目錄
1. 產品概述
本文件提供一款高亮度側發光表面黏著LED的完整技術規格。此元件採用先進的AlInGaP(磷化鋁銦鎵)半導體晶片,可產生鮮明的橘色光輸出。專為自動化組裝製程設計,以8mm載帶包裝並供應於7英吋捲盤,適合大量生產。本產品符合RoHS指令,並歸類為綠色產品。
1.1 核心優勢與目標市場
此LED的主要優勢包括其AlInGaP技術帶來的超高亮度輸出、與紅外線迴焊製程的相容性,以及其側向發光設計,非常適合需要從元件側面照明的應用。其符合EIA標準的封裝確保了廣泛的相容性。此LED主要針對消費性電子產品、工業指示燈、汽車內裝照明以及需要緊湊、可靠且明亮的橘色指示燈的背光應用。
2. 深入技術參數分析
2.1 絕對最大額定值
元件的操作限制定義於環境溫度(Ta)為25°C的條件下。超過這些額定值可能導致永久性損壞。
- 功率消耗 (Pd):75 mW。這是封裝能夠以熱能形式消散的最大功率。
- 峰值順向電流 (IF(峰值)):80 mA。此電流僅允許在脈衝條件下使用,工作週期為1/10,脈衝寬度為0.1ms。
- 連續順向電流 (IFF):
- 30 mA DC。這是連續操作時建議的最大電流。R逆向電壓 (VR
- ):5 V。施加超過此限制的逆向電壓可能導致LED接面崩潰。操作溫度範圍 (Topr
- ):-30°C 至 +85°C。儲存溫度範圍 (Tstg
- ):-40°C 至 +85°C。
紅外線焊接條件:
可承受260°C持續10秒,這是典型的無鉛迴焊製程條件。F2.2 電氣與光學特性
- 關鍵性能參數是在Ta=25°C且順向電流(IVF)為20 mA的條件下量測,除非另有說明。
- 發光強度 (IV):45.0 - 90.0 mcd(典型值)。實際強度有分級(見第3節)。使用近似於CIE明視覺響應曲線的感測器/濾光片進行量測。
- 視角 (2θP1/2):
- 130度(典型值)。此寬視角是側視透鏡設計的特點。d峰值發射波長 (λpF):
- 611 nm(典型值)。這是光譜輸出達到最大值的波長。主波長 (λ
- dF):605 nm(在IFF
- =20mA時的典型值)。這是人眼感知的單一波長,源自CIE色度圖。R光譜線半高寬 (Δλ):17 nm(典型值)。這是衡量發射光譜純度的指標。R順向電壓 (V
F):
2.0 - 2.4 V(在I
F
- =20mA時的典型值)。這是LED導通時兩端的電壓降。逆向電流 (I
- R):
- 10 μA(在VR
- =5V時的最大值)。這是LED處於逆向偏壓時的小量漏電流。靜電放電注意事項:
此元件對靜電放電(ESD)敏感。必須遵循適當的處理程序,包括使用接地手環和防靜電設備,以防止損壞。
3. 分級系統說明
LED的發光強度被分級,以確保同一生產批次內的一致性。分級代碼定義了最小和最大強度範圍。
- 分級代碼 P:45.0 - 71.0 mcdF分級代碼 Q:F71.0 - 112.0 mcd
- 分級代碼 R:112.0 - 180.0 mcd
- 分級代碼 S:180.0 - 280.0 mcd
- 每個強度分級均適用 +/-15% 的公差。此系統讓設計師能根據應用需求選擇合適的亮度等級,平衡成本與性能。4. 性能曲線分析
雖然規格書中引用了特定的圖形曲線(例如圖1為光譜輸出,圖6為視角),但典型的關係可描述如下:
I-V(電流-電壓)曲線:
順向電壓(V
F
)與順向電流(I
- F 4000
- )呈現對數關係。在正常工作範圍內相對穩定,但會隨著電流增加而上升。發光強度 vs. 電流:
- 光輸出大致與順向電流成正比,直到最大額定電流。超過額定電流操作會導致熱量超線性增加和潛在的效率下降(效率衰減)。溫度依賴性:
- 順向電壓通常隨著接面溫度升高而降低(負溫度係數)。發光強度通常隨著溫度上升而下降,這是在高功率或高環境溫度應用中進行熱管理的關鍵考量。
光譜分佈:
發射光譜以611 nm(峰值)為中心,半高寬相對較窄(17 nm),顯示出飽和的橘色光。
5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸與極性此LED採用側視封裝,具有水清透鏡。規格書中提供了詳細的尺寸圖,所有單位均為毫米(除非註明,公差為±0.10mm)。封裝設計符合EIA標準以確保相容性。陰極通常由視覺標記識別,例如封裝上的凹口、綠點或切角。提供了建議的焊接墊佈局和方向,以確保PCB組裝過程中的正確對位和焊接。
- 5.2 載帶與捲盤規格元件供應於帶有保護蓋帶的凸版載帶上,並捲繞在直徑7英吋(178mm)的捲盤上。
- 每捲數量:最小訂購量 (MOQ) 剩餘數量:
- 500 件連續缺件:
- 每捲最多允許兩個。
包裝符合 ANSI/EIA-481 規範。
6. 焊接與組裝指南
- 6.1 迴焊溫度曲線提供了適用於無鉛組裝製程的建議紅外線迴焊溫度曲線。關鍵參數包括:
- 預熱:150–200°C
- 預熱時間:
最長 120 秒。
峰值溫度:
最高 260°C。
液相線以上時間:
- 最長 10 秒(第3頁的建議曲線)。應針對特定的PCB設計、錫膏和使用的迴焊爐來調整此溫度曲線。
- 6.2 手動焊接若需手動焊接:
- 烙鐵溫度:最高 300°C。
- 焊接時間:每個焊點最長 3 秒。
限制為一次焊接循環,以防止塑膠封裝受到熱損傷。
6.3 清潔
僅應使用指定的清潔劑。推薦的溶劑為室溫下的乙醇或異丙醇。LED浸泡時間應少於一分鐘。未指定的化學品可能會損壞環氧樹脂透鏡或封裝。
- 6.4 儲存條件正確的儲存對於保持可焊性和防止吸濕(這可能在迴焊時導致"爆米花效應")至關重要。
- 密封防潮袋 (MBB):儲存於 ≤30°C 且 ≤90% RH。請在袋子密封日期後一年內使用。
- 開袋後:儲存於 ≤30°C 且 ≤60% RH。建議在暴露後一週內完成紅外線迴焊。
- 長期儲存(已開封):儲存在帶有乾燥劑的密封容器中或氮氣乾燥櫃中。
烘烤:
- 若暴露時間超過一週,請在焊接前以約60°C烘烤至少20小時,以去除吸收的水分。7. 應用說明與設計考量7.1 典型應用場景此側發光橘色LED非常適合用於:F狀態指示燈:F用於需要寬視角的消費性電子產品、家電和網路設備上。F背光:F用於側向發光有利的側光式面板、薄膜開關或符號。
- 汽車內裝照明:用於儀表板或中控台照明。
- 工業控制面板:作為機械設備上的警示或狀態燈。
- 7.2 設計考量限流:
務必使用串聯限流電阻或恆流驅動器。使用公式 R = (V
電源
- - VF
- ) / IF
- 計算電阻值。對於5V電源,目標IF
- =20mA且VF
=2.4V,R = (5 - 2.4) / 0.02 = 130 Ω。
熱管理:
儘管功率消耗較低(75mW),若在高環境溫度或接近最大電流下操作,仍需確保足夠的PCB銅箔面積或散熱孔,以維持LED壽命和穩定的光輸出。PESD保護:d如果LED位於暴露位置,請在敏感的輸入線路上加入ESD保護二極體,並在組裝過程中遵循嚴格的ESD處理程序。d光學設計:
側向發光的特性意味著主要光輸出平行於PCB表面。可視需要使用導光管、反射器或擴散片來引導光線。
8. 技術比較與差異化
與標準的頂部發光LED或使用GaAsP等舊技術的LED相比,此AlInGaP側發光LED具有明顯優勢:
更高效率(AlInGaP vs. GaAsP):
AlInGaP技術提供顯著更高的發光效率,在相同電流下產生更亮的輸出。
更優異的色彩飽和度:較窄的光譜半高寬(17nm)相較於光譜更寬的替代方案,能產生更純淨、更飽和的橘色光。設計靈活性(側發光):
此封裝實現了頂部發光LED無法達成的獨特光學設計,節省垂直空間並實現側光式解決方案。
現代製程相容性:
完全相容於紅外線迴焊和自動貼片設備,簡化了現代SMT組裝線。
9. 常見問題 (FAQ)
Q1: 峰值波長和主波長有何不同?
A1: 峰值波長(λ
p
=611nm)是光譜中能量最大的物理點。主波長(λ
d
=605nm)是CIE圖表上的感知顏色點。λ
d
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 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效(Luminous Efficacy) | lm/W(流明/瓦) | 每瓦電能發出的光通量,越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量(Luminous Flux) | lm(流明) | 光源發出的總光量,俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度(Viewing Angle) | °(度),如120° | 光強降至一半時的角度,決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫(CCT) | K(開爾文),如2700K/6500K | 光的顏色冷暖,低值偏黃/暖,高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數(CRI / Ra) | 無單位,0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力,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,如"5-step" | 顏色一致性的量化指標,步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長(Dominant Wavelength) | nm(奈米),如620nm(紅) | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈(Spectral Distribution) | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
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點亮所需的最小電壓,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正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動,電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流(Pulse Current) | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流,用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制,否則過熱損壞。 |
| 反向電壓(Reverse Voltage) | Vr | LED能承受的最大反向電壓,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) | 熱量從晶片傳到焊點的阻力,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),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晶片內部的實際工作溫度。 | 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的"使用壽命"。 |
| 流明維持率(Lumen Maintenance) | %(如70%) | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移(Color Shift) | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化(Thermal Aging) | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 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 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低;陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝(Flip Chip) | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高,適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上,部分轉化為黃/紅光,混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構,控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
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,確保顏色落在極小範圍內。 | 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,每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
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 | 在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的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質(如鉛、汞)。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目,提升市場競爭力。 |