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1. 产品概述
本文档详述了一款双色、直插式安装的LED指示灯的技术规格。该器件采用黑色塑料直角外壳设计,便于在印刷电路板上组装和堆叠配置。它集成了固态光源,具有高效率、低功耗的特点。
1.1 核心特性与优势
- 增强对比度:黑色外壳材料提供高对比度,提升了指示灯的可见性。
- 双色光源:采用AlInGaP半导体芯片,可在单一封装内产生黄光和黄绿光。
- 高能效:功耗低,在10mA驱动电流下,典型正向电压为2.0V。
- 环保合规:无铅结构,完全符合RoHS指令。
- 便于制造:采用适用于自动化组装流程的编带包装。已按JEDEC Level 3标准进行预处理,湿度敏感等级为MSL3。
1.2 目标应用
本元件适用于各类电子设备中的状态指示和背光,包括:
- 通信设备
- 计算机外设与主板
- 消费电子产品
- 家用电器
2. 深入技术参数分析
除非另有说明,所有规格均在环境温度25°C下定义。
2.1 绝对最大额定值
超出这些限值的应力可能导致器件永久性损坏。
- 功耗:52 mW(黄光和黄绿光LED均适用)
- 连续正向电流:20 mA 直流
- 峰值正向电流:60 mA(脉冲宽度 ≤ 10μs,占空比 ≤ 1/10)
- 工作温度范围:-40°C 至 +85°C
- 存储温度范围:-40°C 至 +100°C
- 引脚焊接温度:最高260°C,持续5秒,测量点距LED本体2.0mm。
2.2 电气与光学特性
下表总结了在10mA标准测试电流驱动下的关键性能参数。
光学参数:
- 发光强度:两种颜色的典型值均为11 mcd,范围从4 mcd(最小值)到29 mcd(最大值)。强度测量使用经过CIE明视觉响应曲线滤波的传感器。
- 视角:110度。通过白色漫射透镜实现此宽视角,确保在离轴位置也有良好的可见性。
- 峰值波长:黄绿光约为574 nm,黄光约为590 nm。
- 主波长:定义感知颜色。黄绿光:569 nm(典型值),范围565-572 nm。黄光:590 nm(典型值),范围582-594 nm。
- 光谱带宽:两种颜色均约为20 nm,表明光谱输出相对纯净。
电气参数:
- 正向电压:典型值为2.0V,在10mA下范围为1.6V(最小值)至2.5V(最大值)。此参数对于电路设计中的限流电阻计算至关重要。
- 反向电流:施加5V反向电压时,最大为10 μA。重要提示:本器件并非设计用于反向偏置工作;此测试条件仅用于表征。
3. 分档系统规范
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
每种颜色定义了两个强度档位,档位限值的容差为±30%。
- 档位A:4 mcd 至 13 mcd @ 10mA
- 档位B:13 mcd 至 29 mcd @ 10mA
3.2 主波长分档
波长分档对发射颜色进行严格控制,档位限值的容差为±1nm。
黄绿光:
- 档位1:565 nm 至 569 nm
- 档位2:569 nm 至 572 nm
黄光:
- 档位1:582 nm 至 588 nm
- 档位2:588 nm 至 594 nm
强度和波长的具体分档代码标注在产品包装上,使设计者能够选择符合其应用对亮度和颜色均匀性要求的元件。
4. 机械与包装信息
4.1 外形与尺寸
该器件采用直角直插式安装方式。关键尺寸说明:
- 所有尺寸单位均为毫米。
- 除非尺寸图上另有规定,标准公差为±0.25mm。
- 外壳材料为黑色塑料。
- LED采用白色漫射透镜。
4.2 包装规格
元件以行业标准的编带形式提供,适用于自动插件。
- 载带:黑色导电聚苯乙烯合金,厚度0.50 mm ± 0.06 mm。
- 卷盘容量:每13英寸卷盘500件。
- 包装层级:
- 1卷盘上的500件放入防潮袋中,袋内附有干燥剂和湿度指示卡。
- 2个防潮袋(总计1000件)装入内盒。
- 10个内盒(总计10000件)装入外箱以便运输。
5. 组装、操作与应用指南
5.1 存储与湿度敏感性
本产品湿度敏感等级为MSL3。遵循以下程序对于防止回流焊过程中因湿气造成损坏至关重要。
- 密封包装:在≤ 30°C和≤ 70% RH条件下存储。在袋子密封后一年内使用。
- 已开封包装:如果防潮袋已打开,元件必须在≤ 30°C和≤ 60% RH条件下存储。
- 车间寿命:打开原包装袋后,元件应在168小时(7天)内进行红外回流焊接。
- 延长存储/烘烤:若在原包装袋外存储超过168小时,应将其存放在带有干燥剂的密封容器中。组装前,需在60°C下烘烤至少48小时以去除吸收的湿气。
5.2 焊接与组装说明
- 引脚成型:如需弯曲引脚,请在距离LED透镜基座至少3mm处进行。切勿以透镜基座为支点。成型操作应在室温下、焊接前进行。
