目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 產品定位與核心優勢
- 1.2 目標市場與應用
- 2. 深入技術參數分析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電氣與光學特性 (典型值/最大值)
- 3. 分級系統說明
- 3.1 相關色溫分級
- 3.2 光通量分級
- 3.3 順向電壓分級
- 3.4 型號命名規則
- 4. 機械與包裝資訊
- 4.1 外觀圖與尺寸
- 4.2 建議焊墊圖案與鋼板設計
- 5. 性能曲線分析
- 5.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V曲線)
- 5.2 順向電流 vs. 相對光通量
- 5.3 光譜功率分佈與接面溫度效應
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 迴流焊參數
- 6.2 操作與儲存注意事項
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 捲帶包裝
- 7.2 包裝規格
- 8. 應用備註與設計考量
- 8.1 熱管理
- 8.2 電氣驅動
- 8.3 光學設計
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題 (基於技術參數)
- 10.1 我可以持續以1000mA驅動此LED嗎？
- 10.2 光通量 "最小" 分級的意義是什麼？
- 10.3 如何解讀像5A、5B、5C、5D這樣的相關色溫分級代碼？
- 11. 實務設計案例研究
- 12. 工作原理簡介
- 13. 技術趨勢
1. 產品概述
本文件詳細說明一款高功率陶瓷3535系列3W白光LED的規格。此元件專為需要高光通量輸出，並能在嚴苛熱環境下穩定運作的應用而設計。陶瓷基板提供優異的導熱性，使其適合高電流操作與長時間使用。
1.1 產品定位與核心優勢
此LED系列的主要優勢在於其陶瓷封裝。相較於傳統塑膠封裝，陶瓷提供更卓越的散熱能力，這直接轉化為更高的長期可靠性、穩定的色彩輸出以及更長的使用壽命，特別是在典型規格700mA等高電流驅動下。3535封裝尺寸是業界通用標準，有助於設計導入與替換。
1.2 目標市場與應用
此LED針對性能與壽命至關重要的專業照明應用。典型使用案例包括：
- 高天井工業照明
- 商業崁燈與投射燈
- 戶外區域照明
- 特殊植物照明
- 任何需要堅固、高輸出白光光源的應用。
2. 深入技術參數分析
除非另有說明，所有參數均以焊點溫度(Ts)為25°C為基準。
2.1 絕對最大額定值
這些數值代表可能導致元件永久損壞的極限。不保證在此條件下運作。
- 順向電流 (IF)：1000 mA (直流)
- 順向脈衝電流 (IFP)：1400 mA (脈衝寬度 ≤10ms，工作週期 ≤1/10)
- 功率消耗 (PD)：3400 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
- 焊接溫度 (Tsld)：迴流焊溫度為230°C或260°C，最長10秒。
2.2 電氣與光學特性 (典型值/最大值)
- 順向電壓 (VF)：3.2V / 3.6V (於 IF=700mA 時)
- 逆向電壓 (VR)：5V
- 逆向電流 (IR)：50 µA (最大值)
- 視角 (2θ1/2)：120° (典型值)
3. 分級系統說明
此LED依據多參數分級系統進行分類，以確保色彩與性能的一致性。
3.1 相關色溫分級
本產品提供標準相關色溫，範圍從2700K (暖白光) 到8000K (冷白光)。每個相關色溫在CIE色度圖上由特定的色度區域定義 (例如，2700K對應區域8A、8B、8C、8D)。這確保發出的白光落在精確的色彩空間內。
