Philips LUXEON Rebel installation Guide
应用简介 AB32
LUXEON® Rebel
组装与操作信息
简介
本应用简介将介绍 LUXEON® Rebel 二极管电路板设计及组装的程序。
LUXEON Rebel 是 一 款 革 命 性 的 超 小 型 表 面 贴 装 式 高 功 率 LED。
LUXEON Rebel 提供的是光输出高，散热性能极佳的小型封装器件。
其精巧的小型设计能在保证电路板单位面积光输出最大化的同时能保
持高光效和高流明维持率。
良好的运行状态，电路板设计及散热管理是高光输出量和长时间的
LED 流明保持的必要条件。
目录
1. 器件 .................................................................................................................. 3
1.1 说明 ........................................................................................................... .3
1.2 光心 ........................................................................................................... .3
1.3 透镜夹持 .................................
................................................................... 5
1.4 透镜清洁 ....................................................................................................5
1.5 电气隔离 ....................................................................................................5
2. 电路板设计准则 ................................................................................................ 6
1 印制电路板（PCB）的要求 .......................................................................6
2.
2.2 LUXEON Rebel 的封脚与盘焊图案 ............................................................6
2.3 表面处理 ....................................................................................................8
2.4 LUXEON Rebel 器件贴装紧密度 ................................................................ 8
3. FR4-玻璃纤维积层板 ......
.................................................................................. 8
3.1 材料属性 ....................................................................................................8
3.2 最佳散热设计 ............................................................................................8
3.3 散热孔设计 .........................................................................................
...... 10
3.4 器件间隔 ..................................................................................................12
3.5 热阻 .......................................................................................................... 14
4. 金属芯印制电路板（MCPCB）设计 ...............................................................18
5. 组装程序建议与参数信息 .................................................................
............... 19
5.1 模板设计 ..................................................................................................19
5.2 焊膏 .......................................................................................................... 19
5.3 贴片机吸嘴 ............................................................................................... 20
5.4 贴片机参数 ......................................
......................................................... 21
5.5 贴装精度 ..................................................................................................22
5.6 回流焊温度曲线 ........................................................................................ 23
5.7 回流焊精度 ............................................................................................... 24
5.8 空洞检测与可焊性指示器 ...
...................................................................... 24
6. JEDEC湿度敏感度等级 ................................................................................... 26
LUXEON Rebel 电路板设计与组装应用简介 AB32 (10/08)
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1. 器件
1.1 说明
LUXEON Rebel 配有电性绝缘垫。LUXEON Rebel 的横截面图如图 1 所示，LED 负极和散热引脚都经陶瓷基座绝缘隔离绝缘。 “引
脚”一词指的是 LUXEON Rebel 上的散热引脚或电气触点。
硅质透镜
TVS 防静电二极管
负极
LED 芯片
固晶层
陶瓷基座
金属内部连接层
散热引脚
(电性绝缘)
图 1. LUXEON Rebel截面图。
1.2 光心
LED 有三项用于理论光心定位的特性，分别是表面基准点，背面金属及 LED 的轮廓。
如图 2 所示，以 LUXEON Rebel 封装上的基准点为参照是定位理论光心最精确的方法。可采用以下方法通过 LED 封装基准点确
定 LUXEON Rebel 上的光心 ：
在基准点 F1 和 F2 的中心之间绘制一条虚拟的连1.
将参照点 F2 作为支点，将连线逆时针旋转 19.66º2.
理论光心就在这条线上，在 F2 基准点的中心以上 2.248mm 处。3.
