LED 藍光 3.00x3.00x2.10mm 3.3V 1.65W EMC 封裝規格書 - 460nm - 500mA - 20lm

1. 產品概述

本文件提供一款採用EMC（環氧樹脂模塑料）封裝的高功率藍光發光二極體（LED）的完整技術規格。此元件專為需要高可靠性的嚴苛應用而設計，包括安全監控、感測器照明、景觀照明及一般照明。其緊湊的尺寸為3.00mm x 3.00mm x 2.10mm，可在實現密集PCB佈局的同時，於500mA驅動電流下提供20流明的典型光通量。與傳統引腳框架封裝相比，EMC封裝具備更優異的熱性能與穩固性，使其適合在惡劣環境中長時間運作。

1.1 主要特色

• 相容於無鉛迴流焊（符合RoHS規範）
• 濕度敏感等級：MSL 3級（依據JEDEC標準）
• 主波長：460nm（典型值）– 藍色
• 順向電壓：3.0V – 3.3V（於500mA時典型值為3.3V）
• 視角：100 度（半功率）
• 熱阻：14°C/W（接點至焊點）
• Electrostatic discharge protection: 2kV (HBM) with >90% yield

1.2 目標應用

• 光學指示器與信號照明
• 景觀與建築照明
• 一般照明與裝飾照明
• 安防與監視攝影機補光
• 感測器與機器視覺系統

2. 技術參數分析

以下各節將深入解讀產品規格書中所指定的電氣、光學及熱參數。

2.1 光學特性

在25°C與500mA順向電流下，此LED展現主波長460nm，光譜頻寬30nm。光通量額定值為20流明（典型值），量測公差為±10%。視角（半功率角2θ1/2）為100度，提供寬廣光束擴散，適用於一般照明與指示燈應用。其輻射圖案高度對稱，如極座標圖所示（參見原始規格書中的圖1-10）。

2.2 電氣參數

在500mA下的順向電壓範圍從最小值3.0V到典型值3.3V。量測公差為±0.1V。逆向電流在施加5V逆向電壓時，規格最大值為10µA。功率消耗限制為絕對最大值1.65W，此對應於500mA驅動條件。務必切勿超過絕對最大額定值，以避免永久性損壞。

2.3 熱特性

接點至焊點的熱阻為14°C/W。此低熱阻得益於EMC封裝設計，可實現從LED接點到PCB的有效熱傳導。適當的熱管理至關重要；接點溫度不得超過最高額定值115°C。降額曲線顯示，隨著環境溫度升高，必須降低順向電流，以將接點溫度維持在限制範圍內。

3. 分檔與篩選

雖然規格書未明確詳述分檔表，但產品出貨時會依據捲盤標籤上的標示，提供光通量 (Φ)、主波長 (WLD) 及順向電壓 (VF) 的分檔代碼。這讓客戶能為其應用選擇特定的效能等級。典型的分檔可能包含以特定間距劃分的亮度檔位，以及圍繞 460nm 的波長檔位。如需詳細的分檔資訊，請聯絡供應商。

4. 性能曲線分析

4.1 順向電壓 vs. 順向電流

I-V 特性曲線（規格書中的圖 1-6）顯示，在 500mA 時，典型的順向電壓約為 3.3V。當電流從 100mA 增加到 600mA 時，電壓會從約 3.0V 上升到 3.4V。這種近乎線性的關係是藍光 LED 的典型特徵。

4.2 相對強度 vs. 電流

相對發光強度會隨著順向電流增加而提升，但在較高電流時會出現些許飽和現象（圖 1-7）。在 500mA 時，相對強度約為 100%，而在 100mA 時則下降至約 20%。此曲線有助於設計人員估算在較低驅動電流下的光輸出量。

4.3 溫度相依性

圖1-8顯示，相對強度會隨著環境溫度升高而下降。在85°C時，強度約降至25°C時數值的85%。在設計用於高溫環境的燈具時，必須將此熱敏感性納入考量。

4.4 光譜分佈

該光譜（圖1-9）的峰值約在460nm，半高全寬為30nm。光譜侷限於藍光區域，在400-700nm範圍外的發射量可忽略不計。

4.5 輻射圖

極座標輻射圖（圖1-10）呈現類似朗伯分佈的型態，半功率角為±50度。此寬廣的分佈適用於泛光照明及一般照明用途。

4.6 電流與接腳溫度降額曲線

圖1-11提供降額曲線：當接腳溫度為60°C時，最大順向電流約為400mA；當溫度升至100°C時，則降至約100mA。此曲線對於熱設計至關重要。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

LED封裝尺寸為3.00mm x 3.00mm x 2.10mm（長 x 寬 x 高），除另有標註外，公差為±0.2mm。俯視圖顯示為方形封裝，具有兩個焊墊：陰極與陽極標示於圖1-2。側視圖顯示高度為2.10mm，並有0.70mm的透鏡突出。底視圖顯示焊墊尺寸：陰極焊墊1.45mm x 0.69mm，陽極焊墊1.45mm x 0.69mm，焊墊間距為1.45mm。焊接圖案（圖1-5）建議使用3.00 x 2.26mm的焊墊以確保正確安裝。

5.2 極性識別

陰極由封裝上的一個小凹口或圓點標示（參見圖1-2）。陽極則位於另一側。組裝時必須確保極性正確。

5.3 焊接圖案

建議的焊接圖案（圖1-5）為3.00mm x 2.26mm，距邊緣0.46mm。散熱墊有助於散熱。請使用適當的鋼板設計以確保足夠的焊料覆蓋。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴流焊接曲線

