陶瓷3535系列1W藍光LED規格書 - 尺寸3.5x3.5x?mm - 電壓3.2V - 功率1W - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳細說明一款採用堅固陶瓷3535封裝的高功率1W藍光LED規格。相較於傳統塑膠封裝，陶瓷封裝提供卓越的熱管理性能，使此LED適用於要求高可靠性與在嚴苛熱條件下穩定性能的應用。主要目標市場包括專業照明、汽車照明模組以及對色彩輸出一致性與長期耐用性至關重要的特殊工業應用。

1.1 核心優勢

陶瓷基板提供優異的散熱能力，直接有助於降低接面溫度、提升發光效率維持率並延長使用壽命。封裝設計確保良好的機械穩定性與抗熱應力能力。此LED具備120度的寬廣視角，使其適用於各種需要廣泛照明的光學設計。

2. 技術參數與客觀解讀

2.1 絕對最大額定值 (T_s=25°C)

• 順向電流 (I_F):500 mA (連續)
• 順向脈衝電流 (I_FP):700 mA (脈衝寬度 ≤10ms，工作週期 ≤1/10)
• 功率消耗 (P_D):1700 mW
• 工作溫度 (T_opr):-40°C 至 +100°C
• 儲存溫度 (T_stg):-40°C 至 +100°C
• 接面溫度 (T_j):125°C
• 焊接溫度 (T_sld):迴流焊溫度為230°C或260°C，持續時間最長10秒。

這些額定值定義了操作極限。超過這些數值可能導致永久性損壞。脈衝電流額定值允許在如閃光燈或脈衝感測等應用中進行短暫的超額驅動。

2.2 典型電光特性 (T_s=25°C)

• 順向電壓 (V_F):典型值3.2V，在I_F=350mA時最大值為3.4V。
• 逆向電壓 (V_R):5V (最大值)。
• 峰值波長 (λ_d):460 nm (典型值)。
• 逆向電流 (I_R):最大值 50 µA。
• 視角 (2θ_1/2):120 度 (典型值)。

順向電壓是驅動器設計的關鍵參數。在350mA下的典型值3.2V表示額定工作點。設計師必須考慮最大V_F值，以確保電流源能提供足夠的電壓。

3. 分級系統說明

LED根據關鍵性能參數進行分級，以確保生產批次內的一致性。這使設計師能夠選擇符合特定應用需求的LED。

3.1 光通量分級 (於350mA下)

藍光LED根據其光輸出進行分級。分級代碼、最小(Min)與典型(Type)光通量值如下：

• 代碼 1C:最小 14 lm，典型 16 lm
• 代碼 1D:最小 16 lm，典型 18 lm
• 代碼 1E:最小 18 lm，典型 20 lm
• 代碼 1F:最小 20 lm，典型 22 lm
• 代碼 1G:最小 22 lm，典型 24 lm

光通量容差為±7%。選擇較高的分級代碼可保證較高的最小光輸出，這對於在設計中達到目標亮度水平至關重要。

LED亦根據其在測試電流下的順向電壓降進行分級，以確保多個LED串聯時電流分佈均勻。分級如下：

代碼 1:

• 2.8V 至 3.0V代碼 2:
• 3.0V 至 3.2V代碼 3:
• 3.2V 至 3.4V代碼 4:
• 3.4V 至 3.6V電壓測量容差為±0.08V。在串聯電路中使用相同或相鄰電壓分級的LED，可最大限度地減少電流不平衡以及對較低V

LED的潛在過度驅動。_F.

3.3 主波長分級

對於色彩要求嚴格的應用，主波長受到嚴格控制。藍光可用的分級如下：

• 代碼 B2:450 nm 至 455 nm
• 代碼 B3:455 nm 至 460 nm
• 代碼 B4:460 nm 至 465 nm

這允許進行精確的色彩匹配，這在顯示器背光或多色混光系統等應用中至關重要。

4. 性能曲線分析

規格書提供了數個關鍵圖表，說明LED在不同條件下的行為。

4.1 順向電壓 vs. 順向電流 (V_F-I_F) 曲線

此曲線顯示電壓與電流之間的非線性關係。對於理解LED的動態電阻以及設計恆流驅動器至關重要。該曲線通常顯示，一旦順向電壓超過二極體的門檻值，電流會急遽增加。

4.2 相對光通量 vs. 順向電流曲線

此圖表說明光輸出如何隨驅動電流變化。雖然輸出隨電流增加而增加，但由於產熱增加，效率（每瓦流明數）通常在較高電流下會降低。此曲線有助於針對特定應用，在亮度與效率之間進行最佳權衡。

