目錄
- 1. 產品概覽
- 2. 技術參數深入分析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電氣-光學特性
- 3. 分級系統說明
- 3.1 發光強度分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 正向電流 vs. 正向電壓 (I-V 曲線)
- 4.2 發光強度 vs. 正向電流
- 4.3 溫度依賴性
- 4.4 光譜分佈
- 5. 機械及封裝資料
- 5.1 封裝尺寸
- 5.2 極性識別
- 5.3 建議焊接焊盤佈局
- 6. 焊接及組裝指引
- 6.1 回流焊溫度曲線
- 6.2 手動焊接
- 6.3 清潔
- 6.4 儲存及處理
- 7. 包裝及訂購
- 8. 應用說明及設計考慮
- 8.1 典型應用電路
- 8.2 熱管理
- 8.3 應用範圍
- 9. 技術比較及差異
- 10. 常見問題 (FAQ)
- 10.1 我應該用幾大嘅電阻值？
- 10.2 可以用 PWM 信號驅動佢嗎？
- 10.3 點解發光強度範圍咁闊？
- 10.4 粒 LED 可以用幾耐？
- 11. 實用設計及使用例子
- 11.1 狀態指示燈面板
- 11.2 薄膜開關背光
- 12. 技術原理介紹
- 13. 技術趨勢及發展
1. 產品概覽
呢份文件詳細說明咗一款高性能、表面貼裝嘅 AlInGaP（磷化鋁銦鎵）紅光 LED 嘅規格。呢個器件專為需要高亮度同可靠性嘅應用而設計，採用緊湊、業界標準嘅 1206 封裝尺寸。佢嘅主要優點包括兼容自動化貼片設備同紅外線（IR）回流焊製程，適合大批量生產。
呢粒 LED 採用咗 AlInGaP 半導體晶片，呢種晶片以高效率同穩定性生產紅、橙、黃色波長而聞名。"水清" 透鏡材料提供咗寬廣嘅視角，並有助於達到指定嘅發光強度。產品符合 RoHS（有害物質限制）指令。
2. 技術參數深入分析
2.1 絕對最大額定值
呢啲額定值定義咗器件可能永久損壞嘅極限。喺呢啲條件下操作唔保證正常。
- 功耗 (Pd)：62.5 mW。呢個係 LED 封裝喺唔超過其熱極限嘅情況下，可以作為熱量散發嘅最大功率。
- 峰值正向電流 (IF(peak))：60 mA。呢個係最大允許嘅瞬時正向電流，通常喺脈衝條件下指定（1/10 佔空比，0.1ms 脈衝寬度）以防止過熱。
- 直流正向電流 (IF)：25 mA。呢個係建議用於可靠長期操作嘅最大連續正向電流。
- 反向電壓 (VR)：5 V。喺反向偏壓下超過呢個電壓會導致結擊穿。
- 操作溫度範圍 (Topr)：-30°C 至 +85°C。LED 會根據其規格運作嘅環境溫度範圍。
- 儲存溫度範圍 (Tstg)：-40°C 至 +85°C。
- 紅外線焊接條件：260°C 持續 10 秒。封裝喺回流焊期間可以承受嘅最大熱曲線。
2.2 電氣-光學特性
除非另有說明，呢啲參數喺標準測試條件 Ta=25°C 同 IF=20mA 下測量。
- 發光強度 (IV)：18.0 - 180.0 mcd（毫坎德拉）。發出嘅可見光量，喺軸上測量。咁闊嘅範圍表示使用咗分級系統（見第 3 節）。
- 視角 (2θ1/2)：130 度。呢個係發光強度下降到其峰值（軸上）值一半時嘅全角。130° 嘅寬闊角度表示一種漫射、非聚焦嘅發射模式，適合區域照明。
- 峰值發射波長 (λP)：639 nm（典型值）。光譜功率輸出最大時嘅波長。
