目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢
- 2. 深入技術參數分析
- 2.1 絕對最大額定值 (Ts=25°C)
- 2.2 電氣-光學特性 (Ts=25°C)
- 2.3 熱學特性
- 3. 分檔系統說明
- 3.1 相關色溫分檔
- 3.2 光通量分檔
- 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 相對光譜功率分佈
- 4.4 接面溫度 vs. 相對光譜能量
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸
- 5.2 建議焊墊佈局與鋼網設計
- 5.3 極性識別
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 迴焊參數
- 6.2 操作與儲存注意事項
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 包裝規格
- 7.2 型號命名規則
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用場景
- 8.2 關鍵設計考量
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題解答（基於技術參數）
- 10.1 需要多大的驅動器電壓？
- 10.2 如何達到額定壽命？
- 10.3 我可以在700mA下連續驅動嗎？
- 10.4 3K、3L和3M光通量分檔有何不同？
- 11. 設計與使用案例研究
- 12. 工作原理
- 13. 技術趨勢
1. 產品概述
9292陶瓷系列是一款高功率表面黏著型LED，專為要求嚴苛、需要卓越散熱性能與高光通量輸出的照明應用而設計。相較於傳統塑膠封裝，此系列採用陶瓷基板，提供更優異的散熱能力，使其能在更高的驅動電流與環境溫度下穩定運作。本系列提供從2700K到6500K的多種白光色溫選擇，在350mA驅動電流下，典型光通量輸出最高可達1100流明。其主要目標市場包括商業照明、高天井燈、戶外區域照明，以及任何對長期可靠性和穩定光輸出至關重要的應用。
1.1 核心優勢
- 卓越的熱管理能力：陶瓷封裝提供優良的導熱性，能有效地將熱量從LED晶片接面傳導至PCB與散熱器，從而延長使用壽命並維持色彩穩定性。
- 高功率承載能力：額定功率耗散高達10W，適用於高流明輸出的設計方案。
- 堅固的結構設計：陶瓷材料具備高機械強度，並能抵抗熱應力與濕氣的影響。
- 一致的光學性能：嚴格的色溫與光通量分檔標準，確保多顆LED陣列的光色均勻性。
- 寬廣視角：典型130度視角，提供寬廣且均勻的照明效果。
2. 深入技術參數分析
本節將針對規格書中列出的關鍵電氣、光學及熱學參數，提供詳細且客觀的解讀。
2.1 絕對最大額定值 (Ts=25°C)
這些數值代表可能導致元件永久損壞的極限。不建議在正常使用下於此極限或接近極限的條件下操作。
- 順向電流 (IF)：700 mA (直流)
- 順向脈衝電流 (IFP)：700 mA (脈衝寬度 ≤ 10ms，工作週期 ≤ 1/10)
- 功率耗散 (PD)：20300 mW (20.3W)
- 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 (半導體接面最高允許溫度)
- 焊接溫度 (Tsld)：迴焊溫度為230°C或260°C，最長持續時間10秒。
2.2 電氣-光學特性 (Ts=25°C)
這些是在指定測試條件下的典型操作參數。
- 順向電壓 (VF)：典型值9.3V，在IF = 350mA時最大值為29V。較寬的最大值範圍顯示不同生產批次間可能存在差異；電路設計應能容納此上限電壓。
- 逆向電壓 (VR)：5V。LED並非設計來承受顯著的逆向偏壓。超過此電壓可能導致立即損壞。
- 逆向電流 (IR)：在VR = 5V時，最大值為100 µA。
- 視角 (2θ1/2)：130度 (典型值)。此為發光強度降至峰值強度一半時的全角度。
2.3 熱學特性
陶瓷封裝的主要優勢在於熱性能。其高額定功率耗散(20.3W)與寬廣的操作溫度範圍(-40至+100°C)突顯了其能力。然而，為確保可靠性，將接面溫度(Tj)維持在125°C以下是至關重要的。這需要從LED的散熱焊墊到系統散熱器之間設計有效的熱傳導路徑。
3. 分檔系統說明
精確的分檔系統對於確保照明產品的色彩與亮度一致性至關重要。
3.1 相關色溫分檔
本LED提供標準色溫選項，每個色溫對應到CIE 1931色度圖上的特定色度區域。訂購代碼指定了目標區域，保證發出的白光落在定義的色域內。
- 2700K (區域：8A, 8B, 8C, 8D)
- 3000K (區域：7A, 7B, 7C, 7D)