3.2 光通量分級
光通量以700mA下的最小輸出值進行分級。分級由代碼定義 (例如 2H、2J、2K)，並附有對應的最小與典型光通量值 (單位：流明)。例如，分級為2L、70 CRI的中性白光 (3700-5000K) LED，其最小光通量為172 lm，典型光通量為182 lm。注意：出貨保證最小光通量與相關色溫色度區域；實際光通量可能更高。
3.3 順向電壓分級
順向電壓亦進行分級，以輔助電流調節的電路設計。
- 代碼 2：VF = 2.8V 至 3.0V
- 代碼 3：VF = 3.0V 至 3.2V
- 代碼 4：VF = 3.2V 至 3.4V
3.4 型號命名規則
產品型號遵循結構化代碼：T □□ □□ □ □ □ – □□□ □□。數字依序表示：產品系列、封裝代碼 (例如 '19' 代表陶瓷3535)、晶片數量代碼 (例如 'P' 代表單顆高功率晶粒)、透鏡/光學代碼、發光顏色代碼 (例如 'L' 代表暖白光、'C' 代表中性白光、'W' 代表冷白光)、內部代碼、光通量分級代碼，以及順向電壓分級代碼。
4. 機械與包裝資訊
4.1 外觀圖與尺寸
此LED採用標準3.5mm x 3.5mm陶瓷封裝。詳細尺寸圖顯示了俯視圖、側視圖與關鍵尺寸。公差規定為：.X尺寸為±0.10mm，.XX尺寸為±0.05mm。
4.2 建議焊墊圖案與鋼板設計
提供焊墊圖案設計供PCB佈局使用，以確保正確焊接與熱連接。亦建議使用對應的鋼板設計，以控制迴流焊組裝時的錫膏量，這對於實現可靠的焊點以及到PCB的最佳熱路徑至關重要。
5. 性能曲線分析
5.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V曲線)
I-V曲線對於驅動器設計至關重要。它顯示了電流與電壓之間的非線性關係，典型順向電壓在700mA時為3.2V。設計師必須使用恆流驅動器以確保穩定運作並防止熱失控。
5.2 順向電流 vs. 相對光通量
此曲線說明光輸出如何隨電流增加。通常在較高電流下，由於效率下降與接面溫度升高，會呈現次線性關係。在建議的700mA下操作，可在輸出與光效之間取得平衡。
5.3 光譜功率分佈與接面溫度效應
相對光譜功率分佈曲線顯示白光LED在各波長的光強度，這是藍光晶粒發射與螢光粉轉換的組合。另一條曲線顯示光譜如何隨接面溫度升高而偏移，這可能影響色座標 (色度)，需要在最終設計中進行適當的熱管理。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴流焊參數
此LED相容於標準無鉛迴流焊溫度曲線。焊接期間本體最高溫度不得超過230°C持續10秒或260°C持續10秒。遵循建議的溫度曲線至關重要，以避免損壞內部晶粒、打線或螢光粉。
6.2 操作與儲存注意事項
LED對靜電放電敏感。操作時應採取適當的靜電防護措施。應在規定的溫度範圍內 (-40°C 至 +100°C) 儲存於乾燥、受控的環境中，以防止吸濕，這可能在迴流焊時導致 "爆米花效應"。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 捲帶包裝
產品以壓紋載帶捲繞於捲盤上供應，適用於自動化取放組裝機。提供載帶凹槽與捲盤規格的詳細尺寸，以確保與製造設備的相容性。
7.2 包裝規格
規格包括每捲數量、每內盒捲數以及每外箱盒數。適當的包裝確保元件在運輸與儲存過程中受到保護。
8. 應用備註與設計考量
8.1 熱管理
這是設計高功率LED時最關鍵的面向。陶瓷封裝具有低熱阻，但若沒有適當的熱路徑，此優勢將無法發揮。PCB必須採用導熱設計，通常使用金屬核心PCB或絕緣金屬基板，並搭配足夠的散熱裝置，以將接面溫度維持在最大額定值125°C以下，從而確保長壽命與穩定性能。
8.2 電氣驅動
務必使用恆流LED驅動器。設計驅動器的順應電壓時，應考慮電壓分級 (代碼2、3或4)。確保驅動器電流符合預期工作點 (例如700mA)，並具備適當的過電流、過電壓及開路/短路保護。