- PCB组装:插件时施加最小的压紧力,以避免对元件造成机械应力。
- 焊接:保持透镜/外壳基座与引脚焊点之间的最小距离为2mm。切勿将透镜浸入焊料或清洗溶剂中。
- 清洗:如果需要进行组装后清洗,仅使用酒精类溶剂,如异丙醇。
5.3 应用设计考量
- 电流限制:务必使用串联电阻将正向电流限制在建议的最大值20mA直流。使用公式 R = (电源电压 - VF) / IF 计算电阻值,其中VF取自规格书的典型值或最大正向电压。
- 热管理:虽然功耗较低,但仍需确保工作环境温度不超过85°C。避免将LED放置在靠近其他发热元件的位置。
- 反向电压保护:由于LED并非设计用于反向偏置,请确保电路设计防止施加反向电压,例如在交流或双极性驱动电路中使用时。可能需要并联一个反向偏置的保护二极管。
- 视觉设计:110度视角和漫射透镜提供了宽广、均匀的照明。黑色外壳最大限度地减少了光导管效应并提高了对比度,使其适用于面板安装的指示灯。
6. 性能曲线与典型特性
规格书包含关键关系的图形表示,这对于详细的设计分析至关重要。
- 相对发光强度 vs. 正向电流:显示光输出如何随电流增加,通常在较高电流下由于热效应呈亚线性增长。
- 正向电压 vs. 正向电流:说明了二极管的I-V特性,对于理解不同驱动条件下的电压要求很重要。
- 相对发光强度 vs. 环境温度:展示了结温升高时光输出的下降,这是高温应用中的关键因素。
- 光谱分布:显示黄光和黄绿光LED的相对辐射功率与波长的关系图,突出显示了峰值波长和主波长。
这些曲线使设计者能够预测非标准条件(例如,不同的驱动电流或温度)下的性能,并优化其电路以提高效率和寿命。
7. 技术对比与差异化
这款双色直插式LED在其类别中具有特定优势:
- 单一封装的多功能性:在单个直角封装中集成两种不同颜色(黄光和黄绿光),与使用两个独立的单色LED相比,节省了电路板空间并简化了库存管理。
- 为可见性优化:宽视角漫射透镜与高对比度黑色外壳的组合,专为视角和清晰度至关重要的状态指示而设计。
- 适用于直插式的坚固结构:引脚成型和焊接间隙的设计考量表明,该元件是为满足直插式组装的物理要求和潜在的手动操作而构建的。
- 标准化分档:清晰的光强和波长分档结构,支持需要跨多个单元实现严格颜色和亮度匹配的应用。
8. 常见问题解答
Q1: 峰值波长和主波长有什么区别?
A1: 峰值波长是发射光功率最大的波长。主波长是从CIE色度图上的色坐标推导出来的,代表与LED感知颜色相匹配的纯光谱色的单一波长。λd通常与颜色规格更相关。
Q2: 我可以连续以20mA驱动这个LED吗?
A2: 可以,20mA直流是最大连续正向电流额定值。为了确保长期可靠运行,通常建议以较低的电流驱动LED,例如10-15mA,以减少热应力并延长寿命,特别是在预期环境温度较高的情况下。
Q3: MSL等级为3级。这对我的生产过程意味着什么?
A3: 湿度敏感等级3级意味着,在防潮袋打开后,封装可以在车间条件(≤ 30°C / 60% RH)下暴露长达168小时(7天),然后才需要在回流焊接前进行烘烤。您必须跟踪袋子打开的时间,如果超过时限,请遵循烘烤说明。
Q4: 订购时如何解读分档代码?
A4: 您通常需要为您所需的颜色(黄光或黄绿光)指定所需的发光强度档位(A或B)和主波长档位(1或2)的组合。例如,"黄光,档位B2"将指定一个具有较高亮度(13-29 mcd)且主波长在588-594 nm之间的黄光LED。请咨询制造商以获取可用的组合。
9. 设计与使用案例研究
场景:为网络路由器设计双状态指示灯
设计师需要在前面板上设置两个状态指示灯:一个用于"电源开启"(常亮黄光),另一个用于"网络活动"(闪烁黄绿光)。空间有限。
解决方案:每个指示灯使用一个LTL-R14FGSAJH61T LED。
- 电路设计:从5V电源轨创建两个独立的驱动电路。为每个LED计算限流电阻。使用10mA下典型VF为2.0V:R = (5V - 2.0V) / 0.01A = 300Ω。一个标准的330Ω电阻将提供大约9.1mA的电流,这是一个安全高效的驱动电流。
- 微控制器接口:两个LED的阴极(可能共地)接地。黄光和黄绿光芯片的阳极通过330Ω电阻分别连接到微控制器的独立GPIO引脚。MCU可以使黄光LED常亮,并使黄绿光LED闪烁以指示活动。
- 机械实现:直角外壳允许LED平行于电路板安装在主PCB上,透镜向上穿过路由器前面板的孔。黑色外壳防止了两个紧密安装的指示灯之间的漏光。
- 元件选择:为确保数千台设备外观一致,设计师指定所有用于"电源开启"指示灯的LED必须来自相同的波长和强度档位(例如,黄光,档位A1)。
这种方法节省了电路板面积,通过使用编带元件的自动插件简化了组装,并提供了一种简洁、专业的指示灯解决方案。
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。 |