目錄
- 1. 產品概覽
- 2. 深入技術參數分析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電氣及光學特性
- 3. 分級系統說明
- 3.1 光度強度 (Iv) 分級
- 3.2 正向電壓 (VF) 分級
- 3.3 色調 (色度) 分級
- 4. 性能曲線分析
- 5. 機械及封裝資料
- 5.1 封裝尺寸
- 5.2 極性識別及引腳成型
- 6. 焊接及組裝指引
- 6.1 焊接參數
- 6.2 儲存及清潔
- 6.3 靜電放電 (ESD) 預防措施
- 7. 包裝及訂購資料
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用場景
- 8.2 電路設計考慮因素
- 8.3 熱管理
- 9. 技術比較及差異
- 10. 常見問題 (FAQs)
- 11. 實用設計案例分析
- 12. 工作原理簡介
- 13. 技術趨勢
1. 產品概覽
呢份文件詳細說明咗一款專為印刷電路板 (PCB) 或面板通孔安裝而設計嘅高亮度白光發光二極管 (LED) 嘅規格。該器件採用 InGaN (氮化銦鎵) 技術產生白光，並封裝喺一個流行嘅 T-1 3/4 (5mm) 直徑、配備水清透鏡嘅封裝內。其設計旨在實現低功耗同高效率，適合需要可靠性能嘅各種指示燈同照明應用。
呢款LED嘅核心優勢包括符合RoHS (有害物質限制) 指令，即係無鉛設計。由於電流要求低，其設計與集成電路兼容。靈活嘅安裝能力使其能夠靈活集成到各種電子組件中。
2. 深入技術參數分析
2.1 絕對最大額定值
器件絕對唔可以喺超出呢啲限制嘅條件下操作，否則可能會造成永久損壞。
- 功耗 (Pd):120 mW。呢個係LED可以作為熱量散發嘅最大總功率。
- 峰值正向電流 (IFP):100 mA。呢個係最大允許脈衝電流，喺1/10佔空比同0.1ms脈衝寬度下指定。佢顯著高於直流額定值，以適應短暫嘅高強度脈衝。
- 直流正向電流 (IF):30 mA。呢個係為咗確保長期可靠運行而推薦嘅最大連續正向電流。
- 工作溫度範圍 (Topr):-25°C 至 +80°C。LED設計喺呢個環境溫度範圍內工作。
- 儲存溫度範圍 (Tstg):-30°C 至 +100°C。
- 引腳焊接溫度:260°C 持續5秒，測量點距離LED主體1.6mm (0.063")。呢個定義咗引腳喺手動或波峰焊接期間可以承受嘅熱曲線。
2.2 電氣及光學特性
呢啲參數喺環境溫度 (Ta) 為25°C時測量，定義咗器件嘅典型性能。
- 光度強度 (Iv):喺正向電流 (IF) 為20mA時，達到10000 - 16000 mcd (毫坎德拉)。呢個係衡量喺特定方向發出嘅光嘅感知功率。實際值有±15%嘅公差，並分為唔同等級 (見第3節)。測量遵循CIE人眼響應曲線。
- 視角 (2θ1/2):15度 (典型值)。呢個係光度強度下降到其軸向峰值一半時嘅全角。咁窄嘅視角表示光束更加集中，類似聚光燈。
- 色度坐標 (x, y):喺 IF= 20mA 時，大約為 0.30, 0.30。呢啲坐標定義咗白光喺CIE 1931色度圖上嘅顏色點。為咗更嚴格嘅顏色控制，定義咗特定等級 (見第3節)。
- 正向電壓 (VF):喺 IF= 20mA 時，為 3.3V (最小) / 3.6V (最大)。呢個係LED工作時嘅壓降。為確保一致性，亦進行咗分級。
- 反向電流 (IR):喺反向電壓 (VR) 為5V時，最大為100 µA。重要注意:呢個參數僅供測試用途。LED並非為反向偏壓操作而設計，喺實際電路中施加反向電壓可能會損壞器件。
3. 分級系統說明
為確保批量生產嘅一致性，LED會根據性能分級。咁樣設計師就可以選擇符合特定亮度、電壓同顏色要求嘅部件。
3.1 光度強度 (Iv) 分級
基於 IF=20mA 時嘅最小同最大光度強度值:
- Y1:10000 - 13000 mcd
- Z1:13000 - 17000 mcd
- Z2:17000 - 22000 mcd
適用15%嘅測量容差。
