1. 產品概述
本文件詳細說明一款高性能暖白光發光二極體(LED)的規格。該器件特點在於其緊湊的封裝設計和高光效,適合需要優質照明而空間有限的應用。
此LED的核心優勢在於其小巧外形與高光輸出的結合。在1安培正向電流驅動下,其典型光通量為200流明,光效為每瓦54.47流明。這種平衡使其成為各種照明方案的高效選擇。
此元件的目標市場多元化,主要針對需要緊湊、明亮且暖白光光源的應用。其設計參數同時迎合消費電子產品和專用照明裝置的需求。
2. 技術參數深入分析
2.1 電光特性
主要電光參數係喺焊盤溫度(Ts)為25°C嘅情況下量度。關鍵性能指標係光通量(Iv),喺正向電流(IF)為1000mA時,最小值為180流明,典型值為200流明。此條件下嘅正向電壓(VF)範圍由最低2.95V到最高3.95V,典型值則取決於具體嘅電壓分檔。此暖白光LED嘅相關色溫(CCT)處於2000K至2500K嘅範圍內。
需要注意量度公差:光通量同照度量度有±10%嘅公差,而正向電壓量度則有±0.1V嘅公差。所有電氣同光學數據均喺50毫秒脈衝條件下測試,以盡量減少量度期間嘅自熱效應。
2.2 Absolute Maximum Ratings
為確保可靠運作,裝置不得超出其絕對最大額定值運行。連續(手電筒模式)運作之直流順向電流額定值為 350 mA。至於脈衝運作,在特定週期(通電 400 毫秒,斷電 3600 毫秒,最多 30,000 個週期)下,允許的峰值脈衝電流為 1000 mA。
本裝置具備 ESD 保護功能,根據 JEDEC 3b 標準(人體模型)進行測試,可承受高達 8000V。最高允許接面溫度 (TJ) 為 145°C,操作溫度範圍為 -40°C 至 +85°C。儲存溫度範圍稍寬,為 -40°C 至 +100°C。組裝方面,焊接溫度額定值為 260°C,且裝置最多可承受 2 次迴流焊週期。
接點至焊點嘅熱阻(Rth)規定為8.5 °C/W。視角(2θ1/2)定義為發光強度係峰值一半時嘅離軸角度,為120度,公差為±5°。
2.3 熱力及可靠性備註
提供關鍵可靠性備註。LED並非設計用於反向偏壓操作。喺最高接點溫度下連續操作不應超過一小時。所有規格均通過1000小時可靠性測試保證,標準係IV(電流-電壓)特性衰減少於30%。呢啲可靠性測試係使用1.0 x 1.0 cm²金屬基印刷電路板(MCPCB)喺良好熱管理下進行。
根據JEDEC標準,該器件被歸類為濕度敏感等級(MSL)1。這意味著在≤30°C和85%相對濕度的條件下,其車間壽命不受限制;若保護包裝被打開,則需要在85°C/85% RH條件下烘烤168小時。
3. Binning System Explanation
LED會根據三個關鍵參數進行分檔:正向電壓(VF)、光通量(Iv)同色度(顏色坐標)。呢種分檔方式確保生產批次喺電氣同光學性能上嘅一致性。
3.1 正向電壓分檔
正向電壓分為三個檔位,由一個四位數代碼識別,代表以毫伏為單位嘅電壓範圍(例如2932代表2.95V至3.25V)。檔位包括:2932(2.95V - 3.25V)、3235(3.25V - 3.55V)同3539(3.55V - 3.95V)。所有測量均在IF=1000mA下進行。
3.2 光通量分級
光通量使用字母數字代碼(J5、J6、J7)進行分級。與此特定型號相關的等級為J5,其在IF=1000mA條件下涵蓋的光通量範圍為180 lm至200 lm。其他可用等級包括J6(200-250 lm)和J7(250-300 lm)。
3.3 色度(顏色)分檔
此暖白光LED的色度分檔定義於CIE 1931色彩空間內。分檔代碼2025對應於特定的色座標範圍,可產生介乎2000K至2500K之間的相關色溫。此分檔的參考色座標已提供,測量容差為±0.01。顏色分檔以工作電流IF=1000mA定義。
4. 性能曲線分析
4.1 光譜分佈與輻射模式