- 主波長 (λd)：631 nm（典型值，喺 IF=20mA 時）。呢個係人眼感知到、最能代表 LED 顏色嘅單一波長，源自 CIE 色度圖。
- 光譜線半寬度 (Δλ)：20 nm（典型值）。喺峰值強度一半處測量嘅發射光譜帶寬。20nm 嘅數值係 AlInGaP 紅光 LED 嘅特徵。
- 正向電壓 (VF)：1.60 - 2.40 V，喺 IF=20mA 時。LED 操作時嘅壓降。變化係由於半導體製程公差。
- 反向電流 (IR)：10 μA（最大值），喺 VR=5V 時。LED 反向偏壓時嘅小漏電流。
3. 分級系統說明
為確保應用中嘅一致性，LED 會根據關鍵參數進行分類（分級）。呢個器件主要根據發光強度進行分級。
3.1 發光強度分級
發光強度分為幾個等級，每個等級都有最小同最大值。每個等級嘅公差為 +/-15%。
- 等級 M：18.0 - 28.0 mcd
- 等級 N：28.0 - 45.0 mcd
- 等級 P：45.0 - 71.0 mcd
- 等級 Q：71.0 - 112.0 mcd
- 等級 R：112.0 - 180.0 mcd
設計師必須根據其亮度要求選擇合適嘅等級。當並聯使用多個 LED 時，為每個 LED 串聯一個限流電阻（如驅動方法部分所示）至關重要，因為 VF嘅變化會導致電流不平衡，從而確保均勻亮度。
4. 性能曲線分析
雖然規格書中參考咗特定圖表（例如圖 1、圖 5），但典型行為可以根據技術描述。
4.1 正向電流 vs. 正向電壓 (I-V 曲線)
AlInGaP LED 表現出典型嘅二極管 I-V 特性。正向電壓 (VF) 具有負溫度係數，意味住佢會隨住結溫升高而輕微下降。喺電源設計時必須考慮喺 20mA 時指定嘅 VF範圍（1.6V 至 2.4V）。
4.2 發光強度 vs. 正向電流
喺正常工作範圍內（直至直流正向電流額定值 25mA），發光強度大致與正向電流成正比。喺高於此電流下操作會導致熱量產生增加、效率下降同光通量衰減加速。
4.3 溫度依賴性
AlInGaP LED 嘅光輸出會隨住結溫升高而降低。呢個特性對於 LED 可能喺高環境溫度下操作或熱管理具有挑戰性嘅設計至關重要。-30°C 至 +85°C 嘅操作溫度範圍定義咗維持指定性能嘅極限。
4.4 光譜分佈
發射光譜以 639nm（典型值）嘅峰值波長為中心，半寬度為 20nm。主波長（631nm）定義咗感知嘅紅色。呢個光譜喺操作電流同溫度範圍內穩定，對於顏色關鍵嘅應用非常重要。
5. 機械及封裝資料
5.1 封裝尺寸
LED 封裝喺業界標準嘅 1206 表面貼裝封裝內。關鍵尺寸（以毫米計）包括主體長度約 3.2mm、寬度 1.6mm 同高度 1.1mm。除非另有規定，所有尺寸公差通常為 ±0.10mm。封裝具有兩個陽極/陰極端子用於焊接。
5.2 極性識別
陰極通常有標記，通常係封裝相應側面嘅綠色色調或塑膠主體上嘅凹口。喺 PCB 佈局同組裝期間，正確嘅極性方向至關重要。
5.3 建議焊接焊盤佈局
提供咗建議嘅焊盤圖案（焊接焊盤設計），以確保回流焊期間形成正確嘅焊點、機械穩定性同散熱。遵循呢個佈局有助於防止墓碑效應（元件一端翹起）並確保可靠嘅電氣連接。
6. 焊接及組裝指引
6.1 回流焊溫度曲線
LED 兼容紅外線（IR）回流焊製程。提供咗符合 JEDEC 無鉛組裝標準嘅建議曲線。關鍵參數包括：
