67-31A系列大功率顶视LED技术规格书 - P-LCC-3封装 - 最高3.95V - 110mW - 蓝色

1. 产品概述

67-31A系列是一类采用紧凑型P-LCC-3表面贴装封装设计的大功率顶视LED。该器件旨在提供高光通量输出和宽广的视角，特别适用于需要均匀照明和指示功能的应用。该系列提供柔橙色、红色和黄色等多种颜色变体，本文档详述的特定型号采用封装在无色透明树脂中的蓝色InGaN芯片。

该LED系列的核心优势包括其高电流承载能力、适合自动贴装的坚固结构，以及与回流焊和波峰焊工艺的兼容性。其设计集成了内部反射器，可优化光耦合效率，这是导光管和背光应用的关键特性。其低电流需求进一步增强了其在电源效率至关重要的便携式电子设备中的适用性。

2. 技术参数深度解析

2.1 绝对最大额定值

该器件规定在以下绝对最大限值内可靠工作，测量环境温度（T_A）为25°C。超出这些额定值可能导致永久性损坏。

• 反向电压（V_R）：5 V - 可施加在LED端子上的最大反向电压。
• 正向电流（I_F）：30 mA - 建议用于正常工作的最大连续直流正向电流。
• 峰值正向电流（I_FP）：100 mA - 在1 kHz频率、占空比1/10条件下规定的最大允许脉冲正向电流。
• 功耗（P_d）：110 mW - 器件可耗散的最大功率。
• 静电放电（ESD）人体模型：150 V - 人体模型ESD耐受电压，表明其具有敏感性，需要采取标准ESD防护措施。
• 工作温度（T_opr）：-40°C 至 +85°C - 可靠工作的环境温度范围。
• 储存温度（T_stg）：-40°C 至 +90°C - 安全储存的温度范围。
• 焊接温度（T_sol）：回流焊：最高260°C，最长10秒；手工焊接：最高350°C，每引脚最长3秒。

2.2 光电特性

关键性能参数在标准测试条件下定义：I_F= 30 mA，T_A= 25°C，除非另有说明。

• 发光强度（I_V）：范围从最小285 mcd到最大715 mcd。未指定典型值，表明性能通过分档系统管理。
• 视角（2θ_1/2）：120°（典型值）。此宽视角是定义性特征，由封装设计和内部反射器实现，确保宽广且均匀的光分布。
• 峰值波长（λ_P）：468 nm（典型值）。这是光谱功率分布达到最大值时的波长。
• 主波长（λ_d）：464.5 nm 至 476.5 nm。这是人眼感知的单色波长，等同于发射光的颜色。应用±1 nm的容差。
• 光谱带宽（Δλ）：35 nm（典型值）。这定义了发射光谱在其最大功率一半处的宽度（半高全宽）。
• 正向电压（V_F）：2.75 V 至 3.95 V。在30 mA驱动下LED两端的电压降。标注±0.1V的容差。
• 反向电流（I_R）：10 μA（最大值），条件为V_R= 5V。

3. 分档系统说明

为确保生产中的颜色和亮度一致性，LED根据三个关键参数进行分类。

3.1 主波长分档（A组）

定义LED的精确颜色（色调）。分档标记为A9至A12，每个分档覆盖整体464.5-476.5 nm规格内的3 nm范围。

3.2 发光强度分档

定义亮度输出。分档标记为T1、T2、U1和U2，具有递增的最小和最大mcd值。这允许根据应用选择合适的亮度。

3.3 正向电压分档（M组）

定义电气特性。分档标记为M5至M8，每个分档覆盖整体2.75-3.95 V规格内的0.3 V范围。这对于电路设计非常有用，特别是在串联驱动多个LED时。

4. 性能曲线分析

规格书引用了典型的光电特性曲线。虽然提供的文本中未详述具体图表，但此类曲线通常包括：

• I-V（电流-电压）曲线：显示正向电压（V_F）与正向电流（I_F）之间的关系。它展示了二极管的指数特性，强调了当电压超过开启阈值后需要使用限流电阻。
• 相对发光强度 vs. 正向电流：说明光输出如何随驱动电流增加，通常在规定工作范围内呈近似线性关系。
• 相对发光强度 vs. 环境温度：显示随着结温升高，光输出会降额。这对于高功率或高环境温度应用中的热管理至关重要。
• 光谱功率分布：相对强度与波长的关系图，显示在约468 nm处的峰值和35 nm的带宽。

5. 机械与包装信息

5.1 封装尺寸与极性

LED采用P-LCC-3（塑料有引线芯片载体）封装。尺寸图规定了长度、宽度、高度和引脚位置。清晰显示了极性指示器（通常是凹口或标记的阴极），以确保组装时方向正确。提供了推荐的焊盘布局设计，以确保正确的焊接和机械稳定性。

5.2 卷带包装

器件以卷带形式供应，用于自动组装。规定了载带尺寸，每卷标准装载数量为2000片。还提供了卷盘尺寸，供贴片机处理。包装包含防潮措施：元件包装在带有干燥剂和湿度指示卡的铝箔防潮袋中，以防止焊接前吸湿损坏。

6. 焊接与组装指南

该LED适用于标准焊接工艺。

• 回流焊：最高峰值温度260°C，持续时间不超过10秒。
• 手工焊接：烙铁头温度不应超过350°C，每引脚接触时间限制在3秒内。
• 注意事项：提供了一个关键警告：必须使用一个外部限流电阻与LED串联。其指数型I-V特性意味着电压的微小增加会导致电流大幅、破坏性的增加。在处理和组装的所有阶段都应遵循适当的ESD处理程序。

