陶瓷3535系列1W黃光LED規格書 - 尺寸3.5x3.5x?mm - 電壓2.2V - 功率1W - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

陶瓷3535系列是一款高功率表面黏著LED，專為需要強固性能與可靠熱管理的應用而設計。陶瓷基板提供卓越的散熱效能，使其適合高電流運作與嚴苛環境。此特定型號T1901PYA為1W黃光LED，特點在於其高光通量輸出以及在寬廣溫度範圍內的穩定性能。

此系列的核心優勢包括相較於標準塑膠封裝更優異的導熱性，從而帶來更長的使用壽命與穩定的光輸出。目標市場包括汽車照明（內裝與信號燈）、工業照明、高天井燈以及對色彩一致性與可靠性要求極高的特殊照明領域。

2. 技術參數深入解析

2.1 絕對最大額定值（T_s=25°C）

以下參數定義了操作極限，超出此範圍可能對元件造成永久性損壞。這些並非持續操作的條件。

• 順向電流（I_F）：500 mA（直流）
• 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）：1300 mW
• 操作溫度（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）：回流焊溫度為230°C或260°C，最長持續時間不超過10秒。

2.2 電光特性（T_s=25°C，I_F=350mA）

此為標準測試條件下的典型性能參數。

• 順向電壓（V_F）：典型值 2.2V，最大值 2.6V
• 逆向電壓（V_R）：5V
• 峰值波長（λ_d）：625 nm
• 逆向電流（I_R）：最大值 50 µA（於 V_R=5V 條件下）
• 視角（2θ_1/2）：120°

2.3 熱特性

陶瓷封裝提供了從LED晶片（接面）到焊墊，再到印刷電路板（PCB）的低熱阻路徑。應用電路板上的有效熱管理對於維持性能與壽命至關重要。在接近或達到最大接面溫度下操作將加速光衰減，並可能導致早期失效。設計者必須確保足夠的散熱措施，特別是在以最大額定電流驅動LED時。

3. 分級系統說明

為確保生產中的色彩與亮度一致性，LED會根據關鍵參數進行分類（分級）。這讓設計師能選擇符合特定應用需求的元件。

3.1 光通量分級（於350mA下）

光通量以流明（lm）為單位測量。分級定義了最小值與典型值。

• 代碼 1L：最小 30 lm，典型 35 lm
• 代碼 1M：最小 35 lm，典型 40 lm
• 代碼 1N：最小 40 lm，典型 45 lm
• 代碼 1P：最小 45 lm，典型 50 lm
• 代碼 1Q：最小 50 lm，典型 55 lm

註：光通量容差為 ±7%。

3.2 順向電壓分級（於350mA下）

順向電壓分級有助於設計一致的電流驅動電路，特別是在多顆LED陣列中。

• 代碼 C：1.8V 至 2.0V
• 代碼 D：2.0V 至 2.2V
• 代碼 E：2.2V 至 2.4V
• 代碼 F：2.4V 至 2.6V

註：順向電壓容差為 ±0.08V。

3.3 主波長分級

此定義了發出的黃光色調，確保色彩均勻性。

• 代碼 Y1：585 nm 至 588 nm
• 代碼 Y2：588 nm 至 591 nm
• 代碼 Y3：591 nm 至 594 nm

4. 性能曲線分析

以下圖表說明了關鍵參數之間的關係，這對於電路設計與熱管理至關重要。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V曲線）

此曲線顯示了電流與電壓之間的指數關係。順向電壓隨電流增加而上升，且與溫度相關。設計師利用此曲線來選擇適當的限流電阻或定電流驅動器設定。在典型的350mA下操作，V_F約為2.2V。

4.2 順向電流 vs. 相對光通量

此圖表顯示光輸出隨電流增加而增加，但並非線性關係。在較高電流下，由於產生的熱量增加（效率下降效應），效率會降低。選擇350mA作為操作點，是在高輸出與良好光效之間取得平衡。若驅動電流超過此點，則需要精密的熱設計。

