目錄
- 1. 產品概述
- 2. 技術參數詳解
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 典型電氣與光學特性
- 3. 分級系統說明
- 3.1 色溫 (CCT) 分級
- 3.2 光通量分級
- 3.3 順向電壓分級
- 3.4 色度橢圓數據
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 IV 特性曲線
- 4.2 相對光通量 vs. 順向電流
- 4.3 光譜功率分佈 (SPD)
- 4.4 接面溫度 vs. 相對光譜能量
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸
- 5.2 焊墊圖案與鋼網設計
- 5.3 極性識別
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 濕度敏感度與烘烤
- 6.2 迴流焊接溫度曲線
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 包裝規格
- 7.2 型號編碼規則
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用場景
- 8.2 設計考量
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題 (FAQ)
- 10.1 按最小光通量訂購與按典型光通量訂購有何不同？
- 10.2 為何需要烘烤？如果我快速使用 LED，可以跳過烘烤嗎？
- 10.3 我可以連續以 200mA 驅動此 LED 嗎？
- 11. 設計與使用案例研究
- 11.1 設計一個 12V LED 模組
- 12. 技術原理
- 13. 產業趨勢
1. 產品概述
3020 系列是一款高性能、單晶片、表面黏著型 LED，專為需要可靠效能與一致色彩輸出的通用照明應用而設計。這款 0.5W 白光 LED 在緊湊的 3.0mm x 2.0mm 封裝尺寸中，提供了效率、流明輸出與熱管理的絕佳平衡。
核心優勢：本系列的主要優勢包括其標準化的色溫與光通量分級系統，確保生產批次中的色彩一致性。其具備 110 度的寬廣視角，適合需要廣泛照明的應用。本產品設計符合業界對於濕度敏感度與迴流焊的標準。
目標市場：此 LED 主要針對 LED 模組、燈板、背光模組、裝飾照明以及其他需要緊湊、高效且一致白光光源的應用製造商。
2. 技術參數詳解
2.1 絕對最大額定值
以下參數定義了可能導致 LED 永久損壞的極限值。在此條件下操作不保證其性能。
- 順向電流 (IF)：200 mA (連續)
- 順向脈衝電流 (IFP)：300 mA (脈衝寬度 ≤10ms，工作週期 ≤1/10)
- 功率消耗 (PD)：680 mW
- 操作溫度 (Topr)：-40°C 至 +80°C
- 儲存溫度 (Tstg)：-40°C 至 +80°C
- 接面溫度 (Tj)：125°C
- 焊接溫度 (Tsld)：迴流焊接溫度為 230°C 或 260°C，最長 10 秒。
2.2 典型電氣與光學特性
測量於標準測試條件：焊點溫度 (Ts) 為 25°C。
- 順向電壓 (VF)：典型值 3.2V，最大值 3.5V (於 IF=150mA 時)
- 逆向電壓 (VR)：5V
- 逆向電流 (IR)：最大值 10 µA
- 視角 (2θ1/2)：110°
3. 分級系統說明
本產品採用全面的分級系統，以確保電氣與光學特性的一致性。訂單需指定光通量的最小值以及色溫的特定色度區域。
3.1 色溫 (CCT) 分級
此 LED 提供多種標準相關色溫 (CCT) 分級，每個分級由目標 CCT 及 CIE 圖上的特定色度橢圓所定義。
- 2725K ±145K (分級代碼：27M5)
- 3045K ±175K (分級代碼：30M5)
- 3985K ±275K (分級代碼：40M5)
- 5028K ±283K (分級代碼：50M5)
- 5665K ±355K (分級代碼：57M7)
- 6530K ±510K (分級代碼：65M7)
注意：產品訂購時指定的是色度區域，而非最大 CCT 值。出貨的產品將始終落在所訂購的色度橢圓範圍內。
3.2 光通量分級
光通量根據色溫與演色性指數 (CRI) 進行分級。表格定義了在 150mA 下的最小值與典型值。標準光通量代碼 (如 E5, E6, E7 等) 代表一個流明範圍。
以 70 CRI、中性白光 (3700-5000K) 為例：
- 代碼 E6：50-54 lm (最小-典型)
- 代碼 E7：54-58 lm
- 代碼 E8：58-62 lm
- 代碼 E9：62-66 lm
暖白光、冷白光及其各自的高演色性 (80 CRI) 版本亦有類似的表格。
3.3 順向電壓分級
順向電壓亦進行分級，以確保串聯配置中的燈串電壓一致性。
- 代碼 B：2.8 - 2.9V
- 代碼 C：2.9 - 3.0V
- 代碼 D：3.0 - 3.1V
- 代碼 E：3.1 - 3.2V
- 代碼 F：3.2 - 3.3V
- 代碼 G：3.3 - 3.4V
- 代碼 H：3.4 - 3.5V
3.4 色度橢圓數據
