目錄
- 1. 產品概述
- 2. 深入技術參數分析
- 2.1 光度與色彩特性
- 2.2 電氣參數
- 2.3 熱特性
- 3. 分級系統說明
- 3.1 波長/色溫分級
- 3.2 光通量分級
- 3.3 順向電壓分級
- 4. 效能曲線分析
- 4.1 電流-電壓（I-V）特性曲線
- 4.2 溫度依賴性
- 4.3 光譜功率分佈（SPD）
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 尺寸輪廓圖
- 5.2 焊墊佈局與焊盤設計
- 5.3 極性識別
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 迴焊溫度曲線
- 6.2 注意事項與操作
- 6.3 儲存條件
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 包裝規格
- 7.2 標籤資訊
- 7.3 零件編號系統
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用電路
- 8.2 設計考量
- 9. 技術比較
- 10. 常見問題（FAQ）
- 11. 實際應用案例
- 12. 工作原理介紹
- 13. 技術趨勢
1. 產品概述
本技術文件提供發光二極體（LED）元件的完整規格與應用指南。此元件的核心優勢在於其標準化設計與可靠效能，使其廣泛適用於一般照明與指示燈應用。目標市場包括消費性電子產品、汽車照明、標誌看板以及工業控制系統，這些應用均要求穩定的光輸出與長期可靠性。文件反映了修訂版2的特定生命週期階段，表示此為先前版本的更新或改進，發佈日期為2014年12月5日。失效期限：永久的標示意味著此修訂版旨在成為此特定產品版本的最終確定規格，並取代所有先前的文件。
2. 深入技術參數分析
雖然提供的摘要側重於文件中繼資料，但一份完整的LED元件規格書通常會包含以下詳細的技術參數。本節將對此類標準參數進行客觀解讀。
2.1 光度與色彩特性
關鍵的光度參數定義了光輸出與品質。光通量以流明（lm）為單位，表示發射光的總感知功率。色溫以克爾文（K）為單位，描述白光的色調，範圍從暖白光（2700K-3500K）到冷白光（5000K-6500K）。色度座標（例如，CIE 1931 x, y）在標準色度圖上精確定義色點。演色性指數（CRI）的範圍從0到100，衡量光源相較於自然光源，忠實呈現物體顏色的能力。對於需要準確色彩感知的應用，較高的CRI（通常Ra>80）是理想的。
2.2 電氣參數
電氣特性對於電路設計至關重要。順向電壓（Vf）是LED在其指定電流下工作時兩端的電壓降。它會因半導體材料而異（例如，藍光/白光使用氮化銦鎵，紅光/琥珀光使用磷化鋁銦鎵）。典型順向電流（If）是為達到額定效能與壽命而建議的工作電流。反向電壓（Vr）、順向電流與功率耗散的最大額定值絕不可超過，以防止永久性損壞。動態電阻可從I-V曲線推導，對於驅動器設計非常重要。
2.3 熱特性
LED的效能與壽命深受溫度影響。接面溫度（Tj）是半導體晶片本身的溫度。熱阻（Rthj-a或Rthj-c）以°C/W為單位，量化熱量從接面傳遞到環境空氣或外殼的難易程度。較低的熱阻表示散熱效能更好。最大允許接面溫度（Tjmax）是絕對極限；為了確保可靠性，必須在此溫度以下操作。需要適當的散熱設計以將Tj維持在安全範圍內，對於高功率LED尤其重要。
3. 分級系統說明
製造過程中的變異性使得分級系統成為確保一致性的必要措施。LED在生產後會根據測量的關鍵參數進行分級。
3.1 波長/色溫分級
LED會根據嚴格的波長範圍（例如，+/- 2奈米）或色溫級別（例如，3階、5階麥克亞當橢圓）進行分組，以確保陣列或燈具中的色彩均勻性。這對於色彩匹配很重要的應用至關重要。
3.2 光通量分級
LED根據其在標準測試電流下測得的光輸出進行分類。常見的級別由最小光通量值定義（例如，L級：100-110流明，M級：110-120流明）。這讓設計師可以選擇符合特定亮度要求的元件。
3.3 順向電壓分級
根據順向電壓（Vf）進行分類有助於設計高效的驅動電路，特別是在串聯多個LED時。匹配的Vf級別可以帶來更均勻的電流分配並簡化驅動器設計。
4. 效能曲線分析
圖形化數據提供了元件在不同條件下行為的深入見解。
4.1 電流-電壓（I-V）特性曲線
I-V曲線顯示了順向電流與電壓之間的非線性關係。它展示了導通電壓以及工作區域的動態電阻。此曲線是選擇適當限流驅動器的基礎。
4.2 溫度依賴性
圖表通常顯示順向電壓如何隨著接面溫度升高而降低，以及光通量如何衰減。理解這種關係是熱管理以及預測實際工作環境中效能的關鍵。
4.3 光譜功率分佈（SPD）
SPD圖繪製了輻射功率與波長的關係。對於白光LED（通常是藍光晶片+螢光粉），它顯示了來自晶片的藍光峰值以及更寬廣的黃色螢光粉發射光譜。SPD決定了LED的色溫與CRI。
5. 機械與封裝資訊
物理規格確保元件能正確整合到最終產品中。
5.1 尺寸輪廓圖
詳細的圖紙提供了精確的尺寸，包括長度、寬度、高度以及任何關鍵公差。它指定了光學中心與機械參考點的位置。
5.2 焊墊佈局與焊盤設計
提供了PCB佈局的建議焊盤圖形，包括焊盤尺寸、形狀與間距。這對於實現可靠的焊點以及與PCB的適當熱連接至關重要。
5.3 極性識別
清晰的標記指示了陽極與陰極。常見的指示方式包括凹口、圓點、斜角或不同的引腳長度。正確的極性對於操作是強制性的。
6. 焊接與組裝指南
正確的操作可確保可靠性並防止在製造過程中損壞。
6.1 迴焊溫度曲線
提供了建議的溫度曲線，包括預熱、恆溫、迴焊峰值溫度（通常短時間內不超過260°C）以及冷卻速率。遵守此曲線可防止熱衝擊與焊點缺陷。
6.2 注意事項與操作
指南涵蓋了ESD（靜電放電）防護，因為LED對靜電敏感。同時也包含了儲存條件（溫度、濕度）與保存期限的建議。避免對透鏡或引腳施加機械應力。
6.3 儲存條件
LED應儲存在乾燥、黑暗的環境中，並在指定的溫度與濕度範圍內。若包裝已開啟並暴露在環境濕度中過久，對濕氣敏感的元件可能需要在使前進行烘烤。
7. 包裝與訂購資訊
本節詳細說明了產品的供應方式以及如何指定產品。
7.1 包裝規格
描述包裝格式，例如帶狀包裝與捲盤尺寸、捲盤數量或托盤規格。此資訊對於自動化取放組裝設備至關重要。
7.2 標籤資訊
解釋捲盤或包裝盒標籤上的標記，通常包括零件編號、數量、批號、日期代碼以及關鍵參數的分級代碼。
7.3 零件編號系統
解碼零件編號結構，顯示零件編號內的不同代碼如何對應到特定屬性，例如顏色、光通量級別、電壓級別、色溫與包裝類型。
8. 應用建議
關於有效實施元件的指導。
8.1 典型應用電路
基本驅動電路的示意圖，例如使用串聯電阻搭配恆壓源，或採用恆流LED驅動器IC。強調了電流調節相對於電壓調節的重要性。
8.2 設計考量
關鍵點包括熱管理（PCB銅箔面積、導通孔、散熱片）、光學設計（透鏡選擇、光束角）以及電氣設計（驅動器選擇、調光方法、防止暫態與反極性保護）。
9. 技術比較
客觀的比較突顯了此元件的定位。與早期修訂版或替代技術相比，此修訂版2元件可能在發光效率（每瓦流明數）、更嚴格的色彩一致性、熱應力下的增強可靠性或更堅固的封裝設計方面有所改進。永久失效期限表明它代表了一個成熟、穩定的產品規格。
10. 常見問題（FAQ）
基於技術參數對常見問題的解答。
問：生命週期階段：修訂版2是什麼意思？
答：這表示這是產品技術文件的第二次主要修訂，包含了自初始發佈以來的更新、修正或規格變更。
問：為什麼失效期限列為永久？
答：這表示此版本的規格書沒有計劃的過時日期，旨在無限期地作為有效的參考文件，除非被新的修訂版取代。
問：在產品選擇的背景下，我應如何解讀發佈日期？
答：發佈日期（2014-12-05）表示此文件版本的發佈時間。關於最新的產品狀態、可用性或潛在的新修訂版，建議諮詢製造商的官方管道。
11. 實際應用案例
基於具有此文件結構的元件的典型規格，實際應用包括：顯示器與電視中LCD顯示器的背光，要求均勻的亮度與色彩。建築重點照明，其中多個燈具間一致的色溫至關重要。汽車內部照明（頂燈、儀表板指示燈），要求在寬廣的溫度範圍內具有可靠性。消費性家電狀態指示燈，受益於長壽命與低功耗。
12. 工作原理介紹
LED是一種半導體二極體。當施加順向電壓時，來自n型材料的電子在主動區與來自p型材料的電洞復合，以光子（光）的形式釋放能量。發射光的波長（顏色）由所用半導體材料的能帶隙決定（例如，藍光用氮化鎵，紅光用磷化砷化鎵）。白光LED通常是通過在藍光LED晶片上塗覆黃色螢光粉來製造的；藍光與黃光的混合被感知為白光。
13. 技術趨勢
LED產業持續演進。在此文件發佈時間（2014年）前後可觀察到的趨勢包括：發光效率的持續提升，在相同光輸出下降低能耗。開發更高演色性指數（CRI）的LED以獲得卓越的光品質。封裝小型化同時維持或增加光輸出。色彩混合與可調白光系統的進步，實現動態照明。控制電子元件與感測器在LED模組中的整合度增加。朝向標準化通訊協定（如DALI和Zhaga）的轉變，用於連網照明系統。從文件修訂版1到修訂版2的進展本身即是此迭代改進過程的縮影。
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。 |