4.3 接面溫度 vs. 相對光譜功率

隨著接面溫度升高，LED的光譜輸出可能會輕微偏移。對於黃光LED，這可能表現為主波長或色彩純度的微小變化。維持低接面溫度是確保產品壽命期間色彩性能穩定的關鍵。

4.4 光譜功率分佈

此帶狀能量特性曲線顯示了黃光LED的發射光譜，中心波長約為625 nm。其光譜寬度相對較窄，是單色LED的典型特徵，非常適合需要飽和色彩的應用。

5. 機械與封裝資訊

5.1 外型尺寸

封裝遵循標準3535尺寸：基底尺寸約為3.5mm x 3.5mm。確切高度在提供的摘要中未指定。完整的規格書中包含帶有公差（例如，.X: ±0.10mm, .XX: ±0.05mm）的詳細機械圖，供PCB佈局使用。

5.2 建議焊墊佈局與鋼板設計

規格書提供了建議的焊墊圖案（佔位面積）與焊錫鋼板設計，以確保可靠的焊接。焊墊設計對於電氣連接與熱傳導都至關重要。元件下方的散熱焊墊必須正確地焊接到PCB上對應的銅墊，以利散熱。鋼板開孔設計則控制著錫膏的沉積量。

5.3 極性識別

LED具有陽極與陰極。極性通常標示在元件本體上（例如，凹口、圓點或切角），並且必須根據佔位面積圖正確地定向在PCB上。反向連接將導致LED無法發光，且施加超過額定5V的逆向電壓可能損壞元件。

6. 焊接與組裝指南

6.1 回流焊溫度曲線

此LED相容於標準紅外線或對流回流焊製程。指定了兩種溫度曲線：

1. 峰值溫度 230°C。

2. 峰值溫度 260°C。

兩種情況下，都必須控制高於液相線（對SAC合金通常約為~217°C）的時間，且在峰值溫度的時間不得超過10秒，以防止對LED晶片與封裝造成熱損傷。

6.2 操作與儲存注意事項

• 靜電放電敏感度：雖然未明確標示為敏感元件，但仍建議在操作時採取標準的ESD防護措施。

• 濕氣敏感度：陶瓷封裝通常比塑膠封裝較不易吸收濕氣，但仍建議儲存於乾燥環境中。

• 清潔：若焊接後需要清潔，請使用相容且不會損壞LED透鏡或封裝材料的溶劑。

6.3 儲存條件

請儲存於原廠防潮袋中，溫度介於-40°C至+100°C之間，並置於低濕度環境。避免暴露於陽光直射或腐蝕性氣體中。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶規格

LED以凸版載帶形式供應，適用於自動化取放組裝。載帶寬度、凹槽尺寸與間距均設計為與標準SMT設備相容。提供的圖表顯示了3535陶瓷系列載帶的詳細尺寸。

7.2 捲盤包裝

載帶會捲繞到標準捲盤上。每捲數量（例如，1000顆，4000顆）通常由製造商指定。捲盤上會標示零件編號、數量、批號與分級代碼。

7.3 零件編號系統

型號T1901PYA遵循結構化的編碼系統：

• T：製造商系列前綴。

• 19：陶瓷3535封裝代碼。

• P：單一高功率晶粒的晶粒數量代碼。

• Y：黃光顏色代碼。

• A：內部代碼或特定變體。

額外的後綴可能表示光通量分級（例如，1M）、電壓分級（例如，D）與波長分級（例如，Y2）。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• 汽車照明：日間行車燈（DRL）、方向燈、車內氛圍照明。
• 工業與商業照明：高天井燈、工作燈、機器視覺照明。
• 標誌與裝飾：立體字、建築重點照明、裝飾燈條。
• 特殊照明：醫療設備、農業照明（特定光譜）。

8.2 設計考量

• 驅動器選擇：使用定電流驅動器以獲得穩定的光輸出與長壽命。驅動電流應根據所需的亮度與熱設計餘裕來設定。

• 熱管理：這是最關鍵的環節。為散熱焊墊使用具有足夠銅厚（例如，2盎司）的PCB。考慮使用熱導孔將熱量傳導至內層或背面的散熱器。切勿超過最大接面溫度（125°C）。

