目錄
- 1. 產品概覽
- 2. 技術參數深入分析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電光特性
- 3. 分級系統說明
- 3.1 發光強度分級
- 3.2 主波長分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
- 4.2 發光強度 vs. 順向電流
- 4.3 溫度依賴性
- 5. 機械及封裝資料
- 5.1 封裝尺寸
- 5.2 極性識別
- 5.3 帶裝及捲盤包裝
- 6. 焊接及組裝指引
- 6.1 迴流焊接溫度曲線
- 6.2 手動焊接
- 6.3 濕度敏感性及儲存
- 7. 應用建議
- 7.1 典型應用場景
- 7.2 設計考慮因素
- 8. 技術比較及差異化
- 9. 常見問題 (基於技術參數)
- 9.1 點解必須要有限流電阻？
- 9.2 我可以用5V電源驅動呢個LED嗎？
- 9.3 峰值波長同主波長有咩分別？
- 9.4 點解開袋後有嚴格嘅車間壽命限制？
- 10. 工作原理
- 11. 行業趨勢及背景
1. 產品概覽
27-21 SMD LED 係一款緊湊型表面貼裝器件，專為需要可靠指示燈或背光功能嘅現代電子應用而設計。佢嘅主要優勢在於，相比傳統引線框架LED，佢嘅佔板面積大幅減少，令印刷電路板 (PCB) 上嘅元件密度更高，儲存要求更低，最終有助於終端設備嘅微型化。輕量化結構進一步增強咗佢喺空間受限同便攜式應用中嘅適用性。
呢款單色藍色LED採用InGaN (氮化銦鎵) 半導體晶片製造，封裝喺水清樹脂入面。佢係一款符合RoHS (有害物質限制) 指令、歐盟REACH法規同無鹵素標準嘅無鉛產品，確保環境安全同廣泛嘅市場接受度。
2. 技術參數深入分析
2.1 絕對最大額定值
呢啲額定值定義咗可能導致器件永久損壞嘅極限。喺呢啲條件下操作唔保證正常。
- 反向電壓 (VR):5V。喺反向偏壓下超過呢個電壓會導致接面擊穿。
- 連續順向電流 (IF):25 mA。可靠操作嘅最大直流電流。
- 峰值順向電流 (IFP):100 mA。呢個只允許喺脈衝條件下 (佔空比 1/10，頻率 1 kHz) 處理瞬態浪湧。
- 功耗 (Pd):95 mW。喺環境溫度 (Ta) 為25°C時，封裝可以散發嘅最大功率。喺更高溫度下需要降額。
- 靜電放電 (ESD):150V (人體模型)。組裝同處理期間必須遵循正確嘅ESD處理程序。
- 工作溫度 (Topr):-40°C 至 +85°C。器件正常操作嘅環境溫度範圍。
- 儲存溫度 (Tstg):-40°C 至 +90°C。
- 焊接溫度:器件可以承受峰值溫度為260°C、持續時間最長10秒嘅迴流焊接，或者每個端子喺350°C下進行最長3秒嘅手動焊接。
2.2 電光特性
呢啲參數喺 Ta=25°C 同 IF=20mA 下測量，代表典型操作條件。
- 發光強度 (Iv):範圍由 28.5 mcd (最小) 到 72.0 mcd (最大)，典型公差為 ±11%。呢個定義咗LED嘅感知亮度。
- 視角 (2θ1/2):130 度 (典型)。呢個寬視角確保從偏軸位置都有良好嘅可見度。
- 峰值波長 (λp):468 nm (典型)。光譜發射最強嘅波長。
- 主波長 (λd):範圍由 464.50 nm 到 476.50 nm。呢個定義咗光嘅感知顏色，公差緊密為 ±1 nm。
- 光譜帶寬 (Δλ):25 nm (典型)。最大強度一半處 (FWHM) 嘅發射光譜寬度。
- 順向電壓 (VF):範圍由 2.70V (最小) 到 3.70V (最大)，喺20mA下典型值為 3.30V。呢個對於設計限流電路至關重要。
- 反向電流 (IR):喺 VR=5V 時最大為 50 µA。呢個參數僅供測試用途；器件唔應該喺反向偏壓下操作。
3. 分級系統說明
為確保生產中顏色同亮度嘅一致性，LED會根據關鍵參數進行分級。
3.1 發光強度分級
LED根據喺 IF=20mA 下測量嘅發光強度分為四個等級 (N1, N2, P1, P2)。咁樣可以讓設計師為其應用選擇合適嘅亮度等級，確保多LED陣列中嘅外觀均勻。
- 等級 N1:28.5 – 36.0 mcd
- 等級 N2:36.0 – 45.0 mcd
- 等級 P1:45.0 – 57.0 mcd
- 等級 P2:57.0 – 72.0 mcd
3.2 主波長分級
LED亦會根據主波長分為四個代碼 (A9, A10, A11, A12)。呢種嚴格控制 (每個等級約3 nm) 對於需要精確顏色匹配嘅應用至關重要。
- 等級 A9:464.5 – 467.5 nm
- 等級 A10:467.5 – 470.5 nm
- 等級 A11:470.5 – 473.5 nm
- 等級 A12:473.5 – 476.5 nm
4. 性能曲線分析
雖然規格書中引用咗具體圖表，但佢哋嘅含義對設計至關重要。
4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
I-V 特性係指數性嘅。順向電壓稍微超過典型值3.3V，就會導致順向電流大幅、可能係破壞性嘅增加。呢個強調咗必須同LED串聯使用外部限流電阻或恆流驅動器。
4.2 發光強度 vs. 順向電流
喺額定限制內，發光強度大致同順向電流成正比。喺20mA以下操作會降低輸出，而超過25mA則有加速老化同縮短壽命嘅風險，即使瞬間喺峰值電流額定值內。
4.3 溫度依賴性
LED性能對溫度敏感。隨著接面溫度升高，順向電壓通常會輕微下降，而發光強度可能會顯著下降。PCB上足夠嘅熱管理對於保持亮度一致性好重要，特別係喺高密度或封閉式應用中。
5. 機械及封裝資料
5.1 封裝尺寸
27-21 封裝嘅標稱尺寸為 2.7mm (長) x 2.1mm (寬) x 1.2mm (高)，除非另有說明，標準公差為 ±0.1mm。詳細尺寸圖提供咗PCB焊盤圖案設計嘅關鍵尺寸，包括焊盤大小、間距同元件方向。
5.2 極性識別
陰極通常由LED封裝上嘅視覺標記指示，例如凹口、綠點或切角。放置時必須觀察正確極性以確保正常操作。
5.3 帶裝及捲盤包裝
器件以8mm載帶供應，裝喺7英吋直徑嘅捲盤上，兼容標準自動貼片設備。每捲包含3000件。包裝包括防潮材料：一個裝有乾燥劑同濕度指示卡嘅鋁質防潮袋，以保護LED喺儲存同運輸期間免受環境濕氣影響。
6. 焊接及組裝指引
6.1 迴流焊接溫度曲線
指定咗無鉛 (Pb-free) 迴流溫度曲線。關鍵參數包括：150-200°C之間嘅預熱階段，持續60-120秒；液相線 (217°C) 以上時間為60-150秒；峰值溫度唔超過260°C，最長10秒；以及受控嘅升溫同冷卻速率以最小化熱衝擊。迴流焊接唔應該進行超過兩次。
6.2 手動焊接
如果需要手動焊接，需要極度小心。使用烙鐵頭溫度低於350°C嘅烙鐵，對每個端子加熱唔超過3秒，並且端子之間至少要有2秒嘅冷卻間隔。烙鐵功率應該為25W或更低，以防止局部過熱。
6.3 濕度敏感性及儲存
LED對濕度敏感。密封防潮袋應該喺使用前即刻先好打開。打開後，未使用嘅LED必須儲存喺30°C或以下、相對濕度60%或以下嘅環境中。開袋後嘅車間壽命為168小時 (7日)。如果超過呢個時間或者乾燥劑顯示飽和，使用前需要喺60°C ±5°C下烘烤24小時。
7. 應用建議
7.1 典型應用場景
- 背光照明:由於其緊湊尺寸同一致嘅藍色輸出，非常適合儀表板指示燈、開關照明同符號背光。
