目录
- 1. 产品概述
- 1.1 产品特性
- 1.2 目标应用
- 2. 封装尺寸
- 3. 额定值与特性
- 3.1 绝对最大额定值
- 3.2 建议的红外回流焊曲线（无铅工艺）
- 3.3 电气与光学特性
- 4. 分档系统
- 4.1 正向电压（VF）分档
- 4.2 发光强度（IV）分档
- 4.3 主波长（λd）分档
- 5. 典型性能曲线
- 6. 组装与操作用户指南
- 6.1 清洁
- 6.2 推荐的PCB焊盘布局与焊接方向
- 6.3 载带与卷盘包装规格
- 7. 重要注意事项与应用说明
- 7.1 预期应用范围
- 7.2 储存条件
- 7.3 焊接工艺指南
- 8. 设计考量与技术分析
- 8.1 限流与驱动电路
- 8.2 热管理
- 8.3 均匀照明的光学设计
- 8.4 波长选择与分档影响
- 8.5 与其他LED技术的比较
- 9. 特定应用指导与故障排除
- 9.1 状态指示的典型应用电路
- 9.2 常见问题与解决方案
- 10. 工作原理与技术趋势
- 10.1 基本工作原理
- 10.2 行业趋势
1. 产品概述
本文档详述了一款表面贴装器件（SMD）LED灯的技术规格。该元件专为自动化印刷电路板（PCB）组装而设计，适用于空间受限的关键应用场景。LED采用超亮AlInGaP（铝铟镓磷）半导体芯片产生绿光，并封装于水清透镜内。
1.1 产品特性
- 符合RoHS（有害物质限制）指令要求。
- 采用超亮AlInGaP绿色芯片，引脚镀锡以提升可焊性。
- 采用8mm载带、7英寸直径卷盘包装，兼容EIA（电子工业联盟）标准包装。
- 具备集成电路（IC）兼容的驱动特性。
- 设计兼容自动化贴片组装设备。
- 适用于红外（IR）回流焊接工艺。
1.2 目标应用
本LED适用于广泛的电子设备，包括但不限于：
- 通信设备（例如，无绳电话和手机）。
- 办公自动化设备和笔记本电脑。
- 家用电器和工业控制设备。
- 网络系统和室内标识牌。
- 具体功能包括键盘背光、状态指示灯、微型显示屏以及信号/符号照明。
2. 封装尺寸
LED采用标准SMD封装。透镜颜色为水清，光源为AlInGaP绿色芯片。除非另有说明，所有尺寸公差为±0.1毫米。具体的长度、宽度和高度尺寸详见原始规格书中的详细机械图纸。
3. 额定值与特性
3.1 绝对最大额定值
额定值在环境温度（Ta）为25°C时指定。超出这些值可能导致永久性损坏。
- 功耗（Pd）：62.5 毫瓦
- 峰值正向电流（IF(PEAK)）：60 毫安（占空比1/10，脉冲宽度0.1毫秒条件下）
- 直流正向电流（IF）：25 毫安
- 反向电压（VR）：5 伏
- 工作温度范围（Topr）：-30°C 至 +85°C
- 储存温度范围（Tstg）：-40°C 至 +85°C
- 红外焊接条件：峰值温度260°C，最长持续时间10秒。
3.2 建议的红外回流焊曲线（无铅工艺）
提供了一份推荐的无铅回流焊温度曲线，通常遵循JEDEC标准。该曲线包括预热、保温、回流和冷却阶段，关键峰值温度限制为260°C。
3.3 电气与光学特性
典型性能参数在Ta=25°C、IF=20毫安条件下测量，除非另有说明。
- 发光强度（IV）：18.0 - 71.0 毫坎德拉。使用近似CIE明视觉响应的滤光片测量。
- 视角（2θ1/2）：130 度。定义为发光强度降至轴向值一半时的全角。
- 峰值发射波长（λP）：574 纳米（典型值）。
- 主波长（λd）：567.5 - 576.5 纳米。由CIE色度坐标推导得出。
- 光谱线半宽（Δλ）：15 纳米（典型值）。
- 正向电压（VF）：1.90 - 2.40 伏。
- 反向电流（IR）：10 微安（最大值），测试条件为VR=5伏。
