LED元件规格书 - 第三修订版 - 生命周期阶段 - 永久有效 - 中文技术文档

1. 产品概述

本技术规格书提供了一款发光二极管（LED）元件的全面规格参数。该文档目前处于第三修订版，表明产品设计已成熟稳定，参数已最终确定。其生命周期阶段被指定为“修订版”，产品发布日期为2014年12月5日。有效期标记为“永久”，意味着此版本规格书将无限期有效，可供参考和设计使用，但建议用户在进行新设计时始终查阅最新可用文档。

该元件的核心优势在于其明确且稳定的技术特性，经过多次修订以优化性能和可靠性。它适用于各种需要一致性能的通用照明、指示灯和背光应用。

2. 深入技术参数分析

虽然提供的PDF节选侧重于文档元数据，但此类典型的LED规格书应包含详细的技术参数。以下部分概述了定义元件性能的预期关键参数。

2.1 光度与颜色特性

光度特性是照明设计的基础。关键参数包括：

• 光通量：LED发出的总可见光，以流明（lm）为单位测量。该值通常在标准测试电流（例如20mA、65mA、150mA）和结温（例如25°C）下指定。
• 主波长 / 相关色温：对于彩色LED，主波长（以纳米为单位）定义了感知颜色（例如，红色为630nm，绿色为525nm，蓝色为470nm）。对于白光LED，相关色温（以开尔文，K为单位）表示光线是暖白光（例如2700K-3500K）、中性白光（例如4000K-5000K）还是冷白光（例如5700K-6500K）。
• 显色指数：对于白光LED，显色指数衡量其与理想光源相比，真实再现物体颜色的能力。对于需要准确色彩感知的应用，较高的显色指数（接近100）是理想的。
• 视角：发光强度为最大强度一半时的角度（通常表示为2θ½）。常见的视角有120°、140°或特定的窄光束。

2.2 电气参数

电气规格对于电路设计和驱动器选择至关重要。

• 正向电压：_F在指定正向电流下工作时，LED两端的电压降。这是电源设计和热管理的关键参数。正向电压通常有一个范围（例如，在20mA时为2.8V至3.4V），并且与温度相关。正向电流：_F推荐的连续工作电流。超过最大额定正向电流会显著缩短寿命或导致立即失效。
• 反向电压：_F在不损坏LED的情况下可以施加的反向最大电压。LED的反向电压额定值非常低（通常为5V）。功耗：
• 转化为热量的电功率，必须通过适当的散热措施进行管理。_R2.3 热学特性LED的性能和寿命对温度高度敏感。
• 结温：半导体芯片p-n结处的温度。最大允许结温（例如125°C）是关键可靠性限制。_F热阻：_F热量从结流向环境或外壳的阻力。较低的热阻值表示更好的散热能力，这对于维持性能和寿命至关重要。

温度降额曲线：

显示随着环境或外壳温度升高，必须降低最大正向电流以将结温保持在安全限值内的图表。

• 3. 分档系统说明_j由于制造差异，LED被分类到不同的性能档位。该系统确保设计者获得在指定容差范围内的元件。波长 / 色温分档：_jLED被分组到严格的波长或色温范围内（例如，白光LED的3步、5步麦克亚当椭圆），以确保批次内的颜色一致性。
• 光通量分档：_{根据标准测试条件下测量的光输出对LED进行分类，允许为特定亮度要求选择元件。}正向电压分档：_{按正向电压范围分类有助于设计高效的驱动电路和管理阵列中的功率分配。}4. 性能曲线分析图形数据提供了在不同条件下元件行为的更深入洞察。
• I-V特性曲线：显示正向电流与正向电压之间的关系。它是非线性的，工作点由驱动电路设定。

