目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢
- 1.2 目標應用
- 2. 深入技術參數分析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 典型電氣-光學特性
- 3. 分級系統說明
- 3.1 相關色溫分級
- 3.2 光通量分級
- 3.3 型號解碼
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
- 4.2 相對光通量 vs. 順向電流
- 4.3 光譜功率分佈與接面溫度效應
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 尺寸與外型圖
- 5.2 建議焊墊佈局與鋼板設計
- 5.3 極性識別
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 迴焊溫度曲線
- 6.2 操作與儲存注意事項
- 7. 應用設計考量
- 7.1 熱管理
- 7.2 電氣驅動
- 7.3 光學整合
- 8. 與替代技術比較
- 9. 常見問題
- 9.1 此 LED 的典型壽命 (L70/B50) 是多少？
- 9.2 我可以連續以 500mA 驅動此 LED 嗎？
- 9.3 如何解讀光通量分級代碼（例如 3K、3L）？
- 10. 設計案例研究：高天井燈具
- 11. 技術原理介紹
- 12. 產業趨勢與發展
1. 產品概述
9292 陶瓷系列代表一款高功率、表面黏著型 LED 解決方案，專為要求嚴苛的照明應用所設計，這些應用需要強大的熱管理與一致的光學性能。陶瓷基板提供了卓越的散熱能力，使 LED 能在更高的驅動電流下運作，並在其使用壽命期間維持流明輸出與色彩穩定性。此系列特別適合可靠性、高光通量與精確色彩控制至關重要的應用。
1.1 核心優勢
- 卓越的熱性能：陶瓷封裝提供低熱阻，能有效地將熱量從 LED 晶粒接面傳導至 PCB 與散熱器，從而延長使用壽命並防止流明過早衰減。
- 高功率處理能力：能夠在最高 500mA 的連續順向電流下運作，從緊湊的 9.2mm x 9.2mm 佔位面積提供高光輸出。
- 穩定的色彩一致性：採用針對相關色溫與光通量的嚴格分級系統，確保同一生產批次內的色彩與亮度差異極小。
- 寬廣視角：典型的 120 度半強度角提供寬廣、均勻的照明，適用於區域照明與崁燈應用。
1.2 目標應用
此 LED 專為專業與工業照明市場設計，包括但不限於：高天井燈、路燈、建築立面照明、高輸出崁燈，以及需要精確光譜控制與高效率的專業植物照明燈具。
2. 深入技術參數分析
本節針對規格書中指定的關鍵電氣、光學與熱參數，提供詳細且客觀的解讀。
2.1 絕對最大額定值
這些數值代表應力極限，超過此極限可能對元件造成永久性損壞。為確保可靠的長期性能，不建議在或接近這些極限的條件下運作。
- 順向電流 (IF)：500 mA (連續)。超過此電流將使接面溫度呈指數級上升，有導致災難性故障的風險。
- 順向脈衝電流 (IFP)：700 mA (脈衝寬度 ≤10ms，工作週期 ≤1/10)。此額定值允許短暫的超額驅動情況，例如在測試期間或脈衝運作電路中，但必須嚴格遵守脈衝條件。
- 功率消耗 (PD)：15000 mW (15W)。這是封裝所能散發的最大允許功率，計算方式為 VF * IF。在高驅動電流下，必須使用適當的散熱設計以維持在此限制內。
- 接面溫度 (Tj)：125 °C。半導體接面所允許的最高溫度。應用的熱設計必須確保在所有運作條件下，Tj 均低於此數值，以維持指定的性能與使用壽命。
- 焊接溫度 (Tsld)：迴焊溫度為 230°C 或 260°C，最長 10 秒。此定義了 PCB 組裝的製程窗口。
2.2 典型電氣-光學特性
測量於標準測試條件 Ts= 25°C (基板溫度)。
- 順向電壓 (VF)：典型值 28V，最大值 30V (於 IF=350mA 時)。相對較高的電壓表明封裝內部可能採用多晶粒串聯配置。設計人員必須確保驅動器能提供足夠的電壓餘裕。
- 逆向電壓 (VR)：5V。LED 對逆向偏壓非常敏感。若存在施加逆向電壓的任何風險，電路保護（例如並聯二極體）至關重要。