4.3 相對光譜功率 vs. 接面溫度曲線

此曲線展示接面溫度 (T_j) 對LED光譜輸出的影響。對於藍光LED，峰值波長可能隨溫度輕微偏移（典型為0.1-0.3 nm/°C）。在敏感應用中，維持低T_j對於色彩穩定性至關重要。

4.4 光譜功率分佈曲線

此圖顯示在可見光譜範圍內發射的光強度。藍光LED將在其主波長（例如460 nm）附近有一個窄而明顯的峰值。此峰值的半高全寬（FWHM）表示LED的色彩純度。

5. 機械與封裝資訊

5.1 外型圖與尺寸

此LED採用標準陶瓷3535封裝，尺寸約為3.5mm x 3.5mm。確切高度在提供的摘錄中未指定。圖中包含關鍵尺寸，如焊盤間距、整體封裝尺寸及相關公差（例如，.X: ±0.10mm，.XX: ±0.05mm）。

5.2 推薦焊盤圖案與鋼網設計

規格書提供推薦的焊盤佈局與鋼網設計，供PCB佈局使用。遵循這些建議可確保形成適當的焊點、可靠的電氣連接，並實現從LED散熱焊盤到PCB的最佳熱傳遞。鋼網設計控制著錫膏的沉積量。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴流焊參數

此LED與標準迴流焊製程相容。最大允許焊接溫度為230°C或260°C，持續時間不超過10秒。關鍵在於遵循適當的溫度曲線，充分預熱組件以減少熱衝擊，並確保峰值溫度不超過指定限制。

6.2 操作與儲存注意事項

LED對靜電放電（ESD）敏感。操作時應採取適當的ESD防護措施（例如，接地工作站、靜電手環）。元件應儲存在其原始的防潮袋中，並置於受控環境（指定儲存溫度：-40°C至+100°C）中，以防止吸濕和氧化。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶規格

LED以壓紋載帶形式供應，用於自動貼片組裝。規格書包含載帶凹槽尺寸、間距與捲繞方向的詳細圖示，以確保與標準表面貼裝技術（SMT）設備相容。

7.2 捲盤包裝

載帶捲繞在標準捲盤上。捲盤類型、每捲數量及外包裝應根據製造商標準或客戶要求指定，以利於生產線高效供料。

7.3 料號編碼系統

型號遵循結構化格式，編碼關鍵屬性：系列、封裝類型、晶片配置、顏色與性能分級（例如，光通量、電壓）。理解此命名法對於正確指定所需的LED型號至關重要。例如，一個代碼可能表示陶瓷3535封裝、單一大功率晶片、藍色以及特定的光通量/電壓/波長分級。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 建築與商業照明：作為RGB混色系統中的主要藍光源，用於可調白光或彩色照明。
• 汽車照明：適用於日間行車燈（DRL）、信號燈或需要高可靠性的車內照明。
• 特殊照明：需要高功率藍光的應用，例如醫療設備、固化系統或娛樂照明。
• 背光：可用於高亮度LCD背光模組，通常與螢光粉結合以產生白光。

8.2 設計考量

• 熱管理：儘管陶瓷封裝具有優勢，但有效的散熱是必需的。PCB應具有連接到內部接地層或外部散熱器的散熱焊盤，以保持T_j低於125°C。
• 電流驅動：務必使用恆流驅動器。推薦工作電流為350mA，但可根據溫度適當降額驅動至500mA。
• 光學設計：120度的視角可能需要二次光學元件（透鏡、反射器）來實現所需的光束圖案。陶瓷表面的反射特性可能與塑膠封裝不同。
• 分級選擇：對於多LED陣列，應指定嚴格的光通量、電壓和波長分級，以確保外觀與性能的一致性。

9. 技術比較與差異化

與標準塑膠3535封裝相比，此陶瓷LED提供明顯優勢：

• 卓越的熱性能：陶瓷材料比塑膠具有更高的熱導率，導致從接面到焊點的熱阻（R_th-Js）更低。這使得在相同功率水平下工作接面溫度更低，直接轉化為更高的光輸出維持率（L70、L90壽命）和更好的色彩穩定性。
• 增強可靠性：陶瓷是惰性的，在高溫或高紫外線照射下不會降解或變黃，這與某些塑膠不同。這使其成為惡劣環境的理想選擇。
• 機械穩固性：陶瓷基板更堅固，在熱循環應力下不易破裂。
• 權衡之處通常是單位成本略高於塑膠封裝。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

