應用 - 粵語技術文件

1. 產品概覽

呢份文件提供咗一款高性能表面貼裝器件（SMD）發光二極管（LED）嘅全面技術規格。呢款器件專為苛刻環境下嘅可靠性同性能而設計，特別針對汽車領域嘅配件應用。佢嘅微型外形同標準化封裝，令佢適合自動化印刷電路板（PCB）組裝工藝同空間受限嘅設計。

1.1 核心功能同優勢

呢款LED包含幾個關鍵功能，有助於提升其穩健性同易於集成：

• 環保合規：產品符合RoHS（有害物質限制）指令。
• 自動化處理：以12mm膠帶包裝喺7英寸直徑捲盤上供應，兼容標準自動化貼片設備。
• 高可靠性標準：器件經過加速至JEDEC Level 2嘅預處理，並根據AEC-Q101 Rev D標準進行認證，呢個係汽車應用中分立半導體元件嘅基準。
• 工藝兼容性：設計兼容紅外線（IR）回流焊接工藝，呢個係現代電子製造中嘅標準工藝。
• 電氣接口：器件兼容集成電路（I.C.），簡化驅動電路設計。

1.2 目標市場同應用

主要預期應用係用於汽車配件系統。呢個包括唔屬於核心安全關鍵照明系統（例如，頭燈、煞車燈）嘅內外照明功能。例子可能包括儀錶板指示燈、氛圍照明、地面照明燈，或者各種車輛子系統嘅狀態指示燈。高亮度、寬視角同汽車級認證嘅結合，令佢適合呢啲用途。

2. 技術參數：深入客觀解讀

本節詳細分析器件嘅電氣、光學同熱特性。除非另有說明，所有參數均喺環境溫度（Ta）為25°C下指定。

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。喺呢啲極限下或超出極限操作唔保證。

• 功耗（Pd）：530 mW。呢個係器件可以作為熱量散發嘅最大功率。
• 峰值正向電流（I_F(PEAK)）：400 mA。呢個係最大允許脈衝電流，通常喺特定條件下定義（1/10佔空比，0.1ms脈衝寬度）以管理結溫。
• 直流正向電流（I_F）：5 mA 至 200 mA。呢個係連續操作嘅推薦範圍。最小電流確保穩定嘅光輸出，而最大電流防止過熱。
• 工作同儲存溫度範圍：-40°C 至 +110°C。呢個寬範圍係汽車級元件嘅特徵。
• 紅外線焊接條件：可承受260°C持續10秒，符合常見無鉛（Pb-free）回流焊接曲線。

2.2 熱特性

熱管理對於LED性能同壽命至關重要。呢啲參數定義熱量點樣從半導體結傳遞。

• 熱阻，結到環境（R_θJA）：典型值 50 °C/W。喺一塊FR4 PCB（1.6mm厚）上測量，使用16mm²銅焊盤。呢個值表示相對於環境空氣，每瓦功耗導致結溫升高幾多。
• 熱阻，結到焊點（R_θJS）：典型值 30 °C/W。呢個通常係一個更有用嘅指標，因為佢描述咗到PCB嘅熱路徑，PCB係主要散熱器。數值越低越好。
• 最大結溫（T_J）：125 °C。半導體結溫度嘅絕對上限。

2.3 電氣同光學特性

呢啲係標準測試條件下（I_F= 140mA，Ta=25°C）嘅典型性能參數。

• 發光強度（I_V）：4.5 cd（最小）至 11.2 cd（最大）。使用經過濾波以匹配明視覺（人眼）響應曲線（CIE）嘅傳感器測量。實際值經過分級（見第3節）。
• 視角（2θ_1/2）：典型 120 度。呢個係發光強度下降到其峰值（軸上）值一半時嘅全角。咁寬嘅視角提供廣闊、均勻嘅照明圖案。
• 峰值發射波長（λ_P）：典型 592 nm。呢個係光譜功率輸出最高嘅波長。
• 主波長（λ_d）：583 nm 至 595 nm。呢個係最能代表光嘅感知顏色嘅單一波長，源自CIE色度圖。為確保一致性而進行分級。
• 譜線半寬度（Δλ）：典型 18 nm。呢個表示光譜純度；寬度越窄，顏色越飽和、越純正。
• 正向電壓（V_F）：140mA時為1.90 V（最小）至 2.65 V（最大）。呢個係LED工作時嘅壓降。為輔助電路設計而進行分級。
• 反向電流（I_R）：V_R= 12V時最大 10 μA。器件唔係為反向偏壓操作而設計；呢個參數僅用於測試目的。