- 通訊設備:喺電話、傳真機等設備中用作狀態指示燈或鍵盤背光。
- LCD平面背光:可以用於小型、低功耗LCD顯示器嘅陣列。
- 一般指示燈用途:適用於消費同工業電子產品中嘅電源狀態、模式指示同其他信號功能。
7.2 設計考慮因素
- 限流:務必使用一個串聯電阻，根據電源電壓 (VCC)、LED嘅順向電壓 (VF) 同所需順向電流 (IF) 計算。公式：R = (VCC- VF) / IF。為穩健設計，使用規格書中嘅最大 VF。
- 熱管理:確保PCB有足夠嘅銅面積連接到LED焊盤以作為散熱器，特別係喺以最大額定電流或接近該電流操作時。
- ESD保護:如果LED係用戶可接觸嘅，請喺敏感輸入線路上實施ESD保護措施。
8. 技術比較及差異化
27-21 SMD LED喺其類別中提供咗幾個關鍵優勢。佢嘅2.7x2.1mm佔板面積比許多傳統3mm或5mm通孔LED更細，節省大量電路板空間。130°寬視角相比窄視角LED提供更好嘅偏軸可見度。使用InGaN技術產生明亮、飽和嘅藍色，效率高。此外，佢符合RoHS、REACH同無鹵素標準，使其成為具有嚴格環保法規嘅全球市場中嘅未來之選。詳細嘅分級系統為需要視覺一致性嘅大批量生產提供設計師所需嘅可預測性。
9. 常見問題 (基於技術參數)
9.1 點解必須要有限流電阻？
LED嘅I-V特性係非線性嘅。冇電阻嘅話，電源電壓嘅輕微增加會導致電流大幅、不受控制地激增，迅速超過25mA嘅絕對最大額定值，並導致立即失效。電阻設定咗一個穩定嘅工作點。
9.2 我可以用5V電源驅動呢個LED嗎？
可以，但你必須使用一個串聯電阻。例如，使用5V電源 (VCC=5V)，典型 VF為3.3V，目標 IF為20mA，電阻值會係 R = (5V - 3.3V) / 0.020A = 85 歐姆。標準82或100歐姆電阻會係合適嘅，功率額定值 P = I2R = (0.02)2* 85 = 0.034W，所以1/8W或1/10W電阻就足夠。
9.3 峰值波長同主波長有咩分別？
峰值波長 (λp) 係光譜輸出最高嘅物理波長。主波長 (λd) 係一個計算值，對應人眼感知嘅顏色，考慮咗整個發射光譜同眼睛嘅敏感度。對於呢種藍色單色LED，佢哋通常好接近，但 λd對於顏色規格更相關。
9.4 點解開袋後有嚴格嘅車間壽命限制？
SMD LED可以透過其塑料封裝從大氣中吸收濕氣。喺高溫迴流焊接過程中，呢啲被困住嘅濕氣會迅速膨脹，導致內部分層或爆米花現象，從而裂開封裝並損壞器件。車間壽命同烘烤程序就係用嚟管理呢個濕氣含量。
10. 工作原理
呢個LED係一種半導體光子器件。當施加超過其接面電位 (約3.3V) 嘅順向電壓時，電子同電洞被注入InGaN晶片嘅有源區。呢啲電荷載子復合，以光子 (光) 嘅形式釋放能量。InGaN合金嘅特定成分決定咗帶隙能量，直接決定發射光嘅波長 (顏色) — 喺呢個情況下，係大約468 nm嘅藍色。水清樹脂封裝保護晶片並充當透鏡，將發射光塑造成指定嘅130度視角。
11. 行業趨勢及背景
27-21封裝代表咗SMD LED市場中一個成熟且廣泛採用嘅外形尺寸，平衡咗尺寸、性能同可製造性。行業繼續推動更細嘅封裝 (例如2016、1608) 以實現超微型化，以及更高功率嘅封裝用於照明。影響呢類元件嘅關鍵趨勢包括：顯示應用對高色彩準確度同一致分級嘅需求增加；集成板上IC嘅智能LED；以及對提高發光效率 (每瓦流明) 同可靠性嘅不懈關注。此外，環境合規性 (RoHS、無鹵素) 已從差異化因素轉變為全球供應鏈中大多數電子元件嘅基本要求。
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。 |