建議的迴流焊曲線（圖3-1）規範如下：預熱從150°C至200°C，持續60-120秒；高於217°C（TL）的時間應為60-150秒；峰值溫度（TP）為260°C，且在峰值溫度5°C範圍內的持溫時間（tP）最長為10秒。冷卻速率不得超過6°C/秒。僅允許兩次迴流焊。若第一次與第二次迴流焊之間間隔超過24小時，LED可能受損。

6.2 手工焊接

手工焊接時，請使用設定低於300°C的烙鐵，每個焊點加熱時間少於3秒。僅允許一次手工焊接操作。

6.3 重工與修補

不建議在焊接後進行修復。若無法避免，請使用雙頭烙鐵並預先檢查特性。加熱過程中確保無機械應力施加。

6.4 操作注意事項

• 請勿對矽膠透鏡表面施加壓力；僅可從側邊拿取。
• 避免安裝在翹曲的PCB上；焊接後請勿彎折電路板。
• 焊接後請勿快速冷卻；應讓其自然冷卻至室溫。
• 冷卻期間請勿施加機械振動。

6.5 儲存條件

Unopened moisture barrier bags: store at <30°C and <75% RH for up to one year from date of packing. After opening: 168 hours at <30°C and <60% RH. If exceeded, bake at 60±5°C for 24 hours before use.

7. 包裝與訂購資訊

7.1 包裝規格

LED以捲帶式包裝供貨，每捲3000顆。承載帶尺寸如圖2-1所示，並帶有極性標記。捲盤尺寸：A=12.7±0.3mm，B=330.2±2mm，C=79.5±1mm，D=14.3±0.2mm。採用含乾燥劑及濕度指示卡的防潮袋進行防潮保護。

7.2 標籤資訊

捲盤標籤包含：料號 (PART NO.)、規格編號 (SPEC NO.)、批號 (LOT NO.)、分檔代碼 (BIN CODE)、光通量 (Φ)、主波長 (WLD)、順向電壓 (VF)、數量 (QTY) 及日期 (DATE)。此資訊用於追溯及分檔選擇。

7.3 紙箱

捲盤包裝於紙箱中進行運送。紙箱上標示有產品與數量資訊。

8. 可靠性與認證

8.1 可靠性測試項目

本產品已通過以下依據 JEDEC 標準執行之可靠性測試：迴流焊（260°C，3次）、溫度循環（-40°C 至 100°C，100次循環）、熱衝擊（-40°C 至 115°C，300次循環）、高溫儲存（100°C，1000小時）、低溫儲存（-40°C，1000小時）及壽命測試（25°C，500mA，1000小時）。驗收標準：每項測試中，10個樣本須有0個失效（0/1）。

8.2 失效判定標準

應力測試後之極限值：順向電壓變化 ≤ 規格上限之1.1倍；逆向電流 ≤ 規格上限之2.0倍；光通量衰減 ≥ 規格下限之0.7倍。

9. 應用設計建議

9.1 散熱設計

考量到14°C/W的熱阻與1.65W的最大功耗，充分的散熱至關重要。請使用適當的PCB銅箔面積與散熱導孔，以確保接面溫度低於115°C。並依據提供的降額曲線，根據環境溫度對電流進行降額使用。

9.2 電氣設計

每個LED必須使用限流電阻或恆流源驅動，以防止熱失控。應避免反向電壓；必要時請使用保護二極體。在操作與使用過程中，建議採取靜電放電（ESD）防護措施。

9.3 環境考量

Avoid exposure to sulfur compounds (>100ppm), halogens (bromine and chlorine individually <900ppm, total <1500ppm), and volatile organic compounds that can outgas and damage the silicone lens. Use isopropyl alcohol for cleaning if needed.

10. 工作原理

此LED為一種透過電致發光發射光線的半導體元件。其主動區域由InGaN（氮化銦鎵）量子井結構構成，在順向偏壓下電子與電洞復合時會發出藍光。發射波長由量子井材料的能隙決定。EMC封裝採用環氧樹脂模塑料作為封裝體，提供機械保護與光學耦合。矽膠透鏡可增加視角並提升光萃取效率。

11. 技術趨勢

高功率LED的發展趨勢持續朝向更高效率、更小封裝尺寸以及更佳的熱管理邁進。此類EMC封裝在一般照明與工業應用中提供了成本與性能之間的平衡。460nm藍光晶片也常作為白光LED的螢光粉激發源，不過此元件設計用於直接發出藍光。未來發展可能包括更高的光通量密度，以及透過更低熱阻來提升可靠性。

12. 常見問題與設計案例

12.1 常見問題

Q：我可以用700mA驅動這顆LED嗎？ A：不行，絕對最大電流為500mA（需搭配適當散熱）。超過此數值可能會損壞元件。

Q：典型使用壽命是多久？ A：規格書未標明L70壽命，但根據類似EMC LED的經驗，在額定條件下可超過50,000小時。

Q：這顆LED是否適用於脈衝操作？ A：可以，低工作週期的脈衝操作允許更高的峰值電流，但需確保平均功率不超過1.65W。

12.2 應用範例

在一個具有12顆LED的景觀照明燈具中，每顆LED以350mA驅動以達到總共240流明，並透過鋁基板進行適當散熱。在350mA下的順向電壓約為3.2V，因此每顆LED的總功率為1.12W。熱設計確保在40°C環境溫度下，接面溫度低於85°C。建議使用具備熱折返功能的恆流驅動器以確保安全。