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. 性能曲線分析
- 4.1 電流-電壓特性曲線
- 4.2 溫度依賴性曲線
- 4.3 光譜功率分佈圖
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 尺寸外型圖
- 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 迴流焊溫度曲線
- 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 標籤與標記
- 7.3 型號命名規則
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用電路
- 8.2 設計考量
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題解答
- 11. 實際應用案例分析
- 12. 工作原理介紹
- 13. 技術趨勢與發展
1. 產品概述
本技術文件提供發光二極體元件的完整規格與生命週期資訊。此元件的主要功能是在電流通過時發光，是各種電子與照明應用的基礎構件。其核心優勢包括能源效率高、操作壽命長，以及在指定工作條件下的可靠性。目標市場涵蓋廣泛產業，包括通用照明、汽車照明、消費性電子產品、標誌以及需要精確耐用光源的指示燈應用。
2. 深入技術參數分析
雖然提供的PDF摘錄側重於管理數據，但一份完整的LED規格書通常包含對設計工程師至關重要的詳細技術參數。以下章節概述了完整規格書中會包含的標準參數。
2.1 光度與色彩特性
光度特性定義了光輸出與品質。關鍵參數包括以流明測量的光通量，表示發射光的總感知功率。發光效率以每瓦流明衡量。色彩特性由色度座標或白光LED的相關色溫定義。對於彩色LED，則指定主波長與色純度。顯色指數對於白光LED至關重要，表示在其光線下顏色呈現的自然程度。
2.2 電氣參數
電氣規格確保安全與最佳操作。順向電壓是在指定測試電流下LED兩端的電壓降。順向電流是建議的工作電流。逆向電壓表示LED在非導通方向能承受而不損壞的最大電壓。動態電阻與電容也可能針對高頻切換應用進行指定。
2.3 熱特性
LED的性能與壽命高度依賴溫度。接面溫度是半導體晶片本身的溫度。熱阻量化了熱量從接面傳遞到焊點或環境空氣的難易程度。最大允許接面溫度是一個關鍵限制。適當的熱管理，包括散熱片與PCB設計，對於將接面溫度維持在安全範圍內至關重要，可防止流明衰減加速與色偏。
3. 分級系統說明
由於製造變異，LED會根據性能進行分級以確保一致性。
3.1 波長/色溫分級
LED根據其在CIE圖上的色度座標進行分級。對於白光LED，分級由代表可感知色差的小矩形定義，通常指定為2步、3步或5步麥克亞當橢圓。更嚴格的分級提供更優異的色彩一致性。
3.2 光通量分級
總光輸出被分為光通量等級，通常表示在特定測試電流與溫度下的最小光通量值。這讓設計師可以選擇符合其亮度要求的元件。
3.3 順向電壓分級
LED也會根據其在測試電流下的順向電壓降進行分級。常見的分級可能如：順向電壓 @ 350mA: 2.8V - 3.0V, 3.0V - 3.2V 等。匹配順向電壓分級可以簡化驅動器設計，並確保並聯陣列中的電流分佈均勻。
4. 性能曲線分析
圖形數據提供了在不同條件下LED行為的更深入見解。
4.1 電流-電壓特性曲線
此曲線繪製順向電流與順向電壓的關係。它顯示了指數關係、導通電壓以及動態電阻。對於選擇限流電路至關重要。
4.2 溫度依賴性曲線
這些圖表說明了關鍵參數如何隨接面溫度變化。通常，它們顯示光通量 vs. 接面溫度、順向電壓 vs. 接面溫度，以及峰值波長隨溫度的偏移。
4.3 光譜功率分佈圖
SPD圖顯示了每個波長發射光的相對強度。對於使用螢光粉轉換的白光LED，它顯示了藍光激發LED的峰值與更寬的螢光粉發射光譜。此圖表是理解色彩品質與顯色指數的關鍵。
5. 機械與封裝資訊
物理封裝確保了可靠的安裝以及熱/光學性能。
5.1 尺寸外型圖
包含頂視、側視與底視的詳細圖紙，包括所有關鍵尺寸及其公差。這是PCB焊盤設計與機械整合所必需的。
5.2 焊墊佈局與焊盤設計
提供了推薦的PCB焊盤圖形，包括焊盤尺寸、形狀與間距。這確保了迴流焊期間形成良好的焊點，並實現到PCB的最佳熱傳導。
