目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢與目標市場
- 2. 技術參數深度解析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電光特性
- 3. 分級系統說明
- 3.1 發光強度分級
- 3.2 順向電壓分級
- 3.3 色度分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 相對強度 vs. 波長
- 4.2 指向性圖案
- 3.3 順向電流 vs. 順向電壓 (IV 曲線)
- 4.4 相對強度 vs. 順向電流
- 4.5 色度 vs. 順向電流
- 4.6 順向電流 vs. 環境溫度
- 5. 機械與封裝資訊
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 接腳成型
- 6.2 儲存條件
- 6.3 焊接製程
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 包裝規格
- 7.2 標籤說明
- 7.3 型號命名規則
- 8. 應用建議與設計考量
- 8.1 典型應用電路
- 8.2 熱管理
- 8.3 光學整合
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題 (基於技術參數)
- 11. 實務設計與使用案例
- 12. 工作原理簡介
- 13. 技術趨勢與背景
1. 產品概述
本文件詳細說明一款高效能暖白光 LED 燈珠的規格。此元件設計旨在提供高發光強度，適用於需要明亮、清晰照明的應用。元件的核心採用 InGaN 半導體晶片。該晶片發出的藍光，透過封裝內反射杯上沉積的螢光粉層轉換為暖白光。此設計方法能實現精確的色彩控制與高效率。
此 LED 封裝於業界廣泛使用、可靠且易於組裝的標準通孔式 T-1 3/4 圓形封裝中。本元件符合關鍵的環境與安全法規，包括 RoHS、歐盟 REACH 及無鹵素標準，確保其滿足現代製造要求。
1.1 核心優勢與目標市場
此 LED 系列的主要優勢在於其結合了高光輸出與標準、具成本效益的封裝。其典型發光強度顯著，為指示燈與照明用途提供充足的亮度。暖白光色彩 (典型 CIE 1931 色度座標為 x=0.40, y=0.39) 設計為視覺舒適，常用於顯示器背光與面板指示燈。
目標應用廣泛，著重於清晰、可靠的視覺信號至關重要的領域。包括由單顆 LED 組成字元或圖形的訊息面板與顯示看板。它也適用於消費性電子產品、工業設備及汽車內裝中的通用光學指示燈。此外，其亮度使其適合用於較小面板、開關或刻度盤的背光。標記燈應用，例如家電或標誌，也能受益於其性能。
2. 技術參數深度解析
全面了解元件的極限與操作特性，對於可靠的電路設計與長期性能至關重要。
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。不保證在這些極限下或超過這些極限的操作。
- 連續順向電流 (IF):30 mA。這是可連續施加於 LED 陽極的最大直流電流。
- 峰值順向電流 (IFP):100 mA。此較高電流僅允許在脈衝條件下，此處指定為工作週期 1/10、頻率 1 kHz。即使短暫超過連續電流額定值也可能使 LED 劣化。
- 逆向電壓 (VR):5 V。施加高於此值的逆向偏壓可能導致接面崩潰。
- 功率消耗 (Pd):110 mW。這是元件能以熱形式消耗的最大功率，計算方式為順向電壓 (VF) 乘以順向電流 (IF)。
- 操作與儲存溫度:元件可在環境溫度 -40°C 至 +85°C 下運作，並可在 -40°C 至 +100°C 的溫度下儲存。
- ESD 耐受電壓 (HBM):4 kV。此元件提供良好的人體放電模型靜電防護能力，這對於組裝過程中的操作很重要。
- 焊接溫度:接腳可承受 260°C 的焊接溫度長達 5 秒，與標準波焊或手焊製程相容。
2.2 電光特性
這些參數是在典型條件下 (Ta=25°C) 量測，定義了元件在操作中的性能。
- 順向電壓 (VF):在測試電流 20mA 下，範圍為 2.8V 至 3.6V。此範圍對於設計限流電路至關重要。典型值落在此範圍內，實際電壓將取決於特定分級 (見第 3 節)。
- 發光強度 (IV):在 20mA 下，最小值為 7150 毫燭光 (mcd)。這是 LED 在特定方向上的感知亮度量測值。特定單元的實際強度將歸入定義的分級 (T、U 或 V)。
- 視角 (2θ1/2):半強度的典型全視角為 30 度。這描述了光輸出的角度分佈；像這樣較小的角度表示光束更集中、更具方向性。
- 色度座標:典型色點定義為 CIE 1931 色度圖上的 x=0.40, y=0.39。這將白光置於暖白光區域。個別單元被分組到特定的色度分級 (D1, D2, E1, E2, F1, F2) 以確保色彩一致性。
- 逆向電流 (IR):施加 5V 逆向偏壓時，最大值為 50 µA。
- 齊納逆向電壓 (Vz):當施加 5mA 的齊納電流 (Iz) 時，典型值為 5.2V。這表明元件可能具有整合的逆向電壓保護功能，這是一項有價值的特性，可防止因意外反接而損壞。
3. 分級系統說明
為確保量產中亮度、色彩與電氣特性的一致性，LED 會被分類分級。這讓設計師能選擇符合特定應用需求的零件。
3.1 發光強度分級
LED 根據其在 20mA 下量測的發光強度分為三個等級:
- 等級 T:7150 mcd 至 9000 mcd。
- 等級 U:9000 mcd 至 11250 mcd。
- 等級 V:11250 mcd 至 14250 mcd。
發光強度容差為 ±10%。選擇較高的等級 (例如 V) 可保證較亮的最小輸出。
3.2 順向電壓分級
順向電壓分為四個等級，以協助電源供應設計與多 LED 陣列中的電流匹配:
- 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。
VF的量測不確定度為 ±0.1V。
3.3 色度分級
暖白光色彩透過將 LED 分組到 CIE 圖上的特定色度區域來嚴格控制，標記為 D1, D2, E1, E2, F1, F2。規格書提供了每個六角形分級的角座標範圍。訂購時，這些會合併為單一組別 (組別 1: D1+D2+E1+E2+F1+F2)，意味著出貨產品可能來自這六個色度等級中的任何一個，確保它們都在暖白光規格內。色度座標的量測不確定度為 ±0.01。
4. 性能曲線分析
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
此光譜分佈曲線顯示 LED 發出螢光粉轉換白光 LED 特有的寬廣光譜。它在藍光區域 (來自 InGaN 晶片) 有一個峰值，在黃/紅區域 (來自螢光粉) 有一個更寬的峰值，結合產生白光。該曲線在較長波長處具有顯著能量，證實了暖光的品質。
4.2 指向性圖案
輻射圖案確認了 30 度的典型視角。強度在 0 度 (軸上) 最高，並對稱地下降至約 ±15 度時的一半值。
3.3 順向電流 vs. 順向電壓 (IV 曲線)
此曲線顯示了二極體典型的指數關係。順向電壓隨電流增加而增加。設計師利用此關係來確定所選操作電流所需的驅動電壓，確保限流電阻或驅動器尺寸正確。
4.4 相對強度 vs. 順向電流
此曲線顯示光輸出 (相對強度) 隨順向電流增加而增加，但關係並非完全線性，特別是在較高電流時。它突顯了穩定電流控制對於一致亮度的重要性。
4.5 色度 vs. 順向電流
此圖顯示色度座標 (x, y) 如何隨驅動電流變化而輕微偏移。這是白光 LED 中由於螢光粉效率變化和晶片特性而產生的已知現象。對於色彩關鍵的應用，在建議的 20mA 下操作可確保色彩在指定的分級範圍內。
4.6 順向電流 vs. 環境溫度
此降額曲線對於可靠性至關重要。它指出最大允許順向電流隨環境溫度升高而降低。為防止過熱和過早失效，在高環境溫度下操作時必須降低驅動電流，保持在功率消耗限制內。
5. 機械與封裝資訊
本元件使用標準 T-1 3/4 (5mm) 圓形 LED 封裝，帶有兩根軸向接腳。關鍵尺寸註記包括:
- 所有尺寸單位為毫米，一般公差為 ±0.25mm，除非另有說明。
- 接腳間距在接腳離開封裝本體處量測。
- 樹脂透鏡在凸緣下方允許的最大突出量為 1.5mm。
封裝圖提供了透鏡直徑、本體高度、接腳長度與接腳間距的確切尺寸，這些對於 PCB 焊盤設計及確保在外殼或面板中的正確安裝至關重要。
6. 焊接與組裝指南
正確的操作對於維持元件完整性與性能至關重要。
6.1 接腳成型
- 彎曲必須在距離環氧樹脂透鏡基座至少 3mm 處進行，以避免對內部晶粒和焊線造成應力。
- 成型必須在焊接製程之前完成。
- 彎曲過程中的過度應力可能導致環氧樹脂開裂或損壞內部連接。
- 接腳切割應在室溫下進行；熱切割可能導致熱衝擊。
- PCB 孔必須與 LED 接腳完美對齊，以避免安裝應力。
6.2 儲存條件
- 建議收到貨後儲存於 ≤30°C 且相對濕度 ≤70% 的環境中，最長 3 個月。
- 如需更長時間儲存 (最長 1 年)，應將元件置於密封、充氮並帶有乾燥劑的容器中。
- 避免在潮濕環境中溫度劇烈變化，以防止元件上凝結水氣。
6.3 焊接製程
- 保持焊點與環氧樹脂透鏡之間的距離大於 3mm。
- 建議僅焊接至引線框架上連接桿的基座。
- 對於手焊，請控制烙鐵頭溫度與時間以防止過熱。
- 對於浸焊/波焊，接腳可承受 260°C 達 5 秒。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 包裝規格
LED 的包裝旨在防止損壞與靜電放電:
- 放置於防靜電袋中。
- 每袋最少 200 顆，最多 500 顆。
- 五袋裝入一個內箱。
- 十個內箱裝入一個外箱。
7.2 標籤說明
包裝上的標籤包括:
- CPN:客戶零件編號參考。
- P/N:製造商零件編號。
- QTY:包裝內元件數量。
- CAT:發光強度與順向電壓分級的組合代碼。
- HUE:色度等級代碼 (例如 D1, E2)。
- REF:參考資訊。
- LOT No:可追溯的生產批號。
7.3 型號命名規則
零件編號遵循結構化格式:334-15/X2C3- □ □ □ □。空白方格 (□) 是佔位符，用於指定發光強度、順向電壓與色度等級的確切分級選擇代碼。這讓客戶能訂購符合其特定亮度、壓降與色彩一致性需求的零件。
8. 應用建議與設計考量
8.1 典型應用電路
最常見的驅動方法是簡單的串聯電阻。電阻值 (Rseries) 計算如下: Rseries= (Vsupply- VF) / IF。使用分級或規格書中的最大 VF(例如 3.6V) 來確保電流不超過所需的 IF(例如 20mA)，即使 LED 的順向電壓較低。例如，使用 5V 電源: R = (5V - 3.6V) / 0.020A = 70 歐姆。標準的 68 或 75 歐姆電阻將適用。對於多個 LED，如果電源電壓足夠高，可將它們串聯並使用單一限流電阻；或使用每串帶有各自電阻的並聯串聯，以獲得更好的電流匹配。
8.2 熱管理
儘管功率消耗相對較低 (最大 110mW)，適當的熱設計可延長壽命並維持光輸出。確保 PCB 在 LED 接腳周圍有足夠的銅箔區域作為散熱片，特別是在接近最大電流或高環境溫度下操作時。避免將 LED 放置在靠近其他發熱元件的地方。
8.3 光學整合
30 度視角提供了集中的光束。對於更寬的照明，可能需要二次光學元件，如擴散片或透鏡。暖白光比冷白光更不易造成眩光，使其適合用於直視指示燈。
9. 技術比較與差異化
與通用的 5mm 白光 LED 相比，此元件提供關鍵優勢:
1. 更高的發光強度:最小 7150 mcd，比標準指示燈級 LED 明顯更亮，使其可用於陽光下可讀的顯示器或作為小區域光源。
2. 整合保護:4kV ESD 等級與建議的齊納箝位 (Vz=5.2V) 提供了對操作與電氣暫態的穩健性，這在基本 LED 中通常是額外成本或外部元件。
3. 嚴格的分級:針對強度、電壓與色彩的詳細分級，允許在需要多個單元間亮度或色彩均勻性的關鍵應用中進行精確選擇與更好的一致性。
4. 環境合規性:完全符合 RoHS、REACH 與無鹵素標準，使其適用於具有嚴格環境法規的全球市場。
