侧发光SMD LED 橙色 5A - 超高亮AlInGaP - 5V反向电压 - 75mW功率 - 中文技术规格书

1. 产品概述

本文档详细阐述了一款高性能侧发光表面贴装器件（SMD）发光二极管（LED）的规格。该器件采用超高亮铝铟镓磷（AlInGaP）半导体芯片，可发出橙色光。其设计采用水清透镜封装，提供宽广的视角，适用于各种需要侧面发光的指示灯和背光应用。本产品符合RoHS（有害物质限制）指令，属于环保产品。其设计兼容标准自动贴片设备和红外（IR）回流焊接工艺，非常适合大批量生产。LED以8mm载带形式提供，卷装于7英寸直径的卷盘上，符合EIA（电子工业联盟）标准包装规范。

2. 深入技术参数分析

2.1 绝对最大额定值

绝对最大额定值定义了可能导致器件永久性损坏的极限值。这些值在环境温度（Ta）为25°C时指定，在任何工作条件下均不得超过。

• 功耗（Pd）：75 mW。这是LED封装在不影响性能或导致失效的情况下，能够以热量形式耗散的最大功率。
• 连续正向电流（IF）：30 mA DC。可以持续施加的最大稳态电流。
• 峰值正向电流：80 mA。此值仅在占空比为1/10、脉冲宽度为0.1ms的脉冲条件下允许。在脉冲模式下超过直流电流额定值，可以实现更高的瞬时亮度。
• 反向电压（VR）：5 V。可以施加在LED反向偏置方向的最大电压。超过此值可能导致结击穿。
• 静电放电（ESD）阈值（HBM）：1000 V（人体模型）。这表明了器件对静电的敏感性；必须遵循正确的ESD处理程序。
• 工作温度范围：-30°C 至 +85°C。LED设计可正常工作的环境温度范围。
• 储存温度范围：-40°C 至 +85°C。器件未通电时安全储存的温度范围。
• 红外回流焊接条件：峰值温度260°C，最长10秒。这定义了封装在组装过程中可承受的热曲线。

2.2 光电特性

这些参数在Ta=25°C下测量，定义了LED在正常工作条件下的典型性能。大多数光学参数的测试电流（IF）为5 mA。

• 发光强度（Iv）：在5 mA下，范围从最小值11.2毫坎德拉（mcd）到典型值71.0 mcd。强度使用经过滤光片匹配明视觉（人眼）响应曲线（CIE）的传感器测量。
• 视角（2θ1/2）：130度。这是发光强度降至中心轴测量值一半时的全角。宽广的视角是采用水清透镜的侧发光LED的特征。
• 峰值发射波长（λP）：611纳米（nm）。这是LED光谱功率输出达到最大值时的波长。
• 主波长（λd）：605 nm。根据CIE色度图计算得出，这是最能代表人眼感知到的LED颜色（橙色）的单一波长。
• 光谱线半宽（Δλ）：17 nm。此参数表示发射光的光谱纯度或带宽，以最大强度一半处的全宽（FWHM）测量。
• 正向电压（VF）：在IF=5mA时，介于1.6 V（最小）和2.3 V（最大）之间。这是LED导通电流时两端的电压降。
• 反向电流（IR）：当施加5V反向电压（VR）时，最大为10微安（μA）。低反向电流是理想的。

3. 分档系统说明

LED的发光强度可能因批次而异。为确保最终用户的一致性，器件根据在5 mA下测量的性能被分类到不同的强度档位。档位代码定义了标有该代码的LED所保证的最小和最大发光强度。每个档位内的容差为 +/- 15%。

• 档位代码 L：11.2 mcd（最小）至 18.0 mcd（最大）
• 档位代码 M：18.0 mcd（最小）至 28.0 mcd（最大）
• 档位代码 N：28.0 mcd（最小）至 45.0 mcd（最大）
• 档位代码 P：45.0 mcd（最小）至 71.0 mcd（最大）

该系统允许设计人员为其应用选择已知亮度范围的LED，有助于在多LED设计中实现均匀照明。

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，图1为光谱分布，图6为视角），但可以根据半导体物理和标准LED特性描述其典型行为。

4.1 正向电流与正向电压（I-V曲线）

AlInGaP材料在5mA时的特征正向电压通常在1.6V至2.3V之间。I-V曲线呈指数关系；正向电压的微小增加会导致正向电流的大幅增加。因此，强烈建议使用恒流源驱动LED，而不是恒压源，以防止热失控并确保稳定的光输出。