• 光學：120°視角提供寬廣的照明。如需聚焦光束，可使用專為3535尺寸設計的二次光學元件（透鏡或反射器）。

• 串聯/並聯陣列：連接多顆LED時，應根據順向電壓分級進行匹配，以確保電流均勻分佈，特別是在並聯串中。對於串聯串，建議使用定電流驅動器。

9. 技術比較與差異化

與標準塑膠3535 LED相比，陶瓷版本提供：

• 卓越的熱性能：陶瓷基板的導熱性遠高於塑膠，在相同驅動電流下能獲得更低的接面溫度，從而帶來更高的光輸出、更好的色彩穩定性與更長的使用壽命。

• 更高的可靠性：陶瓷在紫外線照射下不易黃化，並且在高溫高濕環境中更為強固。

• 更高的最大驅動電流：改善的散熱能力允許以全額500mA連續電流操作，實現更高的流明封裝。

權衡之處通常是相較於塑膠封裝，單位成本略高。

10. 常見問題（FAQ）

Q1：分級表中的光通量典型值與最小值有何不同？

A1：典型值是該分級中LED的平均輸出值。最小值是保證的下限值。設計師在應用中進行最壞情況亮度計算時，應使用最小值。

Q2：我可以持續以500mA驅動這顆LED嗎？

A2：可以，500mA是絕對最大直流額定值。然而，在此水平下持續操作需要極佳的熱管理，以將接面溫度維持在125°C以下。為獲得最佳壽命與效率，建議在350mA或更低的電流下操作。

Q3：設計驅動器時，應如何解讀電壓分級代碼？

A3：設計您的定電流驅動器時，應能適應您所選分級中的最大V_F（例如，對於分級E，設計為每顆LED最高2.4V）。若使用電壓源搭配電阻，請使用最大V_F來計算電阻值，以確保在最壞情況下電流不會超過限制。

Q4：這顆LED是否包含透鏡？

A4：零件編號T1901PYA以及命名慣例中代表無透鏡的00代碼，表明這是一款初級光學（晶片級）LED，未整合二次透鏡。120°視角是晶片與封裝設計固有的特性。

11. 設計導入案例研究

情境：設計一款工業用高天井燈具，需要5000流明的黃光，用於特定的警告/信號應用。

設計流程：

1. 光通量目標：需要5000 lm。

2. LED選擇：選擇1Q光通量分級（於350mA下，最小50 lm/顆）。

3. 數量計算：LED數量 = 5000 lm / 50 lm/顆 = 100顆。增加10%餘裕，目標為110顆。

4. 計劃使用定電流驅動器以串聯方式驅動LED。選擇電壓分級D（2.0-2.2V）以獲得更緊湊的分佈。若10顆LED串聯，最大串聯電壓為10 * 2.2V = 22V。選擇一款輸出電壓範圍涵蓋至約25V且輸出為350mA的定電流驅動器。熱設計：

5. 將110顆LED排列在金屬基板PCB（MCPCB）上。計算總散熱量：約110顆 * (2.2V * 0.35A) ≈ 84.7W的電功率，其中大部分轉化為熱量。MCPCB必須安裝在足夠大的鋁製散熱器上，以維持從接面到環境的低熱阻。光學：

6. 由於區域照明可接受寬廣的120°光束，因此不需要二次光學元件。12. 工作原理

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。在此類黃光LED中，半導體材料（通常基於磷化鋁鎵銦 - AlGaInP）被設計具有特定的能隙。當電子在元件內與電洞復合時，能量會以光子（光粒子）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，提供電氣連接，最重要的是，它作為一個高效的散熱器，將熱能從半導體接面帶走，以維持性能與可靠性。

13. 技術趨勢

高功率LED市場持續朝著更高光效（每瓦更多流明）、改善顯色性與更高可靠性的方向發展。陶瓷封裝憑藉其無與倫比的熱性能，代表了此領域的重要趨勢，特別是中高功率應用。未來的發展可能包括：

整合解決方案：

• 更多內建驅動器或控制電路（例如，板上IC）的LED。改進的螢光粉技術：

• 主要針對白光LED，但也會影響色彩轉換LED的穩定性與效率。高輸出微型化：

• 持續推動更小的封裝尺寸（例如，3030、2929），同時能處理相似或更高的功率密度，進一步強調了對陶瓷等先進熱基板的需求。智慧照明：

• 與感測器及通訊協定整合，用於物聯網照明系統，其中強固的陶瓷封裝可以保護敏感的電子元件。Integration with sensors and communication protocols for IoT-enabled lighting systems, where the robust ceramic package can protect sensitive electronics.