- 3500K (區域：6A, 6B, 6C, 6D)
- 4000K (區域：5A, 5B, 5C, 5D)
- 4500K (區域：4A, 4B, 4C, 4D, 4R, 4S, 4T, 4U)
- 5000K (區域：3A, 3B, 3C, 3D, 3R, 3S, 3T, 3U)
- 5700K (區域：2A, 2B, 2C, 2D, 2R, 2S, 2T, 2U)
- 6500K (區域：1A, 1B, 1C, 1D, 1R, 1S, 1T, 1U)
註：規格書中註明，光通量分檔代表最小值。出貨的光通量可能超過訂購的最小值，但一定會符合訂購的色溫色度區域。
3.2 光通量分檔
光通量以350mA測試電流進行分檔。公差有明確定義。
- 暖白光 / 中性白光 (2700K-5000K, CRI 70)：
- 代碼 3K：最小值 800 lm，典型值 900 lm
- 代碼 3L：最小值 900 lm，典型值 1000 lm
- 冷白光 (5000K-10000K, CRI 70)：
- 代碼 3L：最小值 900 lm，典型值 1000 lm
- 代碼 3M：最小值 1000 lm，典型值 1100 lm
公差：光通量：±7%；演色性指數：±2；色度座標：±0.005。
4. 性能曲線分析
圖形化數據有助於了解LED在不同條件下的行為。
4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V曲線)
I-V曲線是二極體的典型特性。在350mA下典型Vf為9.3V，表明這是一款高壓LED，其封裝內部可能串聯了多個二極體接面。設計者必須確保驅動器能提供足夠的電壓，特別是考慮到最大Vf可達29V。曲線顯示非線性關係；電壓的微小增加會導致電流大幅增加，這凸顯了恆流驅動的必要性。
4.2 順向電流 vs. 相對光通量
此曲線展示了光輸出對驅動電流的依賴性。光輸出隨電流增加而增加，但並非線性關係。在較高電流下，由於熱效應增加和效率下降，光效通常會降低。在建議的350mA下操作，可能代表了輸出與效率/壽命之間的平衡點。
4.3 相對光譜功率分佈
白光LED的光譜曲線顯示一個主要的藍光峰值（來自InGaN晶片）和一個更寬的黃色螢光粉發射光譜。這些峰值的形狀與比例決定了色溫和演色性。冷白光LED的藍光峰值更為顯著，而暖白光則有更強的螢光粉發射。此曲線對於理解色彩表現特性至關重要。
4.4 接面溫度 vs. 相對光譜能量
此圖表對於理解色偏移至關重要。隨著接面溫度升高，LED晶片的光譜輸出和螢光粉的轉換效率可能發生變化，導致色溫和色度偏移。陶瓷封裝有助於最小化溫升，從而減少此偏移的幅度。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
LED封裝於9.2mm x 9.2mm的陶瓷表面黏著型封裝內。精確高度通常約為1.6mm。尺寸圖提供了PCB焊墊佈局設計與間隙檢查所需的關鍵尺寸。
5.2 建議焊墊佈局與鋼網設計
提供詳細的焊墊佈局圖，以確保形成良好的焊點與熱連接。設計通常包含一個用於傳熱的大型中央散熱焊墊，以及用於電氣連接（陽極與陰極）的較小焊墊。隨附的鋼網設計建議了錫膏開孔幾何形狀與厚度，以達到正確的錫膏量。這些佈局的公差指定為±0.10mm。
5.3 極性識別
規格書應標示元件上的極性標記（例如，圓點、凹口或切角），並將其與焊墊佈局對應。正確的極性對於運作至關重要。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴焊參數
本LED相容於標準無鉛迴焊製程。焊接期間元件本體最高溫度不得超過260°C，且溫度高於230°C的時間應限制在10秒內。遵循建議的溫度曲線（升溫、預熱、迴焊峰值、冷卻）至關重要，以防止熱衝擊、焊點缺陷或損壞LED內部材料與螢光粉。
6.2 操作與儲存注意事項
- 在指定的溫度範圍內（-40至+100°C）儲存於乾燥、防靜電的環境中。
- 操作時採取靜電防護措施，以保護半導體接面。
- 避免對陶瓷本體或打線施加機械應力。
- 在製造商建議的保存期限內使用，在適當儲存條件下，通常為出貨日起12個月。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 包裝規格
LED通常以捲帶包裝供應，適用於自動化取放組裝。捲盤尺寸、帶寬、凹槽尺寸與元件方向遵循標準EIA-481規範。每捲數量為標準值，例如100或500顆。
7.2 型號命名規則
型號 T12019L(C/W)A 編碼了關鍵產品屬性：
- T：系列識別碼。
- 12：陶瓷9292封裝代碼。
- L/C/W：顏色代碼 (L=暖白光，C=中性白光，W=冷白光)。
- 其他數字根據詳細的命名規則圖表指定內部代碼、光通量分檔及其他選項。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
