目录
- 1. 产品概述
- 2. 技术参数详解
- 2.1 绝对最大额定值
- 2.2 电气与光学特性
- 3. 分档系统说明
- 3.1 发光强度分档
- 3.2 主波长分档
- 4. 性能曲线分析
- 5. 机械与封装信息
- 5.1 封装尺寸与引脚定义
- 5.2 推荐焊盘布局
- 6. 焊接与组装指南
- 6.1 回流焊温度曲线
- 6.2 存储与操作
- 6.3 清洗
- 7. 包装与订购信息
- 8. 应用建议
- 8.1 典型应用场景
- 8.2 设计注意事项
- 9. 技术对比与差异化
- 10. 常见问题解答 (FAQ)
- 10.1 能否同时驱动两个LED颜色?
- 10.2 峰值波长与主波长有何区别?
- 10.3 订购时如何解读分档代码?
- 11. 实际设计案例分析
- 12. 技术原理介绍
- 13. 技术发展趋势
1. 产品概述
本文档详细阐述了一款双色、侧发光表面贴装器件(SMD)LED的技术规格。该元件在单一封装内集成了两个不同的铝铟镓磷(AlInGaP)半导体芯片,能够发出绿色和黄色光。专为自动化组装工艺设计,采用透明透镜,并以编带盘卷形式供货,适用于大批量生产。其主要应用是作为空间受限且需要侧面发光轮廓的电子设备中的指示灯或状态灯。
2. 技术参数详解
2.1 绝对最大额定值
为防止永久性损坏,器件不得在超出这些限制的条件下工作。关键额定值包括每颗芯片最大直流正向电流30 mA,峰值正向电流80 mA(在占空比1/10的脉冲条件下),以及最大反向电压5 V。每颗芯片的总功耗限制为72 mW。工作环境温度范围规定为-30°C至+85°C。
2.2 电气与光学特性
关键性能参数在标准测试电流20 mA和环境温度25°C下测得。对于绿色芯片,典型发光强度为35.0 mcd(毫坎德拉),最小值为18.0 mcd。黄色芯片通常更亮,典型值为75.0 mcd,最小值为28.0 mcd。两颗芯片都具有130度的极宽视角(2θ1/2),提供广阔的可见范围。两种颜色的典型正向电压(VF)均为2.0 V,最大值为2.4 V。主波长绿色约为571 nm,黄色约为589 nm,这决定了它们在人眼感知中的颜色。
3. 分档系统说明
为确保生产中的颜色和亮度一致性,LED根据发光强度和主波长进行分类分档。
3.1 发光强度分档
绿色LED提供强度档位M、N、P和Q,覆盖范围从18.0 mcd到112.0 mcd。黄色LED使用档位N、P、Q和R,覆盖28.0 mcd到180.0 mcd。每个档位内部允许±15%的公差。
3.2 主波长分档
仅针对绿色LED,定义了主波长档位C、D和E,分别对应波长范围567.5-570.5 nm、570.5-573.5 nm和573.5-576.5 nm,每个档位公差为±1 nm。这种精确控制允许在应用中匹配特定的色点。
4. 性能曲线分析
虽然规格书中引用了具体的图形曲线(例如第6页的典型特性曲线),但它们通常说明了正向电流(IF)与发光强度(IV)、正向电压(VF)之间的关系,以及环境温度对光输出的影响。这些曲线对于设计人员理解LED在非标准工作条件下的行为至关重要,例如在非20 mA电流驱动或在高温环境下工作。
5. 机械与封装信息
5.1 封装尺寸与引脚定义
该LED符合行业标准的SMD封装外形。引脚分配对于正确操作至关重要:阴极2(C2)连接到绿色芯片的阳极(隐含共阳极配置),阴极1(C1)连接到黄色芯片的阳极。侧发光设计意味着主要的光发射方向垂直于安装平面。
5.2 推荐焊盘布局
提供了建议的焊盘布局,以确保在回流焊过程中实现可靠的焊接和正确的机械对准。遵循这些尺寸有助于防止立碑现象并确保良好的焊点形成。
6. 焊接与组装指南
6.1 回流焊温度曲线
推荐使用详细的红外(IR)回流焊温度曲线进行无铅焊接工艺。关键参数包括预热阶段、受控的升温速率、峰值本体温度不超过260°C(持续10秒)以及受控的冷却阶段。此温度曲线对于防止热冲击和损坏LED封装及内部键合线至关重要。
6.2 存储与操作
该LED对湿气敏感。如果原装的密封防潮袋被打开,元件应在一周内使用,或储存在干燥环境中(≤30°C/60% RH)。若储存超过一周,在焊接前需要在约60°C下烘烤20小时,以去除吸收的湿气,防止回流焊过程中发生“爆米花”效应。
6.3 清洗
如果焊接后需要清洗,只能使用酒精类溶剂,如异丙醇或乙醇。LED应在常温下浸泡少于一分钟。其他未指定的化学品可能会损坏环氧树脂透镜或封装。
7. 包装与订购信息
该器件以标准8mm载带形式供应,卷绕在7英寸(178mm)直径的卷盘上。每卷包含3000片。载带和卷盘规格符合ANSI/EIA 481标准,确保与自动化贴片设备的兼容性。型号LTST-S326KGJSKT唯一标识了这款采用透明透镜的双色侧发光型号。