3. 分級系統說明

為確保生產中顏色同性能一致，LED根據關鍵參數分為唔同等級。批次代碼格式為：Vf / Iv / Wd（例如，D/DA/3）。

3.1 正向電壓（Vf）分級

分級確保LED具有相似嘅壓降，呢個對於並聯電路中嘅電流共享或可預測嘅驅動器設計非常重要。

• 等級代碼：C (1.90-2.05V), D (2.05-2.20V), E (2.20-2.35V), F (2.35-2.50V), G (2.50-2.65V)。
• 容差：每個等級內 ±0.1V。

3.2 發光強度（Iv）分級

呢個根據光輸出亮度對LED進行分組。

• 等級代碼：DA (4.5-5.6 cd), DB (5.6-7.1 cd), EA (7.1-9.0 cd), EB (9.0-11.2 cd)。
• 容差：每個等級內 ±11%。

3.3 主波長（Wd）分級

呢個確保跨生產批次嘅感知黃色保持一致。

• 等級代碼：3 (583-586 nm), 4 (586-589 nm), 5 (589-592 nm), 6 (592-595 nm)。
• 容差：每個等級內 ±1 nm。

4. 性能曲線分析

圖形數據提供咗LED喺唔同條件下行為嘅見解。

4.1 空間分佈（光束圖案）

提供嘅極座標圖（圖2）直觀展示咗120度視角。佢顯示相對發光強度作為與中心軸夾角嘅函數。對於呢類寬視角LED，圖案通常係朗伯型或接近朗伯型，意味著強度隨角度嘅餘弦值下降。

4.2 正向電流 vs. 正向電壓 / 發光強度

雖然提供嘅摘錄中冇明確繪製圖表，但AlInGaP LED嘅典型曲線顯示非線性關係。正向電壓（V_F）隨電流對數增加。發光強度（I_V）通常與正向電流成正比，直到某一點，之後由於熱量增加同其他半導體效應會出現效率下降。喺推薦嘅140mA下操作可能處於高效率區域。

4.3 溫度依賴性

LED性能對溫度敏感。隨著結溫升高：

• 正向電壓（V_F）：輕微下降（負溫度係數）。
• 發光強度（I_V）：下降。高溫下光輸出會顯著下降，呢個就係點解熱管理（低R_θJS）至關重要。
• 主波長（λ_d）：可能會輕微偏移，可能影響感知顏色，特別係喺嚴格分級嘅應用中。

5. 機械同封裝信息

5.1 封裝尺寸同極性識別

LED使用標準EIA封裝外形。關鍵尺寸包括長度、寬度同高度，典型容差為±0.2mm。一個關鍵設計注意事項係，陽極引線框架亦充當LED嘅主要散熱器。呢個意味著PCB上嘅陽極焊盤應該設計為最大化散熱，因為佢係熱量離開LED結並進入PCB嘅主要路徑。

5.2 推薦PCB貼裝焊盤設計

提供咗用於IR回流焊接嘅焊盤圖案。遵循呢個建議對於實現正確嘅焊點形成、確保良好嘅電氣連接，以及關鍵嘅係，最大化從陽極/散熱器焊盤到PCB銅層嘅熱傳遞至關重要。呢個焊盤嘅大小同形狀直接影響有效熱阻（R_θJS）。

6. 焊接同組裝指引

6.1 IR回流焊接曲線

指定咗詳細嘅回流曲線圖，符合J-STD-020無鉛工藝標準。關鍵參數包括：

• 預熱：升溫至150-200°C。
• 保溫/預熱時間：最長120秒，以允許溫度穩定同助焊劑活化。
• 峰值溫度：最高260°C。
• 液相線以上時間（TAL）：喺焊料熔點以上停留嘅時間至關重要；曲線確保其喺限制內（通常60-90秒），以形成可靠焊點，同時唔會對元件造成熱損壞。
• 通過次數：最多兩次回流循環。