测量注意事项：强调需注意静电放电（ESD）。建议在操作器件时，通过腕带或防静电手套确保人员和设备正确接地。
4. 分档系统
为确保应用一致性，LED根据关键参数进行分档。每个档位均应用了相应的公差。
4.1 正向电压（VF）分档
在IF=20毫安条件下分档。每档公差为±0.1伏。
- 档位4：1.90伏 - 2.00伏
- 档位5：2.00伏 - 2.10伏
- 档位6：2.10伏 - 2.20伏
- 档位7：2.20伏 - 2.30伏
- 档位8：2.30伏 - 2.40伏
4.2 发光强度（IV）分档
在IF=20毫安条件下分档。每档公差为±15%。
- 档位M：18.0 - 28.0 毫坎德拉
- 档位N：28.0 - 45.0 毫坎德拉
- 档位P：45.0 - 71.0 毫坎德拉
4.3 主波长（λd）分档
在IF=20毫安条件下分档。每档公差为±1纳米。
- 档位C：567.5 - 570.5 纳米
- 档位D：570.5 - 573.5 纳米
- 档位E：573.5 - 576.5 纳米
5. 典型性能曲线
规格书包含关键特性的图形表示，以辅助设计。这些曲线通常以正向电流或环境温度为变量绘制，阐明了以下参数的关系和趋势：
- 相对发光强度 vs. 正向电流（IF)
- 正向电压（VF） vs. 正向电流（IF)
- 相对发光强度 vs. 环境温度（Ta)
- 峰值波长 vs. 环境温度（Ta)
- 光谱辐射分布（显示发射峰和半宽）
这些曲线对于理解器件在不同工作条件下的行为，以及进行精确的电路设计和热管理至关重要。
6. 组装与操作用户指南
6.1 清洁
应避免使用未指定的化学清洁剂，以免损坏LED封装。如需清洁，建议在室温下浸入乙醇或异丙醇中，时间不超过一分钟。
6.2 推荐的PCB焊盘布局与焊接方向
提供了建议的PCB焊盘图形（封装），以确保形成良好的焊点并提供机械稳定性。图示还标明了LED相对于PCB焊盘的正确方向（通常由器件上的阴极标识指示）。
6.3 载带与卷盘包装规格
LED以压纹载带形式提供，卷绕在7英寸（178毫米）直径的卷盘上。关键规格包括：
- 载带宽度：8 毫米。
- 元件容纳腔的间距和尺寸。
- 用于密封容纳腔的盖带。
- 卷盘轴心直径、凸缘直径和总体尺寸。
- 标准包装数量：每卷3000片。
- 剩余卷盘最小订购量：500片。
- 符合ANSI/EIA-481规范。
7. 重要注意事项与应用说明
7.1 预期应用范围
本LED设计用于普通电子设备（例如，办公、通信、家用）。未经事先咨询和特定认证，不适用于故障可能直接危及生命或健康的场合（例如，航空、医疗生命支持、关键安全系统）。
7.2 储存条件
- 密封包装：储存温度≤30°C，相对湿度（RH）≤90%。若包装内含干燥剂，建议在一年内使用。
- 已开封包装：储存温度≤30°C，相对湿度（RH）≤60%。元件应在开封后一周内进行红外回流焊（湿度敏感等级3，MSL 3）。
- 长期储存（已开封）：应储存在带干燥剂的密封容器或氮气干燥器中。
- 再烘烤：若LED脱离原包装储存超过一周，在焊接前应在约60°C下烘烤至少20小时，以去除吸收的湿气，防止回流焊过程中发生“爆米花”现象。
7.3 焊接工艺指南
提供详细的焊接参数以确保可靠的组装：
回流焊接（推荐用于无铅工艺）：
- 预热温度：150°C – 200°C
- 预热时间：最长120秒
- 峰值温度：最高260°C
- 峰值温度持续时间：最长10秒（最多允许两次回流焊循环）
手工焊接（电烙铁）：
- 烙铁头温度：最高300°C
- 焊接时间：每个焊盘最长3秒（仅限一次）
关键说明：最佳回流焊曲线取决于具体的PCB设计、元件、焊膏和炉子。提供的曲线是一个符合JEDEC标准的示例。为确保工艺稳健性，必须进行板级特性分析。应进行元件和板级可靠性测试以验证组装工艺。