8. 应用建议
8.1 典型应用场景
这款LED非常适合空间受限、需要从PCB侧面进行状态指示的应用,例如超薄消费电子产品(手机、平板电脑)、面板安装指示灯、汽车仪表盘照明和工业控制界面。其双色功能允许在单个元件位置显示两种不同的状态(例如,通电/绿色,待机/黄色)。
8.2 设计注意事项
设计人员必须在每颗LED芯片上串联适当的限流电阻。电阻值使用欧姆定律计算:R = (Vcc - VF) / IF,其中VF是正向电压(为设计余量,使用最大值2.4V),IF是所需的驱动电流(≤30 mA DC)。操作时必须采取静电放电(ESD)防护措施;工作站和人员必须正确接地。
9. 技术对比与差异化
该元件的主要差异化特点在于其侧发光封装中的双色能力以及铝铟镓磷(AlInGaP)技术的使用。与旧技术相比,AlInGaP LED通常在红、橙、黄色方面提供更高的效率和更好的温度稳定性。当观察方向平行于PCB表面时,侧发光外形相对于顶发光LED具有明显优势。
10. 常见问题解答 (FAQ)
10.1 能否同时驱动两个LED颜色?
可以,但必须遵守总功耗和热限制。同时以最大直流电流30 mA驱动两颗芯片会接近组合功率限制,因此在高温环境下可能需要热管理或降额使用。
10.2 峰值波长与主波长有何区别?
峰值波长(λP)是LED光谱输出曲线最高点处的波长。主波长(λd)源自CIE色度图上的色坐标,代表人眼感知为相同颜色的纯单色光的单一波长。主波长对于颜色规格更为相关。
10.3 订购时如何解读分档代码?
为确保产品外观一致,请指定所需的发光强度档位(例如P),对于绿色LED,还需指定主波长档位(例如D)。这可以确保您生产批次中的所有LED都具有紧密匹配的亮度和颜色。
11. 实际设计案例分析
考虑一个具有超薄外壳的便携式医疗设备。状态LED必须通过一个小的侧窗可见。使用这款双色侧发光LED可以节省PCB面积。绿灯指示正常工作(20 mA驱动),黄灯指示低电量警告(以较低电流驱动,例如15 mA,以区分亮度)。该设计使用独立的微控制器GPIO引脚和串联电阻来独立控制每种颜色。130度的宽视角确保了即使用户的观察角度没有完全对齐也能清晰可见。
12. 技术原理介绍
这款LED利用铝铟镓磷(AlInGaP)半导体材料发光。当在p-n结上施加正向电压时,电子和空穴复合,以光子的形式释放能量。AlInGaP合金的特定带隙能量决定了发射光的波长(颜色)——在本例中为绿色和黄色。侧发光效果是通过将LED芯片侧向安装在封装内实现的,发光面朝向封装环氧树脂透镜的侧壁。
13. 技术发展趋势
指示灯LED的发展趋势持续朝着更高效率(每单位电功率产生更多光输出)、通过更严格的分档提高颜色一致性以及更高的集成度(例如在微小封装中实现多色和可寻址LED)方向发展。同时,也注重在更高温度条件下(如汽车引擎盖下应用或靠近大功率处理器)增强可靠性。小型化的驱动力持续存在,推动封装尺寸更小,同时保持或改善光学性能。
LED规格术语详解
LED技术术语完整解释
一、光电性能核心指标
| 术语 | 单位/表示 | 通俗解释 | 为什么重要 |
|---|---|---|---|
| 光效(Luminous Efficacy) | lm/W(流明/瓦) | 每瓦电能发出的光通量,越高越节能。 | 直接决定灯具的能效等级与电费成本。 |
| 光通量(Luminous Flux) | lm(流明) | 光源发出的总光量,俗称"亮度"。 | 决定灯具够不够亮。 |
| 发光角度(Viewing Angle) | °(度),如120° | 光强降至一半时的角度,决定光束宽窄。 | 影响光照范围与均匀度。 |
| 色温(CCT) | K(开尔文),如2700K/6500K | 光的颜色冷暖,低值偏黄/暖,高值偏白/冷。 | 决定照明氛围与适用场景。 |
| 显色指数(CRI / Ra) | 无单位,0–100 | 光源还原物体真实颜色的能力,Ra≥80为佳。 | 影响色彩真实性,用于商场、美术馆等高要求场所。 |
| 色容差(SDCM) | 麦克亚当椭圆步数,如"5-step" | 颜色一致性的量化指标,步数越小颜色越一致。 | 保证同一批灯具颜色无差异。 |
| 主波长(Dominant Wavelength) | nm(纳米),如620nm(红) | 彩色LED颜色对应的波长值。 | 决定红、黄、绿等单色LED的色相。 |
| 光谱分布(Spectral Distribution) | 波长 vs. 强度曲线 | 显示LED发出的光在各波长的强度分布。 | 影响显色性与颜色品质。 |
二、电气参数
| 术语 | 符号 | 通俗解释 | 设计注意事项 |
|---|---|---|---|