8.3 光學設計
此LED具有120度的寬視角。對於定向照明，需要二次光學元件 (透鏡或反射器)。機械圖紙提供了設計或選擇相容光學元件所需的尺寸。
9. 技術比較與差異化
此陶瓷3535 LED與標準塑膠3535封裝的關鍵差異在於其熱性能。陶瓷材料通常提供從接面到焊點更低的熱阻，使其能夠承受更高的驅動電流，或在相同電流下以更低的接面溫度運作，直接改善使用壽命 (L70、L90指標) 並減少隨時間的色彩偏移。這使其更適合高可靠性或高應力應用。
10. 常見問題 (基於技術參數)
10.1 我可以持續以1000mA驅動此LED嗎？
雖然絕對最大額定值為1000mA，但典型工作條件是700mA。持續以1000mA運作將產生顯著更多的熱量，使接面溫度趨近其極限，大幅縮短壽命並可能導致色彩偏移。除非具備卓越的熱管理並了解可靠性會降低，否則不建議這樣做。
10.2 光通量 "最小" 分級的意義是什麼？
最小值是保證值；在該分級中出貨的任何LED，在標準測試條件下都將達到或超過該光輸出。典型值是您可以預期的平均輸出。規格書註明，出貨產品可能超過該分級的最小值，但將始終符合指定的相關色溫色度區域。
10.3 如何解讀像5A、5B、5C、5D這樣的相關色溫分級代碼？
這些是CIE 1931色度圖上的特定四邊形 (或區域)。標稱相關色溫為4000K的LED，其色座標將落在這四個預定義區域 (5A、5B、5C或5D) 中的一個。此系統確保同一批次內以及訂購相同規格的不同批次之間，色彩具有緊密的一致性。
11. 實務設計案例研究
情境：使用多顆LED設計一個50W的高天井燈。
設計步驟：
1. 目標輸出：確定所需總流明數。
2. LED選擇：選擇一個光通量分級 (例如2M，在700mA下典型值約190 lm)。計算LED數量：50,000 lm目標 / 每顆LED 190 lm ≈ 263顆LED。實務上，必須考慮光學與熱損失。
3. 熱設計：對於263顆LED，每顆3.2V、0.7A，總電功率約589W。假設電源效率為40%，則約353W為熱量。需要一個大型、主動冷卻的散熱器，或分散到多個模組上。
4. 電氣設計：使用多個恆流驅動器，每個驅動一串串並聯的LED，考慮到順向電壓分級，確保每串的總順向電壓在驅動器的順應電壓範圍內。
5. 光學設計：使用個別的二次透鏡或單一大型反射器，以達到所需的光束圖案與光分佈。
12. 工作原理簡介
白光LED基於半導體電致發光與螢光粉轉換的原理運作。一個直接能隙半導體晶片 (通常是氮化銦鎵 - InGaN) 在順向偏壓下，當電子與電洞跨越能隙復合時會發出藍光。此藍光接著撞擊沉積在晶片上方或附近的螢光粉材料層 (通常是釔鋁石榴石 - YAG:Ce)。螢光粉吸收一部分藍色光子，並在更寬的黃色光譜區域重新發射光線。剩餘的藍光與寬頻黃光混合，被人眼感知為白光。藍光與黃光的精確比例，以及特定的螢光粉組成，決定了白光的相關色溫與演色性指數。
13. 技術趨勢
高功率LED市場持續朝著更高效率 (每瓦更多流明)、更佳可靠性與更好色彩品質的方向發展。與此陶瓷3535封裝相關的趨勢包括：
光效提升：藍光晶粒的內部量子效率與螢光粉轉換效率持續改進。
色彩品質：開發具有更高演色性指數 (Ra >90) 與改善R9 (飽和紅) 值的螢光粉系統，以提供更好的色彩表現，特別是在零售與博物館照明中。
熱管理：持續精進陶瓷與其他高導熱封裝材料 (例如矽基、複合材料)，以進一步降低熱阻，實現更高的功率密度。
微型化與整合：雖然3535封裝尺寸仍然流行，但存在朝向晶片級封裝與整合模組的趨勢，這些模組將多個LED晶片、驅動器，有時甚至感測器結合到一個更易於組裝的單元中，儘管這通常會犧牲像此類專用陶瓷封裝的部分熱性能。
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。 |