- 視角 (2θ1/2)：120° (典型)，140° (最大)。此寬廣光束角非常適合一般照明，在許多應用中可減少對二次光學元件的需求。
3. 分級系統說明
精確的分級系統對於確保照明專案中的色彩與亮度均勻性至關重要。此 LED 採用多維度分級方法。
3.1 相關色溫分級
本產品提供照明產業常見的標準 CCT：2700K (暖白光)、3000K、3500K、4000K、4500K、5000K (中性白光)、5700K 與 6500K (冷白光)。每個 CCT 在 CIE 1931 色度圖上進一步細分為特定的色度區域（例如，2700K 分為 8A、8B、8C、8D）。此雙字母代碼確保發出的白光落在非常緊密的色彩空間內，最大限度地減少個別 LED 之間可察覺的差異。
3.2 光通量分級
光通量基於 350mA 驅動電流下的最小值進行分級。例如，代碼為 3K 的中性白光 LED (3700-5000K) 保證最小輸出為 800 流明，典型值為 900 流明。代碼 3L 則保證最小 900 流明。請注意，製造商指定的是最小值，實際出貨的元件可能超過這些數值，同時仍符合訂購的 CCT 分級。
3.3 型號解碼
型號 T12019L(C、W)A 遵循結構化格式，編碼了關鍵特徵：
T [系列代碼] [光通量代碼] [CCT 代碼] [內部代碼] - [其他代碼]。
例如，'12' 表示 9292 陶瓷封裝。'L'、'C' 或 'W' 分別表示暖白光、中性白光或冷白光。理解此命名法對於準確訂購至關重要。
4. 性能曲線分析
提供的圖表提供了 LED 在不同條件下行為的關鍵見解。
4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
此曲線是非線性的。順向電壓具有負溫度係數；隨著接面溫度升高而降低。在恆流驅動器設計中必須考慮此點，以避免散熱不良設計中的熱失控。
4.2 相對光通量 vs. 順向電流
光輸出隨電流增加呈次線性增長。雖然以較高電流（例如 500mA）驅動可產生更多光，但發光效率（每瓦流明）通常會下降，且接面溫度顯著上升。最佳驅動電流需平衡輸出、效率與壽命。
4.3 光譜功率分佈與接面溫度效應
相對光譜能量曲線顯示白光 LED 在各波長上的光分佈，白光 LED 是藍光晶片與螢光粉的組合。顯示接面溫度與相對光譜能量關係的圖表說明了色彩偏移。隨著 Tj 升高，螢光粉轉換效率可能改變，通常導致 CCT 偏移與顯色指數潛在下降。維持低 Tj 是色彩穩定性的關鍵。
5. 機械與封裝資訊
5.1 尺寸與外型圖
LED 的佔位面積為正方形 9.2mm x 9.2mm，典型高度約為 1.6mm。陶瓷本體提供了堅固平坦的表面，利於可靠的取放組裝與高效的熱接觸。
5.2 建議焊墊佈局與鋼板設計
規格書提供了詳細的焊墊圖形與鋼板開孔圖。焊墊設計對於電氣連接與作為主要熱路徑都至關重要。建議的鋼板開孔確保沉積正確體積的錫膏，以形成可靠的焊點而不造成短路。這些機械圖紙的容差指定為 ±0.10mm。
5.3 極性識別
封裝包含標記或物理特徵（例如切角）以指示陰極 (-) 端子。在 PCB 組裝期間，正確的方向至關重要。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴焊溫度曲線
此 LED 相容於標準無鉛 (SAC) 迴焊製程。最高峰值溫度不應超過 260°C，且高於 230°C 的時間應限制在 10 秒內。建議控制升溫與降溫速率，以防止對陶瓷封裝造成熱衝擊。
6.2 操作與儲存注意事項
LED 對靜電放電敏感。請在防靜電環境中使用接地設備操作。儲存於原裝防潮袋中，條件應在指定的儲存溫度範圍內 (-40°C 至 +100°C) 且濕度低。若封裝長時間暴露於環境空氣中，在迴焊前可能需要烘烤，以防止 "爆米花效應"（因蒸氣壓力導致封裝破裂）。
7. 應用設計考量
7.1 熱管理
這是設計高功率 LED 應用最關鍵的單一方面。使用具有厚銅層（例如 2oz 或以上）的 PCB，並在 LED 焊墊下方設置熱導孔，將熱量傳遞至次級散熱器。外部散熱器的尺寸與設計必須根據最高環境溫度、驅動電流與期望的接面溫度（建議低於 100°C 以獲得最佳壽命）進行計算。熱介面材料（如散熱膏或導熱墊）可改善熱傳導。
