Table of Contents
- 1. 產品概述
- 1.1 功能特點
- 1.2 應用範疇
- 2. 包裝尺寸
- 3. 產品參數
- 3.1 電氣/光學特性(喺 Ts = 25°C 條件下)
- 3.2 絕對最大額定值(喺 Ts = 25°C 條件下)
- 4. 分級系統
- 4.1 正向電壓同光通量分級(IF = 600 mA)
- 4.2 色度分檔 (CIE 1931)
- 5. 典型光學特性曲線
- 6. 封裝資訊
- 6.1 封裝規格
- 6.2 標籤同防潮層
- 6.3 可靠性測試項目
- 7. SMT回流焊接指引
- 8. 處理注意事項
- 9. 設計應用建議
- 10. 技術比較考量
- 11. 常見問題
- 12. 應用案例研究:LCD背光模組
- 13. 白光產生原理
- 14. 行業趨勢與標準
- LED規格術語
- 光電性能
- 電氣參數
- Thermal Management & Reliability
- Packaging & Materials
- Quality Control & Binning
- Testing & Certification
1. 產品概述
呢款白色LED係用藍色晶片配合螢光粉製成,產生冷白光輸出。器件採用EMC(環氧樹脂模塑化合物)封裝,尺寸為3.0 mm × 3.0 mm × 0.55 mm,適合緊湊型照明設計。佢專為所有SMT組裝及焊接工藝而設計,並以編帶及卷盤包裝提供。濕敏等級評定為第3級,產品符合RoHS標準。
1.1 功能特點
- EMC封裝,提供高可靠性及優良熱性能
- 極寬視角(典型值120°)
- 適用於所有SMT組裝同焊接工藝
- 可提供編帶同捲盤包裝(5000件/捲)
- 濕度敏感等級:第3級
- 符合RoHS標準
1.2 應用範疇
- LCD、電視或顯示器嘅背光
- 開關同標誌照明
- 光學指示器
- 室內顯示屏
- 燈管應用
- 一般照明
2. 包裝尺寸
此LED封裝為正方形外觀,尺寸為3.00 mm × 3.00 mm,高度為0.55 mm。發光區域為一個直徑2.6 mm的圓形透鏡。底部視圖顯示兩個陽極焊盤與兩個陰極焊盤對稱排列。極性標示於封裝上。建議按照規格書中的焊接圖案進行操作。除非另有說明,所有尺寸單位為毫米,公差為±0.2 mm。
3. 產品參數
3.1 電氣/光學特性(喺 Ts = 25°C 條件下)
| 符號 | 項目 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 | 測試條件 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| VF | 正向電壓 | 2.8 | — | 3.6 | V | IF = 600 mA |
| IR | 反向電流 | — | — | 10 | µA | VR = 5 V |
| Φ | 光通量 | 140 | — | 220 | lm | IF = 600 mA |
| 2θ1/2 | 視角 | — | 120 | — | deg | IF = 600 mA |
| RTHJ-S | 熱阻 | — | 12 | — | °C/W | IF = 600 mA |
3.2 絕對最大額定值(喺 Ts = 25°C 條件下)
| 參數 | 符號 | 額定值 | 單位 |
|---|---|---|---|
| 功率消耗 | PD | 2160 | mW |
| 正向電流 | IF | 600 | mA |
| 峰值正向電流 | IFP | 900 | mA |
| 反向電壓 | VR | 5 | V |
| 靜電放電 (HBM) | ESD | 2000 | V |
| 操作溫度 | TOPR | −40 ~ +85 | °C |
| 儲存溫度 | Tstg | −40 ~ +100 | °C |
| 接面溫度 | TJ | 115 | °C |
備註:(1) 峰值正向電流喺1/10工作週期、0.1毫秒脈衝寬度下測試。(2) 正向電壓測量公差±0.1 V。(3) 色坐標測量公差±0.005。(4) 發光強度測量公差±5%。(5) 必須注意功耗唔可以超過絕對最大額定值。(6) 所有測量喺標準化環境下進行。(7) LED運作時,最大電流應喺測量封裝溫度後決定;接面溫度唔可以超過最大額定值。(8) 喺2000 V HBM下ESD良率超過90%;處理時需要ESD保護。
4. 分級系統
4.1 正向電壓同光通量分級(IF = 600 mA)
LED根據正向電壓(VF)同光通量(Φ)進行分Bin。電壓Bin範圍由G1 (2.8–2.9 V)到J2 (3.5–3.6 V)。光通量Bin範圍由T140 (140–145 lm)到T240 (240–245 lm)。下表列出電壓同光通量Bin嘅對照關係,方便器件選擇。
4.2 色度分檔 (CIE 1931)
