陶瓷3535 LED T19系列規格書 - 3.5x3.5x1.6mm - 電壓1.8-3.6V - 功率最高3.6W - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

T19系列代表一款專為嚴苛照明應用設計的高性能陶瓷基LED封裝。3535尺寸（3.5mm x 3.5mm）為高效的熱管理和高光輸出提供了堅固的平台。此系列專為在高電流條件下可靠運作而設計，適用於對壽命和性能一致性要求嚴格的專業與工業照明解決方案。

2. 主要特性與應用

2.1 核心特性

• 高光通量與光效：提供卓越的單位電功率光輸出，提升能源效率。
• 高電流操作：專為處理較高的順向電流而設計，支援更明亮的照明。
• 低熱阻：陶瓷基板與封裝設計有助於LED接面優異的散熱，這對於維持性能和壽命至關重要。
• 相容無鉛迴流焊接：適用於現代環保組裝製程。

2.2 目標應用

• 戶外與建築照明燈具。
• 專業植物照明系統。
• 舞台與娛樂照明。
• 汽車信號燈與尾燈。

3. 料號編碼系統

料號遵循以下結構：T □□ □□ □ □ □ □ - □ □□ □□ □。關鍵元素包括：

• 類型代碼 (X1)：'19' 標識此為陶瓷3535封裝。
• 色溫/顏色代碼 (X2)：代碼如 BL (藍)、GR (綠)、YE (黃)、RE (紅)、PA (PC琥珀)、CW (RGB)、FW (RGBW)。
• 串聯/並聯晶片數量 (X4, X5)：指示內部配置 (1-Z)。
• 顏色代碼 (X7)：指定性能標準，如 ANSI (M)、ERP (F) 或高溫變體 (R, T)。

此系統允許精確識別LED的電氣、光學和熱特性。

4. 絕對最大額定值與電氣/光學特性

4.1 絕對最大額定值 (Ta=25°C)

這些是不得超過的應力極限，即使是瞬間超過也可能導致永久損壞。

• 順向電流 (IF)：紅光：700 mA；綠光/藍光：1000 mA。
• 脈衝順向電流 (IFP)：紅光：800 mA；綠光/藍光：1500 mA (脈衝寬度 ≤100μs，工作週期 ≤10%)。
• 功率耗散 (PD)：紅光：1820 mW；綠光/藍光：3600 mW。
• 逆向電壓 (VR)：5 V。
• 操作/儲存溫度：-40°C 至 +105°C。
• 接面溫度 (Tj)：紅光：105°C；綠光/藍光：125°C。
• 焊接溫度：迴流焊期間峰值溫度最高230°C或260°C，持續時間最長10秒。

4.2 電氣與光學特性 (Ta=25°C)

標準測試條件下的典型性能 (IF=350mA)。

• 順向電壓 (VF)：紅光：1.8-2.6 V；綠光/藍光：2.8-3.6 V。(公差：±0.1V)
• 主波長 (λD)：紅光：615-630 nm；綠光：520-535 nm；藍光：450-460 nm。(公差：±2.0nm)
• 逆向電流 (IR)：在 VR=5V 時最大 10 μA。
• 視角 (2θ1/2)：典型 120 度。
• 熱阻 (Rth j-sp)：接面至焊點：典型 5 °C/W。
• 靜電放電 (ESD)：可承受 2000 V (人體放電模型)。
• 光通量：依顏色和分級而異 (見第5節)。(公差：±7%)

5. 分級結構

為確保顏色和亮度的一致性，LED會進行分級篩選。

5.1 主波長分級 (IF=350mA)

• 紅光：R6 (615-620nm)、R1 (620-625nm)、R2 (625-630nm)。
• 綠光：GF (520-525nm)、GG (525-530nm)、G8 (530-535nm)。
• 藍光：B2 (450-455nm)、B3 (455-460nm)。

5.2 光通量分級 (IF=350mA)

• 紅光：AP (51-58 lm) 至 AT (80-88 lm)。
• 綠光：AZ (112-120 lm) 至 BD (150-160 lm)。
• 藍光：AH (18-22 lm) 至 AL (30-37 lm)。

5.3 順向電壓分級 (IF=350mA)