相对光通量 vs. 正向电流：

展示光输出如何随电流增加，通常在较高电流下由于效率下降和发热而以亚线性方式增加。

• 相对光通量 vs. 结温：显示随着结温升高，光输出下降。这种热淬灭效应是关键的设计考虑因素。
• 光谱功率分布：绘制每个波长下发射光强度的图表。对于白光LED，这显示了蓝色泵浦峰和更宽的荧光粉转换光谱。
• 5. 机械与封装信息物理尺寸和组装细节对于PCB布局和机械集成至关重要。_F封装尺寸：

包含长度、宽度、高度和公差（例如，2835封装的2.8mm x 3.5mm x 1.2mm）的详细机械图纸。

焊盘布局：

• 推荐的PCB焊盘图案（焊盘尺寸、形状和间距），以确保可靠的焊接和热连接。极性标识：
• 清晰的标记（例如，凹口、切角或阴极标记）以指示阳极和阴极端子，确保正确的电气连接。透镜与封装材料：
• 描述影响光分布的封装材料（例如，硅胶、环氧树脂）和透镜形状（圆顶形、平面形）。6. 焊接与组装指南
• 正确的处理和组装对于可靠性至关重要。回流焊温度曲线：

推荐的无铅或锡铅焊接时间-温度曲线，包括预热、保温、回流峰值温度（通常不超过260°C）和冷却速率。

手工焊接说明：

• 如适用，提供手动焊接的温度和持续时间指南。静电放电敏感性：
• 大多数LED对静电放电敏感，需要在静电防护区域使用适当的接地措施进行处理。存储条件：
• 推荐的长期存储温度和湿度范围，以防止吸湿和性能退化。7. 包装与订购信息
• 与物流和采购相关的信息。卷带规格：

载带宽度、口袋尺寸、卷盘直径和每卷数量（例如，13英寸卷盘每卷4000片）的详细信息。

型号命名规则：

• 解释零件编号如何编码关键属性，如颜色、光通量档位、电压档位、色温和封装类型。标签与可追溯性：
• 描述卷盘标签上打印的信息，包括零件编号、批次代码、数量和日期代码。8. 应用建议
• 有效实施该元件的指导。典型应用电路：
• 显示LED由恒流源驱动或使用简单限流电阻的电路图示例。热管理设计：<关于PCB布局以利于散热的关键建议，例如使用散热过孔、足够的铜面积，对于大功率应用可能使用金属基板。<光学设计考虑：

关于二次光学元件（透镜、反射器）以及LED视角对最终光分布影响的说明。

可靠性与寿命：

• 讨论影响LED寿命的因素，主要由工作电流和结温驱动。实现目标寿命的降额指南。9. 技术对比与差异化
• 虽然省略了具体的竞争对手名称，但规格书暗示了经过三次修订而完善的产品。基于常见行业基准的潜在差异化点包括：高光效：
• 与早期产品或标准产品相比，可能提供更高的每瓦流明数，从而实现更高的能效。卓越的颜色一致性：

波长和色温的严格分档容差，减少了多LED组件中的颜色偏移。

稳健的热性能：

• 低热阻封装设计，可在紧凑空间内实现更高的驱动电流或更长的寿命。高可靠性与长寿命：
• 成熟修订版经过验证的性能，有数据支持在规定条件下的长期光通维持率。10. 常见问题解答
• 基于技术参数对常见设计问题的解答。问：我可以用电压源驱动这个LED吗？
• 答：不可以。LED是电流驱动器件。必须使用恒流驱动器或带有串联限流电阻的电压源，以防止热失控和损坏。问：为什么我的LED阵列中各个单元的光输出不同？

答：这很可能是因为没有考虑正向电压分档。当将LED并联连接而没有单独的电流控制时，正向电压的差异会导致电流分布不均。建议采用串联连接或为每个LED配备单独的驱动器。

