目錄
- 1. 產品概覽
- 2. 深入技術參數分析
- 2.1 光度學同色度學特性
- 2.2 電氣參數
- 2.3 熱特性
- 3. 分級系統解說
- 3.1 波長 / 色溫分級
- 3.2 光通量分級
- 3.3 正向電壓分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 電流-電壓 (I-V) 特性曲線
- 4.2 溫度依賴特性
- 4.3 光譜功率分佈 (SPD)
- 5. 機械同封裝資訊
- 5.1 外形尺寸同圖紙
- 5.2 焊盤佈局同焊墊設計
- 5.3 極性識別
- 6. 焊接同組裝指引
- 6.1 回流焊溫度曲線
- 6.2 處理同組裝注意事項
- 6.3 儲存條件
- 7. 包裝同訂購資訊
- 7.1 包裝規格
- 7.2 標籤同標記
- 7.3 零件編號系統
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用電路
- 8.2 設計考慮因素
- 9. 技術比較同差異化
- 10. 常見問題 (FAQ)
- 11. 實際應用例子
- 12. 工作原理介紹
- 13. 技術趨勢同發展
1. 產品概覽
呢份技術文件提供咗發光二極管 (LED) 元件嘅全面規格同應用指引。呢個器件嘅主要功能係將電能高效、可靠噉轉換成可見光。LED係現代照明同顯示技術嘅基礎構件，具有壽命長、功耗低同喺唔同環境條件下性能穩定等優點。呢份規格書涵蓋咗工程師同設計師成功將呢個元件整合到佢哋系統所需嘅基本參數。
呢款LED嘅核心優勢包括其標準化外形尺寸、一致嘅光學輸出同穩定嘅電氣特性。佢專為可靠性同成本效益至關重要嘅大批量生產應用而設計。目標市場涵蓋廣泛嘅行業，包括通用照明、汽車照明、消費電子產品、標誌牌同顯示器背光。
2. 深入技術參數分析
透徹理解技術參數對於優化設計同性能至關重要。
2.1 光度學同色度學特性
光度學特性定義咗LED嘅光輸出。關鍵參數包括光通量，佢量度咗喺指定測試條件下發出嘅光嘅感知功率，通常以流明 (lm) 為單位。白光LED嘅相關色溫 (CCT) 表示白光嘅色調，範圍由暖白光 (例如 2700K-3000K) 到冷白光 (例如 5000K-6500K)。對於彩色LED，主波長係主要指標，定義咗感知顏色。色度坐標 (例如 CIE x, y) 提供標準色度圖上嘅精確色點。視角或光束角指定咗光強度嘅角度分佈，通常定義為強度下降到峰值50%時嘅角度。
2.2 電氣參數
電氣特性決定咗LED嘅工作條件。正向電壓 (Vf) 係當施加指定正向電流 (If) 時，LED兩端嘅電壓降。呢個參數有一個典型值同一個最大額定值。絕對最大額定值定義咗可能導致永久損壞嘅極限，包括最大正向電流、峰值脈衝電流同反向電壓。功耗計算為正向電壓同電流嘅乘積，必須妥善管理以防止過熱。
2.3 熱特性
熱管理對於LED性能同壽命至關重要。結溫 (Tj) 係半導體芯片本身嘅溫度。從結到焊點 (Rth j-sp) 或環境 (Rth j-a) 嘅熱阻量化咗熱量從芯片傳走嘅效率。較低嘅熱阻表示更好嘅散熱效果。工作同儲存溫度範圍定義咗可靠功能同非工作儲存嘅環境極限。
3. 分級系統解說
由於製造差異，LED會被分類到唔同嘅性能級別，以確保最終產品嘅一致性。
3.1 波長 / 色溫分級
LED根據其主波長 (對於單色LED) 或相關色溫同色度坐標 (對於白光LED) 進行分組。級別喺CIE色度圖上定義，通常遵循ANSI C78.377等標準。咁樣可以確保單一應用內嘅顏色均勻性。
3.2 光通量分級
LED根據其喺指定測試電流下嘅光輸出進行分類。級別通常以最小流明範圍定義 (例如 20-22 lm, 22-24 lm)。咁樣可以讓設計師選擇符合特定亮度要求嘅元件。
3.3 正向電壓分級
元件根據其喺給定測試電流下嘅正向電壓降進行分類。常見嘅級別可能會有像 2.8V - 3.0V, 3.0V - 3.2V 咁嘅範圍。一致嘅電壓級別有助於設計穩定嘅驅動電路同管理陣列中嘅功率分配。
4. 性能曲線分析
4.1 電流-電壓 (I-V) 特性曲線
I-V曲線係基礎，顯示咗流經LED嘅正向電流同其兩端電壓之間嘅關係。佢係非線性嘅，有一個閾值電壓，低於呢個電壓時幾乎無電流流過。曲線喺工作區域嘅斜率決定咗動態電阻。呢個圖對於選擇合適嘅限流電路至關重要。
4.2 溫度依賴特性
幾個關鍵參數會隨溫度變化。光通量通常隨結溫升高而降低。對於大多數LED類型，正向電壓通常隨溫度升高而降低。繪製呢啲關係有助於設計師理解實際熱條件下嘅性能，並實施必要嘅補償或冷卻策略。
4.3 光譜功率分佈 (SPD)
SPD圖繪製咗喺電磁波譜範圍內發出嘅光嘅相對強度。對於白光LED (通常使用帶有熒光粉塗層嘅藍光芯片)，佢顯示咗藍光泵浦峰值同更寬嘅熒光粉轉換發射。對於彩色LED，佢顯示咗主波長處嘅窄峰。SPD決定咗光嘅顯色特性同顏色質量。
5. 機械同封裝資訊
5.1 外形尺寸同圖紙
詳細嘅機械圖紙提供咗LED封裝嘅精確物理尺寸，包括長度、寬度、高度同任何曲率。關鍵公差會被指定。呢啲資訊對於PCB佔位面積設計同確保喺最終組裝中嘅正確配合至關重要。
5.2 焊盤佈局同焊墊設計
提供咗推薦嘅PCB焊盤圖形 (佔位面積)，顯示銅焊盤嘅尺寸、形狀同間距。咁樣可以確保回流焊期間形成可靠嘅焊點。設計通常包括用於散熱嘅散熱焊盤。
5.3 極性識別
清楚標示咗識別陽極 (+) 同陰極 (-) 端子嘅方法。通常通過封裝上嘅標記 (例如凹口、圓點或切角)、唔同嘅引腳長度或內部視覺提示來完成。正確嘅極性對於電路操作至關重要。
6. 焊接同組裝指引
6.1 回流焊溫度曲線
指定咗推薦嘅回流焊溫度曲線，包括預熱、保溫、回流 (峰值溫度) 同冷卻階段。關鍵參數係峰值溫度 (通常短時間內唔超過260°C)、液相線以上時間同最大升溫速率。遵循呢個曲線可以防止對LED封裝同焊點造成熱損壞。
6.2 處理同組裝注意事項
注意事項包括避免對LED透鏡施加機械應力、防止光學表面污染、處理期間使用ESD (靜電放電) 保護，以及確保無焊劑殘留喺透鏡上。通常唔建議使用烙鐵進行手工焊接。
6.3 儲存條件
LED應儲存喺乾燥、惰性嘅環境中。具體條件包括溫度範圍 (例如 5°C 至 30°C)、相對濕度低於某個閾值 (例如 60% RH)，以及避免陽光直射同腐蝕性氣體。濕度敏感等級 (MSL) 評級表明喺暴露於環境濕度後使用前是否需要烘烤。
7. 包裝同訂購資訊
7.1 包裝規格
元件以行業標準包裝供應。常見格式包括用於自動化組裝嘅帶裝捲盤，規格包括捲盤直徑、帶寬、口袋間距同元件方向。指定咗每捲數量 (例如 13英寸捲盤每捲2000件)。
7.2 標籤同標記
包裝標籤包括零件編號、數量、日期代碼、批次號，以及光通量、顏色同電壓嘅分級代碼等資訊。單個LED封裝標有零件編號或簡化代碼以供識別。
7.3 零件編號系統
零件編號係一個包含關鍵屬性嘅代碼。佢通常包括代表產品系列、封裝尺寸、顏色/波長、光通量級別、電壓級別，有時仲有特殊功能嘅字段。提供解碼表將零件編號轉換為其組成規格。
8. 應用建議
8.1 典型應用電路
展示咗基本應用電路。最常見嘅係使用串聯電阻來限制由恆壓源 (如電池或直流電源) 供電時嘅電流。對於更精確嘅控制，推薦使用恆流驅動電路 (線性或開關穩壓器)，特別係對於陣列或當亮度一致性至關重要時。
