LED元件規格書 - 生命週期階段：修訂版1 - 發布日期：2014-12-16 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本技術文件涉及LED元件的特定修訂版本。主要資訊顯示該元件處於其生命週期的修訂階段，修訂編號為1。此修訂版的發布日期記錄為2014年12月16日12:06:03。規格書確立此修訂版的失效期限指定為永久，意味著此版本的元件資料旨在成為此特定修訂週期的確定性與永久參考。本文件是參與使用此元件的產品設計、採購與製造的工程師、採購專家和品質保證人員的官方技術參考。

2. 技術參數與規格

雖然提供的摘要聚焦於管理元數據，但一份完整的LED元件規格書通常會包含以下詳細技術參數。這些章節對於正確的電路設計與熱管理至關重要。

2.1 光度與色彩特性

本節定義LED的光輸出與色彩屬性。關鍵參數包括主波長或相關色溫（CCT），這決定了發射光的顏色（例如：冷白光、暖白光或特定顏色如紅色或藍色）。光通量以流明（lm）為單位，表示發射光的總感知功率。其他重要指標包括色度座標（例如在CIE 1931圖上），用於精確定義色點；以及演色性指數（CRI），用於衡量光源相對於自然光源忠實呈現物體顏色的能力。視角以度數指定，描述了光強度的角度分佈。

2.2 電氣參數

電氣規格對於正確驅動LED並確保其壽命至關重要。順向電壓（Vf）是LED在指定測試電流下發光時兩端的電壓降。這對於設計電源和限流電路至關重要。順向電流（If）是建議的工作電流，通常給出標稱值和最大絕對額定值。超過最大電流可能導致永久性損壞。逆向電壓（Vr）指定了LED在非導通方向偏壓時能承受的最大電壓。動態電阻也可能被提供，用於在脈衝或類比調光應用中進行更進階的建模。

2.3 熱特性

LED的性能和壽命深受溫度影響。接面溫度（Tj）是半導體晶片本身的溫度，必須保持在指定的最大額定值以下，通常為125°C或150°C。從接面到環境（RθJA）或接面到外殼（RθJC）的熱阻，量化了熱量從LED晶片散逸的難易程度。較低的熱阻值表示散熱效果更好。適當的散熱對於維持低接面溫度至關重要，這能保持光輸出、減緩色偏，並顯著延長使用壽命。

3. 分級與分類系統

由於製造差異，LED會根據性能進行分級。此系統確保了最終使用者的一致性。

3.1 波長與色溫分級

LED根據其主波長（針對單色LED）或相關色溫（針對白光LED）進行分級。分級由色度圖上的小範圍定義（例如：麥克亞當橢圓）。更嚴格的分級能使組件中多個LED的顏色外觀更均勻，但成本可能更高。

3.2 光通量分級

光通量輸出也會進行分級。典型的分級方案可能根據LED在標準測試電流下的最小光通量進行分類。這讓設計師能選擇符合其應用特定亮度要求的元件。

3.3 順向電壓分級

順向電壓是另一個需要分級的參數。將具有相似Vf的LED分組可以簡化驅動器設計，特別是在串聯連接的燈串中，通過確保更均勻的電流分配和功率耗散來實現。

4. 性能曲線分析

圖形數據提供了對LED在不同條件下行為的更深入洞察。

4.1 電流-電壓（I-V）特性曲線

I-V曲線顯示了順向電壓與通過LED的電流之間的關係。它是非線性的，呈現一個導通電壓，低於此電壓時幾乎沒有電流流動。曲線在工作區域的斜率與動態電阻有關。此圖對於選擇適當的驅動器拓撲（恆流與恆壓）至關重要。

4.2 溫度依賴性曲線

這些曲線說明了關鍵參數如何隨接面溫度變化。通常，它們顯示相對光通量隨著溫度升高而降低。順向電壓也隨著溫度升高而降低。理解這些關係對於設計能在其工作溫度範圍內保持一致性能的系統至關重要。

4.3 光譜功率分佈（SPD）

SPD圖繪製了LED發射的輻射功率隨波長的變化。對於白光LED，它顯示了覆蓋在藍光泵浦LED峰值上的寬廣螢光粉轉換光譜。此圖用於計算色度數據並評估色彩品質指標，如CRI和色域面積。

5. 機械與封裝資訊

物理規格確保了正確的PCB佈局與組裝。

5.1 尺寸外型圖

詳細的機械圖提供了所有關鍵尺寸：長度、寬度、高度、透鏡形狀和引腳間距。它包含了每個尺寸的公差。此圖用於創建PCB封裝佔位並檢查最終產品中的機械間隙。

5.2 焊墊佈局與防焊設計

指定了建議的PCB焊墊圖案（封裝佔位），包括焊墊尺寸、形狀和間距。通常會提供防焊開窗和錫膏鋼網設計（開口尺寸、厚度）的指南，以確保在迴流焊過程中形成可靠的焊點。

5.3 極性識別

明確標示了識別陽極和陰極的方法。這通常是通過元件本體上的標記（例如凹口、圓點或切角）、較長的引腳，或封裝佔位上的特定焊墊形狀（例如陽極使用方形焊墊）來實現。

6. 焊接與組裝指南

正確的操作與組裝對於可靠性至關重要。

6.1 迴流焊溫度曲線

提供了建議的迴流焊溫度曲線。這包括關鍵參數：預熱升溫速率、均熱溫度和時間、峰值溫度、液相線以上時間（TAL）和冷卻速率。指定了焊接過程中允許的最高本體溫度，以防止損壞LED封裝或內部晶片貼裝材料。

