LED元件規格書 - 第三修訂版 - 產品生命週期階段 - 永久有效版本 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本技術規格書提供發光二極體（LED）元件的完整規格。文件目前為第三修訂版，代表產品設計已臻成熟穩定，參數均已定案。其生命週期階段標示為修訂版，產品發布日期為2014年12月5日。有效期限標示為永久，意指此版本規格書將永久有效，可供參考與設計之用，但仍建議使用者於進行新設計時，查閱最新版本的可用文件。

此元件的核心優勢在於其定義明確且穩定的技術特性，歷經多次修訂以優化性能與可靠性。它適用於各種需要穩定性能的通用照明、指示燈及背光應用。

2. 深入技術參數分析

雖然提供的PDF摘錄聚焦於文件中繼資料，但此類LED規格書通常會包含詳細的技術參數。以下章節概述了定義元件性能的預期與關鍵參數。

2.1 光度與色彩特性

光度特性是照明設計的基礎。關鍵參數包括：

• 光通量：LED發出的總可見光，以流明（lm）為單位。此數值通常在標準測試電流（例如20mA、65mA、150mA）與接面溫度（例如25°C）下指定。
• 主波長 / 相關色溫：對於彩色LED，主波長（單位為奈米）定義了感知顏色（例如紅色為630nm，綠色為525nm，藍色為470nm）。對於白光LED，相關色溫（單位為克耳文，K）則表示光線是暖白光（例如2700K-3500K）、中性白光（例如4000K-5000K）或冷白光（例如5700K-6500K）。
• 演色性指數：對於白光LED，演色性指數（Ra）衡量其相較於理想光源，忠實呈現物體顏色的能力。在需要準確色彩感知的應用中，較高的演色性指數（越接近100）是理想的。
• 視角：發光強度為最大強度一半時的角度（通常表示為2θ½）。常見的視角有120°、140°或特定的窄光束。

2.2 電氣參數

電氣規格對於電路設計與驅動器選擇至關重要。

• 順向電壓：_F：LED在特定順向電流下工作時，兩端的電壓降。這是電源設計與熱管理的關鍵參數。順向電壓通常有一個範圍（例如在20mA時為2.8V至3.4V），且與溫度相關。_F順向電流：
• ：_F建議的連續工作電流。超過最大額定順向電流會大幅縮短使用壽命或導致立即失效。逆向電壓：
• ：_R在不損壞LED的情況下，可施加於逆向方向的最大電壓。LED的逆向電壓額定值通常非常低（一般為5V）。功率損耗：
• 轉換為熱能的電功率（順向電壓 * 順向電流），必須透過適當的散熱方式進行管理。2.3 熱特性_FLED的性能與壽命對溫度極為敏感。_F接面溫度：

：

半導體晶片p-n接面處的溫度。最大允許接面溫度（例如125°C）是關鍵的可靠性限制。

• 熱阻：_jθJA或_jθJC
• ：_{熱量從接面流向環境或外殼的阻力。較低的熱阻值表示更好的散熱能力，這對於維持性能與壽命至關重要。}溫度降額曲線：_{顯示當環境或外殼溫度升高時，必須如何降低最大順向電流，以將接面溫度維持在安全範圍內的圖表。}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。此系統確保設計師能獲得符合指定公差範圍內的元件。
• 波長 / 色溫分級：LED被分組到嚴格的波長或色溫範圍內（例如白光LED的3階、5階麥克亞當橢圓），以確保同一批次內的色彩一致性。

光通量分級：

LED根據其在標準測試條件下測得的光輸出進行分類，以便為特定的亮度需求選擇元件。

• 順向電壓分級：按順向電壓範圍進行分類，有助於設計高效的驅動電路，並管理陣列中的功率分配。
• 4. 性能曲線分析圖形數據提供了在不同條件下元件行為的更深入見解。
• I-V特性曲線：顯示順向電流與順向電壓之間的關係。它是非線性的，工作點由驅動電路設定。_F相對光通量 vs. 順向電流：

展示光輸出如何隨電流增加，通常在較高電流下由於效率下降與發熱而以次線性方式增加。

相對光通量 vs. 接面溫度：

• 顯示光輸出隨接面溫度升高而下降。這種熱淬滅效應是關鍵的設計考量。光譜功率分佈：
• 繪製每個波長發光強度的圖表。對於白光LED，這顯示了藍光激發峰值與更寬廣的螢光粉轉換光譜。5. 機械與封裝資訊
• 物理尺寸與組裝細節對於PCB佈局與機械整合至關重要。封裝尺寸：
• 包含長、寬、高及公差的詳細機械圖（例如2835封裝為2.8mm x 3.5mm x 1.2mm）。焊墊佈局：