在确定了理论光心之后，即可将理论光心周围 0.290mm 直径范围内的圆形区域作为光心。
请注意尽管我们仅为整个 LUXE
(AlInGaP)LED 之间的金属引脚分布有所不同。
ON Rebel 系列 标出了基准点的常规位置，但如图 3 所示氮化铟镓 (InGaN)LED 和磷化铝铟镓
尽管基准点是确定透镜光心最准确的方法，但我们也可以利用 LED 的边缘或背面金属引脚来进行定位。光心在距离 LUXEON
Rebel 表面和侧面 1.525mm 处。在图 2 中也可以看到光心到基层表面边缘的距离。
此外，如图 4 所示，还可以利用散热引脚的边缘确定光心位置，透镜的光心就在理论光心周围 0.350mm 直径的圆周范围内。
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Theoretical
Optical Center
Theoretical
Optical Center
理论光心
图 2. 利用LUXEON Rebel LED 正面的基准点是定位理论光心和圆形顶中心最精确的方法。尺寸单位：mm。
图 3. LUXEON Rebel的氮化铟镓 (InGaN) LED 和磷化铝铟镓 (AlInGaP) LED 封装图。LUXEON Rebe 磷化铝铟镓
(AlInGaP)（左侧）的基准点与金属引脚相连，但 LUXEON Rebel 氮化铟镓 (InGaN) （右侧）的基准点为绝缘点。
LUXEON Rebel 电路板设计与组装应用简介 AB32 (10/08)
圆形顶中心投影
圆形顶轮廓投影
图 4. 可利用背面散热引脚边缘确定光心位置。圆形顶的中心就在该光心周围半径 0.35mm 的圆周范围内。尺寸单位：mm。
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器件（续）
1.3 透镜夹持
在使用贴片机时应保证其吸嘴未对 LED 透镜施加任何压力。吸嘴的内部贴装贴片机必须保持透镜清洁。欲了解更多信息敬请参
阅本文件中的“贴片与贴装吸嘴”部分内容。
手动夹持也应遵守此项要求。只能夹持 LED 的基层侧面，不得夹持透镜。
由于 LUXEON Rebel 的尺寸较小，因此器件对透镜能承受的作用力大小也有限制。请勿使用超过 3N（300g）的夹持力直接作用
在透镜上。用力过大会造成器件的机械性损伤。
图 5. LUXEON二极管的正确夹持示意图。
图 6. 不正确夹持示意图—请勿夹住透镜。
1.4 透镜清洁
请勿将 LUXEON Rebel 透镜曝露在尘土及碎屑较多的环境中。过多的尘土及碎屑会导致对器件的光输出性能下降。
如需清洁二极管，首先请使用不起毛的拭子轻轻擦拭。在必要的情况下，请使用不起毛的拭子及异丙醇轻轻擦拭，清除透镜上的
污垢。请勿使用其他试剂进行清洁，因为试剂可能会对 LED 组合器件产生不良影响。
1.5 电气隔离
LUXEON Rebel 配有电性绝缘垫。LUXEON Rebel 的横截面图如图 1 所示，LED 负极（或正极）和散热引脚都经陶瓷基座绝缘隔
离绝缘。
如须将多个 LUXEON Rebel LED 串联在一起使用，则会在电气金属引脚与散热金属引脚之间产生较大的电压差。任何设计都
必须符合有关安全距离及绝缘距离标准的要求，即所谓的电气间隙和爬电距离。相关标准包括 IEC 60065 影音设备标准及 IEC
60598 一般照明应用标准等。
符合相关标准的要求是应用与设计必须遵守的规范。如适当进行电气隔离或对电路采取防短路保护等适当措施，可将数十个
LUXEON Rebel 二极管串联使用。鉴于 LUXEON Rebel 二极管的使用方式有许多，必须按照现行相关标准对每种设计进行评
估。作为参照，可将 LUXEON Rebel 表面电气金属引脚与底面电气金属引脚之间的最短距离分为 x,y 和 z 三维，其最短距离均应
>0.35mm。
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2. 路板设计准则
2.1 印制电路板（PCB）的要求
可将 LUXEON Rebel 二极管安装在双层的 FR4 玻璃纤维积层板，多层 FR4 玻璃纤维积层板或 MCPCB ( 金属芯印制电路板 ) 上。
为了保证 LUXEON Rebel 的最佳工作状态，应尽可能降低器件的热阻通径。
双层 FR4 玻璃纤维积层板（带有通孔或填盖孔）是成本最低的有效散热封装方案。MCPCB 电路板的一大优势在于其硬度比 FR4
板高。可按照下面介绍的指导说明进行操作，使 FR4 板的热阻等于或低于同等设计的 MCPCB 电路板。由于这些方法均采用标
准材料和 SMT 处理技术，其成本均低于 MCPCB 电路板。
下列相关 IPC 标准可用于印制电路板设计参考。
一般印制电路板设计: •
IPC A-610D: 电路板组装的可接受性要求 º
填盖孔电路板: •
IPC 4761: 印制板导通孔结构保护设计指南 º
IPC 2315: 高密度互连与微导通孔设计指南 º
IPC 2
226: 高密度互连(HDI)印制板设计指南 º
2.2 LUXEON Rebel 的封脚与盘焊图案