8. 设计考量与技术分析
8.1 限流与驱动电路
设计驱动电路时，必须考虑在20毫安条件下1.9伏至2.4伏的正向电压（VF）范围。必须使用恒流源或与电压源串联的限流电阻，以防止超过25毫安的绝对最大直流正向电流。限流电阻（Rlimit）的值可使用欧姆定律计算：Rlimit= (Vsupply- VF） / IF。使用分档中的最大VF值进行计算，可确保即使存在个体差异，电流也不会超过预期水平。
8.2 热管理
尽管功耗相对较低，为62.5毫瓦，但正确的热设计对于延长寿命和保持稳定的光输出仍然很重要。必须将环境温度升高导致发光强度降低（如性能曲线所示）的因素纳入应用的亮度要求中。确保LED焊盘周围有足够的PCB铜箔面积有助于散热并维持较低的结温。
8.3 均匀照明的光学设计
130度的宽视角使本LED适用于需要宽泛、漫射照明而非聚焦光束的应用。对于需要更多定向光的背光面板或指示灯，可能需要二次光学元件（如导光板或透镜）。水清透镜本身对光的扩散作用最小。
8.4 波长选择与分档影响
主波长分档（C、D、E）允许设计者根据特定的颜色要求选择LED。例如，需要精确绿色色调进行色彩匹配或信号指示的应用，将受益于指定更严格的波长档位。574纳米的典型峰值波长和15纳米的光谱宽度定义了所发射绿光的色纯度。
8.5 与其他LED技术的比较
使用AlInGaP材料产生绿光，与InGaN（用于蓝色和一些绿色LED）等其他技术相比，在某些方面具有优势。传统上，AlInGaP LED在红到黄绿光谱范围内表现出高效率，并且能在温度变化下保持良好的稳定性。具体选择取决于所需的波长、效率、成本和应用环境。
9. 特定应用指导与故障排除
9.1 状态指示的典型应用电路
一个简单的实现方式是将LED与一个限流电阻串联，连接到微控制器GPIO引脚或系统电压轨（例如，3.3伏或5伏）。然后微控制器可以通过切换引脚来控制指示灯的开关。对于5伏电源供应和目标IF为20毫安的情况，使用保守的VF值2.4伏，电阻值应为 R = (5伏 - 2.4伏) / 0.02安 = 130欧姆。标准的130或150欧姆电阻是合适的。
9.2 常见问题与解决方案
- 光线暗淡或不亮：检查极性（是否接反）。确认具体LED档位的正向电压与驱动电路计算值匹配。使用万用表测量实际电流。
- 多个LED亮度不一致：这通常是由于多个LED在没有独立限流的情况下并联连接时，正向电压（VF）差异造成的。为每个LED使用独立的电阻，或采用恒流驱动阵列。
- 焊接后LED失效：可能由手工焊接时温度过高（>300°C或>3秒）或回流焊曲线不当（超过260°C峰值）引起。验证工艺参数，如果封装曾暴露在潮湿环境中，确保遵循了MSL处理规则。
- ESD损坏：故障可能立即发生，也可能表现为性能随时间逐渐下降。在操作和组装过程中务必遵循ESD预防措施。
10. 工作原理与技术趋势
10.1 基本工作原理
光是通过AlInGaP半导体芯片中的电致发光产生的。当施加超过二极管结电势的正向电压时，电子和空穴被注入有源区并在其中复合。复合过程中释放的能量以光子（光）的形式发射出来。铝、铟、镓和磷化物层的特定成分决定了带隙能量，从而决定了发射光的波长（颜色），在本例中为绿色。
10.2 行业趋势
贴片LED的总体趋势是朝着更高的发光效率（每瓦电输入产生更多光输出）、通过更严格的分档提高颜色一致性，以及在更高温度和电流条件下增强可靠性发展。封装技术持续演进，以实现更好的热性能和光学控制。此外，在保持或增加光输出的同时，持续推动小型化，以及与驱动电子器件集成以实现“智能”照明解决方案。使用坚固、兼容无铅焊接的材料和工艺仍然是全球标准要求。
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。 |