LED元件技術規格書 - 尺寸2.8x3.5x1.2mm - 電壓3.2V - 功率0.2W - 白光 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供一款高效能表面黏著LED（發光二極體）元件的完整技術規格與應用指南。此元件專為各種電子裝置與系統中的通用照明與指示燈應用而設計。其主要功能是以高效率與高可靠性將電能轉換為可見光。

此LED的核心優勢包括其緊湊的外形尺寸，允許高密度PCB（印刷電路板）佈局；出色的發光效率以節省能源；以及適合自動化組裝製程的堅固結構。目標市場涵蓋消費性電子產品、汽車內裝照明、工業控制面板以及智慧家庭裝置，這些應用都需要可靠、長壽命且高效的光源。

所提供內容中標示的生命週期階段為修訂版2，表示此為產品技術文件的第二個正式修訂版本。發布日期記載為2014年12月5日。有效期限註記為永久，這通常表示此版文件沒有計畫的淘汰日期，在未被新版文件取代前將持續有效。這對於基礎元件規格書而言是常見的做法。

2. 深入技術參數分析

對關鍵技術參數進行詳細、客觀的解讀，對於正確的設計整合至關重要。雖然原始PDF中的具體數值有限，但以下章節概述了關鍵的參數類別及其重要性。

2.1 光度與色彩特性

光度特性定義了光輸出與品質。關鍵參數包括：

• 光通量：以流明（lm）為單位測量，表示發射出的總感知光功率。此元件可能採用標準或高亮度分級，以確保不同生產批次間的光輸出一致性。
• 主波長 / 相關色溫（CCT）：對於彩色LED，主波長（單位為奈米）指定了顏色。對於白光LED，CCT（單位為開爾文，例如3000K、4000K、6500K）定義了光線是暖白、中性白還是冷白。文件會說明標準規格與可用的分級。
• 演色性指數（CRI）：對於白光LED，CRI（Ra）表示光源相較於自然參考光源，能多準確地呈現物體的真實顏色。對於需要準確色彩感知的應用，較高的CRI（接近100）更為理想。

2.2 電氣參數

電氣參數對於電路設計和電源供應選擇至關重要。

• 順向電壓（Vf）：LED在其指定電流下工作時，兩端的電壓降。對於常見的白光LED，此值通常約為3.2V，會隨電流和溫度略有變化。規格書提供典型值和最大限制值。
• 順向電流（If）：建議的連續工作電流，根據額定功率，通常為20mA、60mA或150mA。超過絕對最大額定值可能導致永久性損壞。
• 逆向電壓（Vr）：LED在逆向偏壓方向上能承受而不被擊穿的最大電壓，通常約為5V。在交流或多工電路中通常需要保護措施。
• 功率消耗：計算方式為Vf * If，這決定了熱負載。範例標題建議額定功率為0.2W。

2.3 熱特性

LED的性能與壽命深受溫度影響。

• 接面溫度（Tj）：半導體晶片本身的溫度。絕對最大Tj（例如125°C）不得超過，以確保可靠性。
• 熱阻（Rth_j-a）：以°C/W表示，衡量熱量從LED接面傳遞到周圍空氣的效率。數值越低表示散熱效果越好，這對於維持光輸出和壽命至關重要。
• 工作溫度範圍：保證LED能在規格範圍內工作的環境溫度範圍（例如-40°C至+85°C）。

3. 分級系統說明

由於製造過程中的變異，LED會根據性能進行分級，以確保最終用戶獲得一致的產品。

• 波長/色溫分級：根據精確的主波長或CCT對LED進行分組。這確保了當多個LED用於陣列時，顏色外觀均勻一致。
• 光通量分級：根據測量的光輸出對LED進行分類。這讓設計師可以選擇符合特定亮度要求的分級。
• 順向電壓分級：根據Vf進行分類有助於設計高效的驅動電路，特別是對於串聯的LED串，以確保電流均勻分佈。

具體的分級代碼及其對應的數值範圍將在完整的規格書表格中詳細說明。

4. 性能曲線分析

圖形數據提供了在不同條件下性能的更深入洞察。

• I-V（電流-電壓）曲線：此圖顯示順向電壓與電流之間的關係。它是非線性的，呈現出一個導通電壓閾值。曲線會隨溫度而偏移。
• 溫度特性：圖表通常顯示光通量和順向電壓如何隨接面溫度變化。通量通常隨溫度升高而降低。
• 光譜功率分佈（SPD）：相對光強度與波長的關係圖。對於白光LED，這顯示了藍光激發LED的峰值以及更寬的螢光粉轉換光譜。

5. 機械與封裝資訊

機械圖對於PCB焊盤設計至關重要。標題建議為2835封裝尺寸（2.8mm x 3.5mm）。

• 外型尺寸：詳細圖面顯示長度、寬度、高度（可能為1.2mm）以及公差。
• 焊盤佈局（Footprint）：PCB上推薦的銅焊盤圖案，包括焊盤尺寸、形狀和間距（Pitch）。這確保了正確的焊接和熱連接。
• 極性識別：元件本體上的清晰標記（例如凹口、圓點或切角）以及焊盤上的對應標記，用以指示陽極（+）和陰極（-）。極性錯誤將導致LED無法發光。