5.3 極性識別
明確標示了識別陽極與陰極端子的方法，通常是通過封裝上的標記或不對稱的焊盤設計。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴流焊溫度曲線
提供了推薦的迴流焊溫度曲線，包括預熱、保溫、迴流峰值溫度與冷卻速率。最大峰值溫度與液相線以上時間是防止損壞LED封裝與內部鍵合的關鍵限制。
6.2 注意事項與操作
指南包括警告勿對透鏡施加機械應力、操作時採取靜電防護措施、避免透鏡表面污染，以及勿使用可能損壞矽膠或環氧樹脂的特定溶劑進行清潔。
6.3 儲存條件
推薦的儲存環境以維持可焊性並防止吸濕。這通常涉及將元件儲存在乾燥環境中，並置於帶有乾燥劑的防潮密封袋中。<10%相對濕度)並置於帶有乾燥劑的防潮密封袋中。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 包裝規格
關於LED供應方式的詳細資訊：捲帶類型、膠帶寬度、口袋尺寸、捲帶中的方向以及每捲數量。
7.2 標籤與標記
解釋元件本體上的標記以及捲帶標籤上的資訊，通常包括零件編號、分級代碼、批號與日期代碼。
7.3 型號命名規則
解析零件編號代碼，說明每個部分如何表示顏色、光通量等級、電壓等級、色溫等級、封裝類型與特殊功能等特性。
8. 應用建議
8.1 典型應用電路
基本驅動電路的示意圖，例如用於低電流指示燈的簡單串聯電阻，或用於功率LED的恆流驅動器。討論了串聯/並聯連接的考量。
8.2 設計考量
關鍵設計因素包括熱管理、光學設計以及電氣設計。
9. 技術比較與差異化
此LED元件將根據其特定技術參數與替代方案進行比較。潛在的差異化領域包括更高的發光效率、更優異的色彩一致性、更高的最大接面溫度允許更緊湊的設計、更低的熱阻以實現更好的散熱，或是針對特定組裝製程或光學設計優化的特定封裝尺寸。
10. 常見問題解答
問：文件中生命週期階段：修訂版3是什麼意思？
答：這表示文件的修訂控制狀態。修訂版3是此規格書的第三個正式版本，包含了任何技術更新或修正。生命週期階段可能指產品的成熟階段。
問：如何確定此LED的正確驅動電流？
答：絕對最大額定電流與建議工作電流在電氣參數章節中指定。請務必在建議電流或以下操作，以確保壽命並維持指定性能。
問：為什麼熱管理對LED如此重要？
答：過高的接面溫度直接導致流明衰減、色偏，並顯著縮短元件的操作壽命。適當的散熱對於可靠性能是不可妥協的。
問：我可以直接並聯多個LED嗎？
答：通常不建議直接並聯連接而不使用個別電流平衡，因為順向電壓存在差異。小的順向電壓差異可能導致顯著的電流不平衡，造成亮度不均並可能使某個LED過載。串聯連接或使用獨立的恆流通道是較佳選擇。
11. 實際應用案例分析
案例分析1：辦公室照明用線性LED燈具
設計師基於其高發光效率與嚴格的色溫分級以獲得均勻白光來選擇此LED。他們設計了一塊具有足夠熱質量的鋁基板，並使用推薦的焊盤圖形。選擇一個恆流驅動器，以建議的電流驅動一串串聯的LED。使用SPD數據驗證顯色指數是否符合辦公室照明標準。
案例分析2：汽車內裝情境照明
對於彩色環境照明應用，設計師使用主波長與視角數據。LED通過來自車身控制模組的PWM調光驅動，以實現可調節的色彩強度。LED的高溫額定值確保了在汽車環境中的可靠性。
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型半導體的電子與來自p型半導體的電洞被注入主動區。當電子與電洞復合時，能量以光子的形式釋放。發射光的波長由所用半導體材料的能隙決定。白光LED通常是通過在藍光LED晶片上塗覆黃色螢光粉製成；藍光與黃光的混合被感知為白光。
13. 技術趨勢與發展
LED產業持續演進，有幾個明顯的趨勢。效率持續提升，在相同光輸出的情況下減少能源消耗。色彩品質不斷改善，高顯色指數LED在需要準確顯色的應用中變得越來越普遍。微型化持續進行，使直視顯示器的畫素間距更密集。在專業領域也有顯著發展，例如用於消毒的UV-C LED、用於下一代顯示器的微型LED，以及具有針對植物生長量身定制光譜的園藝LED。此外，將感測器與控制直接整合到LED模組中的智慧與連網照明，是一個不斷成長的應用領域。
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。 |