LED元件技術規格書 - 生命週期修訂版3 - 發佈日期2015年10月16日

1. 產品概覽

呢份技術文件係關於一個特定嘅電子元件，好可能係一隻LED（發光二極管）或者相關嘅光電器件。核心資料顯示呢個元件處於其生命週期嘅第三個修訂版（修訂版3），發佈日期係2015年10月16日。"過期期限：永久"嘅標註表示呢個文件版本係呢個特定修訂版嘅最終同確定規格，對於呢個特定產品迭代，冇計劃過期或者被更新嘅文件取代。呢種狀態對於已經達到穩定生產狀態嘅成熟元件嚟講係好常見嘅。

呢個元件係為咗需要可靠、長期性能嘅應用而設計。佢嘅最終修訂狀態意味住佢已經經過嚴格嘅測試同驗證，令佢適合整合到設計穩定性同穩定供應係關鍵因素嘅產品入面。

2. 技術參數深度客觀解讀

雖然提供嘅PDF片段有限，但係呢類元件嘅一份全面技術規格書通常會包括以下參數類別，呢啲對於設計工程師嚟講係必不可少嘅。

2.1 光度與顏色特性

關鍵參數包括主波長或者相關色溫（CCT），呢個定義咗發出光嘅顏色。對於白光LED，CCT係用開爾文（K）嚟指定，例如2700K（暖白光）、4000K（中性白光）或者6500K（冷白光）。光通量，以流明（lm）為單位，表示總嘅感知光輸出。色度座標（例如，喺CIE 1931圖上）提供咗色點嘅精確定義。顯色指數（CRI），最高值為100，衡量光源同自然參考光源相比，還原物體真實顏色嘅能力。

2.2 電氣參數

正向電壓（Vf）係指LED喺其指定電流下工作時，兩端嘅電壓降。呢個係驅動器設計嘅關鍵參數，並且會隨住LED材料（例如，藍/綠/白光用InGaN，紅/琥珀光用AlInGaP）而變化。正向電流（If）係建議嘅工作電流，對於功率LED嚟講，通常以毫安（mA）或者安培（A）為單位。反向電壓同峰值正向電流嘅最大額定值定義咗器件可以承受而唔會損壞嘅絕對極限。靜電放電（ESD）敏感度等級（例如，Class 1C，1000V HBM）對於處理同組裝程序至關重要。

2.3 熱特性

LED嘅性能同壽命好大程度上取決於熱管理。結點到環境嘅熱阻（RθJA）表示熱量從半導體結點傳遞到周圍環境嘅效率。數值越低表示散熱越好。最高結點溫度（Tj max）係半導體晶片可以承受嘅最高溫度。將LED工作喺呢個溫度以下，通常係通過保持較低嘅外殼溫度（Tc）嚟實現，對於確保額定壽命同防止光通量加速衰減或者災難性故障至關重要。

3. 分級系統說明

製造過程嘅差異性需要將元件按性能分級，以確保最終用戶嘅一致性。

3.1 波長/色溫分級

LED會按照嚴格嘅波長或者CCT分級（例如，3步、5步麥克亞當橢圓）進行分類，以確保單一應用中嘅顏色變化最小。對於需要使用多個LED並且要求顏色均勻性嘅照明裝置嚟講，呢一點至關重要。

3.2 光通量分級

元件會根據佢哋喺標準測試電流下測量到嘅光輸出進行分組。咁樣可以讓設計師選擇符合特定產品等級亮度要求嘅分級，或者用嚟補償光學系統嘅損耗。

3.3 正向電壓分級

按正向電壓分級有助於設計高效嘅驅動電路，特別係當串聯多個LED嗰陣，因為匹配嘅Vf分級可以確保更均勻嘅電流分佈同簡化驅動器要求。

4. 性能曲線分析

圖形數據提供咗器件喺唔同條件下行為嘅更深入見解。

4.1 電流對電壓 (I-V) 曲線

呢條曲線顯示咗正向電流同正向電壓之間嘅非線性關係。對於確定工作點同設計恆流驅動器（LED嘅標準配置，用於確保穩定嘅光輸出同顏色）嚟講係必不可少嘅。

4.2 溫度特性

曲線通常會說明正向電壓點樣隨住結點溫度升高而降低，以及光通量點樣隨住溫度升高而衰減。理解呢種熱降額對於設計足夠嘅散熱器同預測應用環境中嘅性能至關重要。

4.3 光譜功率分佈 (SPD)

SPD圖表繪製咗每個波長發出光嘅相對強度。佢提供咗關於顏色質量、峰值波長同光譜寬度嘅詳細資料，對於有特定色度需求嘅應用嚟講好重要。

5. 機械與封裝資料

物理封裝確保咗電氣連接、機械穩定性同熱路徑。

5.1 尺寸外形圖

提供咗帶有關鍵尺寸（長、寬、高）、公差同基準參考嘅詳細圖紙，用於PCB焊盤設計同機械整合。

5.2 焊盤佈局與焊墊設計

指定咗推薦嘅PCB焊盤圖案（焊盤尺寸、形狀同間距），以確保回流焊期間形成可靠嘅焊點同管理熱應力。

5.3 極性識別

定義咗清晰嘅標記（例如陰極指示器、凹口或者斜角），以防止組裝期間方向錯誤，呢個錯誤會導致器件無法工作。

6. 焊接與組裝指引

正確嘅組裝對於可靠性至關重要。

6.1 回流焊溫度曲線

提供咗推薦嘅溫度曲線，包括預熱、保溫、回流峰值溫度（通常唔超過260°C，持續指定時間，例如10秒）同冷卻速率。遵守呢個曲線可以防止對LED封裝同內部晶片造成熱損壞。