代碼從 C3 (1.8-2.0V) 到 L3 (3.4-3.6V)，允許根據特定驅動器需求進行選擇。

6. 性能曲線分析

規格書包含數個關鍵圖表 (標示為圖 1-10)，說明在不同條件下的性能。這些對於設計至關重要。

6.1 光譜與角度特性

• 光譜圖 (圖 1)：顯示光譜功率分佈，對於色彩敏感的應用至關重要。
• 視角圖 (圖 7)：確認典型的 120° 朗伯發光模式。

6.2 電流、電壓與溫度相依性

• 相對強度 vs. 順向電流 (圖 3)：顯示光輸出如何隨電流變化，對於調光和驅動電流選擇很重要。
• 順向電壓 vs. 順向電流 (圖 4)：IV曲線對於驅動電路的熱和電氣設計至關重要。
• 波長 vs. 環境溫度 (圖 2)：指示顏色隨溫度的偏移，與熱管理相關。
• 相對光通量 vs. 環境溫度 (圖 5)：展示光輸出隨溫度升高而降低，突顯有效冷卻的必要性。
• 相對順向電壓 vs. 環境溫度 (圖 6)：顯示 Vf 的負溫度係數。
• 最大順向電流 vs. 環境溫度 (圖 8, 9, 10)：這些針對紅、綠、藍LED的降額曲線是關鍵的。它們定義了在任何給定環境溫度下的最大安全工作電流，以防止超過接面溫度限制。

7. 機械與封裝資訊

7.1 封裝尺寸

陶瓷3535封裝的本體尺寸為3.5mm x 3.5mm，典型高度約為1.6mm。尺寸圖提供了PCB焊盤規劃的精確測量值。除非另有說明，公差通常為±0.2mm。

7.2 極性識別

重要：極性依晶片類型而異。

• 綠光和藍光LED：焊盤1為陽極 (+)，焊盤2為陰極 (-)。
• 紅光LED：焊盤2為陽極 (+)，焊盤1為陰極 (-)。

極性連接錯誤將導致LED無法點亮。

7.3 建議焊墊佈局

提供了焊盤圖案設計，以確保可靠的焊接和最佳的熱傳遞到PCB。遵循此建議佈局可最大限度地減少焊接缺陷並最大化散熱效率。

8. 焊接與組裝指南

8.1 迴流焊接溫度曲線

此LED相容於標準無鉛迴流製程。溫度曲線的關鍵參數包括：

• 封裝本體峰值溫度 (Tp)：最高 260°C。
• 液相線以上時間 (TL=217°C)：60 至 150 秒。
• 峰值溫度±5°C內時間 (Tp)：最長 30 秒。
• 升溫速率 (TL 至 Tp)：最高 3°C/秒。
• 降溫速率 (Tp 至 TL)：最高 6°C/秒。
• 總循環時間 (25°C 至峰值)：最長 8 分鐘。

遵循此溫度曲線可防止熱衝擊並確保焊點完整性。

9. 包裝與處理

9.1 載帶與捲盤規格

LED以凸版載帶供應，適用於自動化取放組裝。

• 每捲數量：最多 1000 顆。
• 累積公差：每10個間距 ±0.25mm。

捲盤上標有料號、製造日期代碼和數量。

9.2 儲存與操作

LED應儲存在其原始的防潮包裝中，並置於受控環境中 (建議：<30°C / 60% RH)。操作時請遵循標準ESD預防措施。打開防潮包裝後，若超過車間壽命，請遵循車間壽命指南或根據標準IPC/JEDEC程序進行烘烤後再進行迴流焊。

10. 應用備註與設計考量

10.1 熱管理

這是長期可靠性和性能最關鍵的因素。儘管熱阻低 (典型5°C/W)，在高電流下仍必須設計適當的散熱器。

• 使用多層PCB，並在LED焊盤下方設置連接到大面積銅面的散熱孔。
• 對於高功率應用，考慮使用鋁基板 (MCPCB) 或主動冷卻解決方案。
• 始終參考最大順向電流 vs. 環境溫度降額曲線 (圖 8-10)，為您應用在最壞情況溫度下選擇安全的工作電流。

10.2 電氣驅動

• 使用恆流源驅動LED，而非恆壓源，以獲得穩定的光輸出和長壽命。
• 設計驅動器的順應電壓時，需考慮順向電壓分級及其公差。
• 考慮在驅動電路中實現軟啟動或浪湧電流限制。
• 對於脈衝操作 (IFP)，嚴格遵守指定的脈衝寬度 (≤100μs) 和工作週期 (≤10%) 限制。

10.3 光學設計

• 120°視角適合一般照明。對於更窄的光束，需要二次光學元件 (透鏡)。
• 在設計階段選擇適當的波長和光通量分級，以確保多LED燈具的顏色一致性和亮度均勻性。