每個色溫分級對應於 CIE 1931 色度圖上的一個特定橢圓，由其中心座標 (x, y)、長半軸 (b)、短半軸 (a) 和傾斜角 (Φ) 所定義。此數據對於精確混色與品質控制至關重要。
4. 性能曲線分析
4.1 IV 特性曲線
順向電流對順向電壓 (IV) 曲線顯示了典型的指數關係。在建議的操作電流 150mA 下，順向電壓通常約為 3.2V。設計者必須使用限流驅動器，而非電壓源，以確保穩定運作。
4.2 相對光通量 vs. 順向電流
此曲線說明了驅動電流與光輸出之間的關係。光通量隨電流增加而增加，但在較高電流下，由於接面溫度升高與效率下降，會呈現次線性趨勢。為獲得最佳壽命與效率，不建議在顯著高於 150mA 的電流下操作。
4.3 光譜功率分佈 (SPD)
相對光譜能量曲線顯示了不同 CCT 範圍 (例如 2600-3700K, 3700-5000K, 5000-10000K) 的發射光譜。較暖的 CCT 在紅/黃區域有較多能量，而較冷的 CCT 則有較藍的峰值。此曲線對於計算演色性指標至關重要。
4.4 接面溫度 vs. 相對光譜能量
此圖表描繪了光譜輸出如何隨著接面溫度 (Tj) 升高而變化。通常，當 Tj 上升時，峰值波長可能略微偏移，整體強度可能下降。這強調了在應用設計中進行有效熱管理以維持一致色彩與光輸出的重要性。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
此 LED 具有標準的 3020 (3.0mm x 2.0mm) SMD 佔位面積。詳細的尺寸圖標明了封裝本體、透鏡與引腳尺寸及其相關公差 (例如，.X 尺寸公差為 ±0.10mm，.XX 尺寸公差為 ±0.05mm)。
5.2 焊墊圖案與鋼網設計
提供了建議的 PCB 焊墊圖案 (焊墊佈局) 與錫膏鋼網設計的獨立圖紙。遵循這些建議對於在迴流焊接過程中形成正確的焊點、對準與熱傳遞至關重要。
5.3 極性識別
陰極 (負極) 端子通常在 LED 封裝上標記，常見方式為綠色標記或透鏡上的凹口。PCB 的絲印層與焊墊圖案應清楚標示極性，以防止反向安裝。
6. 焊接與組裝指南
6.1 濕度敏感度與烘烤
根據 IPC/JEDEC J-STD-020C 標準，3020 系列 LED 被歸類為濕度敏感元件。打開防潮袋後暴露於環境濕度中，可能在迴流過程中導致爆米花效應裂痕或其他損壞。
儲存：未開封的袋子應儲存於 30°C/85% RH 以下。開封後，應儲存於 30°C/60% RH 以下。
烘烤要求：從原始密封包裝中取出並暴露於環境條件下的 LED，必須在迴流前進行烘烤。
烘烤方法：在原裝捲盤上以 60°C 烘烤 24 小時。溫度不得超過 60°C。烘烤後應在 1 小時內使用，或儲存於乾燥櫃中 (濕度<20% RH)。
6.2 迴流焊接溫度曲線
適用標準的無鉛迴流溫度曲線。LED 焊點處的最高峰值溫度不應超過 260°C，且高於 230°C 的時間應限制在 10 秒內。請參考詳細的溫度曲線建議，包括預熱、恆溫、迴流與冷卻速率。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 包裝規格
LED 通常以壓紋載帶纏繞於捲盤上供應，適合自動化取放組裝。標準捲盤數量有規定 (例如，每捲 2000 或 4000 顆)。捲盤包裝在內含濕度指示卡的防潮袋中。
7.2 型號編碼規則
料號結構用於編碼關鍵屬性：系列/形狀 (例如 34 代表 3020)、晶片數量 (S 代表單晶片)、透鏡代碼 (00 代表無透鏡，01 代表有透鏡)、顏色代碼 (L/C/W 代表白光色溫)、內部代碼、光通量代碼 (例如 E6) 以及順向電壓代碼 (例如 D)。範例為 T3400SLA-E6D。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
- LED 模組與光引擎：用於平板燈、崁燈與格柵燈。
- 背光：側光式或直下式標誌與顯示器。
- 裝飾照明：燈條、燈繩與重點照明。
- 消費性電子產品：指示燈或狀態燈。
8.2 設計考量
- 熱管理：使用具有足夠散熱孔的 PCB，必要時使用金屬基板 (MCPCB) 來散熱並保持低接面溫度，以獲得最長壽命與穩定輸出。
- 電流驅動：務必使用定電流驅動器。建議操作電流為 150mA。在高環境溫度下可能需要降額使用。
- 光學：110 度視角適合漫射照明。可使用二次光學元件 (透鏡、反射器) 來調整光束圖案。
- 靜電防護：在組裝過程中實施標準的 ESD 處理程序，因為 LED 對靜電放電敏感。
9. 技術比較與差異化
與舊款的 3528 封裝相比，3020 系列在略小的佔位面積中通常提供更高的功率密度 (典型值 0.5W vs. 0.2W)，實現更緊湊的設計。針對光通量與電壓的標準化、詳細分級系統，為需要在大批量生產中嚴格匹配色彩與亮度的應用提供了顯著優勢，減少了終端用戶進行生產後分選或校準的需求。
10. 常見問題 (FAQ)
10.1 按最小光通量訂購與按典型光通量訂購有何不同？
規格書以最小光通量值來定義分級。這意味著所有出貨的 LED 都將達到或超過該最小值。\"典型\"值僅供參考，實際光通量可能更高。此系統在保證性能的同時，也容許高於最小值的正常製造變異。
10.2 為何需要烘烤？如果我快速使用 LED，可以跳過烘烤嗎？
