目錄
- 1. 產品概述
- 2. 技術參數詳解
- 2.1 絕對最大額定值 (Ts=25°C)
- 2.2 電氣與光學特性 (Ts=25°C, IF=350mA)
- 3. 分級系統說明
- 3.1 相關色溫 (CCT) 分級
- 3.2 光通量分級
- 3.3 順向電壓分級
- 3.4 型號編碼規則
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
- 4.2 順向電流 vs. 相對光通量
- 4.3 接面溫度 vs. 相對光譜功率
- 4.4 相對光譜功率分佈
- 5. 機械與包裝資訊
- 5.1 外型尺寸
- 5.2 建議焊墊圖案與鋼板設計
- 5.3 極性識別
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 回流焊溫度曲線
- 6.2 操作與儲存注意事項
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 載帶與捲盤規格
- 7.2 包裝數量
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用場景
- 8.2 設計考量
- 9. 技術比較與優勢
- 10. 常見問題 (FAQ)
- 10.1 70 CRI 與 85 CRI 版本有何差異？
- 10.2 我可以連續以 500mA 驅動此 LED 嗎？
- 10.3 如何解讀光通量分級代碼 (例如 2B)？
- 11. 實務設計案例研究
- 12. 工作原理
- 13. 技術趨勢
1. 產品概述
本文件詳細說明一款採用堅固陶瓷 3535 表面黏著封裝的高功率 1W 白光 LED 規格。相較於傳統塑膠封裝，陶瓷封裝提供卓越的導熱性，能更有效地將熱量從 LED 晶粒接面散逸。這使得產品在嚴苛的工作條件下，能實現更佳的性能穩定性、更長的使用壽命以及更高的可靠性。本產品專為需要高光通量輸出與優異熱管理的應用而設計，例如汽車照明、通用照明及特殊照明燈具。
2. 技術參數詳解
2.1 絕對最大額定值 (Ts=25°C)
以下參數定義了可能導致 LED 永久損壞的極限值。不建議長時間在或接近這些極限值下操作。
- 順向電流 (IF)：500 mA (最大連續電流)。
- 順向脈衝電流 (IFP)：700 mA (脈衝寬度 ≤10ms，工作週期 ≤1/10)。
- 功率消耗 (PD)：1700 mW。
- 操作溫度 (Topr)：-40°C 至 +100°C。
- 儲存溫度 (Tstg)：-40°C 至 +100°C。
- 接面溫度 (Tj)：125°C (最大值)。
- 焊接溫度 (Tsld)：回流焊溫度為 230°C 或 260°C，最長 10 秒。
2.2 電氣與光學特性 (Ts=25°C, IF=350mA)
此為標準測試條件下的典型性能參數。
- 順向電壓 (VF)：典型值 3.2V，最大值 3.4V。此為 LED 在 350mA 驅動下的壓降。
- 逆向電壓 (VR)：5V (最大值)。在逆向偏壓下超過此電壓可能損壞 LED。
- 逆向電流 (IR)：最大值 50 µA。
- 視角 (2θ1/2)：120 度 (典型值)。此寬光束角適合通用照明應用。
3. 分級系統說明
為確保生產中的顏色與亮度一致性，LED 會根據關鍵參數進行分級。
3.1 相關色溫 (CCT) 分級
本 LED 提供標準 CCT 範圍，每個範圍對應 CIE 圖上的特定色度區域。典型 CCT 及其對應的分級代碼為：2700K (8A-8D)、3000K (7A-7D)、3500K (6A-6D)、4000K (5A-5D)、4500K (4A-4U)、5000K (3A-3U)、5700K (2A-2U)、6500K (1A-1U) 及 8000K (0A-0U)。產品保證在所訂購 CCT 的色度區域內。
3.2 光通量分級
光通量分級指定了在 350mA 下的最小光輸出。實際光通量可能更高。範例包括：
- 70 CRI 暖白光 (2700-3700K)：分級從 1Y (80-87 流明) 到 2D (114-122 流明)。