- 高天井燈與工業照明：需要高流明輸出與堅固結構的場合。
- 戶外區域照明：路燈、停車場燈、體育場照明，受益於其寬廣視角與優異的熱穩定性。
- 高輸出崁燈與軌道燈：適用於商業與零售空間。
- 特殊照明：植物生長燈，需要特定光譜與高光強度。
8.2 關鍵設計考量
- 熱管理：這是最關鍵的因素。使用在焊墊下方具有足夠導熱孔的PCB，並連接到尺寸足夠的金屬基板或散熱器。熱介面材料的品質非常重要。
- 驅動電流：使用恆流LED驅動器。電流設定應基於所需的光輸出與熱設計餘量。切勿超過絕對最大額定值。
- 光學設計：130度的視角可能需要二次光學元件（透鏡、反射器）來實現所需的光束分佈。
- 電氣佈局：確保從驅動器到LED的走線具有低電感與低電阻，以最小化功率損耗與電壓突波。
9. 技術比較與差異化
與標準中功率塑膠SMD LED（例如3030、5050）相比，9292陶瓷系列提供：
- 更高的功率處理能力：10W+ 對比塑膠封裝通常的1-3W。
- 更優異的熱阻：陶瓷基板的熱阻遠低於塑膠，在相同功率下接面溫度更低，直接轉化為更長的使用壽命（L70, L90）。
- 更好的色彩穩定性：更低的熱阻能最小化隨時間與溫度變化的色偏移。
- 較高的成本：陶瓷封裝比塑膠成型更為昂貴。
與其他陶瓷封裝（例如3535、5050陶瓷）相比，9292更大的佔板面積允許更大的散熱焊墊，並可能從多晶片或更大的單一晶片實現更高的總光輸出。
10. 常見問題解答（基於技術參數）
10.1 需要多大的驅動器電壓？
驅動器必須提供高於LED串最大順向電壓的電壓。對於單顆9292 LED，驅動器輸出必須超過29V。實務上會增加安全餘量。對於多顆串聯的LED，將最大Vf乘以LED數量。
10.2 如何達到額定壽命？
LED壽命（例如L70 - 光通量降至初始值70%的時間）極度依賴於接面溫度。要達到額定壽命，您必須設計系統，使Tj遠低於最大值125°C，理想情況下在操作時低於85-105°C。這需要如第8.2節所述的卓越熱管理。
10.3 我可以在700mA下連續驅動嗎？
直流順向電流的絕對最大額定值為700mA。然而，在此最大額定值下連續操作將產生大量熱量，並可能將Tj推至極限，嚴重影響壽命與可靠性。規格書指定的典型操作條件是350mA。只有在具備卓越的熱設計並了解壽命會縮短的前提下，才考慮在此電流以上操作。
10.4 3K、3L和3M光通量分檔有何不同？
這些是在350mA下測量的光通量輸出分檔。3K是輸出最低的分檔（最小值800lm），3L是中間分檔（最小值900lm），而3M是冷白光中的最高分檔（最小值1000lm）。選擇較高的分檔可使每顆元件發出更多光，但成本可能更高。
11. 設計與使用案例研究
情境：設計一款100W高天井燈具。
設計師目標是創造一款約15,000流明的燈具。使用光通量分檔為3M的9292 LED（每顆典型值1000lm），他們需要15顆LED。他們將其排列成3串聯 x 5並聯的配置。每串聯串的最大Vf為3 * 29V = 87V。他們選擇一個輸出為1050mA（350mA x 3並聯串）且電壓範圍覆蓋至約90V的恆流驅動器。PCB是帶有厚鋁基板的金屬基板。進行熱模擬以確保散熱器能夠在40°C環境溫度下散發約150W的總熱量（100W電功率加上驅動器損耗），同時將LED接面溫度維持在105°C以下。使用二次光學元件來創造適合高天井照明的120度光束分佈。
12. 工作原理
白光LED基於半導體電致發光與螢光粉轉換的原理運作。電流通過正向偏壓的InGaN（氮化銦鎵）半導體接面，導致電子與電洞復合並發射出藍光譜的光子（通常約450-455nm）。此藍光隨後照射到晶片上或附近的黃色（YAG:Ce）螢光粉塗層。螢光粉吸收一部分藍光光子，並在黃色區域的寬廣光譜範圍內重新發射光線。剩餘的藍光與轉換後的黃光混合，被人眼感知為白光。藍光與黃光的比例決定了相關色溫。
13. 技術趨勢
高功率陶瓷LED市場受到幾個關鍵趨勢驅動：
- 光效提升：晶片磊晶、螢光粉技術與封裝設計的持續改進，旨在從每瓦電能輸入中提取更多光線。
- 色彩品質改善：開發混合螢光粉（多螢光粉或紫光激發系統）以實現更高的演色性指數，特別是R9（飽和紅色），並提高批次間的色彩一致性。
- 高光通量小型化：致力於將更多流明封裝到更小的陶瓷封裝中（例如從9292轉向更緊湊但功率相當的尺寸），以實現更小、更隱蔽的燈具。
- 智慧與可調光照明：將陶瓷LED與控制電子元件整合，實現調光、色溫調節與變色功能，適用於以人為本的照明應用。
- 可靠性與壽命：持續關注材料與封裝技術，以進一步降低熱阻並減緩光衰，將L90壽命推至100,000小時以上。
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。 |