6. 焊接與組裝指南

正確的操作可確保可靠性並防止損壞。

• 迴焊溫度曲線：指定預熱、均熱、迴焊和冷卻階段的時間-溫度圖。關鍵參數包括峰值溫度（通常最高260°C，持續數秒）以及高於液相線的時間。此曲線與標準無鉛（SnAgCu）焊錫膏相容。
• 注意事項：避免對透鏡施加機械應力。操作時需採取ESD（靜電放電）防護措施。若需手動焊接，請確保控制烙鐵頭溫度。
• 儲存條件：LED應儲存在乾燥、陰暗的環境中，並在建議的溫濕度條件下（例如<40°C，<60% RH），以防止吸濕和材料劣化。

7. 包裝與訂購資訊

• 包裝規格：元件通常以凸輪帶包裝在捲盤上供應，與自動貼片機相容。會指定捲盤尺寸、帶寬、料袋間距以及每捲數量。
• 標籤資訊：捲盤標籤包含料號、數量、批號、日期碼和分級資訊。
• 型號編碼規則：完整的料號編碼了關鍵屬性，如尺寸、顏色、光通量分級、電壓分級和包裝類型。例如，編碼結構可能為[系列][尺寸][顏色][光通量分級][電壓分級][包裝]。

8. 應用建議

典型應用場景：此LED適用於LCD背光、狀態指示燈、裝飾照明、面板照明以及緊湊型裝置中的通用工作照明。

設計考量：

1. 電流限制：務必使用串聯電阻或恆流驅動器來控制順向電流。請勿直接連接到電壓源。
2. 熱管理：設計PCB時需提供足夠的散熱措施。在散熱焊盤（如有）下方使用散熱孔將熱量傳導至內層或底層銅箔。對於高功率或高密度陣列，請考慮額外的散熱裝置。
3. 光學設計：考慮視角（通常為120-140度）。可能需要二次光學元件，如透鏡或擴散片，來塑造光束。
4. ESD防護：如果LED位於暴露位置，請在敏感線路上加入ESD保護二極體。

9. 技術比較

與傳統的穿孔式LED相比，此表面黏著元件具有顯著優勢：

• 尺寸與密度：使最終產品更小、更薄。
• 組裝成本：與全自動PCB組裝相容，降低人力成本。
• 性能：通常提供更高的發光效率以及更好的PCB熱傳導路徑。
• 可靠性：焊點通常更能抵抗振動和機械衝擊。

與其他SMD LED封裝（例如3528、5050）相比，2835封裝在通用應用中通常能更好地平衡尺寸、光輸出和熱性能。

10. 常見問題 (FAQ)

Q1: 光通量與發光強度有何不同？

A: 光通量（流明）測量所有方向上的總感知光輸出。發光強度（燭光）測量特定方向上每單位立體角的光功率。對於廣角LED，光通量是衡量總光量的更相關指標。

Q2: 我可以用高於其順向電壓的電壓驅動此LED嗎？

A: 不行。LED必須由受控電流驅動。施加高於Vf的電壓源而不進行電流限制，將導致過量電流、過熱並立即損壞。

Q3: 為什麼LED的亮度會隨時間降低？

A: 所有LED都會經歷光通量衰減。衰減速率主要由工作接面溫度決定。讓LED在遠低於其最大Tj和電流額定值的條件下工作，可顯著延長其使用壽命。

Q4: 如何解讀修訂版2和永久有效期限？

A: 修訂版2表示此為本文件的第二個正式版本。永久有效期限表示此修訂版沒有設定到期日，在製造商發布取代它的新修訂版之前均有效。在最終確定設計前，請務必檢查最新版本。

11. 實際應用案例

情境：設計狀態指示燈面板

一位工程師正在設計一個需要多色狀態指示燈（紅、綠、藍、白）的控制面板。使用此系列LED可確保機械一致性（所有顏色使用相同的焊盤佈局）並簡化組裝。通過為每種顏色選擇適當的光通量分級，可以平衡視覺亮度，儘管人眼對不同波長的敏感度不同。緊湊的2835尺寸允許指示燈緊密排列。一個簡單的設計是使用微控制器GPIO引腳，透過一個限流電阻串接到每個LED，提供獨立的開/關控制。

12. 工作原理

LED是一種半導體二極體。當施加順向電壓時，來自n型半導體的電子與來自p型半導體的電洞在主動區複合。這種複合以光子（光）的形式釋放能量。光的特定波長（顏色）由所用半導體材料的能帶隙決定（例如，InGaN用於藍/綠光，AlInGaP用於紅/琥珀光）。白光LED通常是透過在藍光LED晶片上塗覆黃色螢光粉製成；部分藍光被轉換為黃光，藍光與黃光的混合被人眼感知為白光。不同的螢光粉混合物產生不同的白光色溫。

13. 技術趨勢

LED產業持續發展，有幾個明顯的趨勢：

1. 效率提升：內部量子效率和光提取技術的持續改進，導致每瓦流明數（lm/W）更高，從而降低能耗。
2. 色彩品質改善：新型螢光粉和多色晶片設計（例如RGB、紫光+螢光粉）的發展，實現了更高的CRI值和更一致的色彩表現。
3. 微型化：封裝尺寸持續縮小（例如微型LED），同時保持或增加光輸出，使超緊湊裝置和高解析度顯示器中的新應用成為可能。
4. 智慧整合：LED越來越多地與驅動器、感測器和通訊介面（物聯網LED）結合，用於智慧照明系統。
5. 可靠性與壽命：材料和封裝技術的進步，正將額定壽命推至50,000小時以上，同時保持更高的光通量維持率（L70、L90）。

這些趨勢是由節能需求、電子產品新形態的出現，以及照明擴展到智慧化和以人為本的應用所驅動。