LED元件技術規格書 - 修訂版2 - 生命週期：永久有效 - 發佈日期：2014年11月28日 - 英文技術文件

1. 產品概覽

呢份文件提供咗特定LED元件嘅全面技術規格同應用指引。核心資訊確立咗文件嘅有效性同修訂狀態。生命週期階段確認係修訂版2，表示呢個係元件技術資料嘅第二個官方修訂版。呢個修訂版嘅發佈日期係2014年11月28日，10:08:02。至關重要嘅係，過期期限標示為永久，意味住呢個修訂版內包含嘅規格被視為永久有效，唔會因預定淘汰或新修訂日期而自動被取代。呢種永久性係長期設計同製造規劃嘅關鍵特徵。

呢個元件設計用於可靠性同一致嘅性能。其目標市場包括需要穩定、長期光輸出嘅應用，例如通用照明、指示燈、顯示器背光同汽車內飾照明。核心優勢在於規格集被凍結，令工程師可以放心設計系統，唔使擔心元件嘅關鍵參數喺未來生產批次中會意外改變。

2. 深入技術參數分析

雖然提供嘅摘錄集中喺文件元數據，但一份完整嘅LED元件技術規格書會包含詳細嘅客觀參數。以下部分概述咗通常包含嘅關鍵數據及其重要性。

2.1 光度與色彩特性

光度特性定義咗LED嘅光輸出。關鍵參數包括：

• 光通量（Φ_v）：以流明（lm）為單位測量，表示發出嘅總感知光功率。規格書通常會喺指定測試電流（例如20mA、60mA）同接面溫度（T_j）下提供典型值同最小值。
• 發光強度（I_v）：以毫坎德拉（mcd）為單位測量，描述每單位立體角嘅發光功率。對於定向照明應用至關重要。視角會同呢個參數一齊指定（例如120°）。
• 主波長（λ_D）或相關色溫（CCT）：對於彩色LED（紅、綠、藍、琥珀色），主波長定義咗感知顏色。對於白光LED，相關色溫（以開爾文，K為單位）指定光線係暖色（例如2700K）、中性色（例如4000K）定係冷色（例如6500K）。
• 顯色指數（CRI - R_a）：對於白光LED，CRI表示光源相對於自然光源還原物體顏色嘅準確度。較高嘅CRI（接近100）對於顏色辨別重要嘅應用更佳。

2.2 電氣參數

呢啲參數控制電氣驅動要求同功耗。

• 順向電壓（V_F）：LED喺指定順向電流（I_F）下工作時嘅壓降。通常以一個範圍給出（例如喺20mA時為2.8V至3.4V）。呢個參數對於設計限流電路或選擇合適嘅驅動器至關重要。
• 順向電流（I_F）：建議嘅連續工作電流。超過最大額定順向電流會大幅縮短壽命或導致即時故障。
• 逆向電壓（V_R）：LED喺反向偏壓連接時可以承受嘅最大電壓。超過呢個電壓會導致不可逆轉嘅損壞。

2.3 熱特性

LED嘅性能同壽命高度依賴於溫度管理。

• 接面溫度（T_j）：半導體晶片本身嘅溫度。最大允許T_j（例如125°C）係一個關鍵嘅設計限制。
• 熱阻（R_θJA）：以°C/W為單位測量，表示熱量從LED接面傳遞到周圍空氣嘅效率。數值越低表示散熱越好，對於維持光輸出同壽命至關重要。
• 儲存溫度範圍：元件未通電時允許嘅溫度範圍。

3. 分級系統說明

由於製造差異，LED會根據性能分級。咁樣確保客戶收到嘅元件喺指定公差範圍內。

• 波長/色溫分級：根據測量到嘅主波長或CCT對LED進行分組。一個分級代碼（例如"3A"）對應一個特定嘅波長範圍（例如525-530nm）。
• 光通量分級：根據標準測試條件下嘅光輸出對LED進行分類。咁樣設計師可以選擇符合其應用最低亮度要求嘅元件。
• 順向電壓分級：根據V_F範圍進行分類，有助於設計多個LED串聯時更均勻嘅電流分佈。

4. 性能曲線分析

圖形數據提供咗對元件喺不同條件下行為嘅更深入洞察。

• I-V（電流-電壓）曲線：呢個圖表顯示順向電流同順向電壓之間嘅關係。佢係非線性嘅，係二極管嘅特徵。曲線有助於理解LED嘅動態電阻。
• 溫度特性：圖表通常顯示光通量或順向電壓如何隨接面溫度升高而變化。光通量通常隨溫度升高而降低。
• 相對光譜功率分佈：呢個圖表顯示每個波長發出嘅光強度。佢定義咗色彩特性，並可以顯示次級峰值嘅存在（例如喺螢光粉轉換白光LED中）。

5. 機械與封裝資料

物理規格對於PCB設計同組裝至關重要。

• 封裝尺寸：詳細嘅機械圖紙，指定長度、寬度、高度同任何透鏡曲率。始終會提供公差。
• 焊盤佈局（封裝佔位）：PCB上建議用於焊接嘅銅焊盤圖案。包括焊盤尺寸、形狀同間距，以確保形成正確嘅焊點同機械穩定性。
• 極性識別：清晰標示陽極（+）同陰極（-）端子。通常通過凹口、切角、透鏡上嘅標記或不同嘅引腳長度來表示。

6. 焊接與組裝指引

正確處理確保可靠性。

• 回流焊溫度曲線：一個時間-溫度圖表，指定建議嘅預熱、保溫、回流同冷卻階段。關鍵參數包括峰值溫度（通常最高260°C，持續幾秒）同液相線以上時間。
• 處理注意事項：關於ESD（靜電放電）敏感性、濕度敏感等級（MSL）同儲存建議（如果MSL > 1，通常喺乾燥櫃中）嘅說明。
• 清潔：與常見PCB清潔溶劑嘅兼容性。

7. 包裝與訂購資料

採購同物流資訊。

• 包裝規格：描述載帶寬度、口袋尺寸、捲盤直徑同每捲數量（例如每13英寸捲盤4000件）。
• 標籤：解釋印喺捲盤標籤上嘅資訊，包括零件編號、數量、日期代碼同分級代碼。
• 零件編號系統：解碼零件編號，以指示關鍵屬性，如顏色、亮度分級、電壓分級同封裝類型。

8. 應用建議

有效實施元件嘅指引。

• 典型應用電路：顯示恆流驅動電路、串聯/並聯電阻計算以及瞬態電壓抑制器等保護元件嘅原理圖。
• 設計考慮因素：關於熱管理（PCB銅面積、散熱）、光學設計（用於所需光束模式嘅透鏡選擇）同高溫環境下降額指引嘅建議。
• 典型使用案例：

  基於永久修訂狀態同常見LED特性，呢個元件適用於生命週期長或設計穩定性至關重要嘅產品。例子包括：

  • 工業控制面板：可能運行數十年嘅機械上嘅狀態指示燈。
  • 基礎設施照明：出口標誌、應急照明或建築裝飾照明，其中維護同零件更換困難。
  • 消費電器：雪櫃或焗爐等設備上嘅電源指示燈或控制背光。
  • 汽車內飾照明：地圖燈、儀表板背光或開關照明，其中顏色同亮度一致性喺車輛壽命期內非常重要。

  9. 技術比較與區分

  提供數據突顯嘅主要區分點係"永久"過期期限。許多電子元件嘅規格書都綁定到一個可能頻繁更新嘅特定修訂版。呢個元件嘅文件被聲明為永久有效（修訂版2）。呢個提供咗顯著優勢：

  • 長期供應保證：製造商可以囤積或計劃長期生產，唔使擔心規格變更。
  • 設計穩定性：圍繞呢個元件設計嘅產品唔會因規格書變更而需要重新驗證或重新認證。
  • 降低風險：消除咗修訂版之間細微性能變化影響最終產品質量或合規性嘅風險。

  與規格書頻繁更新嘅元件相比，呢個元件優先考慮絕對一致性，而非潛在嘅增量性能改進。

  10. 常見問題（基於技術參數）

  問："生命週期階段：修訂"係咩意思？
  答：佢表示文件喺其控制過程中嘅階段。"修訂"意味住呢個係之前發佈嘅規格書嘅更新版本（修訂版2），包含可能更正或增強嘅資訊。

  問：發佈日期係2014年。呢個元件係咪已經過時？
  答：唔一定。"過期期限：永久"明確指出規格係永久有效。該元件可能仍然喺積極生產中。其相關性取決於其技術參數係咪滿足當前應用需求。

  問：我應該點樣驅動呢個LED？
  答：你必須使用恆流源或帶串聯限流電阻嘅電壓源。具體電路取決於順向電壓（V_F）同順向電流（I_F）規格，呢啲會喺完整規格書中詳細說明。切勿將LED直接連接到無電流控制嘅電壓源。

  問：點解熱管理對LED咁重要？
  答：高接面溫度會加速半導體材料同螢光粉（喺白光LED中）嘅退化，導致光輸出永久性下降（流明衰減）同潛在嘅顏色偏移。佢亦可能導致災難性故障。適當嘅散熱對於性能同壽命至關重要。

  11. 實用設計與使用案例研究

  場景：設計一個長壽命工業狀態指示燈面板。

  一位工程師正為預期有20年使用壽命嘅工業設備設計一個控制面板。面板需要紅、綠、黃三色狀態LED。一致性同可靠性至關重要。

  選擇理由：工程師選擇呢個特定LED元件（修訂版2，永久有效）基於以下原因：

  1. 規格保證：永久有效嘅規格書確保為初始生產同第15年嘅備件/維修套件購買嘅LED將具有相同嘅性能規格，保持面板一致性。
  2. 供應鏈規劃：公司可以同分銷商簽訂長期採購協議，確信零件唔會以需要重新設計嘅方式被"改進"。
  3. 設計實施：使用詳細嘅V_F同I_F數據，工程師喺PCB上為每種LED顏色設計一個簡單嘅基於電阻嘅驅動電路。熱阻（R_θJA）數據用於計算產生嘅少量熱量將被PCB銅安全散發，確保即使喺設備50°C嘅環境溫度下，接面溫度仍遠低於最大額定值。
  4. 結果：最終產品喺其整個運行壽命期內受益於穩定、可預測嘅指示燈性能，減少咗保修索賠同維護複雜性。

  12. 工作原理介紹

  LED（發光二極管）係一種當電流通過時會發光嘅半導體器件。核心原理係電致發光.

  1. 。一個半導體晶片包含一個p-n結，其中p型材料（帶有電洞）與n型材料（帶有自由電子）相遇。
  2. 當施加順向電壓時（正極接p側，負極接n側），來自n區嘅電子獲得足夠能量穿過結，並與p區中嘅電洞複合。
  3. 呢個複合過程釋放能量。喺標準二極管中，呢啲能量以熱嘅形式釋放。喺LED中，選擇嘅半導體材料（例如用於藍/白光嘅氮化鎵，或用於紅/黃光嘅砷化鎵磷）使得呢啲能量主要釋放為光子（光粒子）。
  4. 發出光嘅波長（顏色）由半導體材料嘅能帶隙決定。較大嘅能帶隙產生更高能量嘅光子（波長更短，如藍光）。白光LED通常使用塗有黃色螢光粉嘅藍光LED晶片；部分藍光被轉換為黃光，混合物被感知為白光。

  13. 技術趨勢與發展

  LED行業持續發展，儘管一份具有永久凍結規格書嘅元件代表咗一個成熟、穩定嘅技術點。喺更廣泛市場中觀察到嘅一般趨勢包括：

  • 效率提升（lm/W）：內部量子效率同光提取技術嘅持續改進，導致每瓦電輸入產生更多流明，喺相同光輸出下減少能耗。
  • 色彩質量改善：白光LED新螢光粉系統嘅開發，帶來更高嘅顯色指數（CRI）值同生產分級中更一致嘅色溫。
  • 微型化：封裝尺寸持續減小（例如從3528到2016再到1010公制代碼），實現更高密度嘅照明陣列同集成到更細嘅設備中。
  • 更高功率密度：能夠處理1A、3A或更高電流嘅高功率LED封裝嘅開發，通常需要複雜嘅主動冷卻解決方案。
  • 智能與互聯照明：將控制電子、傳感器同通信接口（如Zigbee或藍牙）直接集成到LED模組中，從簡單元件邁向智能照明系統。

  呢份文件中描述嘅元件，以其永久修訂版，喺呢個不斷演變嘅技術格局中作為一個可靠、特性明確嘅構建塊，被選擇用於經證實嘅一致性重於最新性能指標嘅應用。

  LED規格術語詳解

  LED技術術語完整解釋

  一、光電性能核心指標

  術語	單位/表示	通俗解釋	點解重要
  光效（Luminous Efficacy）	lm/W（流明/瓦）	每瓦電能發出嘅光通量，越高越慳電。	直接決定燈具嘅能效等級同電費成本。
  光通量（Luminous Flux）	lm（流明）	光源發出嘅總光量，俗稱"光亮度"。	決定燈具夠唔夠光。
  發光角度（Viewing Angle）	°（度），例如120°	光強降至一半時嘅角度，決定光束闊窄。	影響光照範圍同均勻度。
  色溫（CCT）	K（開爾文），例如2700K/6500K	光嘅顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。	決定照明氣氛同適用場景。
  顯色指數（CRI / Ra）	無單位，0–100	光源還原物體真實顏色嘅能力，Ra≥80為佳。	影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。
  色容差（SDCM）	麥克亞當橢圓步數，例如"5-step"	顏色一致性嘅量化指標，步數越細顏色越一致。	保證同一批燈具顏色冇差異。
  主波長（Dominant Wavelength）	nm（納米），例如620nm（紅）	彩色LED顏色對應嘅波長值。	決定紅、黃、綠等單色LED嘅色相。
  光譜分佈（Spectral Distribution）	波長 vs. 強度曲線	顯示LED發出嘅光喺各波長嘅強度分佈。	影響顯色性同顏色品質。

  二、電氣參數

  術語	符號	通俗解釋	設計注意事項
  順向電壓（Forward Voltage）	Vf	LED點亮所需嘅最小電壓，類似"啟動門檻"。	驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。
  順向電流（Forward Current）	If	使LED正常發光嘅電流值。	常採用恆流驅動，電流決定亮度同壽命。
  最大脈衝電流（Pulse Current）	Ifp	短時間內可承受嘅峰值電流，用於調光或閃光。	脈衝寬度同佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。
  反向電壓（Reverse Voltage）	Vr	LED能承受嘅最大反向電壓，超過則可能擊穿。	電路中需防止反接或電壓衝擊。
  熱阻（Thermal Resistance）	Rth（°C/W）	熱量從芯片傳到焊點嘅阻力，值越低散熱越好。	高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。
  靜電放電耐受（ESD Immunity）	V（HBM），例如1000V	抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。	生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。

  三、熱管理與可靠性

  術語	關鍵指標	通俗解釋	影響
  結溫（Junction Temperature）	Tj（°C）	LED芯片內部嘅實際工作溫度。	每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。
  光衰（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嘅"使用壽命"。
  流明維持率（Lumen Maintenance）	%（例如70%）	使用一段時間後剩餘亮度嘅百分比。	表徵長期使用後嘅亮度保持能力。
  色漂移（Color Shift）	Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓	使用過程中顏色嘅變化程度。	影響照明場景嘅顏色一致性。
  熱老化（Thermal Aging）	材料性能下降	因長期高溫導致嘅封裝材料劣化。	可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。

  四、封裝與材料

  術語	常見類型	通俗解釋	特點與應用
  封裝類型	EMC、PPA、陶瓷	保護芯片並提供光學、熱學介面嘅外殼材料。	EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。
  芯片結構	正裝、倒裝（Flip Chip）	芯片電極佈置方式。	倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。
  螢光粉塗層	YAG、硅酸鹽、氮化物	覆蓋喺藍光芯片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。	唔同螢光粉影響光效、色溫同顯色性。
  透鏡/光學設計	平面、微透鏡、全反射	封裝表面嘅光學結構，控制光線分佈。	決定發光角度同配光曲線。

  五、質量控制與分檔

  術語	分檔內容	通俗解釋	目的
  光通量分檔	代碼例如 2G、2H	按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。	確保同一批產品亮度一致。
  電壓分檔	代碼例如 6W、6X	按順向電壓範圍分組。	便於驅動電源匹配，提高系統效率。
  色區分檔	5-step MacAdam橢圓	按顏色坐標分組，確保顏色落喺極細範圍內。	保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。
  色溫分檔	2700K、3000K等	按色溫分組，每組有對應嘅坐標範圍。	滿足唔同場景嘅色溫需求。

  六、測試與認證

  術語	標準/測試	通俗解釋	意義
  LM-80	流明維持測試	喺恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。	用於推算LED壽命（結合TM-21）。
  TM-21	壽命推演標準	基於LM-80數據推算實際使用條件下嘅壽命。	提供科學嘅壽命預測。
  IESNA標準	照明工程學會標準	涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。	行業公認嘅測試依據。
  RoHS / REACH	環保認證	確保產品不含有害物質（例如鉛、汞）。	進入國際市場嘅准入條件。
  ENERGY STAR / DLC	能效認證	針對照明產品嘅能效同性能認證。	常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。