LED灯珠 313-2SUBC/C470/S400-A4 规格书 - 蓝色 - 3.4V正向电压 - 20mA工作电流 - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档提供了313-2SUBC/C470/S400-A4 LED灯珠的完整技术规格。该元件是一款高亮度蓝色发光二极管，专为要求可靠和稳健性能的应用而设计。它符合包括RoHS、欧盟REACH和无卤标准在内的关键环保法规，确保其适用于对材料有严格要求的现代电子设计。

该LED以编带盘装形式提供，适用于自动化组装工艺，并提供多种视角以满足不同的应用需求。其主要设计目标是在标准的灯珠封装形式下提供更高的发光强度。

2. 技术参数详解

2.1 绝对最大额定值

绝对最大额定值定义了超出此范围可能导致器件永久损坏的极限值。这些值在环境温度（Ta）为25°C时指定。

• 连续正向电流（IF）：25 mA。这是可以连续施加的最大直流电流。
• 峰值正向电流（IFP）：100 mA。此值仅在占空比为1/10、频率为1 kHz的脉冲条件下允许。
• 反向电压（VR）：5 V。在反向偏置下超过此电压可能导致结击穿。
• 功耗（Pd）：120 mW。这是器件可以耗散的最大功率。
• 工作温度（Topr）：-40 至 +85 °C。器件设计在此温度范围内工作。
• 储存温度（Tstg）：-40 至 +100 °C。
• 焊接温度（Tsol）：260°C，持续5秒，定义了回流焊接曲线的容差。

2.2 电光特性

电光特性在标准测试条件下（Ta=25°C，IF=20mA）测量，代表器件的典型性能。

• 发光强度（Iv）：630（最小值），1000（典型值） mcd。这是衡量蓝光感知亮度的指标。测量不确定度为±10%。
• 视角（2θ1/2）：20°（典型值）。此角度定义了发光强度降至其最大值一半时的角宽度。
• 峰值波长（λp）：468 nm（典型值）。光谱发射最强的波长。
• 主波长（λd）：470 nm（典型值）。人眼感知到的单一波长，不确定度为±1.0 nm。
• 光谱辐射带宽（Δλ）：35 nm（典型值）。发射光的光谱宽度。
• 正向电压（VF）：3.4（典型值），4.0（最大值） V。LED在20mA下工作时的压降，不确定度为±0.1V。
• 反向电流（IR）：50 μA（最大值），在VR=5V条件下。器件反向偏置时的小漏电流。

3. 分档系统说明

该产品采用分档系统，根据关键光学和电学参数对单元进行分类，以确保最终用户的一致性。包装上的标签指示了这些分档：

• CAT：发光强度等级。根据测量的Iv输出对LED进行分组。
• HUE：主波长等级。根据λd对LED进行分组，以确保颜色一致性。
• REF：正向电压等级。根据VF对LED进行分组，以帮助电路设计实现一致的电流驱动。

该系统允许设计人员选择符合其应用特定要求的LED，对于颜色或亮度均匀性至关重要的应用尤为重要。

4. 性能曲线分析

规格书包含多条特性曲线，说明了器件在不同条件下的行为。

4.1 相对强度 vs. 波长

此曲线显示了发射蓝光的光谱功率分布，中心波长约为468-470 nm，典型带宽为35 nm。它证实了LED输出的单色性。

4.2 指向性图

指向性图直观地展示了20度视角，显示了当观察角度偏离中心轴（0度）时，发光强度如何下降。

4.3 正向电流 vs. 正向电压（IV曲线）

这条基本曲线显示了半导体二极管的电流（I）和电压（V）之间的指数关系。20mA下典型的正向电压3.4V被明确标示。该曲线对于设计限流电路至关重要。

4.4 相对强度 vs. 正向电流

此曲线表明光输出（相对强度）随正向电流增加而增加。然而，操作必须保持在绝对最大额定值（25mA连续）以内，以防止过热和加速老化。

4.5 温度依赖性曲线

两条关键曲线显示了环境温度（Ta）的影响：
相对强度 vs. 环境温度：显示随着结温升高，光输出通常会降低。这对于高功率或高环境温度应用中的热管理是一个关键的考虑因素。
正向电流 vs. 环境温度：说明了正向电压特性如何随温度变化，如果由恒压源驱动，这会影响所汲取的电流。