| 正向电压(Forward Voltage) | Vf | LED点亮所需的最小电压,类似"启动门槛"。 | 驱动电源电压需≥Vf,多个LED串联时电压累加。 |
| 正向电流(Forward Current) | If | 使LED正常发光的电流值。 | 常采用恒流驱动,电流决定亮度与寿命。 |
| 最大脉冲电流(Pulse Current) | Ifp | 短时间内可承受的峰值电流,用于调光或闪光。 | 脉冲宽度与占空比需严格控制,否则过热损坏。 |
| 反向电压(Reverse Voltage) | Vr | LED能承受的最大反向电压,超过则可能击穿。 | 电路中需防止反接或电压冲击。 |
| 热阻(Thermal Resistance) | Rth(°C/W) | 热量从芯片传到焊点的阻力,值越低散热越好。 | 高热阻需更强散热设计,否则结温升高。 |
| 静电放电耐受(ESD Immunity) | V(HBM),如1000V | 抗静电打击能力,值越高越不易被静电损坏。 | 生产中需做好防静电措施,尤其高灵敏度LED。 |
三、热管理与可靠性
| 术语 | 关键指标 | 通俗解释 | 影响 |
|---|---|---|---|
| 结温(Junction Temperature) | Tj(°C) | LED芯片内部的实际工作温度。 | 每降低10°C,寿命可能延长一倍;过高导致光衰、色漂移。 |
| 光衰(Lumen Depreciation) | L70 / L80(小时) | 亮度降至初始值70%或80%所需时间。 | 直接定义LED的"使用寿命"。 |
| 流明维持率(Lumen Maintenance) | %(如70%) | 使用一段时间后剩余亮度的百分比。 | 表征长期使用后的亮度保持能力。 |
| 色漂移(Color Shift) | Δu′v′ 或 麦克亚当椭圆 | 使用过程中颜色的变化程度。 | 影响照明场景的颜色一致性。 |
| 热老化(Thermal Aging) | 材料性能下降 | 因长期高温导致的封装材料劣化。 | 可能导致亮度下降、颜色变化或开路失效。 |
四、封装与材料
| 术语 | 常见类型 | 通俗解释 | 特点与应用 |
|---|---|---|---|
| 封装类型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保护芯片并提供光学、热学接口的外壳材料。 | EMC耐热好、成本低;陶瓷散热优、寿命长。 |
| 芯片结构 | 正装、倒装(Flip Chip) | 芯片电极布置方式。 | 倒装散热更好、光效更高,适用于高功率。 |
| 荧光粉涂层 | YAG、硅酸盐、氮化物 | 覆盖在蓝光芯片上,部分转化为黄/红光,混合成白光。 | 不同荧光粉影响光效、色温与显色性。 |
| 透镜/光学设计 | 平面、微透镜、全反射 | 封装表面的光学结构,控制光线分布。 | 决定发光角度与配光曲线。 |
五、质量控制与分档
| 术语 | 分档内容 | 通俗解释 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分档 | 代码如 2G、2H | 按亮度高低分组,每组有最小/最大流明值。 | 确保同一批产品亮度一致。 |
| 电压分档 | 代码如 6W、6X | 按正向电压范围分组。 | 便于驱动电源匹配,提高系统效率。 |
| 色区分档 | 5-step MacAdam椭圆 | 按颜色坐标分组,确保颜色落在极小范围内。 | 保证颜色一致性,避免同一灯具内颜色不均。 |
| 色温分档 | 2700K、3000K等 | 按色温分组,每组有对应的坐标范围。 | 满足不同场景的色温需求。 |
六、测试与认证
| 术语 | 标准/测试 | 通俗解释 | 意义 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明维持测试 | 在恒温条件下长期点亮,记录亮度衰减数据。 | 用于推算LED寿命(结合TM-21)。 |
| TM-21 | 寿命推演标准 | 基于LM-80数据推算实际使用条件下的寿命。 | 提供科学的寿命预测。 |
| IESNA标准 | 照明工程学会标准 | 涵盖光学、电气、热学测试方法。 | 行业公认的测试依据。 |
| RoHS / REACH | 环保认证 | 确保产品不含有害物质(如铅、汞)。 | 进入国际市场的准入条件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效认证 | 针对照明产品的能效与性能认证。 | 常用于政府采购、补贴项目,提升市场竞争力。 |