6.2 手工焊接（如有必要）

如果需要手動返工：

• 烙鐵溫度：最高300°C。
• 焊接時間：每個焊點最長3秒。
• 返修次數：手工焊接僅限一次，以最小化熱應力。

6.3 清潔

如果焊後清潔有必要，應僅使用指定溶劑，以避免損壞LED封裝。推薦使用乙醇或異丙醇。LED應喺常溫下浸泡少於一分鐘。

7. 儲存同處理注意事項

7.1 濕度敏感性

根據JEDEC J-STD-020，呢款產品分類為濕度敏感等級（MSL） 2。

• 密封包裝：儲存於≤30°C同≤70%相對濕度（RH）環境。當儲存喺帶有乾燥劑嘅原裝防潮袋中時，保質期為自日期代碼起一年。
• 已開封包裝：對於從密封袋中取出嘅元件，儲存環境不得超過30°C同60% RH。建議喺開封後365天內完成IR回流焊接。
• 延長儲存（已開封）：儲存於帶有乾燥劑嘅密封容器或氮氣乾燥器中。
• 烘烤：如果元件暴露喺環境條件下超過365天，必須喺焊接前以約60°C烘烤至少48小時，以去除吸收嘅水分並防止回流期間出現\"爆米花\"損壞。

7.2 應用注意事項

LED專為普通電子同汽車配件設備而設計。對於故障可能直接危及生命或健康嘅應用（例如，航空主系統、醫療生命支持、關鍵安全設備），喺設計採用前需要進行特定可靠性評估並諮詢製造商。

8. 包裝同訂購信息

8.1 膠帶同捲盤規格

器件以行業標準壓紋載帶供應。

• 膠帶寬度：12 mm。
• 捲盤直徑：7 英寸（178 mm）。
• 每捲數量：標準1000件，每捲最小訂購量為500件。
• 蓋帶：空位用頂部蓋帶密封。
• 缺失元件：根據規格，最多允許連續兩個缺失LED（空位）。
• 標準：包裝符合ANSI/EIA-481規範。

8.2 標籤信息

捲盤標籤包含批次描述代碼，格式為Vf_Bin/Iv_Bin/Wd_Bin（例如，D/DA/3），允許追溯批次嘅電氣同光學特性。

9. 應用建議同設計考慮

9.1 典型應用場景

• 汽車內飾：儀錶板指示燈、換檔位置指示器、音響系統狀態燈、腳坑或中控台氛圍照明。
• 汽車外飾：地面照明燈、門把手照明、非關鍵標記或裝飾照明。
• 通用指示器用途：其他運輸或工業設備中嘅狀態LED，其中寬視角同高亮度有益。

9.2 關鍵設計考慮

1. 熱管理：呢個係最關鍵嘅方面。PCB佈局必須最大化陽極焊盤嘅尺寸同熱連接性（使用通孔連接到內層或背面銅層），因為佢係主要熱路徑。未能做到呢點將導致更高嘅結溫、降低嘅光輸出、加速嘅光通量衰減同更短嘅壽命。
2. 電流驅動：使用恆流驅動電路，而非連接到可變電壓源嘅簡單限流電阻，以獲得穩定一致嘅光輸出。確保驅動器能夠提供所需電流（5-200mA DC）並能處理所用LED嘅正向電壓等級。
3. 光學設計：120度視角提供廣闊、漫射光。對於聚焦光束，需要二次光學器件（透鏡）。\"水清\"透鏡意味著LED發出未經擴散嘅原生黃色光。
4. ESD保護：雖然冇明確標明為敏感，但喺驅動LED嘅控制線上實施基本ESD保護係增強穩健性嘅良好做法。

10. 技術比較同差異化

雖然呢份規格書冇提供與其他型號嘅直接並排比較，但可以從其規格推斷出呢款LED嘅關鍵差異點：

• 對比標準商用LED：主要差異點係AEC-Q101認證同擴展嘅溫度範圍（-40°C至+110°C），令佢適合溫度極端同振動常見嘅汽車環境。
• 對比窄角LED：The120度視角明顯寬於許多指示燈LED（可能係30-60度），令佢更適合區域照明或可能從離軸角度觀看嘅應用。
• 對比非分級LED：全面嘅三參數分級（Vf, Iv, Wd）確保生產批次內亮度、顏色同電氣行為嘅一致性更高，呢個對於需要均勻外觀或可預測電路性能嘅應用至關重要。