7. 可靠性测试

产品经过一系列全面的可靠性测试，置信水平为90%，批次容限不合格品率（LTPD）为10%。关键测试包括：

• 回流焊耐性
• 温度循环（-40°C 至 +100°C）
• 热冲击（-10°C 至 +100°C）
• 高温储存（100°C）
• 低温储存（-40°C）
• 直流工作寿命（30 mA，25°C）
• 高温高湿（85°C/85% RH）

这些测试验证了器件在各种环境和操作应力下的稳健性。

8. 应用建议

8.1 典型应用场景

• 消费电子产品指示灯和背光：音视频设备、机顶盒、游戏机。
• 办公和家用设备：打印机、路由器、家电、控制面板。
• 平面背光：用于LCD、薄膜开关和发光符号。
• 导光管应用：其宽视角和内部反射器设计使其非常适合将光耦合到塑料导光管中，用于状态指示或装饰照明。
• 通用指示：任何需要明亮、可靠的表面贴装状态指示灯的应用。

8.2 设计考量

• 电流限制：始终使用串联电阻。根据电源电压（V_cc）、LED的正向电压（V_F - 为安全起见使用最大值）和所需的正向电流（I_F）计算其阻值。R = (V_cc - V_F) / I_F.
• 热管理：虽然功耗较低，但在高环境温度或最大电流下工作时，应确保足够的PCB铜箔面积或散热设计，以维持光输出和寿命。
• 光学设计：对于导光管应用，LED应精确对准导光管的输入表面。宽视角有助于最大化耦合效率。

9. 技术对比与差异化

67-31A系列通过以下几个关键特性实现差异化：

• 封装：与更小的芯片LED相比，P-LCC-3封装提供了坚固、行业标准的封装尺寸，具有良好的热性能和机械性能。
• 视角：120°的视角明显宽于许多标准顶视LED（通常为60-80°）。这对于需要广域照明的应用是一个主要优势。
• 内部反射器：这一集成光学特性增强了光提取和方向性，与没有此特性的LED相比，提高了在导光管和背光设计中的效率。
• 电流能力：30 mA的连续电流额定值，相比额定电流为5-20 mA的低电流指示灯LED，提供了更高的亮度潜力。

10. 常见问题解答（基于技术参数）

问：使用5V电源时，我应该使用多大的电阻？

答：采用保守设计，使用最大V_F值3.95V和I_F值30mA：R = (5V - 3.95V) / 0.03A = 35 欧姆。使用最接近的标准值（例如33或39欧姆）并检查额定功率。

问：我可以用PWM信号驱动此LED进行调光吗？

答：可以。LED可以使用PWM有效调光。确保脉冲中的峰值电流不超过100 mA的I_FP额定值，且平均电流不超过30 mA的I_F.

问：温度如何影响性能？

答：发光强度通常随着结温升高而降低。正向电压也会随着温度升高而略微下降。在苛刻环境下，为保持亮度一致，可能需要热管理和/或光学反馈。

问：峰值波长和主波长有什么区别？

答：峰值波长（468 nm）是发射光谱的物理峰值。主波长（464.5-476.5 nm）是人眼感知的颜色，根据完整光谱计算得出。主波长对于颜色指示更为相关。

11. 实际用例

场景：为网络路由器设计一个使用导光管的状态指示面板。

1. 选型：从U1或U2发光强度分档中选择一个67-31A LED以获得高可见度。选择一致的主波长分档（例如A10），以确保多个单元间颜色均匀。

2. 电路设计：路由器内部逻辑工作在3.3V。使用典型的V_F值3.2V和I_F值20 mA以节省功耗：R = (3.3V - 3.2V) / 0.02A = 5 欧姆。一个5.1欧姆的电阻将是合适的。

3. 布局：将LED放置在PCB上，正对导光管的入口点下方。遵循推荐的焊盘布局以确保可靠性。

4. 结果：120°的宽视角有效地将光耦合到导光管中，形成一个明亮、均匀照明的指示灯，从各个角度都能清晰可见，以简单可靠的解决方案满足了设计要求。

12. 工作原理

LED基于半导体中的电致发光原理工作。核心组件是InGaN（氮化铟镓）芯片。当施加超过二极管开启阈值的正向电压时，电子和空穴被注入到半导体的有源区。这些载流子复合，以光子（光）的形式释放能量。InGaN材料的特定成分决定了带隙能量，进而定义了发射光的波长（颜色）——在本例中为蓝色。无色透明环氧树脂封装料保护芯片，充当透镜以塑形光输出，如果需要不同颜色（如提到的柔橙色、红色、黄色），可能含有荧光粉，但对于蓝色版本，它保持透明。

13. 技术趋势

LED行业持续向更高效率、更小尺寸和更高集成度发展。与67-31A等器件相关的趋势包括：

• 效率提升：持续的材料科学改进旨在产生更高的每瓦流明数（光效），从而在相同电流下实现更亮的输出，或在相同亮度下实现更低的功耗。
• 小型化：虽然P-LCC-3是标准封装，但同时也存在向更小的芯片级封装（CSP）LED发展的趋势，适用于空间受限的应用，尽管通常在视角和易处理性方面有所权衡。
• 颜色一致性改善：外延生长和分档工艺的进步带来了更严格的波长和强度分布，减少了在大批量应用中进行选择性分档的需求。
• 可靠性增强：封装材料（环氧树脂、硅胶）和芯片贴装技术的改进不断推动工作温度范围和寿命的极限，尤其是在高电流或高温条件下。