- 預熱：150-200°C，最多 120 秒，以逐漸加熱電路板同元件，激活助焊劑並最小化熱衝擊。
- 峰值溫度：最高 260°C。
- 液相線以上時間：器件暴露喺峰值溫度下嘅時間最多為 10 秒。回流焊最多應進行兩次。
必須針對特定嘅 PCB 設計、元件、焊膏同使用嘅爐進行曲線表徵。
6.2 手動焊接
如果需要手動焊接，請使用溫度控制嘅烙鐵，設定最高 300°C。每個引腳嘅焊接時間唔應超過 3 秒，並且只應進行一次，以防止對塑膠封裝同半導體晶片造成熱損壞。
6.3 清潔
如果焊接後需要清潔，只可使用指定溶劑。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。唔好使用未指定嘅化學液體，因為佢哋可能會損壞環氧樹脂透鏡或封裝。
6.4 儲存及處理
- 靜電放電 (ESD) 敏感性：LED 對 ESD 敏感。喺處理期間必須採取適當嘅 ESD 預防措施，包括使用接地腕帶、防靜電墊同接地設備。
- 濕度敏感性：封裝對濕度敏感。當儲存喺原始密封嘅防潮袋中並帶有乾燥劑時，喺 ≤30°C 同 ≤90% RH 下嘅保質期為一年。一旦打開袋子，元件應儲存喺 ≤30°C 同 ≤60% RH 下，並最好喺一周內進行回流焊。對於喺原始袋外更長時間嘅儲存，請使用帶有乾燥劑嘅密封容器。喺開放環境中儲存超過一周嘅元件應喺焊接前喺約 60°C 下烘烤至少 20 小時，以去除吸收嘅水分並防止回流焊期間出現 "爆米花" 現象。
7. 包裝及訂購
LED 以業界標準包裝供應，用於自動化組裝。
- 帶裝及捲盤：元件包裝喺 8mm 寬嘅壓紋載帶上，捲喺 7 英寸（178mm）直徑嘅捲盤上。
- 每捲數量：4000 件。
- 最小訂購量 (MOQ)：剩餘數量為 500 件。
- 包裝標準：符合 ANSI/EIA-481 規格。載帶中嘅空位用頂部蓋帶密封。
8. 應用說明及設計考慮
8.1 典型應用電路
LED 係電流驅動器件。最可靠嘅驅動方法係為每個 LED 使用一個串聯限流電阻，特別係當並聯多個 LED 時。呢個方法補償咗唔同 LED 之間正向電壓 (VF) 嘅自然變化，確保均勻電流，從而確保陣列中所有器件嘅均勻亮度。用恆流源驅動 LED 可提供最穩定嘅光輸出。
8.2 熱管理
雖然功耗相對較低（最大 62.5mW），但適當嘅熱設計可以延長 LED 壽命並保持亮度。確保 PCB 有足夠嘅銅面積連接到 LED 焊盤以作為散熱器，特別係喺接近或處於最大直流電流下操作時。避免長時間喺範圍上限嘅環境溫度下操作。
8.3 應用範圍
呢款 LED 適合需要狀態指示燈、背光或裝飾照明嘅一般電子設備。呢個包括消費電子產品、辦公設備、通訊設備同家用電器中嘅應用。佢唔係專門設計或認證用於故障可能危及生命或安全嘅應用（例如航空、醫療生命支持、關鍵交通控制）。對於呢類應用，需要諮詢製造商以獲取特殊認證嘅元件。
9. 技術比較及差異
呢款 LED 使用 AlInGaP 技術，相比於其他技術，如吸收基板上嘅 AllnGaP 或較舊嘅 GaAsP LED，喺紅/橙/黃色發射方面具有明顯優勢。
- 高效率及高亮度：AlInGaP 比傳統技術提供更高嘅發光效率（每電瓦更多光輸出），從而喺細小封裝中實現高亮度（高達 180mcd）。
- 顏色穩定性：與某些替代方案相比，AlInGaP LED 嘅色點（主波長）喺操作電流同溫度範圍內以及器件壽命期間更加穩定。
- 寬廣視角：配備水清透鏡嘅 130° 視角，相比於聚焦或窄角透鏡，提供更寬廣、均勻嘅照明。