11. 技術比較與優勢

在高功率應用中，陶瓷3535封裝相較於傳統塑料SMD LED (如2835或5050) 具有明顯優勢：

• 優異的熱性能：陶瓷材料的導熱性遠高於塑料，在相同功率水平下導致更低的接面溫度，這直接轉化為更長的使用壽命和更高的光輸出維持率 (L70/L90)。
• 更高的功率處理能力：由於更好的散熱，能夠承受更高的驅動電流 (最高1000mA/1500mA脈衝)。
• 增強可靠性：陶瓷更能抵抗熱循環應力和濕氣，使其成為戶外照明等惡劣環境的理想選擇。
• 穩定的色點：更好的熱穩定性可最大限度地減少隨時間和操作條件變化的顏色偏移。

12. 常見問題 (FAQ)

問：陶瓷封裝的主要優點是什麼？

答：主要優點是優異的熱管理，與塑料封裝相比，允許更高的驅動電流、更好的可靠性以及隨時間推移更少的性能衰減。

問：為什麼紅光與綠光/藍光LED的極性和最大電流不同？

答：這是由於使用的半導體材料不同 (例如，紅光使用AlInGaP，綠光/藍光使用InGaN)，它們具有不同的電氣特性和效率。

問：如何為我的設計選擇正確的順向電流？

答：從典型測試電流 (350mA) 開始。為了更高的亮度，可以增加電流，但必須根據您系統估計的最高環境溫度和熱阻，參考降額曲線 (圖 8-10)，以確保不超過Tj。切勿超過連續電流的絕對最大額定值。

問：料號中的顏色代碼(例如 M, F, R) 是什麼意思？

答：它指的是LED進行分級所依據的性能標準或溫度等級。例如，'M' 對應標準ANSI分級，而 'R' 和 'T' 表示適用於更高接面溫度操作的分級 (分別為85°C和105°C ANSI標準)。

13. 設計與使用案例研究

情境：設計一款高功率戶外投光燈。

1. 需求：高流明輸出，適用於戶外環境，長壽命 (>50,000小時 L70)。
2. LED選擇：選擇陶瓷3535封裝是因為其熱穩健性。選擇來自 'BD' 光通量分級 (150-160 lm @350mA) 的綠光LED以獲得高光效。
3. 熱設計：使用帶有3mm厚基板的鋁基板 (MCPCB)。進行熱模擬以確保在環境溫度40°C時，LED接面溫度保持在110°C以下。
4. 電氣設計：驅動器設定為700mA恆定電流。參考圖9，在40°C環境溫度下，最大允許電流遠高於700mA，提供了安全餘量。驅動器的輸出電壓範圍適應了Vf分級 (例如，H3: 2.8-3.0V)。
5. 光學設計：添加二次光學元件 (透鏡) 以實現投光燈所需的發光角度。
6. 結果：一個可靠、高輸出的燈具，由於陶瓷LED封裝實現的有效熱管理，在其使用壽命內能維持亮度和顏色。

14. 工作原理

發光二極體 (LED) 是一種通過電致發光發光的半導體元件。當順向電壓施加在p-n接面上時，電子和電洞在主動區複合，以光子的形式釋放能量。發射光的波長 (顏色) 由所用半導體材料的能隙決定 (例如，紅光/橙光使用AlInGaP，藍光/綠光使用InGaN)。陶瓷封裝主要作為機械支撐、電氣互連，最重要的是，作為高效的熱路徑，將熱量從半導體晶片 (晶粒) 傳導到印刷電路板和散熱器。

15. 技術趨勢

LED產業持續朝著更高效率 (每瓦更多流明)、更高功率密度和改善可靠性的方向發展。像3535這樣的陶瓷封裝是這一趨勢的一部分，通過解決熱挑戰來實現這些進步。未來的發展可能包括：

• 提升光效：磊晶生長和晶片設計的持續改進推動光輸出的理論極限。
• 先進封裝：在單個陶瓷封裝內整合多色晶片 (RGB, RGBW) 以實現顏色可調燈具，或採用晶片級封裝 (CSP) 以獲得更好的熱性能。
• 智慧整合：將控制IC或感測器直接整合到LED封裝中，用於智慧照明系統。
• 專業光譜：進一步優化光譜，用於以人為本的照明 (HCL) 和植物照明 (例如，遠紅光、紫外光)。

根本驅動力是為不斷擴大的應用範圍提供更可控、更高效、更耐用的光源。