6.2 操作與儲存注意事項

LED對靜電放電（ESD）敏感。操作程序應包括使用接地工作站和手腕帶。儲存建議通常涉及將元件保存在其原始的防潮袋中並放入乾燥劑，儲存在受控環境（特定的溫濕度範圍）中，以防止吸濕，這可能導致在迴流焊過程中發生爆米花現象。

7. 包裝與訂購資訊

本節詳細說明了元件的供應方式以及如何指定它們。

7.1 包裝規格

提供了捲帶包裝規格，包括捲盤直徑、帶寬、料袋間距和元件方向。此資訊對於自動化貼片機是必需的。每捲的數量是標準的（例如2000或4000件）。

7.2 型號命名規則

解釋了料號編碼系統。它通常包括封裝類型、顏色/波長、光通量分級、順向電壓分級，有時還有特殊功能的代碼。理解此命名規則對於準確訂購所需的元件變體至關重要。

8. 應用備註與設計考量

在實際設計中實施LED的實用建議。

8.1 典型應用電路

展示了基本驅動電路的示意圖。對於低功率指示燈，常見的是使用電壓源和簡單的串聯電阻。對於更高功率或精密應用，建議使用恆流驅動器（使用線性穩壓器或開關轉換器），以確保穩定的光輸出，不受輸入電壓或溫度變化的影響。

8.2 熱管理設計

提供了關於PCB散熱佈局的指導。這包括在LED的散熱焊墊（如果有的話）下方使用散熱孔、連接到大面積銅箔，以及可能添加外部散熱器。通常會概述基於功率耗散和熱阻估算接面溫度的計算方法。

9. 技術比較與差異化

雖然省略了具體的競爭對手名稱，但規格書可能會強調此元件的關鍵優勢。這些可能包括更高的發光效率（每瓦流明數）、由於嚴格分級而產生的優越色彩一致性、更寬的工作溫度範圍、增強的可靠性數據（例如L70壽命評級），或更緊湊的封裝尺寸以實現更高密度的設計。此修訂版的永久失效期限表明了對長期供應和設計穩定性的承諾，這對於具有長生命週期的產品來說是一個顯著優勢。

10. 常見問題（FAQ）

解答了基於參數的常見技術問題。

• 問：生命週期階段：修訂是什麼意思？
  
  答：這表示元件的技術資料已被正式更新並作為新的、受控的修訂版發布。修訂版1是第一個這樣的更新。
• 問：我應該如何理解失效期限：永久？
  
  答：這意味著此特定版本的規格書沒有計劃的淘汰日期，旨在無限期地作為此產品修訂版的有效參考。
• 問：發布日期是2014年。這個產品是否已過時？
  
  答：不一定。發布日期表示此規格書修訂版何時發布。元件本身可能仍在生產並廣泛使用，特別是在設計週期較長的工業和汽車應用中。永久失效期限支持了這一點。
• 問：如何選擇正確的限流電阻？
  
  答：使用公式 R = (電源電壓 - Vf) / If，其中 Vf 是規格書中的順向電壓（根據設計餘量使用典型值或最大值），If 是所需的順向電流。確保電阻的額定功率足夠：P = (If)^2 * R。

11. 實際應用範例

基於技術參數，以下是假設的使用案例。

案例1：工業控制面板背光：可以使用這些LED陣列安裝在擴散板後方，為按鈕和顯示器提供均勻、可靠的照明。長期供應（永久修訂版）至關重要，因為這些面板可能生產數十年。設計師會選擇特定的色溫分級以確保一致性，並使用恆流驅動器陣列來確保亮度均勻並補償任何順向電壓變化。

案例2：網路路由器狀態指示燈：單個LED，由簡單的GPIO引腳和串聯電阻驅動，提供視覺狀態回饋。設計師會確保順向電流設定在建議範圍內，以達到所需亮度，同時保持長期可靠性。元件的ESD耐受性和承受迴流焊的能力是此大批量、自動化組裝應用的關鍵因素。

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型半導體的電子和來自p型半導體的電洞被注入到主動區。當電子與電洞復合時，能量以光子（光）的形式釋放。發射光的波長（顏色）由主動區使用的半導體材料的能隙決定。白光LED通常是通過使用塗有螢光粉材料的藍光LED晶片來製造的。螢光粉吸收一部分藍光並將其重新發射為更寬波長範圍的光譜（黃光、紅光），與剩餘的藍光混合產生白光。

13. 技術趨勢

LED產業持續發展。總體趨勢包括發光效率的不斷提升，某些高效能白光LED已超過每瓦200流明。業界高度重視改善色彩品質，高CRI（90+）和全光譜LED在需要準確色彩還原的應用中變得越來越普遍。小型化持續進行，使直視顯示器的像素間距越來越小。在智慧與控制方面，將驅動器和控制電路直接整合到LED封裝中（智慧LED）是一個日益增長的趨勢，簡化了系統設計。此外，業界更加強調永續性，更長的使用壽命評級減少了廢棄物，製造過程也更加高效。