7.2 電氣驅動
恆流驅動器對於穩定運作是必需的。驅動器的額定值必須能滿足 LED 串的總順向電壓 (VF* 串聯 LED 數量) 與所選驅動電流。應包含過壓、反極性與開路/短路保護。若應用需要，請考慮調光功能 (PWM 或類比)。
7.3 光學整合
寬廣的 120 度視角對許多應用可能已足夠。對於需要更受控光束模式的應用，可使用專為 9292 佔位面積設計的二次光學元件（反射器或透鏡）。確保任何光學材料都能承受 LED 的工作溫度與紫外線照射。
8. 與替代技術比較
與塑膠封裝 SMD LED（例如 5050）相比，9292 陶瓷系列提供顯著更高的功率密度與卓越的熱性能，能在高驅動電流下實現更長壽命與更高可靠性。與 COB 晶片直接封裝 LED 相比，9292 是分立元件，在陣列設計上提供更大靈活性、更易更換，且通常具有更佳的光學控制點光源特性。
9. 常見問題
9.1 此 LED 的典型壽命 (L70/B50) 是多少？
規格書未指定壽命曲線 (L70，流明維持率降至 70% 的時間)。這高度依賴於應用的熱管理與驅動電流。當在建議電流或以下並搭配適當散熱器運作時，預期壽命可超過 50,000 小時。具體可靠性數據請諮詢製造商。
9.2 我可以連續以 500mA 驅動此 LED 嗎？
可以，500mA 是最大連續順向電流額定值。然而，這樣做會產生最大熱量。應用必須具備卓越的熱管理，以將接面溫度維持在安全限制內 (<<125°C)，以達到額定性能與壽命。通常，以較低電流（例如 350mA）驅動能在效率、壽命與熱負載之間取得更好的平衡。
9.3 如何解讀光通量分級代碼（例如 3K、3L）？
光通量代碼定義了在測試電流 (350mA) 下的保證最小光輸出。"3K" 分級的最小值為 800 lm，而 "3L" 分級的最小值為 900 lm。您應根據設計所需的最低亮度選擇分級。實際元件將等於或高於此最小值。
10. 設計案例研究：高天井燈具
情境：為工業倉庫設計一個 150W 的高天井燈，目標地面照度為 200 lux。
設計流程：
1. 光通量需求：根據面積與目標照度計算所需總流明。考慮光學系統效率與隨時間的流明衰減，確定所需 LED 數量。
2. 電氣設計：將 LED 排列成串並聯配置，以匹配恆流驅動器的電壓與電流輸出。例如，10 顆 LED 串聯（總 VF約 280V），每串以 350mA 驅動，並有多串並聯。
3. 熱設計：使用具有高性能介電層的金屬基板 PCB。將 MCPCB 安裝在大型鋁製鰭片散熱器上。進行熱模擬或計算，以驗證在 45°C 環境溫度下 Tj<100°C。
4. 光學設計：選擇二次反射器或透鏡以實現所需的光束模式（例如，用於寬廣均勻覆蓋的 Type V 分佈）。
此案例突顯了圍繞核心 LED 規格整合電氣、熱與光學設計的重要性。
11. 技術原理介紹
如 9292 系列的白光 LED 運作於螢光粉轉換原理。元件的核心是一個半導體晶片（通常基於 InGaN），當施加順向偏壓時會發出藍光（電致發光）。此藍光部分被沉積在晶片上或周圍的一層黃色（通常還有紅色）螢光粉材料吸收。螢光粉以較長波長重新發射光線。剩餘的藍光與來自螢光粉的寬頻譜黃/紅光組合，被人眼感知為白光。藍光與螢光粉轉換光的比例決定了白光輸出的相關色溫。陶瓷封裝主要作為一個機械堅固且導熱的平台，用於安裝晶片與螢光粉，促進高效的熱量提取，這對於維持螢光粉效率與晶片性能至關重要。
12. 產業趨勢與發展
高功率 LED 市場持續朝著更高發光效率（每瓦流明）、改善色彩品質（更高 CRI 與 R9 值）與更高可靠性發展。與 9292 等陶瓷封裝 LED 相關的趨勢包括：
功率密度提升：從相同或更小的封裝尺寸中擠出更多光輸出，要求不斷改進的熱材料。
色彩調節：可調白光系統的增長，可透過多通道陶瓷封裝或精確的單一 CCT 分級進行混光來實現。
植物照明：對具有針對植物生長優化的特定光譜輸出 LED 的需求增加，推動了對能夠處理客製化螢光粉混合物的堅固封裝的需求。
先進熱材料：開發具有更低熱阻的陶瓷複合材料與直接鍵合金屬基板。
標準化：產業持續努力標準化佔位面積、光度測試與壽命報告，以簡化工程師的設計與比較流程。
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。 |