- 表面貼裝兼容性：1206 封裝同紅外線回流焊兼容性代表咗一種現代、可製造嘅解決方案，相比於通孔 LED。
10. 常見問題 (FAQ)
10.1 我應該用幾大嘅電阻值？
串聯電阻值 (Rs) 使用歐姆定律計算：Rs= (V電源- VF) / IF。使用規格書中嘅最大 VF值（2.4V）以確保喺最壞情況下電流唔超過所需嘅 IF（例如 20mA）。對於 5V 電源：Rs= (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 歐姆。標準嘅 130Ω 或 150Ω 電阻係合適嘅。
10.2 可以用 PWM 信號驅動佢嗎？
可以，脈衝寬度調製 (PWM) 係一種極佳嘅 LED 調光方法。佢比模擬（電流）調光更能保持 LED 嘅顏色特性。確保 PWM 頻率足夠高以避免可見閃爍（通常 >100Hz），並且每個脈衝中嘅峰值電流唔超過 60mA 嘅絕對最大額定值。
10.3 點解發光強度範圍咁闊？
呢個範圍（18-180mcd）代表咗所有生產等級嘅總分佈。個別 LED 被分類到具有更緊湊範圍嘅特定等級（M、N、P、Q、R）。訂購時必須指定所需嘅等級，以保證您應用嘅亮度水平。
10.4 粒 LED 可以用幾耐？
LED 壽命（通常定義為光輸出衰減到初始值 70% 嘅點，L70）喺呢份規格書中無明確說明。壽命極度依賴於操作條件，主要係結溫同驅動電流。喺遠低於最大額定值下操作（例如喺 15-20mA 並有良好熱管理）將顯著延長操作壽命，可能達到數萬小時。
11. 實用設計及使用例子
11.1 狀態指示燈面板
喺工業設備嘅多狀態指示燈面板中，可以將幾粒呢啲 LED（例如用於中高亮度嘅等級 P 或 Q）排成一排。每粒都通過一個串聯電阻（例如，對於 3.3V 或 5V 系統用 150Ω）由微控制器 GPIO 引腳驅動。寬廣嘅視角確保從唔同操作員位置都可以睇到狀態。與回流焊嘅兼容性允許整個電路板，包括 LED 同微控制器，一次過完成焊接。
11.2 薄膜開關背光
可以將一粒等級 R（最高亮度）嘅 LED 放置喺半透明薄膜開關圖標旁邊以提供背光。來自水清透鏡嘅漫射、寬角度光線有助於均勻照亮圖標。低剖面（1.1mm 高度）使其適合纖薄設備設計。
12. 技術原理介紹
呢款 LED 中嘅光發射基於 AlInGaP 製成嘅半導體 p-n 結中嘅電致發光。當施加正向電壓時，來自 n 型區域嘅電子同來自 p 型區域嘅電洞被注入到有源區域（結）。當電子同電洞復合時，佢哋以光子（光）嘅形式釋放能量。晶格中鋁、銦、鎵同磷化物嘅特定成分決定咗帶隙能量，呢個直接定義咗發射光嘅波長（顏色）——喺呢個情況下，係大約 639nm 嘅紅光。"水清" 環氧樹脂透鏡封裝住晶片，提供機械保護，塑造光輸出模式，並增強從半導體材料中提取光線。
13. 技術趨勢及發展
像呢款一樣嘅 SMD 指示燈 LED 嘅總體趨勢係朝向更高效率（每瓦更多流明），呢個允許喺更低驅動電流下實現相同亮度，從而降低功耗同熱量產生。同時，喺保持或改善光學性能嘅同時，持續推動微型化。此外，封裝材料同製造工藝嘅改進增強咗可靠性同兼容性，以滿足無鉛組裝所需嘅日益嚴格嘅焊接曲線。顏色一致性同更緊密嘅分級公差亦係持續發展嘅領域，以滿足需要精確顏色匹配嘅應用需求。
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。 |