烘烤是去除塑膠封裝吸收濕氣的關鍵製程。即使短暫暴露於潮濕空氣中，也可能足以在高溫迴流焊接過程中造成損壞。僅憑時間長短就跳過烘烤是不安全的；必須檢查原始包裝袋內濕度指示卡的狀態，以判斷是否需要烘烤。
10.3 我可以連續以 200mA 驅動此 LED 嗎？
雖然 200mA 是絕對最大連續電流額定值，但在此電流位準下操作會產生大量熱量，降低效率 (每瓦流明)，並可能縮短 LED 壽命。建議的操作條件是 150mA，以獲得最佳性能與可靠性。在 200mA 下操作需要極佳的熱管理。
11. 設計與使用案例研究
11.1 設計一個 12V LED 模組
情境：設計一個緊湊的 12V 輸入 LED 模組，包含 6 顆串聯的 LED。
設計步驟：
- 電氣設計：選用相同電壓分級的 LED (例如，分級 D：3.0-3.1V)。6 顆 LED 的總順向電壓約為 18.0V 至 18.6V，高於 12V 電源供應。因此，需要一個升壓 (Boost) 定電流驅動器，而非簡單的電阻。
- 熱設計：將 LED 安裝在鋁基板 (MCPCB) 上。計算總功率消耗 (約 0.5W 每顆 LED * 6 = 3W)，並確保散熱足以將 LED 焊點溫度維持在規定的操作範圍內，理想情況下低於 60°C 以獲得長壽命。
- 光學一致性：訂購所有來自相同光通量分級 (例如 E7) 與色溫分級 (例如 40M5 對應 4000K) 的 LED，以確保整個模組的亮度與色彩均勻。
- 組裝：嚴格遵循濕度處理與迴流焊接指南，以防止良率損失。
12. 技術原理
LED 基於半導體晶片中的電致發光原理運作，白光 LED 通常使用 InGaN 材料。一個發藍光的晶片塗覆有螢光粉層。部分藍光被螢光粉轉換為較長波長的光 (黃光、紅光)。剩餘的藍光與螢光粉轉換的光結合，形成人眼感知的白光。藍光與黃/紅光的比例決定了相關色溫 (CCT)。透過使用多種螢光粉來填補光譜中的缺口，可以改善演色性指數 (CRI)。順向電壓是半導體材料能隙與晶片結構的特性。
13. 產業趨勢
像 3020 系列這類中功率 SMD LED 的總體趨勢是朝向更高光效 (每瓦更多流明)、改善色彩一致性 (更嚴格的分級) 以及在更高操作溫度下的更高可靠性。對於需要出色色彩保真度的應用 (如零售與博物館照明)，也推動著更高的 CRI 值 (90+)。此外，業界持續改進防潮封裝材料與製程，以簡化處理並提高在更廣泛組裝環境中的穩健性。新型螢光粉系統的開發旨在提供更好的光譜品質與 LED 使用壽命內的穩定性。
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 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，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，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
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點亮所需的最小電壓，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正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，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） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，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），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晶片內部的實際工作溫度。 | 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的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 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 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
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，確保顏色落在極小範圍內。 | 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，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
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 | 在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的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |