334-15/T1C3-7TVA LED 燈珠規格書 - 白光 - 30度視角 - 20mA - 典型值3.2V - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供 334-15/T1C3-7TVA 高亮度白光 LED 燈珠的技術規格。此元件採用精巧封裝設計，旨在提供卓越的發光輸出，非常適合需要明亮、可靠照明的應用。其核心設計採用 InGaN 晶片結合螢光粉填充反射杯，將藍光轉換為理想的白光。

1.1 核心優勢

• 高發光強度：在標準驅動電流 20mA 下，可提供高達 14250 mcd 的亮度。
• 優化的熱性能：採用低熱阻封裝，有助於高效散熱，確保長期可靠性。
• 法規符合性：本產品設計符合主要環境與安全標準，包括 RoHS、歐盟 REACH 及無鹵素要求（Br <900 ppm，Cl <900 ppm，Br+Cl <1500 ppm）。
• 穩定的白光：螢光粉轉換技術確保了穩定且理想的白色色度。

1.2 目標應用

此 LED 主要針對需要堅固耐用且明亮的點光源照明市場。

• 汽車照明：適用於車內照明、儀表板指示燈及輔助信號燈。
• 電子標誌與信號：適用於狀態指示燈、背光面板及資訊顯示器。
• 一般照明：可用於重點照明、裝飾照明及其他需要精巧、明亮白光光源的應用。

2. 技術參數深入解析

以下章節將對元件的關鍵性能參數進行詳細、客觀的分析。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。不保證在或超過這些極限下運作。

• 連續順向電流 (I_F)：20 mA。這是建議用於連續運作的最大直流電流。
• 峰值順向電流 (I_FP)：100 mA。僅允許在脈衝條件下使用（工作週期 1/10 @ 1 kHz）。
• 逆向電壓 (V_R)：5 V。在逆向偏壓下超過此電壓可能導致接面崩潰。
• 功率消耗 (P_d)：110 mW。在環境溫度 Ta=25°C 下，封裝可消耗的最大功率。
• 工作溫度 (T_opr)：-40°C 至 +85°C。正常運作時的環境溫度範圍。
• 儲存溫度 (T_stg)：-40°C 至 +100°C。
• 靜電放電 (HBM)：4000 V。表示具備中等程度的靜電放電保護能力。
• 焊接溫度 (T_sol)：260°C 持續 5 秒。定義了迴流焊接溫度曲線的極限。

2.2 電光特性

以下為在 Ta=25°C 且 I_F=20mA 條件下測得的典型電氣與光學性能參數（除非另有說明）。

• 順向電壓 (V_F)：2.8V 至 3.6V。LED 在通過指定電流時的電壓降。典型值約為 3.2V。
• 發光強度 (I_V)：7150 mcd 至 14250 mcd。此寬範圍透過分級系統管理（見第 3 節）。輸出高度依賴於電流。
• 視角 (2θ_1/2)：30 度（典型值）。此角度定義了發光強度至少為軸向峰值強度一半的角範圍。
• 色度座標 (x, y)：典型值為 x=0.31，y=0.30，將白點定位於 CIE 圖上的標準白色區域內。特定分級定義了更嚴格的座標範圍。
• 齊納二極體保護：本元件內建齊納二極體，其逆向電壓 (V_Z) 為 5.2V（典型值，於 I_Z=5mA 時），提供對逆向電壓突波的基本保護。

3. 分級系統說明

為確保量產一致性，LED 會根據性能進行分級。這讓設計師能選擇符合特定應用亮度與電壓要求的元件。

3.1 發光強度分級

LED 根據其在 I_F=20mA 下測得的發光強度分為三個等級。每個等級內的公差為 ±10%。

• 等級 T：7150 mcd（最小）至 9000 mcd（最大）
• 等級 U：9000 mcd（最小）至 11250 mcd（最大）
• 等級 V：11250 mcd（最小）至 14250 mcd（最大）

3.2 順向電壓分級

LED 亦根據其在 I_F=20mA 下的順向電壓降進行分級，量測不確定度為 ±0.1V。這有助於設計一致的電流驅動電路，特別是在並聯陣列中。

• 等級 0：2.8V 至 3.0V
• 等級 1：3.0V 至 3.2V
• 等級 2：3.2V 至 3.4V
• 等級 3：3.4V 至 3.6V

3.3 顏色分級

白色光點被控制在 CIE 色度圖上的特定區域內。本產品將多個顏色等級（B5-1 至 B6-4）歸於單一組別（第 7 組）。每個等級對 x 和 y 座標有定義的邊界，量測不確定度為 ±0.01。此分組確保白光落在一般應用可接受的相關色溫（CCT）範圍內。

4. 性能曲線分析

所提供的特性曲線有助於了解元件在不同條件下的行為。

4.1 相對強度 vs. 波長

此曲線顯示了發射白光的頻譜功率分佈。通常包含來自 InGaN 晶片的主要藍光峰值，以及來自螢光粉的更寬廣黃綠光峰值。組合頻譜決定了演色性（CRI）與白光的感知顏色。

4.2 指向性圖案

輻射圖案圖確認了 30 度視角，顯示發光強度如何隨著與中心軸夾角的增加而減弱。這是 LED 燈珠常見的典型朗伯或近朗伯分佈圖案。

4.3 順向電流 vs. 順向電壓（I-V 曲線）

此指數曲線是 LED 驅動電路設計的基礎。它顯示了電流與電壓之間的非線性關係。電壓超過導通點後的微小增加會導致電流大幅增加，凸顯了使用限流驅動器（而非電壓源）的必要性。

4.4 相對強度 vs. 順向電流

此曲線展示了光輸出對驅動電流的依賴性。發光強度通常隨電流增加而增加，但在較高電流下可能因效率下降與接面溫度升高而呈現次線性關係。

4.5 色度座標 vs. 順向電流

此圖表對於理解顏色穩定性至關重要。它顯示了白點（x, y 座標）如何隨著驅動電流的變化而偏移。在工作電流範圍內保持穩定的座標是實現一致色彩表現的理想狀態。

6.6 順向電流 vs. 環境溫度

此降額曲線指出了隨著環境溫度升高，最大允許順向電流的變化。為防止過熱並確保可靠性，在高環境溫度（接近最大 T_opr+85°C）下運作時，必須降低驅動電流。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此 LED 採用標準的徑向引腳封裝（常稱為燈泡式封裝）。關鍵尺寸註記包括：

• 所有尺寸單位為毫米（mm）。
• 除非圖面另有規定，一般公差為 ±0.25 mm。
• 引腳間距在引腳離開封裝本體處量測。
• 樹脂在凸緣下方允許的最大突出量為 1.5 mm。
• 封裝圖提供了 PCB 焊盤設計所需的關鍵尺寸，包括引腳直徑、本體尺寸及總高度。

5.2 極性識別

陰極通常由透鏡上的平面、較短的引腳或封裝本體上的其他標記表示，如尺寸圖所示。組裝時必須注意正確的極性。

6. 焊接與組裝指南

正確的操作對於維持 LED 性能與可靠性至關重要。

6.1 引腳成型

• 彎折必須在距離環氧樹脂燈泡底部至少 3 mm 處進行，以避免對內部晶片與焊線造成應力。
• 在焊接過程前完成引腳成型。
• 成型過程中避免對封裝施加機械應力。
• 在室溫下剪裁引腳；高溫剪裁可能導致失效。
• 確保 PCB 孔位與 LED 引腳完美對齊，以避免安裝應力。

6.2 焊接參數

• 手工焊接：烙鐵頭溫度 ≤ 300°C（適用最大 30W 烙鐵），每支引腳焊接時間 ≤ 3 秒。保持焊點與環氧樹脂燈泡之間的最小距離為 3 mm。
• 波峰焊/浸焊：預熱溫度 ≤ 100°C（最長 60 秒），焊錫槽溫度 ≤ 260°C，最大浸入時間為 5 秒。

6.3 儲存條件

• 建議收到貨後的儲存條件：溫度 ≤ 30°C，相對濕度（RH）≤ 70%。在此條件下的保存期限為 3 個月。
• 如需更長時間儲存（最長 1 年），請將 LED 置於充滿氮氣並放有乾燥劑的密封容器中。
• 避免在潮濕環境中溫度劇烈變化，以防止元件表面凝結水氣。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 包裝規格

LED 的包裝旨在防止靜電放電（ESD）與濕氣造成的損壞。

• 一級包裝：防靜電袋，每袋裝有 200 至 500 顆。
• 二級包裝：5 袋裝入一個內箱。
• 三級包裝：10 個內箱裝入一個外箱。

7.2 標籤說明

包裝標籤包含幾個關鍵識別資訊：客戶料號（CPN）、生產料號（P/N）、包裝數量（QTY）、發光強度與順向電壓的組合等級（CAT）、顏色等級（HUE）、參考編號（REF）及批號（LOT No）。

7.3 型號命名

完整料號為 334-15/T1C3-7TVA。其結構（334-15/T1C3-□ □ □ □）表明，尾碼字元（以方塊表示）可能用於指定發光強度（例如 V）、順向電壓（例如 1）及其他屬性的特定等級，以便精確訂購所需的性能等級。

8. 應用設計考量

8.1 驅動電路設計

由於其指數型 I-V 特性，強烈建議使用恆流驅動器，而非簡單的串聯電阻或電壓源，以實現穩定高效的運作，特別是在溫度變化時。驅動器應設計為提供最大 20mA 直流電流。內建的齊納二極體提供基本保護，但可能不足以應對所有突波事件；在惡劣的電氣環境（例如汽車應用）中，應考慮額外的外部保護電路（如 TVS 二極體）。

8.2 熱管理

儘管封裝具有低熱阻，但適當的散熱對於維持性能與壽命至關重要。最大功率消耗為 110mW。在典型 V_F=3.2V 且 I_F=20mA 下，功率消耗為 64mW，留有良好餘裕。然而，在高環境溫度應用中，或當安裝在導熱性差的 PCB 上時，接面溫度可能升高，導致光輸出降低、光衰加速及潛在的色偏。請確保在 LED 凸緣下方的 PCB 區域有足夠的氣流或散熱孔。

8.3 光學整合

30 度視角提供了相對集中的光束。對於需要不同光束圖案（更寬或更窄）的應用，必須使用二次光學元件，如透鏡或反射器。精巧的封裝尺寸便於整合到狹小空間與陣列中。

9. 技術比較與定位

與未經分級的通用 LED 相比，此元件透過其詳細的分級系統提供有保證的性能參數，這對於需要多個單元間亮度與顏色一致的應用（例如指示燈群組、背光陣列）至關重要。內建基本齊納保護相較於無任何保護的 LED 是一項優勢，簡化了在可能出現逆向電壓環境中的電路設計。徑向封裝提供的高強度（高達 14250 mcd）使其在傳統使用白熾燈且需要高點亮度的應用中具有競爭力。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以用 3.3V 電源驅動此 LED 嗎？

答：不能直接驅動。順向電壓範圍為 2.8V 至 3.6V。3.3V 電源可能勉強點亮某些單元（等級 0），但會因陡峭的 I-V 曲線而嚴重過驅動其他單元（等級 2 或 3），導致快速失效。請務必使用設定為 20mA 或更低的限流電路。

問：此 LED 的典型壽命是多久？

答：LED 壽命（通常定義為 L70 - 光輸出降至初始值 70% 的時間）未在本規格書中明確說明。它高度依賴於工作條件，主要是接面溫度。在建議的 20mA 或更低電流下並配合良好的熱管理運作，可實現數萬小時的壽命。

問：如何為我的應用選擇合適的等級？

答：根據您所需的最低亮度選擇發光強度等級（T、U、V）。根據您的驅動電路設計選擇順向電壓等級；若並聯使用，選用相同電壓等級的 LED 可確保電流均勻分配。顏色組別（7）對此料號是固定的。

問：此 LED 適合戶外使用嗎？

答：其工作溫度範圍（-40°C 至 +85°C）支援許多戶外環境。然而，規格書未說明封裝本身的防護等級（IP）。用於戶外時，LED 需要適當灌膠或安裝在密封的燈具內，以防潮濕與污染物。

11. 設計與使用案例研究

情境：設計一個精巧的狀態指示燈面板

設計師需要為一個控制面板設計 20 個明亮的白色指示燈。亮度的一致性對使用者體驗至關重要。

實作方式：

1. 設計師選擇 334-15/T1C3-7TVA LED，發光強度選用 V 等級以獲得最大亮度，順向電壓選用 1 等級以獲得約 3.1V 的一致電壓。

2. 選擇一個能夠提供 400mA（20mA x 20 顆 LED）的單一恆流驅動 IC。LED 以串並聯方式連接，確保所有串聯支路具有相同數量的 LED，並藉由使用相同電壓等級來維持電流平衡。

3. PCB 佈局包含連接到接地層的散熱焊盤，以幫助散熱。

4. 30 度視角非常適合面板的小孔徑，提供清晰、定向的光線，而無過度溢光。

此方法確保了指示燈面板的均勻、明亮與可靠。

12. 工作原理簡介

此 LED 基於半導體中的電致發光原理運作。核心是一個 InGaN（氮化銦鎵）晶片。當施加順向電壓時，電子與電洞在晶片的主動區域復合，以光子形式釋放能量。InGaN 合金的特定成分被調諧以發射藍光。此藍光並非直接射出，而是照射到封裝反射杯內填充的螢光粉塗層（通常為 YAG:Ce - 摻鈰的釔鋁石榴石）。螢光粉吸收高能量的藍色光子，並在黃綠光範圍的寬頻譜上重新發射較低能量的光子。剩餘的藍光與轉換後的黃光混合，被人眼感知為白光。此方法稱為螢光粉轉換白光 LED 技術。

13. 技術趨勢與背景

334-15/T1C3-7TVA 代表了一種成熟、高可靠性的 LED 技術。徑向引腳封裝雖然在先進消費性電子產品中較不常見，但在汽車、工業及特殊照明領域仍然至關重要，這些領域通常偏好穿孔安裝以獲得機械穩固性或舊有設計相容性。產業趨勢是朝向更高效率（每瓦更多流明）、改善演色性及更高的最大接面溫度。表面黏著元件（SMD）封裝（如 5050、3535 或 2835）由於適合自動化組裝，現已主導大量應用。然而，此燈泡式 LED 的特定性能參數、嚴格的分級制度及對可靠性的關注，確保了其在優先考慮這些屬性而非最小化尺寸的利基市場中持續保有相關性。