10. 常見問題 (基於技術參數)
問: 我可以連續以 30mA 驅動此 LED 嗎？
答: 可以，30mA 是絕對最大連續順向電流。為獲得最佳壽命與可靠性，通常做法是在此最大值以下操作，例如在典型特性中指定的 20mA。
問: 不同的色度分級 (D1, F2 等) 目的是什麼？
答: 所有分級 (D1 至 F2) 都產生暖白光，但在確切的色調上有細微差異 (例如，偏黃 vs. 偏粉)。將它們分組允許製造商使用所有生產的 LED，同時保證它們落在可接受的暖白光範圍內。對於大多數應用，組別 1 已足夠。對於需要非常嚴格色彩匹配的應用，可能需要指定單一分級。
問: 我該如何解讀順向電壓分級？
答: 如果您的設計對壓降敏感 (例如，使用低電壓電池供電)，選擇較低的 VF分級 (0 或 1) 將確保在電池放電時亮度更一致，因為較低的壓降會在限流電阻上留下更多電壓。
問: 是否總是需要限流電阻？
答: 是的。LED 是電流驅動元件。將其直接連接到電壓源而無電流限制，將導致其汲取過量電流，立即損壞。串聯電阻或恆流驅動器是必需的。
11. 實務設計與使用案例
案例: 設計工業設備狀態指示燈面板
一位工程師需要設計一個帶有 20 個明亮暖白光狀態指示燈的面板。要求: 一致的亮度與色彩、24V 直流電源、高可靠性。
設計步驟:
1. 驅動方法:使用串聯電阻以實現簡單與成本效益。將 LED 串並聯以有效利用 24V 電源。四顆 LED 串聯的最大 VF約為 14.4V (4 * 3.6V)。電阻值: R = (24V - 14.4V) / 0.020A = 480 歐姆。使用 470 歐姆、1/4W 電阻。建立 5 個相同的串聯，每串 4 顆 LED + 1 個電阻。
2. 分級選擇:為確保外觀均勻，在訂單中為所有單元指定相同的發光強度分級 (例如 等級 U) 與相同的色度分級組別。
3. PCB 佈局:為 LED 接腳提供足夠的焊盤尺寸。包含連接到陰極接腳的小面積銅箔以利輕微散熱。在焊盤設計中確保遵守 3mm 接腳彎曲規則。
4. 組裝:遵循焊接指南，使用受控的製程以避免熱損壞。
12. 工作原理簡介
此 LED 基於半導體中的電致發光原理運作。主動區由氮化銦鎵 (InGaN) 製成。當施加順向電壓時，電子與電洞被注入主動區，在那裡它們復合，以光子的形式釋放能量。InGaN 層的特定成分決定了這些光子處於藍光波長範圍 (~450-470 nm)。
為產生白光，在藍光晶片上塗覆了一層螢光粉。這種螢光粉是摻雜稀土元素的陶瓷材料。當高能量的藍色光子撞擊螢光粉時，它們被吸收並以較低能量的光子形式重新發射，跨越一個寬廣的光譜，主要在黃色和紅色區域。未轉換的藍光與下轉換的黃/紅光的組合被人眼感知為白光。暖光的品質是透過調整螢光粉成分來增強光譜中較長波長 (紅色) 部分而實現的。
13. 技術趨勢與背景
使用基於 InGaN 的藍光晶片搭配螢光粉轉換是生產白光 LED 的主流技術，稱為 pc-LED。此元件代表了通孔封裝中成熟、大批量的產品。產業趨勢正朝向:
1. 提升效率 (lm/W):晶片設計、螢光粉效率與封裝取光效率的持續改進，不斷推動發光效率更高，在相同光輸出下降低能耗。
2. 色彩品質:螢光粉技術的進步，包括使用多種螢光粉或量子點，正在改善顯色指數 (CRI)，使白光更自然、更準確地顯示色彩。
3. 封裝微型化與 SMT 遷移:雖然 T-1 3/4 仍然流行，但表面黏著元件 (SMD) 封裝 (如 3528, 5050) 在自動化組裝與更高密度設計中越來越普遍。然而，像這樣的通孔 LED 在原型製作、維修以及需要更高單點亮度或抗振動穩健性的應用中仍保有優勢。
4. 智慧與連網照明:更廣泛的市場正在將 LED 與感測器和控制器整合，用於智慧照明系統，儘管這主要影響高功率照明模組，而非分離式指示燈。
此特定 LED 處於一個穩定、性能優化的利基市場，為需要其特定亮度、封裝風格與色彩組合的應用提供可靠的解決方案。
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。 |