- 70 CRI 中性白光 (3700-5000K)：分級從 1Z (87-94 流明) 到 2F (130-139 流明)。
- 70 CRI 冷白光 (5000-10000K)：分級從 2A (94-100 流明) 到 2F (130-139 流明)。
- 85 CRI 版本亦提供對應的光通量分級 (例如，暖白光 1W：70-75 流明)。
3.3 順向電壓分級
電壓分級有助於電流調節的電路設計。分級為：代碼 1 (2.8-3.0V)、代碼 2 (3.0-3.2V)、代碼 3 (3.2-3.4V)、代碼 4 (3.4-3.6V)。
3.4 型號編碼規則
料號結構為：T [封裝代碼] [晶粒數量代碼] [透鏡代碼] [內部代碼] - [光通量代碼] [CCT 代碼]。例如，T1901PL(C,W)A 解碼為：T (系列)、19 (陶瓷 3535 封裝)、P (1 個高功率晶粒)、L (透鏡代碼 01)、(C,W) (CCT：中性白光或冷白光)、A (內部代碼)，光通量與 CCT 代碼另行指定。
4. 性能曲線分析
4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
I-V 曲線顯示電流與電壓之間的指數關係。設計人員利用此曲線選擇合適的驅動器拓撲 (恆流 vs. 恆壓)，並計算功率消耗 (Vf * If)。在 350mA 下典型 Vf 為 3.2V，是關鍵的設計點。
4.2 順向電流 vs. 相對光通量
此曲線顯示光輸出隨電流增加而增加，但並非線性關係。由於熱量增加 (效率下降效應)，效率通常在較高電流下會降低。在建議的 350mA 下操作，能在輸出與效率之間取得良好平衡。
4.3 接面溫度 vs. 相對光譜功率
隨著接面溫度 (Tj) 升高，LED 的光譜輸出可能偏移，通常會導致顏色輕微變化 (色度偏移) 及光通量下降。陶瓷封裝有助於最小化 Tj 上升，從而穩定光學性能。
4.4 相對光譜功率分佈
光譜圖顯示每個波長發出的光強度。對於白光 LED (通常為螢光粉轉換型)，它顯示來自晶粒的藍色峰值以及來自螢光粉的更寬廣的黃色/白色峰值。曲線下的面積與總光通量相關，而形狀決定了演色性指數 (CRI) 和 CCT。
5. 機械與包裝資訊
5.1 外型尺寸
LED 採用標準 3535 佔位面積 (約 3.5mm x 3.5mm)。精確的尺寸圖顯示本體尺寸、透鏡形狀及端子位置。公差指定為：.X 尺寸 ±0.10mm，.XX 尺寸 ±0.05mm。
5.2 建議焊墊圖案與鋼板設計
提供焊墊圖案圖供 PCB 佈局使用，確保形成適當的焊點與熱連接。對應的鋼板設計指導錫膏塗佈以進行回流焊。適當的焊墊設計對於機械穩定性及將熱量傳導至 PCB 至關重要。
5.3 極性識別
必須正確識別 LED 封裝上的陽極與陰極端子，並與 PCB 佈局匹配。極性錯誤將導致 LED 無法點亮。
6. 焊接與組裝指南
6.1 回流焊溫度曲線
本 LED 相容於標準無鉛回流焊製程。焊接期間本體最高溫度不應超過 260°C，最長 10 秒。遵循建議的溫度曲線 (預熱、均熱、回流、冷卻) 至關重要，以避免熱衝擊並確保可靠的焊點，同時不損壞內部元件或螢光粉。
6.2 操作與儲存注意事項
LED 對靜電放電 (ESD) 敏感。在操作與組裝過程中請採取適當的 ESD 防護措施。在指定的溫度範圍內 (-40°C 至 +100°C) 儲存於乾燥、防靜電的環境中。避免暴露於濕氣；若已暴露，請在回流焊前遵循烘烤程序。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 載帶與捲盤規格
LED 以壓花載帶供應，捲繞於捲盤上，適用於自動化取放組裝設備。載帶尺寸 (凹槽尺寸、間距) 已標準化。
7.2 包裝數量
採用標準捲盤數量 (例如，每捲 1000 或 2000 顆)。外包裝包含標籤，註明料號、分級代碼 (光通量、CCT、Vf)、數量及批號以供追溯。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
- 汽車照明：日間行車燈 (DRL)、室內照明、信號燈。
- 通用照明：LED 燈泡、崁燈、平板燈、路燈。