典型相對光譜分佈曲線顯示在1000mA驅動下,各波長的光輸出。峰值波長(λp)是暖白色螢光粉轉換LED的特徵。典型的輻射模式為朗伯型,意指發光強度與視角的餘弦值成正比,從而產生寬廣且均勻的光分佈,其指定視角為120度。
4.2 正向特性
正向電壓與正向電流曲線展示了半導體二極管典型的非線性關係。隨著電流增加,正向電壓亦會上升。相對光通量與正向電流曲線顯示光輸出如何隨電流增加,但在較高電流下,由於熱量增加,效率可能會下降。相關色溫(CCT)與正向電流曲線則表明,發射光的色溫可能會因不同的驅動電流而略有偏移。所有曲線的相關數據均在優良的熱管理下,使用1x1 cm² MCPCB進行測試。
5. 機械與封裝資料
本裝置採用表面貼裝封裝。封裝尺寸詳見工程圖紙。關鍵尺寸包括整體長度、寬度及高度,以及焊盤佈局與間距。尺寸公差一般為±0.1毫米,除非另有註明。圖紙包含極性識別標記,以確保組裝時方向正確。
6. 焊接及組裝指引
6.1 回流焊接溫度曲線
本文提供回流焊接特性曲線,詳細說明建議的升溫速率、峰值溫度及焊料處於液相線以上的時間。嚴格遵循此曲線對於防止LED封裝及內部晶片受熱損壞至關重要。
6.2 操作與儲存注意事項
強調重要嘅操作須知。雖然器件具備ESD保護,但並非為反向偏壓操作而設計。電路中應使用外部限流電阻以防止過流情況,因為輕微嘅電壓偏移可能導致大電流偏移,從而引致故障。
關於儲存,MSL-1等級表示器件喺受控條件下,可以喺其原有防潮包裝內無限期儲存。一旦打開包裝袋,若未立即使用,應遵循針對濕敏器件嘅標準行業慣例。
7. 包裝及訂購資料
本產品採用防潮包裝。最小包裝數量為1000件。如需更大數量,可提供捲盤包裝,標準每捲裝載量為2000件。捲盤上的產品標籤包含關鍵資訊:客戶產品編號 (CPN)、內部零件編號 (P/N)、批號 (Lot Number)、包裝數量 (QTY),以及光通量 (CAT)、色度 (HUE) 和正向電壓 (REF) 的分檔代碼。同時標示了濕度敏感等級 (MSL-X)。
載帶及發光元件捲盤的尺寸以毫米為單位提供,以便於自動化貼片組裝製程。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
根據其規格,此LED適用於多種應用:手機相機閃光燈,需在細小封裝中實現高亮度;數碼影片拍攝用電筒燈;一般室內照明;信號及導向照明(例如出口標誌、梯級燈);顯示器背光;裝飾及娛樂照明;以及汽車內外照明(需符合特定汽車認證要求)。
8.2 Design Considerations
設計師必須考慮熱管理,因為此器件的熱阻為8.5°C/W。需要足夠的散熱裝置(通常透過PCB焊盤及連接至散熱層的走線實現),以將結溫維持在限值內,特別是在以最大電流或接近最大電流驅動時。驅動器設計應考慮正向電壓分檔,以確保穩定的電流調節。其寬視角使其適合需要廣泛照明而非聚焦光點的應用。
9. 合規與環境資訊
The device is compliant with several environmental regulations. It is RoHS compliant and lead-free. The product itself will remain within RoHS compliant versions. It also complies with the EU REACH regulation. Furthermore, it is Halogen Free, with limits set at: Bromine (Br) < 900 ppm, Chlorine (Cl) < 900 ppm, and the sum of Bromine and Chlorine < 1500 ppm.
10. 常見問題(基於技術參數)
問:我可以使用多大的最大連續電流驅動這顆LED?
答:在電筒模式下,直流正向電流的絕對最大額定值為350 mA。為確保長期可靠運作,建議在具備適當散熱的情況下,以此值或更低值驅動。
問:我能否使用高於350mA的脈衝電流驅動此LED?
答:可以,在脈衝操作下,允許的峰值電流為1000 mA,但需符合特定工作週期:開啟400毫秒 / 關閉3600毫秒,最多30,000次循環。這通常適用於相機閃光燈應用。
問:如何解讀部件編號中的分檔代碼(例如J5、2932、2025)?
A: 零件編號包含關鍵分級資訊。「J5」指光通量分級(180-200 lm)。「2932」指順向電壓分級(2.95-3.25V)。「2025」指暖白色色度分級(2000-2500K 相關色溫)。
Q: 是否需要散熱器?
A> Given the thermal resistance of 8.5°C/W, effective thermal management is crucial, especially at higher currents. This typically involves designing the PCB with adequate thermal vias and copper area connected to the LED's solder pads. For high-power or continuous operation, an external heatsink may be necessary.
11. 設計與使用案例示例
場景:設計一款緊湊型便攜工作燈。
設計師需要為一款電池供電的手持工作燈選擇一個明亮、暖白色的光源。關鍵要求是高光通量、良好效率以延長電池壽命,以及寬廣的光束角度。此LED是一個強有力的候選方案。設計師選擇700mA的驅動電流以平衡亮度與效率,根據性能曲線,這能在管理熱量的同時提供較高的相對光通量。設計了一個恆流驅動電路,考慮了正向電壓分檔(例如,分檔2932的典型值為3.1V)。PCB設計包含大型散熱焊盤,通過多個過孔連接到底層銅面作為散熱器,確保在長時間使用時結溫遠低於最高145°C。120度的視角提供了寬廣、實用的工作區域照明,無需二次光學元件。
12. 技術原理介紹
此LED建基於半導體技術,其核心係由氮化銦鎵(InGaN)材料製成嘅芯片。當施加正向電壓時,電子同電洞會喺半導體結構內重新結合,並以光子(光)嘅形式釋放能量。InGaN芯片主要發射藍色光譜。為咗產生暖白光,芯片表面會塗上一層熒光粉塗層。呢種熒光粉會吸收部分藍光,並以較長波長(黃色、紅色)重新發射。剩餘藍光同熒光粉轉換光混合後,就會形成色溫介乎2000K至2500K之間嘅暖白光效果。效率(lm/W)係衡量電能轉換為人眼可見光嘅有效程度指標。
13. 行業趨勢與背景
呢類LED嘅發展,係固態照明邁向更高效率、更可靠同更細尺寸嘅大趨勢之一。追求更高流明每瓦(光效)持續係主要推動力,實現節能同新應用可能。暖白光色溫範圍(2000-2500K)越嚟越受歡迎,用於營造舒適、吸引嘅環境照明,模仿傳統白熾燈或鹵素光源。此外,整合強勁ESD保護同符合環保法規(RoHS、REACH、無鹵)等功能已成為標準,反映行業對可靠性同可持續性嘅重視。如呢款器件所示,細封裝內結合高光通量密度,令照明產品得以微型化,並集成到更細嘅電子設備中。
LED規格術語
LED技術術語完整解說
光電性能
| 術語 | 單位/表示法 | 簡易說明 | 為何重要 |
|---|---|---|---|
| 發光效能 | lm/W (流明每瓦) | 每瓦電力嘅光輸出,數值越高代表越慳電。 | 直接決定能源效益級別同電費開支。 |
| Luminous Flux | lm (流明) | 光源發出的總光量,俗稱「光亮度」。 | 判斷光線是否足夠明亮。 |
| 視角 | ° (度),例如:120° | 光強度降至一半時嘅角度,決定光束寬度。 | 影響照明範圍同均勻度。 |
| CCT (色溫) | K (Kelvin),例如 2700K/6500K | 光線嘅暖/冷調,數值越低越偏黃/暖,越高越偏白/冷。 | 決定照明氛圍同適用場景。 |
| CRI / Ra | 無單位,0–100 | 準確呈現物件顏色的能力,Ra≥80為良好。 | 影響色彩真實性,用於商場、博物館等高要求場所。 |
| SDCM | MacAdam橢圓步階,例如「5步階」 | 色彩一致性指標,數值愈細代表色彩愈一致。 | 確保同一批次LED嘅顏色均勻一致。 |
| Dominant Wavelength | nm(納米),例如:620nm(紅色) | 對應彩色LED顏色的波長。 | 決定紅色、黃色、綠色單色LED嘅色調。 |
| Spectral Distribution | 波長與強度曲線 | 顯示強度隨波長嘅分佈。 | 影響色彩還原同品質。 |
電氣參數
| 術語 | 符號 | 簡易說明 | 設計考量 |
|---|---|---|---|
| 正向電壓 | Vf | 啟動LED所需嘅最低電壓,類似「起始閾值」。 | 驅動器電壓必須≥Vf,串聯LED嘅電壓會累加。 |