6.2 注意事項與處理

指引包括使用防靜電措施、避免對透鏡施加機械應力、防止光學表面污染，以及唔好直接將焊料施加到元件本體上。

6.3 儲存條件

推薦嘅儲存環境係受控環境（指定咗典型嘅溫度同濕度範圍），使用防潮包裝（具有定義嘅濕度敏感等級，MSL），以防止端子氧化同回流焊期間因濕氣引起嘅損壞（"爆米花"現象）。

7. 包裝與訂購資料

採購同物流所需嘅資料。

7.1 包裝規格

詳細資料包括捲盤尺寸（對於帶狀包裝）、每捲數量、帶中嘅方向同捲盤材料。

7.2 標籤資料

解釋包裝標籤上嘅資料，通常包括零件編號、數量、批次/批號、日期代碼同分級資料。

7.3 零件編號系統

解碼零件編號結構，顯示唔同字段點樣對應於顏色、光通量分級、電壓分級、包裝類型同特殊功能等屬性。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

基於其暗示嘅特性，呢個元件可能適合通用照明（燈泡、筒燈）、背光單元（用於顯示器）、汽車內飾照明、標誌或者指示燈應用，呢啲應用都需要穩定、長壽命嘅光源。

8.2 設計考慮因素

關鍵考慮因素包括使用恆流驅動器、實施適當嘅熱管理（散熱）、確保必要時嘅電氣隔離、防止電壓瞬變，以及考慮光學設計（透鏡、擴散器）以實現所需嘅光束分佈同效率。

9. 技術比較

雖然直接比較需要一個具體嘅替代品，但呢個元件嘅"修訂版3"同"永久"過期期限表明佢係一個成熟、優化嘅設計。佢嘅優勢可能包括性能特徵明確、由於廣泛嘅現場歷史而具有高可靠性、供應鏈穩定，同埋相比起可能提供更高光效但設計成熟度較低嘅新興尖端元件，成本可能更低。

10. 常見問題 (FAQs)

問："生命週期階段：修訂版3"係咩意思？

答：表示呢個係產品技術規格嘅第三個主要版本。同之前修訂版嘅變化可能包括改進嘅性能參數、更新嘅測試方法或者修改嘅機械細節。呢個係呢個產品世代嘅最終規格。

問：點解"過期期限"列為"永久"？

答：呢個表示呢個文件版本冇計劃嘅過期日期。佢將會無限期地保持為呢個產品修訂版嘅有效規格，向設計師保證長期文件穩定性。

問：熱管理對於呢個元件有幾重要？

答：對於所有LED嚟講都係至關重要嘅。超過最高結點溫度會顯著降低光輸出（光通量衰減）、改變顏色，並大幅縮短工作壽命。適當嘅散熱對於可靠性能係冇得商量嘅。

問：我可以用恆壓源驅動呢個LED嗎？

答：強烈唔建議。LED表現出指數型嘅I-V關係；電壓嘅微小變化會導致電流嘅巨大變化，從而導致熱失控同故障。恆流驅動器係標準同必需嘅方法。

11. 實際使用案例

場景：設計一個線性LED燈具。一位工程師根據呢個元件嘅顏色一致性（嚴格分級）、光效同經過驗證嘅可靠性選擇咗佢。佢哋設計咗一塊金屬基板PCB（MCPCB），用作電氣互連同散熱器。LED以串聯形式排列，使用分級嘅Vf計算每串嘅總正向電壓，以選擇合適嘅恆流驅動器。進行熱模擬以確保燈具外殼喺最壞環境條件下能夠散發足夠熱量，將LED結點溫度保持在限制範圍內。最終設計得益於元件穩定嘅規格，確保咗生產單位之間嘅一致性能。

12. 工作原理

LED係一種半導體二極管。當施加正向電壓時，來自n型半導體嘅電子同來自p型半導體嘅空穴被注入到有源區。當電子同空穴復合時，能量以光子（光）嘅形式釋放。發出光嘅波長（顏色）由有源區中使用嘅半導體材料嘅能帶隙決定（例如，藍/綠光用InGaN，紅/琥珀光用AlInGaP）。白光LED通常係通過喺藍光LED芯片上塗覆熒光粉材料製成，熒光粉將部分藍光轉換為更長嘅波長（黃光、紅光），從而產生白光。

13. 發展趨勢

LED技術嘅總體趨勢繼續朝向更高嘅發光效率（每瓦更多流明）、更好嘅顯色性、更高嘅可靠性同更低嘅成本發展。小型化同增加功率密度亦係持續進行中。喺封裝方面，有向芯片級封裝（CSP）同新穎設計發展嘅趨勢，以實現更好嘅光提取同熱管理。對於熒光粉轉換白光LED，發展重點集中喺新嘅熒光粉材料，以實現更高效率、更好嘅光譜質量同改進嘅穩定性。此外，集成傳感器同控制嘅智能同互聯照明變得越來越重要，雖然呢個趨勢對系統設計嘅影響大過對基本LED元件本身嘅影響。

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。

目錄