4.2 发光强度与正向电流

在相当大的范围内，光输出（发光强度）近似与正向电流成正比。然而，在非常高的电流下，由于芯片内部发热增加（效率下降效应），效率往往会降低。在推荐直流电流或以下工作可确保最佳效率和寿命。

4.3 温度依赖性

与所有半导体一样，LED性能对温度敏感。随着结温升高：

• 正向电压（VF）：略微下降。
• 发光强度（Iv）：下降。AlInGaP LED的光输出具有负温度系数。
• 主波长（λd）：可能会略微偏移，通常随着温度升高向更长波长偏移（红移）。

4.4 光谱分布

光谱输出曲线将在约611 nm（橙红色）处显示一个主峰。17 nm的半宽表明，与白光或宽光谱LED相比，其发射光谱相对较窄，这是单色AlInGaP器件的典型特征。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

规格书包含SMD封装的详细尺寸图。关键特征包括侧发光透镜几何形状、阴极和阳极端子的位置和尺寸，以及整体封装占位面积。除非另有说明，所有尺寸均以毫米为单位提供，标准公差为±0.10 mm。侧视设计使光线平行于PCB的安装平面发射。

5.2 极性识别与焊盘设计

LED具有阳极（+）和阴极（-）端子。规格书提供了PCB设计的建议焊接焊盘布局（焊盘图形）。此布局针对可靠的焊接和机械稳定性进行了优化。它还指明了推荐的焊接方向，以确保均匀的焊角并防止立碑现象（回流焊接时一端翘离焊盘）。遵循这些指南对于实现高良率制造至关重要。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊接曲线

提供了针对无铅（Pb-free）焊接工艺的建议红外（IR）回流曲线。此曲线的关键参数包括：

• 预热/保温区：升温至150-200°C以激活助焊剂并逐渐加热组件，最大限度地减少热冲击。
• 回流区：温度升至最高260°C的峰值。高于液相线（对于SnAgCu焊料通常约为217°C）的时间以及在峰值温度5°C以内的时间对于焊点形成至关重要。
• 峰值温度与时间：封装温度不得超过260°C超过10秒。此限制对于防止LED环氧树脂透镜和内部键合线损坏至关重要。
• 冷却区：受控冷却以正确固化焊点。

6.2 手工焊接

如果必须进行手工焊接，请使用温控烙铁。烙铁头温度不应超过300°C，每个引脚的焊接时间应限制在最多3秒。手工焊接应仅进行一次，以避免热应力。

6.3 清洗

如果焊接后需要清洗，请仅使用指定的溶剂。在常温下将LED浸入乙醇或异丙醇中不超过一分钟是可以接受的。请勿使用未指定的化学清洁剂，因为它们可能会损坏封装材料或透镜。

6.4 储存与操作

• ESD预防措施：该器件对静电放电（ESD）敏感。操作时务必使用腕带、防静电垫和正确接地的设备。
• 湿度敏感性：虽然带有干燥剂的原始密封包装可以保护器件，但一旦打开，LED应储存在温度不超过30°C、相对湿度不超过60%的环境中。对于在原始包装袋外长期储存，请使用带有干燥剂的密封容器。如果开封储存超过一周，建议在回流焊接前进行约60°C、至少20小时的烘烤，以去除吸收的水分并防止“爆米花”现象（回流过程中封装开裂）。

7. 包装与订购信息

7.1 载带与卷盘规格

LED以带有保护盖带的凸起载带形式提供。关键规格包括：

• 载带宽度：8 mm。
• 卷盘直径：7英寸。
• 每卷数量：4000片（满卷）。
• 最小包装数量：余量数量为500片。
• 口袋密封：载带上的空口袋用盖带密封。
• 缺灯：根据规范，最多允许连续两个缺失的LED（空口袋）。

8. 应用说明与设计考量

8.1 典型应用场景

这款侧发光橙色LED适用于各种需要宽广侧面发光模式的应用，包括：

• 状态指示灯：用于消费电子产品、工业控制面板和网络设备，其中宽广的视角非常有益。
• 背光照明：用于侧光式面板、薄膜开关覆盖层或需要光线横向照射的符号。
• 汽车内饰照明：用于仪表盘或控制台照明（需通过特定的汽车级认证）。
• 家电显示屏：指示家用电器上的电源、模式或功能。