| Forward Current | If | 正常LED運作之電流值。 | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| 最大脈衝電流 | Ifp | 短時間內可承受嘅峰值電流,用於調光或閃爍。 | Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage. |
| 反向電壓 | Vr | LED可承受的最大反向電壓,超出可能導致擊穿。 | 電路必須防止反接或電壓尖峰。 |
| Thermal Resistance | Rth (°C/W) | 晶片至焊料嘅熱傳遞阻力,數值越低越好。 | 高熱阻需要更強嘅散熱能力。 |
| ESD Immunity | V (HBM), e.g., 1000V | 抵禦靜電放電嘅能力,數值愈高代表愈唔易受損。 | 生產過程中需要採取防靜電措施,尤其係對於敏感嘅LED。 |
Thermal Management & Reliability
| 術語 | 關鍵指標 | 簡易說明 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 接面溫度 | Tj (°C) | LED晶片內部實際工作溫度。 | 每降低10°C,壽命可能延長一倍;溫度過高會導致光衰、色偏。 |
| Lumen Depreciation | L70 / L80 (小時) | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED「使用壽命」。 |
| 光通維持率 | %(例如:70%) | 使用一段時間後亮度保持百分比。 | 表示長期使用下的亮度保持情況。 |
| Color Shift | Δu′v′ 或 MacAdam 橢圓 | 使用期間的顏色變化程度。 | 影響照明場景中嘅色彩一致性。 |
| Thermal Aging | Material degradation | 因長期高溫而導致嘅劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路故障。 |
Packaging & Materials
| 術語 | 常見類型 | 簡易說明 | Features & Applications |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC, PPA, Ceramic | 外殼物料保護晶片,提供光學/熱學介面。 | EMC:良好耐熱性,成本低;陶瓷:散熱更佳,壽命更長。 |
| Chip Structure | 正面,倒裝晶片 | 晶片電極排列。 | 倒裝晶片:散熱更佳,效能更高,適用於高功率。 |
| Phosphor Coating | YAG, Silicate, Nitride | 覆蓋藍色晶片,將部分轉化為黃/紅色,混合成白光。 | 不同熒光粉會影響效能、CCT及CRI。 |
| 鏡頭/光學元件 | 平面、微透鏡、全內反射 | 控制光線分佈的表面光學結構。 | 決定視角與光線分佈曲線。 |
Quality Control & Binning
| 術語 | 分檔內容 | 簡易說明 | 目的 |
|---|---|---|---|
| Luminous Flux Bin | 代碼,例如 2G、2H | 按亮度分組,每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批次亮度均勻。 |
| Voltage Bin | Code e.g., 6W, 6X | 按正向電壓範圍分組。 | 有助於驅動器匹配,提升系統效率。 |
| 色料箱 | 5-step MacAdam ellipse | 按色座標分組,確保範圍緊湊。 | 保證顏色一致性,避免燈具內部顏色不均。 |
| CCT Bin | 2700K、3000K等。 | 按相關色溫分組,每組均有對應的座標範圍。 | 滿足不同場景的相關色溫要求。 |
Testing & Certification
| 術語 | Standard/Test | 簡易說明 | 重要性 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 光通維持測試 | 恆溫長期點亮,記錄亮度衰減。 | 用於估算LED壽命(配合TM-21)。 |
| TM-21 | 壽命估算標準 | 根據LM-80數據估算實際使用條件下的壽命。 | 提供科學壽命預測。 |
| IESNA | Illuminating Engineering Society | 涵蓋光學、電學、熱學測試方法。 | 業界認可的測試基準。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保不含任何有害物質(鉛、汞)。 | 國際市場准入要求。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能源效益認證 | 照明設備的能源效益與性能認證。 | 用於政府採購、補貼計劃,提升競爭力。 |