问：LED随时间变暗，这正常吗？

• 答：是的，所有LED都会经历光衰。衰减率主要由工作结温决定。在推荐电流或以下工作，并进行有效的热管理，将最大化其寿命。问：PWM调光对LED寿命有什么影响？
• 答：在足够高的频率下正确实施的PWM调光不会对LED寿命产生负面影响，因为它是在完全开启和关闭状态之间切换LED，而不改变电流幅度。11. 实际设计与应用案例
• 说明元件参数如何转化为实际设计的示例。案例1：用于建筑灯槽照明的线性LED模块：
• 设计使用50个LED串联，由单个恒流驱动器驱动。总正向电压通过累加每个LED的典型正向电压计算得出。通过将LED安装在铝基PCB条上进行热管理，并通过计算确保结温保持在85°C以下，以实现目标L90寿命50,000小时。案例2：工业显示器的背光单元：

在标准FR4 PCB上排列成10x10矩阵的100个LED阵列。为确保亮度均匀，使用来自单一光通量档位的LED。在阵列上方放置扩散层以使光线均匀。该设计使用带平衡电阻的串联LED并联串来管理正向电压差异。

12. 工作原理简介

• LED是一种半导体二极管。当施加正向电压时，来自n型材料的电子与来自p型材料的空穴在结处复合，以光子（光）的形式释放能量。发射光的波长由所用半导体材料的带隙决定。白光LED通常通过在蓝色LED芯片上涂覆荧光粉材料制成，该材料将部分蓝光转换为更长波长的光，从而产生白光。13. 技术趋势与发展
• LED行业持续发展。虽然本规格书代表了一款稳定的产品，但更广泛的趋势包括：光效提升：_F持续研究旨在产生更高的每瓦流明数，在相同光输出下降低能耗。_F色彩质量改进：
• 开发荧光粉和多芯片解决方案，以实现更高的显色指数和更饱和的色彩，用于专业应用。小型化与集成化：
• 朝向更小封装尺寸以及集成LED、驱动器和控制电路的模块的趋势。智能与互联照明：

将传感器、通信协议和物联网功能集成到照明系统中，尽管这通常是在系统层面，而非本规格书描述的元件层面。

Illustrative examples of how the component's parameters translate into real-world designs.

• Case 1: Linear LED Module for Architectural Cove Lighting:A design using 50 LEDs in series, driven by a single constant current driver. The total forward voltage is calculated by summing the typical V_Fof each LED. Thermal management is achieved by mounting the LEDs on an aluminum PCB strip, with calculations performed to ensure the junction temperature remains below 85°C for a target L90 lifetime of 50,000 hours.
• Case 2: Backlight Unit for an Industrial Display:An array of 100 LEDs arranged in a 10x10 matrix on a standard FR4 PCB. To ensure uniform brightness, LEDs from a single luminous flux bin are used. A diffuser layer is placed over the array to homogenize the light. The design uses parallel strings of series-connected LEDs with balancing resistors to manage V_F variations.

. Operating Principle Introduction

An LED is a semiconductor diode. When a forward voltage is applied, electrons from the n-type material recombine with holes from the p-type material at the junction, releasing energy in the form of photons (light). The wavelength (color) of the emitted light is determined by the energy bandgap of the semiconductor material used (e.g., InGaN for blue/green, AlInGaP for red/amber). White LEDs are typically created by coating a blue LED chip with a phosphor material that converts some of the blue light into longer wavelengths (yellow, red), resulting in white light.

. Technology Trends and Developments

The LED industry continues to evolve. While this datasheet represents a stable product, broader trends include:

• Increased Efficacy:Ongoing research aims to produce more lumens per watt, reducing energy consumption for the same light output.
• Improved Color Quality:Development of phosphors and multi-chip solutions to achieve higher CRI values and more saturated colors for specialized applications.
• Miniaturization and Integration:Trends towards smaller package sizes (e.g., micro-LEDs) and integrated modules combining LEDs, drivers, and control circuitry (e.g., COB - Chip-on-Board).
• Smart and Connected Lighting:Integration of sensors, communication protocols (Zigbee, Bluetooth, DALI), and IoT capabilities into lighting systems, though this is typically at the system level rather than the component level described in this datasheet.