3.2 正向電壓 (VF) 分級
基於 IF=20mA 時嘅正向電壓:
- 3H:2.75V - 3.00V
- 4H:3.00V - 3.25V
- 5H:3.25V - 3.50V
- 6H:3.50V - 3.60V
適用15%嘅測量容差。
3.3 色調 (色度) 分級
由CIE 1931圖上嘅 (x,y) 坐標四邊形定義，例如:
- 等級 40:圍繞特定白點形成四邊形嘅坐標。
- 等級 50, 60, 70:後續等級具有逐漸不同嘅顏色坐標，允許從較冷到可能較暖嘅白色調中選擇 (具體解釋需要參考圖表)。
適用±0.01嘅顏色坐標測量容差。
4. 性能曲線分析
雖然規格書中引用咗具體圖表，但呢類LED嘅典型曲線包括:
- 相對光度強度 vs. 正向電流 (Ivvs. IF):顯示光輸出如何隨電流增加，通常以次線性方式，強調電流調節比電壓調節更重要。
- 正向電壓 vs. 正向電流 (VFvs. IF):展示二極管嘅指數型I-V特性。一旦超過開啟閾值，電壓就會急劇上升。
- 相對光度強度 vs. 環境溫度 (Ivvs. Ta):說明隨著結溫升高，光輸出會下降，呢個係高功率或高環境溫度應用中熱管理嘅關鍵考慮因素。
呢啲曲線對於理解器件喺非標準條件 (不同電流或溫度) 下嘅行為以及進行精確電路設計至關重要。
5. 機械及封裝資料
5.1 封裝尺寸
LED採用標準T-1 3/4 (5mm) 圓形通孔封裝。關鍵尺寸註釋包括:
- 所有尺寸均以毫米為單位 (括號內為英寸)。
- 除非另有說明，否則適用±0.25mm (±0.010") 嘅一般公差。
- 法蘭下方樹脂嘅最大凸出為1.0mm (0.04")。
- 引腳間距喺引腳從封裝主體伸出嘅位置測量。
5.2 極性識別及引腳成型
通常，較長嘅引腳表示陽極 (正極)，較短嘅引腳或封裝邊緣嘅平面標記表示陰極 (負極)。規格書強調咗關鍵處理規則:
- 引腳成型必須喺焊接之前，並且喺正常室溫下進行。
- 彎曲處應距離LED透鏡底座至少3mm。禁止使用封裝主體作為支點。
- 引腳應喺常溫下切割。
6. 焊接及組裝指引
6.1 焊接參數
手動焊接 (烙鐵):
- 溫度: 最高300°C。
- 時間: 每支引腳最多3秒 (僅限一次)。
- 預熱溫度: 最高100°C。
- 預熱時間: 最多60秒。
- 焊波溫度: 最高260°C。
- 接觸時間: 最多5秒。
6.2 儲存及清潔
- 儲存:推薦儲存條件為≤30°C同≤70%相對濕度。從原裝防潮袋中取出嘅LED應喺三個月內使用。如需更長時間儲存，請使用帶乾燥劑嘅密封容器或氮氣環境。
- 清潔:如有需要清潔，請使用異丙醇等酒精類溶劑。
6.3 靜電放電 (ESD) 預防措施
LED對靜電敏感。處理預防措施包括使用腕帶、防靜電手套，並確保所有設備正確接地。
7. 包裝及訂購資料
標準包裝流程如下:
- 基本單位:每防靜電防潮袋裝500或250件。
- 內盒:包含10袋，總共5,000件。
- 外箱:包含8個內盒，總共40,000件。
特定部件號 (例如 LTW-2S3D7) 用於識別產品。光度強度等級代碼標記喺每個包裝袋上。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
呢款LED適用於通用指示燈、狀態顯示、小型面板背光，以及消費電子產品、電器、工業控制面板同汽車內飾應用 (符合環境規格) 中嘅裝飾照明。佢適用於普通電子設備。
8.2 電路設計考慮因素
驅動方法:LED係電流驅動器件。為確保亮度均勻，特別係並聯多個LED時，強烈建議為每個LED使用一個串聯限流電阻 (電路模型A)。唔建議直接從電壓源並聯驅動多個LED (電路模型B)，因為各個LED之間嘅正向電壓 (VF) 存在差異，可能導致電流同亮度出現顯著差異。
串聯電阻值可以使用歐姆定律計算: R = (Vsupply- VF) / IF，其中 VF同 IF係LED嘅期望工作點。
8.3 熱管理
雖然呢個係低功率器件，但遵守最大功耗同工作溫度額定值對於使用壽命至關重要。喺環境溫度高或密閉空間嘅應用中，請確保足夠嘅氣流，或考慮降低工作電流。