CIE色度圖顯示色度bin D00–D23、H00–H23、K00–K23同T00–T23,每個bin由四個角嘅座標對(x, y)定義。呢啲bin可以喺白光LED應用中精準鎖定顏色。隨溫度變化嘅典型色度偏移亦記錄喺光學特性曲線入面。
5. 典型光學特性曲線
數據手冊提供咗幾條特性曲線,用嚟輔助電路同散熱設計:
- 正向電壓 vs. 正向電流:喺600 mA時,VF大約係3.0 V;曲線顯示VF會隨電流逐漸上升。
- 相對強度 vs. 正向電流:強度線性增加至 600 mA。
- 相對強度 vs. 焊接溫度:強度隨溫度上升而輕微下降(由 25°C 到 100°C 約下降 10%)。
- 正向電流 vs. 焊接溫度:高於 25°C 時需要降額使用,以保持接點溫度低於 115°C。
- 正向電壓 vs. 焊接溫度:VF 隨溫度上升而下降(由 25°C 到 100°C 約下降 0.1 V)。
- 輻射圖:寬視角達120°,具備對稱嘅輻射模式。
- 色度座標 vs. 焊接溫度:喺唔同溫度(25°C、45°C、65°C、85°C)下,x/y座標會有輕微偏移。
- 光譜分佈:寬闊嘅發射光譜以450 nm(藍光)為中心,並透過螢光粉轉換覆蓋500–700 nm範圍。
6. 封裝資訊
6.1 封裝規格
包裝數量:每卷5000件。載帶尺寸:A0 = 3.2±0.1 mm,B0 = 3.3±0.1 mm,K0 = 1.4±0.1 mm,P0 = 4.0±0.1 mm,P1 = 4.0±0.1 mm,P2 = 2.0±0.05 mm,T = 0.25±0.02 mm,E = 1.75±0.1 mm,F = 3.5±0.05 mm,D0 = 1.55±0.1 mm,D1 = 1.1±0.1 mm,W = 8.0±0.1 mm。卷軸尺寸:A(內徑)= 13.3±0.5 mm,B(寬度)= 16.9±0.1 mm,C(外徑)= 178±1 mm,D(輪轂直徑)= 59±1 mm。
6.2 標籤同防潮層
每個卷軸都貼有標籤,標明零件編號、規格編號、批次編號、分 bin 代碼、光通量、色度 bin、正向電壓、波長、數量同日期。卷軸會放入防潮袋,袋入面有乾燥劑同濕度指示卡。然後將個袋放入紙箱包裝出貨。
6.3 可靠性測試項目
| 測試項目 | 條件 | 持續時間 | 樣本數量 | 接受/拒絕 |
|---|---|---|---|---|
| 回流焊(最高260°C) | 2次 | — | 20件 | 0/1 |
| 熱衝擊(−40°C ⇔ 100°C) | 各15分鐘,轉移時間10秒 | 100個循環 | 20件 | 0/1 |
| 高溫儲存(100°C) | — | 1000小時 | 20件 | 0/1 |
| 低溫儲存(−40°C) | — | 1000小時 | 20件 | 0/1 |
| 壽命測試(TA = 25°C, IF = 600 mA) | — | 1000小時 | 10 pcs | 0/1 |
| 高溫高濕壽命測試(60°C/90%RH, IF = 600 mA) | — | 500 h | 10 pcs | 0/1 |
Failure criteria: VF > 1.1 × U.S.L, IR > 2.0 × U.S.L, Φ < 0.7 × L.S.L.
7. SMT回流焊接指引
回流焊接次数不得超过两次。若第一次焊接后超过24小时,LED可能受损。建议的回流焊接曲线包括:
- 平均升温速度:最高3 °C/s
- 预热:150°C至200°C,持续60–120秒
- 高于217°C(TL)的时间:最长60秒
- 峰值温度(TP):最高260°C,峰值温度±5°C内保持时间:最长10秒
- 冷卻速度:最高 6 °C/s
- 由 25°C 升至峰值嘅總時間:最多 8 分鐘
手焊操作:烙鐵溫度低於 300°C,時間少於 3 秒,只可進行一次。應避免維修;如有必要,請使用雙頭烙鐵。加熱期間切勿施加壓力。封裝材料為矽膠,因此避免喺頂部表面施加強大壓力。請勿將元件安裝喺彎曲嘅 PCB 上。
8. 處理注意事項
- 操作環境應限制配合材料中硫元素含量低於 100 ppm。
- 外部材料中嘅溴同氯含量應各自低於 900 ppm,總含量低於 1500 ppm。
- 避免使用會滲透矽膠封裝並導致變色嘅VOCs。選用唔會釋出有機蒸氣嘅黏合劑。
- 用鉗子夾住元件側面處理;唔好觸碰矽膠透鏡。
- 設計電路時加入適當嘅限流電阻,以防止超出絕對最大額定值。反向電壓可能會引致遷移同損壞。
- 熱設計好關鍵;確保有足夠散熱,令接點溫度保持低於115°C。
- 矽膠會吸附塵埃;用異丙醇清潔。唔建議使用超聲波清洗。
- Storage conditions: Before opening aluminum bag, store at <30°C and <75% RH for up to 1 year. After opening, use within 24 hours at <30°C and <60% RH. 如果 exceeding storage time, bake at 65±5°C for 24 hours.