10.1 連續電流（500mA）與典型工作電流（350mA）有何不同？

絕對最大連續電流額定值（500mA）是LED在不立即失效的情況下能承受的最高電流。典型工作電流（350mA）是為達到指定性能（光通量、效率）同時為接面溫度和長期可靠性保持安全工作餘裕的推薦電流。在350mA下工作通常能提供性能與壽命之間更好的平衡。

10.2 為什麼電壓分級很重要？

當LED串聯時，相同電流流經每個LED。如果順向電壓差異很大，串聯電路所需的總電壓會增加。更重要的是，對於相同電流，具有較低V_F的LED將以熱的形式消耗較少功率，但驅動器必須為具有最高V_F的LED提供足夠的電壓。使用匹配度高的V_F分級可確保系統電壓可預測且功率分佈均勻。

10.3 我可以用恆壓源驅動此LED嗎？

不行。LED是電流驅動元件。其順向電壓具有負溫度係數，且可能因元件而異。恆壓源會導致電流不受控制，可能超過最大額定值並導致快速失效。始終需要恆流驅動器或限流電路。

10.4 如何解讀光通量分級？

分級代碼（例如1E）定義了在350mA和25°C殼溫下測量時，保證的最小光輸出（18 lm）和典型值（20 lm）。設計燈具時，使用最小值進行計算可確保最終產品即使存在元件間差異，也能達到最低亮度目標。

11. 實務設計案例研究

情境：設計一款需要純藍光束的高可靠性水下潛水燈。

實施：

1. LED選擇：選擇此陶瓷3535藍光LED，因其穩固性與熱性能。選擇嚴格的波長分級（例如B3: 455-460nm）以獲得一致的藍色，並選擇高光通量分級（例如1G）以獲得最大輸出。
2. 熱設計：燈殼由鋁材加工而成，作為散熱器。PCB是金屬基板（MCPCB），具有高導熱介電層。LED的散熱焊盤直接焊接到MCPCB上的大面積銅區域，然後使用散熱膏緊密安裝到鋁殼上。
3. 電氣設計：設計一款防水、高效的降壓恆流驅動器，從鋰離子電池組提供穩定的350mA電流。驅動器包含過壓、反極性和熱關斷保護。
4. 光學設計：在LED上方使用二次全內反射（TIR）準直透鏡，將光束從120度縮窄至10度光斑，以實現水中長距離穿透。
5. 結果：最終的潛水燈實現了高亮度、即使長時間使用後仍穩定的色彩輸出，並在挑戰性環境中展現出色的可靠性，充分利用了陶瓷LED的固有優勢。

12. 工作原理簡介

發光二極體（LED）是一種當電流通過時會發光的半導體元件。此現象稱為電致發光。在藍光LED中，半導體材料（通常基於氮化銦鎵 - InGaN）被設計具有特定的能隙。當電子在元件內與電洞復合時，能量以光子的形式釋放。發射光的波長（顏色）由半導體材料的能隙決定。陶瓷封裝作為機械支撐，通過鍵合線提供到陽極和陰極的電氣連接，最重要的是，作為將熱量從半導體接面導出的有效途徑，這對於性能和壽命至關重要。

13. 技術趨勢與發展

高功率LED市場持續演進，有幾個明顯趨勢：

• 效率提升（lm/W）：磊晶生長、晶片設計和光提取技術的不斷改進，穩步推動發光效率提高，在相同光輸出下降低能耗。
• 色彩品質與一致性改善：更嚴格的分級公差和先進的螢光粉技術，使LED具有更高的顯色指數（CRI）和跨生產批次更一致的色點。
• 先進封裝：陶瓷封裝（如此處所用）在高階應用中越來越普遍。進一步的趨勢包括晶片級封裝（CSP）和封裝級整合（例如COB - 板上晶片），以降低成本並提高光學密度。
• 更高功率密度：正在開發能夠在更高電流密度下工作的LED，允許更小的光源具有同等或更大的輸出，實現更緊湊和創新的燈具設計。
• 智慧與連網照明：將控制電子元件和通訊介面直接整合到LED模組中是一個日益增長的趨勢，促進了物聯網照明系統的發展。