5. 机械与封装信息

该LED采用标准灯珠式封装，带有两个引脚。封装图纸提供了PCB焊盘设计和机械集成的关键尺寸。

• 所有尺寸均以毫米为单位提供。
• 一个关键规格是凸缘的高度必须小于1.5mm（0.059英寸）。
• 除非另有说明，尺寸的标准公差为±0.25mm。
• 图纸清楚地标明了阴极（通常是较短的引脚或透镜上的平面侧），以便在安装时正确识别极性。

遵守这些尺寸对于在自动化组装中正确放置以及确保LED在PCB上正确就位至关重要。

6. 焊接与组装指南

正确处理对于保持器件可靠性和性能至关重要。

6.1 引脚成型

• 弯曲必须发生在距离环氧树脂灯珠底部至少3mm的位置，以避免对内部芯片和键合线产生应力。
• 成型必须在焊接前 soldering.
• 完成。引脚应在室温下切割。PCB孔必须与LED引脚完美对齐，以避免安装应力。
• PCB孔必须与LED引脚完美对齐，以避免安装应力。

6.2 储存

• 推荐储存条件：≤ 30°C 且 ≤ 70% 相对湿度。
• 运输后的保质期：在此条件下为3个月。
• 如需更长时间储存（最长1年），请使用充有氮气和干燥剂的密封容器。
• 一旦打开，请在24小时内使用，以防吸潮。
• 避免在潮湿环境中温度骤变，以防冷凝。

6.3 焊接工艺

关键规则：保持焊点到环氧树脂灯珠的最小距离为3mm。

手工焊接：
烙铁头温度：最高300°C（最大30W烙铁）。
每个引脚的焊接时间：最长3秒。

波峰（DIP）焊接：
预热温度：最高100°C（最长60秒）。
焊锡槽温度和时间：最高260°C，最长5秒。
提供了推荐的焊接温度曲线，强调受控的升温速率、高于液相线的规定时间以及受控的冷却。

重要注意事项：
在高温操作期间避免对引脚施加应力。
不要焊接（浸焊或手工焊）超过一次。
焊接后，在LED冷却至室温前，保护其免受机械冲击。
使用能达到可靠焊点的尽可能低的温度。

6.4 清洗

• 如有必要，仅使用室温下的异丙醇清洗，时间≤ 1分钟。
• 使用前在室温下干燥。
• 通常不推荐超声波清洗。如果绝对需要，必须进行广泛的预验证以确保不会造成损坏，因为这取决于功率、频率和组装条件。

7. 包装与订购信息

7.1 包装规格

LED的包装旨在防止静电放电（ESD）和湿气损坏：
1. LED放置在防静电袋中。
2. 防静电袋装入内盒。
3. 内盒装入外箱。

包装数量：
每袋200至500片。
每内盒5袋。
每外箱10个内盒。

7.2 标签说明

包装标签包括：
CPN：客户零件号。
P/N：制造商零件号（例如，313-2SUBC/C470/S400-A4）。
QTY：包装内数量。
CAT/HUE/REF：分别代表发光强度、主波长和正向电压的分档代码。
LOT No：可追溯的生产批号。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

基于其高亮度和蓝色特性，此LED适用于：
•状态指示灯：消费电子和工业电子中的电源开启、待机或功能激活指示灯。
•背光：用于小型LCD显示屏、键盘或设备（如显示器、电视或电话）中的装饰照明（如规格书所列）。
•面板照明：用于开关、控制面板或仪表的照明。

8.2 设计注意事项

• 限流：始终使用串联电阻或恒流驱动器将正向电流限制在所需值（例如，典型亮度为20mA），切勿直接连接到电压源。
• 热管理：虽然功耗较低（最大120mW），但如果使用多个LED或环境温度较高，请确保足够的通风，因为效率会随温度下降。
• PCB布局：请严格按照封装尺寸设计。确保PCB上的极性标记与LED的阴极匹配。
• ESD防护：虽然没有明确说明为高度敏感，但建议在组装过程中遵循半导体标准的ESD处理预防措施。

9. 技术对比与差异化

根据规格书，此LED的关键差异化特点是：
1. 高亮度：在20mA下典型发光强度为1000 mcd，对于标准灯珠封装的蓝色LED来说非常出色。
2. 环保合规：完全符合RoHS、REACH和无卤标准，使其适用于具有严格环保法规的全球市场。
3. 结构坚固：为可靠性而设计，提供了清晰的焊接和处理指南以确保使用寿命。
4. 分档：提供强度、波长和电压分档，允许在需要一致性的应用中进行更严格的设计控制。

与未分档或低强度LED相比，此器件在关键因素至关重要的应用中提供了更好的一致性和性能。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

问：我可以用30mA驱动这个LED以获得更高亮度吗？
答：不可以。连续正向电流的绝对最大额定值是25mA。超过此额定值有过热和加速老化的风险，可能导致永久损坏。如需更高亮度，请选择额定电流更高的LED。

问：使用5V电源时，我应该使用多大的电阻值？
答：使用欧姆定律：R = (电源电压 - Vf) / If。假设典型Vf为3.4V，目标If为20mA：R = (5 - 3.4) / 0.02 = 80 欧姆。使用最大Vf（4.0V）来计算最小安全电阻值：R_min = (5 - 4.0) / 0.02 = 50 欧姆。使用像68或75欧姆这样的标准值是合适的，即使对于低Vf的LED也能确保电流保持在20mA以下。

问：为什么视角只有20度？
答：20度视角是此特定LED的设计特性，通过环氧树脂透镜的形状实现。它将光线集中到更窄的光束中，从而产生更高的轴向发光强度（mcd）。如需更宽的照明，则需要视角更宽的LED（例如，60°或120°）。

问：温度如何影响性能？
答：如曲线所示，环境温度升高会导致光输出下降和正向电压偏移。为了稳定运行，尤其是在高温环境中，应考虑适当的热设计（例如，PCB铜面积、通风）以及驱动电路中可能的温度补偿。

11. 实际用例示例

场景：为网络路由器设计状态指示灯面板。
该面板需要一个明亮、醒目的蓝色LED来指示“WAN活动”状态。需要四个相同的LED以实现对称。

设计步骤：
1. 选型：选择313-2SUBC/C470/S400-A4，因其高亮度（典型值1000 mcd）和蓝色。
2. 电路设计：路由器的内部逻辑电源为3.3V。使用典型的Vf 3.4V会带来挑战，因为3.3V低于所需的Vf。因此，LED不能直接从3.3V驱动。需要一个简单的电荷泵或升压电路来产生>4.0V的电压，或者必须选择具有更低Vf的替代LED。这突显了在设计早期检查电源电压与正向电压的重要性。
3. PCB布局：使用封装图纸创建焊盘。在PCB丝印上添加极性标记（例如，阴极用方形焊盘）。
4. 组装：LED以编带盘装形式订购。贴片机使用焊盘提供的正确中心坐标进行编程。回流焊接曲线遵循推荐的260°C峰值温度，持续5秒。
5. 分档：为确保四个LED具有相同的颜色和亮度，下订单时要求来自相同HUE和CAT分档的单元。

12. 工作原理简介

此LED是一种半导体光源。其核心是由InGaN（氮化铟镓）材料制成的芯片，如器件选择指南所示。当施加超过二极管阈值（约3.4V）的正向电压时，电子和空穴被注入半导体结的有源区。当这些载流子复合时，它们以光子（光）的形式释放能量。InGaN合金的具体成分决定了带隙能量，进而决定了发射光的波长（颜色）——在本例中为蓝色（~470 nm）。环氧树脂封装用于保护精密的半导体芯片，作为透镜塑造光输出光束（形成20°视角），并配制成水白色以最大化透光率。

13. 技术趋势与背景

基于InGaN技术的蓝色LED代表了固态照明的重大进步。高效蓝色LED的开发是一项重大的科学成就，使得白光LED（通过蓝色与黄色荧光粉组合）和全彩RGB显示器的创建成为可能。此特定组件体现了该技术成熟、商业优化的版本。当前LED发展的趋势集中在提高效率（每瓦流明）、改善白光的显色指数（CRI）、实现更高的功率密度和进一步小型化。虽然这是一个标准的灯珠封装，但行业正越来越多地转向表面贴装器件（SMD）封装，如2835或3030，以获得更好的热性能和自动化组装。此规格书中强调的环保合规性（RoHS、无卤）现在已成为标准要求，反映了电子行业对可持续性和材料安全的关注。