- LED對ESD同EOS好敏感;請採取適當嘅處理預防措施。
9. 設計應用建議
呢款白色LED好適合用喺背光、指示燈、室內顯示屏,以及需要高功效同寬視角嘅一般照明。120°嘅寬視角可以做到均勻嘅光線分佈。EMC封裝提供良好嘅導熱性能,令到LED可以喺有適當散熱嘅情況下以600 mA驅動。設計陣列時,要確保電流分佈均勻,並且有足夠嘅銅面積用嚟散熱。分級系統可以揀選嚴格嘅電壓同顏色組別,確保大量生產時嘅性能一致。
10. 技術比較考量
同傳統嘅PLCC封裝相比,EMC封裝喺熱應力同機械應力下提供更高嘅可靠性,對硫污染有更好嘅抵抗力,並且提升咗光提取效率。3.0×3.0 mm嘅尺寸好緊湊,適合密集佈局。典型熱阻係12°C/W,喺中功率LED中好有競爭力,容許喺唔超過接面溫度限制嘅情況下以更高電流運作。
11. 常見問題
問:最大驅動電流係幾多? 答:絕對最大正向電流係600 mA直流電;峰值電流可達900 mA(1/10工作週期,0.1毫秒)。
問:呢款LED可以用喺戶外應用嗎? 答:操作溫度範圍係−40°C至+85°C,但係封裝並未指定用於戶外暴露,除非有額外嘅環境保護。
問:我應該點樣解讀bin代碼? 答:電壓bin(G1–J2)表示順向電壓範圍;光通量bin(T140–T240)表示以流明為單位嘅光通量範圍。色度bin(D, H, K, T)對應特定CIE座標。
問:呢款LED適合用於可調白光系統嗎? A: 呢個係固定白光LED;要做到可調白光,你需要多個顏色分檔或者唔同嘅色溫(CCT)。
Q: 建議嘅焊盤佈局係點樣? A: 請參考焊接圖案示意圖(圖1-5),每個焊盤尺寸為1.45 mm × 0.46 mm,焊盤間距2.26 mm。使用足夠面積嘅銅區域以利散熱。
12. 應用案例研究:LCD背光模組
喺典型嘅7吋LCD背光中,將24粒呢款白光LED排列成4×6矩陣,喺600 mA驅動下可提供3000 cd/m²亮度。配合120°視角,背光可實現均勻照明。透過採用2 oz銅嘅鋁基PCB進行熱管理,可將接面溫度維持喺85°C以下,確保50,000小時使用壽命。EMC封裝設計容許喺柔性基板上進行回流焊接,適用於側入式背光設計。
13. 白光產生原理
呢款LED採用發出約450 nm藍光嘅InGaN晶片。晶片表面塗有發出黃光嘅YAG:Ce螢光粉。部分藍光會被螢光粉吸收並轉換為黃光;剩餘嘅藍光同黃光混合後產生白光。確切嘅白點(CCT同Duv)由螢光粉濃度同成分決定,並透過分檔系統(binning system)嚴格控制。
14. 行業趨勢與標準
照明行業正朝向更高效率同更細小封裝嘅方向發展。EMC封裝因為機械強度高同埋兼容自動化組裝,喺中功率LED中越嚟越普及。趨勢亦係要求更嚴格嘅分 bin 以確保顏色一致性,呢個產品嘅詳細 CIE bin 結構就反映咗呢一點。RoHS 合規要求以及對鹵素同硫嘅環保限制已經成為標準要求。對於高流明應用,熱阻低過 15°C/W 嘅 LED 更受歡迎,可以簡化散熱設計。
LED規格術語
LED 技術術語完整解釋
光電性能
| 術語 | 單位/表示方式 | 簡單解釋 | 點解重要 |
|---|---|---|---|
| 發光效率 | lm/W(流明每瓦) | 每瓦電力嘅光輸出,數值越高代表越節能。 | 直接決定能源效益級別同電費成本。 |
| 光通量 | lm(流明) | 光源發出嘅總光量,通常叫做「亮度」。 | 決定盞燈夠唔夠光。 |
| 視角 | °(度),例如 120° | 光強度跌到一半時嘅角度,決定光束闊度。 | 影響照明範圍同均勻度。 |
| CCT (色溫) | K (Kelvin),例如:2700K/6500K | 光嘅暖度/冷度,數值低偏黃/暖,數值高偏白/冷。 | 決定照明氣氛同適用場景。 |
| CRI / Ra | 無單位,0–100 | 準確呈現物件顏色嘅能力,Ra≥80就算良好。 | 影響顏色真實性,用喺商場、博物館等高要求場所。 |
| SDCM | MacAdam橢圓步階,例如「5-step」 | 顏色一致性指標,步階越細代表顏色越一致。 | 確保同一批次LED嘅顏色一致。 |
| 主導波長 | nm(納米),例如620nm(紅色) | 對應有色LED顏色嘅波長。 | 決定紅、黃、綠單色LED嘅色調。 |
| 光譜分佈 | 波長對比強度曲線 | 顯示強度喺唔同波長嘅分佈情況。 | 影響顯色性同品質。 |
電氣參數
| 術語 | 符號 | 簡單解釋 | 設計考量 |
|---|---|---|---|
| 正向電壓 | Vf | 開啟LED所需嘅最低電壓,例如「啟動門檻」。 | 驅動器電壓必須≥Vf,串聯LED時電壓會疊加。 |
| 正向電流 | 如果 | LED正常運作時嘅電流數值。 | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| 最大脈衝電流 | Ifp | 短時間可承受嘅峰值電流,用於調光或閃爍。 | Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage. |
| 反向電壓 | Vr | LED可承受嘅最大反向電壓,超出可能會導致擊穿。 | 電路必須防止反向連接或電壓尖峰。 |
| 熱阻 | Rth (°C/W) | 從晶片到焊料嘅熱傳導阻力,數值越低越好。 | 高熱阻需要更強嘅散熱能力。 |
| ESD Immunity | V (HBM),例如1000V | 承受靜電放電嘅能力,數值越高代表越唔易受損。 | 生產過程中需要採取防靜電措施,尤其係對靜電敏感嘅LED。 |
Thermal Management & Reliability
| 術語 | 關鍵指標 | 簡單解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 接面溫度 | Tj (°C) | LED晶片內部嘅實際工作溫度。 | 每降低10°C可能令寿命延长一倍;过高会导致光衰、色偏。 |
| 流明衰减 | L70 / L80(小时) | 亮度下降至初始值70%或80%所需时间。 | 直接定义LED的「使用寿命」。 |
| 流明维持率 | % (例如:70%) | 亮度随时间保留嘅百分比。 | 表示长期使用下嘅亮度保持能力。 |
| 色移 | Δu′v′ 或 MacAdam ellipse | 使用期间嘅颜色变化程度。 | 影響照明場景中的顏色一致性。 |
| 熱老化 | 材料退化 | 因長期高溫而導致的劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色改變或開路故障。 |
Packaging & Materials
| 術語 | 常見類型 | 簡單解釋 | Features & Applications |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 外殼材料保護晶片,提供光學/熱介面。 | EMC:耐熱性佳,成本低;陶瓷:散熱更好,壽命更長。 |
| 晶片結構 | 正面,覆晶 | 晶片電極排列。 | 覆晶:散熱更佳,效能更高,適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG, Silicate, Nitride | 覆蓋藍光晶片,將部分轉換為黃色/紅色,混合成白光。 | 不同螢光粉會影響效能、色溫及演色性。 |
| 透鏡/光學元件 | 平面、微透鏡、TIR | 表面上的光學結構用以控制光線分佈。 | 決定視角及光線分佈曲線。 |
Quality Control & Binning
| 術語 | 分級內容 | 簡單解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分級 | 代碼例如:2G, 2H | 按亮度分組,每組有最低/最高流明值。 | 確保同一批次亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼例如:6W, 6X | 按正向電壓範圍分組。 | 有助驅動器匹配,提升系統效率。 |
| 顏色分檔 | 5-step MacAdam ellipse | 按色座標分組,確保範圍緊湊。 | 保證顏色一致性,避免燈具內出現顏色不均。 |
| CCT Bin | 2700K, 3000K 等。 | 按CCT分組,每個都有對應嘅座標範圍。 | 滿足唔同場景嘅色溫要求。 |
Testing & Certification
| 術語 | 標準/測試 | 簡單解釋 | 重要性 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 喺恆溫下長期點亮,記錄亮度衰減。 | 用嚟估算LED壽命(配合TM-21)。 |
| TM-21 | 壽命估算標準 | 根據LM-80數據估算實際條件下嘅壽命。 | 提供科學化嘅壽命預測。 |
| IESNA | 照明工程學會 | 涵蓋光學、電氣、熱能測試方法。 | 業界認可嘅測試基準。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保不含有害物質(鉛、水銀)。 | 國際市場准入要求。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能源效益認證 | 照明產品嘅能源效益及性能認證。 | 用於政府採購、資助計劃,提升競爭力。 |