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 電光特性
- 2.2 絕對最大額定值
- 2.3 電氣與熱特性
- 3. 分級系統說明
- 3.1 光通量分級
- 3.2 順向電壓分級
- 3.3 色度分級 (色彩一致性)
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 光譜分佈
- 4.2 電流 vs. 相對光通量
- 4.3 溫度相依性
- 4.4 最大電流 vs. 環境溫度
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸
- 5.2 極性識別與焊墊設計
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 迴焊溫度曲線
- 7. 料號編碼系統
- 8. 應用設計考量
- 8.1 熱管理
- 8.2 電氣驅動
- 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. 設計應用案例
- 12. 運作原理
- 13. 技術趨勢
1. 產品概述
T1D 系列是一款專為嚴苛通用照明應用設計的高效能、頂視型白光 LED 元件。此元件採用強化散熱的封裝設計，能有效管理熱能，確保在高驅動電流下穩定運作。其主要設計目標是提供高光通量輸出，同時維持優異的色彩表現，使其非常適合光質與光強度至關重要的應用。
1.1 核心優勢
- 高光通量輸出：在 360mA 驅動下，依據相關色溫 (CCT) 不同，典型值可提供超過 2370 流明。
- 卓越色彩品質：具備高演色性指數 (CRI) Ra90，確保在其照明下能呈現準確且鮮明的色彩。
- 穩健的熱管理：封裝設計旨在實現高效散熱，支援高電流運作，並有助於長期可靠性。
- 緊湊外型：10.0mm x 10.0mm 的佔位面積，可靈活整合至各種燈具與設計中。
- 廣視角：典型視角 (2θ1/2) 為 120 度，提供寬廣且均勻的照明。
- 可靠製造：本元件相容於無鉛迴焊製程，並設計符合相關環保法規。
1.2 目標應用
此 LED 專為廣泛的照明解決方案而設計，包括：
- 建築與裝飾照明：建築立面照明、間接照明及其他需要高輸出與良好色彩的強調照明。
- 改裝燈具：直接替換現有燈具中的傳統光源，提供節能效益並改善光質。
- 通用照明：住宅、商業及工業空間的主要照明。
- 標誌背光：室內外標誌牌，需要明亮、均勻的背光照明。
2. 深入技術參數分析
本節詳細解析定義 T1D 系列 LED 性能範圍的關鍵電氣、光學及熱參數。
2.1 電光特性
在順向電流 (IF) 360mA、接面溫度 (Tj) 25°C 下量測，此元件在不同色溫下展現以下性能：
- 2700K (暖白光)：最小光通量 1900 lm，典型值 2150 lm。
- 3000K (暖白光)：最小光通量 2000 lm，典型值 2260 lm。
- 4000K-6500K (中性至冷白光)：最小光通量 2100 lm，典型值 2370 lm。
重要注意事項：光通量量測容差為 ±7%，演色性指數 (Ra) 量測容差為 ±2。在此條件下，順向電壓 (VF) 典型值為 49.5V，範圍從 46V 至 52V (容差 ±3%)。
2.2 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極限。運作應始終維持在此界限內。
- 連續順向電流 (IF)：400 mA
- 脈衝順向電流 (IFP)：600 mA (脈衝寬度 ≤100μs，工作週期 ≤1/10)
- 功率消耗 (PD)：20800 mW
- 逆向電壓 (VR)：5 V
- 操作溫度 (Topr)：-40°C 至 +105°C
- 接面溫度 (Tj)：120°C (最大值)
2.3 電氣與熱特性
- 順向電壓 (VF)：在 IF=360mA 下，最小值 46V，典型值 49.5V，最大值 52V。
- 逆向電流 (IR)：在 VR=5V 下，最大值 1 μA。
- 視角 (2θ1/2)：120° (典型值)。
- 熱阻 (Rth j-sp)：1 °C/W (典型值)。此低數值表示從半導體接面到電路板焊點的熱傳導效率高。
- 靜電放電 (ESD)：可承受 1000V (人體放電模型)。
3. 分級系統說明
為確保照明專案的一致性，LED 會根據關鍵參數進行分級 (Binning)。T1D 系列採用多維度分級系統。
3.1 光通量分級
LED 依據其在 360mA 下量測的光輸出進行分組。每個級別都有定義的最小與最大光通量值。例如，對於色溫 4000K、Ra90 的 LED，分級代碼 "3M" 涵蓋 2100-2200 lm，"3N" 涵蓋 2200-2300 lm，依此類推，最高至 "3Q" 涵蓋 2400-2500 lm。這讓設計師能選擇具有可預測亮度等級的 LED。
3.2 順向電壓分級
為協助驅動器設計及多 LED 陣列的電流匹配，元件亦按順向電壓分級。代碼包括 "6R" (46-48V)、"6S" (48-50V) 及 "6T" (50-52V)。選用相同電壓分級的 LED 有助於實現更均勻的性能。
3.3 色度分級 (色彩一致性)
LED 按照非常嚴格的色彩一致性標準進行分級。每個色溫 (例如 2700K、4000K、6500K) 的色度座標 (CIE 圖上的 x, y) 被控制在 5 階麥克亞當橢圓內。這意味著同一分級內 LED 之間的色彩差異對人眼幾乎無法察覺，這對於需要均勻白光的應用至關重要。此標準遵循 Energy Star 針對 2600K-7000K 範圍的分級要求。
4. 性能曲線分析
提供的圖表提供了 LED 在不同操作條件下行為的關鍵洞察。
4.1 光譜分佈
Ra≥90 元件的光譜圖顯示在可見光範圍內具有寬廣、連續的發射，這是高演色性螢光粉轉換白光 LED 的特徵。光譜中沒有顯著的缺口，正是實現高演色性指數的原因，使物體在其光線下呈現自然色彩。
4.2 電流 vs. 相對光通量
此曲線說明了驅動電流與光輸出之間的關係。最初，光輸出幾乎隨電流線性增加。然而，在較高電流下，由於熱量增加及其他效應 (效率下降)，效率通常會降低。在建議的 360mA 或以下運作，可確保最佳光效與使用壽命。
4.3 溫度相依性
顯示相對光通量及順向電壓與焊點溫度 (Ts) 關係的圖表對於熱設計至關重要。光通量通常隨溫度升高而降低。順向電壓也隨溫度升高而降低。理解這些關係對於設計有效的散熱器及預測最終應用環境中的光輸出至關重要。
4.4 最大電流 vs. 環境溫度
此降額曲線定義了最大允許順向電流與環境溫度的函數關係。隨著環境溫度升高，LED 的散熱能力減弱，因此必須降低最大安全操作電流，以防止超過最大接面溫度 (Tj max)。此圖表對於確保高溫環境下的可靠性至關重要。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
此 LED 採用方形表面黏著封裝，尺寸為 10.0mm x 10.0mm。尺寸圖提供了帶有關鍵尺寸的頂視、側視及底視圖。底視圖清楚顯示了焊墊佈局與極性標記。未指定尺寸的標準公差為 ±0.1mm。
5.2 極性識別與焊墊設計
封裝底部有明確定義的陽極 (+) 與陰極 (-) 焊墊。提供了建議的焊墊圖案 (Land Pattern)，以確保可靠的焊點及與印刷電路板 (PCB) 的適當熱連接。遵循此建議的佔位面積對於機械穩定性與最佳熱傳導至關重要。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴焊溫度曲線
此元件適用於無鉛迴焊製程。必須遵循特定的溫度曲線以避免損壞：
- 封裝本體峰值溫度 (Tp)：最高 260°C。
- 液相線以上時間 (TL=217°C)：60 至 150 秒。
- 峰值溫度 ±5°C 內時間：最長 30 秒。
- 升溫速率 (至峰值)：最高 3°C/秒。
- 降溫速率 (從峰值)：最高 6°C/秒。
- 從 25°C 至峰值總時間：最長 8 分鐘。
遵循此溫度曲線可防止熱衝擊、焊點缺陷以及對內部 LED 晶粒和螢光粉的潛在損壞。
7. 料號編碼系統
料號 (例如 T1D**9G2R-*****) 遵循結構化編碼，傳達關鍵屬性：
- 類型代碼："1D" 表示 10.0mm x 10.0mm 封裝。
- 色溫代碼：兩位數字表示相關色溫 (例如，27 代表 2700K，40 代表 4000K)。
- 演色性代碼：一位數字表示 CRI (例如，9 代表 Ra90)。
- 晶片配置代碼：表示封裝內串聯與並聯晶片的數量。
- 色彩標準代碼：一個字母表示色彩標準 (例如，ANSI)。
此系統允許精確識別與訂購所需的 LED 型號。
8. 應用設計考量
8.1 熱管理
考慮到高功率消耗 (在 360mA、49.5V 下約 17.8W)，有效的熱管理是最重要的設計因素。必須使用適當尺寸的金屬基板 (MCPCB) 或其他散熱解決方案，以將焊點溫度 (Ts) 維持在安全限度內。超過熱額定值將導致流明維持率加速下降、色偏移，最終導致元件故障。
8.2 電氣驅動
操作此元件需要一個定電流 LED 驅動器。應選擇能提供穩定 360mA (或根據熱條件降額的電流) 的驅動器，且必須能承受每顆 LED 約 49.5V 的典型順向電壓。對於使用多顆 LED 的設計，可以串聯連接，但驅動器的輸出電壓必須能容納順向電壓的總和。
8.3 光學整合
120 度的廣視角適合需要寬廣照明而無需二次光學元件的應用。對於需要聚焦光束的應用，必須使用適當的透鏡或反射器。設計師應考慮潛在的色彩隨角度變化，儘管嚴格的分級已將此影響降至最低。
9. 技術比較與差異化
與標準中功率 LED (例如 2835、3030 封裝) 相比，T1D 系列每顆元件提供顯著更高的光通量，減少了高輸出燈具所需的元件數量。其關鍵差異化優勢在於結合了極高的光通量、高演色性 (Ra90) 以及專為熱性能設計的穩健封裝。與其他高功率 COB (板上晶片) LED 相比，它提供了更離散、類似點光源的外型，這在某些應用的光學控制上具有優勢。
10. 常見問題 (基於技術參數)
問：我可以連續以 400mA 驅動此 LED 嗎？
答：連續順向電流的絕對最大額定值為 400mA。然而，為獲得最佳使用壽命與可靠性，建議在測試條件 360mA 或以下運作，尤其是在考慮實際應用中的熱降額之後。
問：需要什麼樣的散熱器？
答：所需的散熱器完全取決於應用的環境溫度、期望的驅動電流及可接受的接面溫度。使用熱阻 (Rth j-sp = 1°C/W) 與降額曲線，熱工程師可以計算從焊點到環境所需的熱阻抗。
問：色彩隨時間和溫度如何偏移？
答：所有白光 LED 都會經歷某種程度的色彩偏移。提供的圖表 (圖 7. Ts vs. CIE x, y 偏移) 顯示了色度座標隨焊點溫度偏移的方向與幅度。長期的流明維持率與色彩偏移受操作溫度與電流影響；在規格範圍內運作可將這些影響降至最低。
11. 設計應用案例
情境：設計一款高天井工業燈具。
設計師需要約 25,000 流明的光輸出。使用來自分級 "3P" (典型值 2300-2400 lm) 的 T1D-4000K-Ra90 LED，大約需要 10-11 顆 LED。這些 LED 將安裝在大型、主動散熱的鋁製散熱器上，以維持低 Ts。LED 將以串聯方式排列，需要一個輸出電壓能力超過 500V (11 顆 LED * 49.5V) 且能提供穩定 360mA 輸出的定電流驅動器。廣視角將為高天井區域提供良好的覆蓋範圍，而高演色性將改善工作空間的可視性與安全性。
12. 運作原理
這是一款螢光粉轉換白光 LED。其核心是一個發藍光的半導體晶片，通常基於氮化銦鎵 (InGaN)。當施加順向電流時，電子與電洞在晶片的主動區複合，發出藍光。部分藍光照射到沉積在晶片上或附近的螢光粉材料層 (例如 YAG:Ce)。螢光粉吸收部分藍色光子，並在更寬的光譜範圍內重新發射光，主要在黃色和紅色區域。剩餘的藍光與螢光粉的寬頻譜發射混合，產生了白光的感知。螢光粉的特定混合決定了最終輸出的色溫與演色性。
13. 技術趨勢
像 T1D 系列這樣的高功率白光 LED 的發展，是由以下幾個領域的持續改進所驅動：效率 (lm/W)：對新型半導體材料 (例如非極性/半極性 GaN) 和先進晶片設計的持續研究，旨在減少高電流下的效率下降。色彩品質：趨勢是朝向更高的 CRI 值 (Ra95、Ra98) 和改善的色彩一致性 (更緊密的麥克亞當橢圓，例如 3 階或 2 階)。這是透過複雜的多螢光粉混合實現的。可靠性與壽命：增強封裝材料、更好的熱介面以及在高溫和高光通量密度下改善的螢光粉穩定性，正在延長 LED 的使用壽命和流明維持率。智慧整合：LED 封裝與板載感測器、驅動器和通訊介面的整合日益增長，以實現智慧、可調光的照明系統。
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。 |