9. 技術比較及差異
同白熾燈泡等舊技術相比，呢款LED提供咗極高嘅效率、更長嘅使用壽命同更低嘅熱量產生。喺LED市場內，其主要區別在於其特定組合：從標準5mm封裝中實現高光度強度 (10,000+ mcd)、用於定向光嘅15度窄視角，以及為亮度同顏色一致性而設嘅明確分級結構。符合RoHS係標準要求，但對於現代電子製造而言仍然係一個關鍵特性。
10. 常見問題 (FAQs)
問: 我可以唔用電阻，直接從5V電源驅動呢個LED嗎？
答:No.咁樣好可能會整壞個LED。正向電壓大約係3.6V。施加5V會導致過大電流，超出最大直流額定值。務必使用串聯限流電阻。
問: 峰值正向電流 (100mA) 同直流正向電流 (30mA) 有咩分別？
答: LED可以承受較高電流 (100mA) 嘅短脈衝，但僅限於低佔空比。對於連續操作，電流唔可以超過30mA。超過直流額定值會導致過熱同快速老化。
問: 點解視角咁窄 (15°)？
答: 水清透鏡同內部晶片反射器設計用於將光準直成聚焦光束。呢個對於需要從特定方向觀看光線嘅應用 (例如正面觀看嘅面板指示燈) 非常理想。
問: 我應該點樣理解色調等級 (40, 50等)？
答: 呢啲等級代表CIE色度圖上嘅唔同區域。較低數字 (例如等級40) 通常對應具有唔同相關色溫 (CCT) 嘅白光。要進行精確顏色匹配，請查閱完整規格書中提供嘅特定色度圖同坐標範圍。
11. 實用設計案例分析
場景:設計一個有10個相同白光LED嘅狀態指示燈面板。可用電源係12V直流電。目標係實現明亮、均勻嘅照明。
設計步驟:
- 電路拓撲:為確保均勻性，將10個LED串聯，每個都有自己嘅電阻 (或者如果 VF分級緊密，可以為成串使用單個更高功率嘅電阻)。由於 VF variation.
- 工作點:選擇一個正向電流 (IF)。一個安全又明亮嘅點係20mA，呢個係測試條件，並且喺30mA最大值之內。
- 電壓計算:假設最壞情況 VF來自等級6H: 3.6V。對於10個串聯嘅LED，總 VF= 36V。呢個超過咗12V電源，所以將所有10個串聯係唔可能嘅。相反，使用兩個並聯分支，每個分支串聯5個LED。
- 一個分支 (5個LED) 嘅電阻計算:
總 VF(5個LED) = 5 * 3.6V = 18V。呢個已經高過12V，所以呢個方法都唔得。重新評估: 使用12V電源，你只能串聯幾個LED。對於3個串聯嘅LED: VF= 10.8V。電阻 R = (12V - 10.8V) / 0.020A = 60 歐姆。電阻功率 P = I2R = (0.02^2)*60 = 0.024W，所以標準1/4W電阻就夠用。你需要4條咁樣嘅串聯 (3+3+3+1) 來湊夠10個LED，每條串聯使用適當嘅電阻。 - 實施:呢個設計為每條串聯提供均勻亮度，並通過自身嘅電流限制保護每個LED。
12. 工作原理簡介
呢款白光LED基於InGaN半導體技術。同使用藍光晶片加黃色熒光粉嘅傳統白光LED唔同，規格書指定咗"InGaN White"，通常表示類似原理：半導體晶片發出藍光。呢個藍光然後激發封裝內部嘅一層黃色 (或黃色同紅色) 熒光粉塗層。來自晶片嘅藍光同來自熒光粉嘅黃/紅光混合，產生對人眼呈現白光嘅光線。熒光粉嘅特定混合決定咗白光嘅相關色溫 (CCT) 同顯色指數 (CRI)。水清透鏡允許完全混合嘅光線以最小擴散通過，有助於形成窄視角。
13. 技術趨勢
白光LED技術嘅發展受到效率 (每瓦流明)、顏色質量 (CRI同CCT一致性) 持續改進同成本降低嘅推動。雖然表面貼裝器件 (SMD) LED由於尺寸更小、更適合自動化組裝而主導新設計，但像呢款T-1 3/4封裝嘅通孔LED，對於原型製作、愛好者項目、維修工作，以及需要堅固機械安裝或從分立封裝中獲得更高單點亮度嘅應用，仍然具有相關性。材料科學嘅趨勢集中於開發更高效、更穩定嘅熒光粉，以及探索新嘅半導體結構以提高光提取同熱性能。根本驅動力係喺所有領域實現更可持續同更節能嘅照明解決方案。
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。 |