- 特殊照明：攜帶式燈具、緊急照明、建築重點照明。
8.2 設計考量
- 熱管理：主要的設計挑戰。使用具有足夠散熱孔的 PCB，並可能使用金屬基板 (MCPCB) 或散熱器，以維持從 LED 接面到環境的低熱阻路徑。
- 電流驅動：務必使用恆流驅動器，而非恆壓源，以確保穩定的光輸出並防止熱失控。
- 光學：可能需要二次光學元件 (透鏡、反射器) 以達到所需的光束圖案。
9. 技術比較與優勢
陶瓷 3535 封裝相較於塑膠 SMD 封裝 (如 3528 或 5050) 乃至其他陶瓷封裝，具有明顯優勢：
- 相較於塑膠封裝：導熱性更優，從而實現更低的接面溫度、更高的最大驅動電流潛力、更好的流明維持率及更長的使用壽命，特別是在高功率應用中。
- 相較於其他陶瓷封裝：3535 佔位面積是常見的業界標準，在尺寸、功率處理能力與光輸出之間取得良好平衡，使其在許多照明設計中具有高度通用性。
10. 常見問題 (FAQ)
10.1 70 CRI 與 85 CRI 版本有何差異？
CRI (演色性指數) 衡量光源相較於參考光源，呈現物體顏色的自然程度。85 CRI LED 比 70 CRI LED 提供更好的色彩保真度，這對於零售、博物館或高品質住宅照明很重要。權衡點通常是較高 CRI 的 LED 其發光效率 (每瓦流明) 會略低一些。
10.2 我可以連續以 500mA 驅動此 LED 嗎？
雖然絕對最大額定值為 500mA，但在此電流下連續操作會產生大量熱量。建議的操作電流為 350mA。若要以 500mA 驅動，則需要卓越的熱管理，以將接面溫度維持在遠低於 125°C，否則使用壽命與性能將迅速下降。
10.3 如何解讀光通量分級代碼 (例如 2B)？
光通量分級代碼保證了最小光通量。例如，70 CRI 冷白光的 2B 分級保證在 350mA 下至少有 100 流明。出貨零件的實際光通量將落在該分級的最小與最大值之間 (例如 100-107 流明)，但不保證為典型值。
11. 實務設計案例研究
情境：設計一款高品質 LED 崁燈，採用中性白光 (4000K) 且具有良好的演色性 (CRI >80)。
選型：選擇一款 85 CRI 中性白光 LED，CCT 分級為 5x，光通量分級如 2A (最小 94-100 流明)。
熱設計：將 LED 安裝在 1.6mm 厚的 MCPCB (鋁基板) 上。MCPCB 透過導熱介面材料附著於散熱器。熱模擬應確認在環境溫度 45°C 時，Tj<100°C。
電氣設計：使用額定輸出為 350mA 的恆流 LED 驅動器。包含過壓及開路/短路保護。
光學設計：為 LED 搭配二次透鏡，以實現 30 度光束角，用於聚光照明。
12. 工作原理
白光 LED 的工作原理基於半導體的電致發光及螢光粉轉換。電流通過半導體晶片 (通常為 InGaN)，使其發射出藍色或紫外光譜的光子。這些高能量光子接著撞擊塗覆在晶片上的螢光粉層。螢光粉吸收部分光子，並以更長、能量較低的波長 (黃色、紅色) 重新發射光線。未轉換的藍光與下轉換的黃/紅光混合，被人眼感知為白光。確切的比例決定了相關色溫 (CCT)。
13. 技術趨勢
LED 產業持續演進，有幾個關鍵趨勢影響著陶瓷 3535 LED 等元件：
- 發光效率提升 (lm/W)：晶片設計、螢光粉技術及封裝效率的持續改進，使得相同電能輸入下能產生更多光輸出，降低能耗。
- 更高的可靠性與壽命：材料 (如堅固陶瓷) 與製造工藝的進步，正將額定壽命 (L70/B50) 推升至 50,000 小時以上。
- 改善的色彩品質：多螢光粉混合物與新型晶片結構的發展，使得 LED 能實現極高 CRI (90+)、出色的色彩一致性 (嚴格分級) 及可調白光。
- 微型化與更高功率密度：在相同或更小的佔位面積內處理更多功率的能力 (例如 3030、2929 封裝) 是一個持續的趨勢，這要求不斷改進的熱管理解決方案。
- 智慧與連網照明：LED 正成為物聯網系統不可或缺的一部分，要求驅動器，有時甚至是封裝本身，支援調光、色彩調節及數據通訊協定。
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。 |