8.2 設計考慮因素
關鍵設計考慮因素包括：通過足夠嘅PCB銅面積或散熱器進行熱管理；確保驅動器能夠喺LED電壓範圍內提供所需電流；防止反極性同電壓瞬變；考慮光學設計 (透鏡、擴散器) 以實現所需嘅光分佈；以及為可製造性同可靠性進行設計。
9. 技術比較同差異化
同早期一代LED或替代技術相比，呢個元件可能喺光效 (每瓦流明) 方面有所提升，喺相同電輸入下提供更多光輸出。佢可能具有更緊湊嘅封裝尺寸，實現更高密度嘅設計。增強嘅顏色一致性 (更嚴格嘅分級) 提高咗多LED應用中嘅均勻性。更優越嘅可靠性指標，例如更長嘅L70壽命 (光輸出降至初始值70%嘅時間)，降低咗總擁有成本。封裝亦可能為改善熱性能而設計，允許更高嘅驅動電流或更好嘅持續輸出。
10. 常見問題 (FAQ)
問：我可以驅動呢個LED嘅最大連續電流係幾多？
答：請參考絕對最大額定值表。超過指定嘅最大正向電流可能會導致LED立即或逐漸退化，縮短其壽命同降低光輸出。
問：我點樣選擇正確嘅限流電阻？
答：使用歐姆定律：R = (電源電壓 - LED正向電壓) / 所需電流。初始計算使用規格書中嘅典型正向電壓，但為穩健設計，請考慮分級範圍同溫度影響。確保電阻嘅額定功率足夠：P = (所需電流)^2 * R。
問：點解我嘅LED光輸出隨時間下降？
答：流明衰減係正常嘅。規格書中嘅Lxx壽命評級 (例如 L70) 預測咗輸出下降到初始值某個百分比 (例如 70%) 之前嘅工作小時數。過度嘅驅動電流或高結溫會加速呢種衰減。
問：我可以將多個LED串聯或並聯嗎？
答：使用恆流驅動器時，通常首選串聯連接，因為佢確保流經每個LED嘅電流相同。並聯連接需要仔細匹配正向電壓級別，以防止電流不平衡，呢種情況可能導致亮度不均勻同個別LED潛在嘅過度應力。
11. 實際應用例子
例子1：線性LED燈具。多個LED安裝喺一塊長而窄嘅金屬基板PCB (MCPCB) 上。佢哋以串並聯組合方式連接，由單個恆流驅動器供電。金屬基板提供必要嘅散熱。擴散器或反射器等光學元件放置喺陣列上方，為辦公室或零售照明創造均勻嘅線性照明。
例子2：汽車內飾照明。一小簇LED，可能係唔同顏色，用於頂燈、閱讀燈或氛圍燈。設計必須考慮車輛電氣系統嘅寬輸入電壓範圍 (例如 9V-16V)，使用合適嘅穩壓器或降壓轉換器。LED亦必須滿足汽車級可靠性同溫度要求。
12. 工作原理介紹
LED係一種半導體p-n結二極管。當施加正向電壓時，來自n型區域嘅電子同來自p型區域嘅空穴被注入結區域。當呢啲電荷載流子復合時，能量以光子 (光) 嘅形式釋放。發出光嘅波長 (顏色) 由所用半導體材料嘅能帶隙決定 (例如 InGaN用於藍/綠光，AlInGaP用於紅/琥珀光)。白光LED通常通過喺藍光LED芯片上塗覆黃色熒光粉來製造；一部分藍光被轉換成黃光，藍光同黃光嘅混合被感知為白光。
13. 技術趨勢同發展
LED行業持續發展，有幾個明顯趨勢。光效 (每瓦流明) 穩步提高，降低咗給定光輸出下嘅能耗。顏色質量指標，例如顯色指數 (CRI) 同TM-30等較新嘅度量標準，正喺改進，特別係對於博物館同零售照明等高CRI應用。小型化持續進行，實現直接視圖顯示器中更細嘅像素間距。專業領域亦有顯著發展，例如用於消毒嘅UV-C LED、用於下一代顯示器嘅微型LED，以及針對植物生長光譜定制嘅園藝LED。各種操作條件下嘅可靠性同壽命仍然係工業同汽車應用嘅關鍵焦點。
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。 |