8.2 电路设计考量

• 限流：务必使用串联限流电阻或专用的恒流LED驱动器。电阻值可使用欧姆定律计算：R = (电源电压 - VF) / IF。确保电阻的额定功率足够（P = IF² * R）。
• 反向电压保护：尽管LED可以承受5V反向电压，但最好避免施加任何反向偏压。在交流或双极性电路中，可考虑添加反向并联二极管进行保护。
• 热管理：对于在最大直流电流或接近该值下工作，请确保PCB提供足够的热释放。将LED焊盘连接到铺铜区域有助于散热。
• 调光：对于亮度控制，脉宽调制（PWM）是优于模拟电流降低的首选方法，因为它能保持一致的色温。

9. 技术对比与差异化

这款AlInGaP橙色LED具有特定优势：

• 与传统橙色LED（例如GaAsP）相比：AlInGaP技术提供显著更高的发光效率和亮度、更好的温度稳定性以及更长的使用寿命。
• 与荧光粉转换橙色LED相比：作为直接发射半导体，与荧光粉转换类型的更宽光谱相比，它提供更饱和、更纯的橙色（主波长约605 nm的窄光谱）。它通常还具有更快的响应时间。
• 侧发光与顶视封装对比：主要区别在于发光方向。此封装专门设计为平行于PCB发光，解决了垂直空间有限或需要侧面照明的设计挑战。

10. 常见问题解答（FAQ）

10.1 峰值波长和主波长有什么区别？

峰值波长（λP）是LED发射最多光功率的物理波长。主波长（λd）是基于人眼色觉（CIE图表）计算出的值，最能代表我们看到的颜色。对于像这款橙色LED这样的单色LED，它们通常接近但不完全相同。

10.2 我可以以20 mA连续驱动这款LED吗？

可以。绝对最大连续正向电流为30 mA。以20 mA工作符合规格。请记住，根据20 mA时的正向电压（可能略高于5 mA时）重新计算所需的限流电阻值。

10.3 为什么推荐使用恒流驱动器？

LED的正向电压具有负温度系数，并且可能因器件而异。带有串联电阻的恒压源提供基本的限流，但电流仍会随温度漂移。恒流源可确保稳定的光输出，并保护LED免受过流条件的影响，无论VF如何变化。

10.4 订购时如何解读档位代码？

档位代码（例如L、M、N、P）指定了在5 mA下保证的发光强度范围。对于需要均匀亮度的应用，指定并使用同一档位代码的LED。对于要求不高的应用，混合使用可能是可以接受的。

11. 设计与使用案例研究

场景：医疗设备面板上凸起触觉按钮的背光照明。按钮帽为不透明，带有半透明图标，位于PCB上方2mm处。顶视LED会向上发光，浪费光线。安装在按钮旁边的侧发光LED可以将其130度的光束横向射入按钮帽的边缘，从而从内部高效地照亮图标。宽广的视角确保了图标照明的均匀性。橙色提供了清晰的“待机”或“警告”指示。SMD封装允许紧凑、低矮的组装，兼容医疗设备所需的自动化生产和清洁流程。

12. 技术原理介绍

这款LED基于在衬底上外延生长的铝铟镓磷（AlInGaP）半导体材料。当施加正向电压时，电子和空穴被注入有源区，在那里复合，以光子（光）的形式释放能量。晶格中铝、铟和镓的特定比例决定了带隙能量，这直接定义了发射光的波长（颜色）——在本例中为橙色（约605-611 nm）。"超高亮"特性是通过先进的芯片设计和从半导体材料到封装的高效光提取实现的。侧发光效果由特定的模塑透镜几何形状产生，该形状利用内部反射和折射将光从顶部发射芯片重定向到封装侧面。

13. 行业趋势与发展

指示灯和信号LED的趋势继续朝着更高效率、更小封装和更高可靠性发展。AlInGaP技术已经成熟，但在每瓦流明输出方面仍在持续改进。对于需要颜色一致性的应用，如全彩显示屏或汽车组合仪表，越来越强调精确的颜色分档和更严格的公差。随着电子产品的小型化，侧发光和直角封装的应用日益增多，为空间受限的设计提供了创新的背光和状态指示解决方案。此外，与板载控制器（智能LED）的集成以及与高温焊接工艺的改进兼容性，是满足先进汽车和工业应用需求的持续发展领域。