11. 常見問題解答（基於技術參數）

Q1：峰值波長同主波長有咩區別？
A：峰值波長（λ_P）係LED發射最多光功率嘅物理波長。主波長（λ_d）係一個計算值，代表人類眼睛感知嘅顏色，基於整個發射光譜同CIE配色函數。λ_d對於顏色規格更相關。

Q2：點解有最小正向電流（5mA）？
A：喺非常低嘅電流下，LED嘅光輸出可能變得不穩定同非線性。指定最小值確保器件喺其性能曲線嘅可預測同穩定區域內操作。

Q3：我可以用12V電源同一個電阻驅動呢款LED嗎？
A：技術上可以，但唔推薦用於最佳性能或可靠性。計算R = (12V - V_F) / I_F好簡單，但電源電壓或LED正向電壓（由於分級或溫度）嘅任何變化都會導致電流同亮度嘅大變化。強烈推薦使用恆流驅動器。

Q4：陽極係散熱器。係咪意味著陰極焊盤喺熱方面唔重要？
A> 正確。主要熱路徑係特意設計通過陽極。雖然陰極連接會傳導一些熱量，但PCB佈局應將熱管理工作（大銅面積、熱通孔）專注於陽極焊盤，以獲得最大效果。

12. 實用設計同使用案例

場景：設計汽車中控台氛圍燈條。

1. 需求分析：需要喺30cm燈條上實現均勻、柔和嘅黃色照明，從唔同座位位置都可見。工作電壓為車輛嘅12V標稱系統。溫度環境範圍從冷啟動到炎熱車廂。
2. 元件選擇：呢款LED適合，因為佢具有汽車級、寬視角（用於均勻擴散）同黃色。高亮度允許以低於其最大電流驅動，以獲得更高效率同更長壽命。
3. 電路設計：選擇開關恆流LED驅動器IC，配置為每顆LED提供100mA。呢個低於140mA測試點，為熱降額提供餘量。驅動器嘅電流設定獨立於車輛9-16V電氣系統波動。
4. PCB佈局：設計使用線性陣列LED。最關鍵嘅步驟係為每顆LED嘅陽極焊盤設計一個大而實心嘅銅澆注區域，通過多個熱通孔連接到專用內部接地層，該接地層充當散熱器。陰極焊盤用細走線連接。
5. 光學集成：LED放置喺乳白色或紋理化嘅導光板/擴散器後面，將120度光束散射成完美均勻嘅光線，隱藏單個LED\"光斑\"。
6. 驗證：組件喺整個溫度範圍內進行測試，以確保熱時光輸出符合要求，並且喺濕度循環期間冇發生與冷凝相關嘅故障（驗證遵循咗MSL-2處理程序）。

13. 技術介紹

呢款LED採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料系統。呢種材料特別擅長喺光譜嘅黃色、橙色、紅色同琥珀色區域產生光。AlInGaP嘅主要優勢包括高內量子效率同相比某些其他材料系統更好嘅溫度穩定性。\"水清\"透鏡通常由對發射波長透明嘅高溫環氧樹脂或矽膠製成，允許半導體芯片嘅純正顏色未經改變或擴散而被看到。

14. 行業趨勢同發展

SMD LED嘅總體趨勢，特別係對於汽車同工業應用，朝向：

1. 提高效率（lm/W）：外延生長同芯片設計嘅持續改進，喺相同電輸入下產生更多光輸出，降低功耗同熱負荷。
2. 更高功率密度同改進熱管理：新封裝設計結合更好嘅熱路徑（例如呢度嘅專用陽極散熱器）同材料，以喺更小嘅佔位面積內處理更高驅動電流。
3. 增強可靠性同嚴格認證：像AEC-Q101咁樣嘅標準不斷修訂，元件需要滿足更嚴格嘅測試以獲得更長壽命，特別係喺汽車應用中，10-15年壽命係常見嘅。
4. 更緊密分級同顏色一致性：隨著像氛圍照明咁樣嘅應用變得更加美觀，對生產批次間具有極其一致顏色坐標（超越簡單主波長）同強度嘅LED需求正喺增加。
5. 集成化：有趨勢將多個LED芯片、控制電路，有時仲有光學器件集成到單個更智能嘅\"LED模組\"中，以簡化最終用戶設計。