Philips Lumileds 为寻求最佳印制电路板 LUXEON Rebel 焊盘图案设计进行了专门的研究。该研究旨在创造低热阻，高贴装精度，
焊接气孔较少，并配有可焊性指示器的电路板。
图 7a 展示的是带有可焊性指示器的镀通孔（PTH）电路板上的单层推荐布局设计。绿色焊接掩模是光刻用掩模，与镀铜层保持
高度精确的对齐。标有“白色文字”的白色掩模是由 Tamura USI -210WP (UL E38152) 油墨等印制而成的两层印制层。白色电路
板层的反射性较高，但属选配组件。
可焊性指示器，在散热及电气焊盘图案中处在镀铜区域的延伸对角线位置处，可为所有引脚的有效回流焊接提供可见证明。延伸
区域除了作为可焊性指示器使用，还可以用于 LED 分析的电气检测。在布局中去除可焊性指示器不会对回流焊贴装精度与热阻
产生
影响。在本文中，“焊盘图案”一词指的是 LED 引脚在印制电路板上的位置。
可向 Philips Lumileds 索取焊盘图案设计的 .dxf 文件。
LUXEON Rebel 电路板设计与组装应用简介 AB32 (10/08)
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镀铜层
环氧纤维层
电路板设计准则（续）
防焊膜
散热孔
焊接区白色文字
可焊性指示器
图 7a. LUXEON Rebel镀通孔（PTH）电路板推荐布局图。
图 7b 展示了填盖孔电路板的单层设计。这种设计适用于器件密度较高的组装。每层说明与图 7a 相同。
镀铜层
环氧纤维层
填盖孔
防焊膜
焊接区白色油墨
填盖孔
LUXEON Rebel 电路板设计与组装应用简介 AB32 (10/08)
图 7b. LUXEON Rebel 填盖孔电路板推荐布局图。
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电路板设计准则（续）
2.3 表面处理
推荐在镀铜层上使用高温有机可焊防腐剂 (OSP)。
2.4 LUXEON Rebel 器件贴装紧密度
Philips Lumileds 建议您器件之间的边对边间距不应小于 0.3mm。 若低于此边对边间距，则器件有可能偏移到一起。如图 7a 所示，
在镀通孔设计中，如 LUXEON Rebel 二极管的间距较小，则可能需要拆除可焊性指示器。这样做并不会对贴装精度产生影响。
3. FR4-玻璃纤维积层板
3.1 材料属性
FR4 玻璃纤维积层板采用业内标准印制电路板技术。应根据 LED 的用途，驱动条件及电路板上的 LED 数量选择用于组装的基础
材料的 Tg ( 玻璃转换温度 ) 及 CTI ( 比较轨迹指数 ) 数值。最常见的 FR4 材料 Tg=130° C ，CTI=175V。
3.2 最佳散热设计
散热孔是将热量传导至印制电路板底部热沉的主要途径。散热孔全孔均经过电镀处理，可以是通孔，塞孔、填孔或填盖孔。
Philips Lumileds 对两种散热孔设计进行了研究，以便降低热阻。这两种散热孔分别是 (a) 镀通孔和 (b) 填盖孔。
镀通孔设计 ：
决定的。图 9 为标准化双层电路板设计。其镀铜层总厚度为 70μm，镀通孔的电镀层厚度为 35μm。 在散热引脚以外共有 33 个
散热孔。两个较小的散热孔的设置是为了尽量避免在焊接中出现的气泡。在推荐设计中，具有上述设计特性的厚度为 0.8mm 的
FR4 印制电路板热阻最大值为 7K/W。
图 8 为此类设计的标准化双层电路板截面图。最终热阻是由散热孔的数量与密度、镀铜厚度及镀通孔电镀层厚度
油墨
防焊膜
镀铜层 (70µm)
环氧纤维层
镀铜层 (70µm)
镀通孔（ 35µm）
图 8 带有用于降低热阻的散热孔的 FR4 印制电路板截面图。
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绿色焊接掩模
)NK
#OPPERæ«M
3OLDERæ-ASK
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0LATEDæTHROUGHæHOLEæVIA
«M
0LUGGINGæ
MATERIAL
«MæPLATINGæONæTOPæ
OFæFILLEDæVIAS
#OPPERæ«M
FR4-玻璃纤维积层板（续）
绝缘刻蚀铜层
镀通孔散热孔
铜轨迹
白色文字
13
焊接模板
图 9. LUXEON Rebel推荐引脚布局轮廓图 (顶端图)。
更多图示敬请参看图 7a。散热引脚与电气引脚之间的间距为 0.5mm。
填盖孔设计 :
及用于填充通孔的填塞料决定的。图 11a 为双层电路板的推荐设计。在推荐设计中，具有上述设计特性的厚度为 0.8mm 的 FR4
印制电路板热阻最大值为 3K/W。
图 10 为此类设计的标准化双层电路板截面图。最终热阻是由散热孔的数量与密度、镀铜厚度、镀通孔电镀层厚度
油墨
填塞料
25μm填孔表面电镀层
防焊膜
LUXEON Rebel 电路板设计与组装应用简介 AB32 (10/08)
镀铜层(85μm)
环氧纤维层
镀铜层 (85μm)
35μm: 镀通孔
图 10. 双层带填盖散热孔的FR4印制电路截面图 。
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