建議的PCB焊墊圖案（焊墊尺寸、形狀與間距），以確保可靠的焊接與熱連接。

極性識別：

• 清晰的標記（例如凹口、切角或陰極標記），用以指示陽極與陰極端子，確保正確的電氣連接。透鏡與封裝材料：
• 描述封裝材料（例如矽膠、環氧樹脂）與透鏡形狀（圓頂形、平面形），這些會影響光線分佈。6. 焊接與組裝指南
• 正確的處理與組裝對於可靠性至關重要。迴焊溫度曲線：
• 針對無鉛或錫鉛焊接建議的時間-溫度曲線，包括預熱、均熱、迴焊峰值溫度（通常不超過260°C）與冷卻速率。手動焊接說明：

若適用，提供手動焊接的溫度與時間指引。

靜電放電敏感度：

• 大多數LED對靜電放電敏感，需要在靜電防護區域內使用適當的接地措施進行操作。儲存條件：
• 建議的長期儲存溫度與濕度範圍（例如40°C,
• 60% RH），以防止吸濕與劣化。7. 包裝與訂購資訊
• 與物流及採購相關的資訊。捲帶規格：<載帶寬度、口袋尺寸、捲盤直徑及每捲數量（例如13英吋捲盤每捲4000顆）的詳細資訊。<型號編碼規則：

解釋料號如何編碼關鍵屬性，如顏色、光通量分級、電壓分級、色溫與封裝類型。

標籤與可追溯性：

• 描述印在捲盤標籤上的資訊，包括料號、批號、數量與日期碼。8. 應用建議
• 有效實施元件的指引。典型應用電路：
• 顯示LED由恆流源驅動或使用簡單限流電阻的電路圖範例。熱管理設計：

關於PCB散熱佈局的關鍵建議，例如使用散熱孔、足夠的銅箔面積，以及在高功率應用中可能使用金屬基板。

光學設計考量：

• 關於二次光學元件與LED視角對最終光分佈影響的說明。可靠性與壽命：
• 討論影響LED壽命的因素，主要由工作電流與接面溫度驅動。提供實現目標壽命的降額指引。9. 技術比較與差異化
• 雖然省略了具體的競爭對手名稱，但此規格書暗示了產品經過三次修訂而精進。基於常見產業基準的潛在差異化點包括：高光效：
• 相較於前代或標準產品，可能提供更高的每瓦流明數，從而實現更高的能源效率。優異的色彩一致性：

嚴格的波長與色溫分級公差，減少多LED組件中的色差。

穩健的熱性能：

• 低熱阻封裝設計，可在緊湊空間中實現更高的驅動電流或更長的使用壽命。高可靠性與長壽命：
• 成熟修訂版本所證實的性能，並有數據支持在指定條件下的長期流明維持率。10. 常見問題解答
• 基於技術參數對常見設計問題的解答。問：我可以用電壓源驅動這個LED嗎？
• 答：不行。LED是電流驅動裝置。必須使用恆流驅動器或帶有串聯限流電阻的電壓源，以防止熱失控與損壞。問：為什麼我的LED陣列中，各單元的光輸出會不同？

答：這很可能是因為未考慮順向電壓分級。當將LED並聯連接而沒有個別的電流控制時，順向電壓的差異會導致電流分配不均。建議採用串聯連接或為每個LED使用獨立的驅動器。

問：LED隨時間變暗，這正常嗎？

• 答：是的，所有LED都會經歷流明衰減。衰減速率主要由工作接面溫度決定。在建議電流或更低電流下工作，並配合有效的熱管理，將能最大化使用壽命。問：PWM調光對LED壽命有何影響？
• 答：在足夠高的頻率下正確實施的PWM調光，不會對LED壽命產生負面影響，因為它是在全開與全關狀態之間切換LED，而不改變電流幅度。11. 實務設計與使用案例_F說明元件參數如何轉化為實際設計的範例。_F案例1：用於建築間接照明的線性LED模組：
• 一個使用50顆LED串聯，由單一恆流驅動器驅動的設計。總順向電壓是通過將每顆LED的典型順向電壓相加來計算。熱管理是透過將LED安裝在鋁基板上實現，並進行計算以確保接面溫度維持在85°C以下，以達成50,000小時的L90目標壽命。案例2：工業顯示器背光單元：
• 在標準FR4 PCB上以10x10矩陣排列的100顆LED陣列。為確保亮度均勻，使用來自單一光通量分級的LED。在陣列上方放置擴散層以使光線均勻化。該設計使用帶有平衡電阻的串聯LED並聯串來管理順向電壓差異。12. 工作原理簡介

LED是一種半導體二極體。當施加順向電壓時，來自n型材料的電子與來自p型材料的電洞在接面處復合，以光子形式釋放能量。發射光的波長由所用半導體材料的能隙決定。白光LED通常是透過在藍光LED晶片上塗覆螢光粉材料來製造，該材料將部分藍光轉換為更長的波長，從而產生白光。

13. 技術趨勢與發展

• LED產業持續發展。雖然此規格書代表一個穩定的產品，但更廣泛的趨勢包括：效能提升：_F持續的研究旨在提高每瓦流明數，在相同光輸出的情況下減少能耗。
• 色彩品質改善：開發新的螢光粉與多晶片解決方案，以實現更高的演色性指數與更飽和的色彩，滿足特殊應用需求。_F variations.

微型化與整合：

朝向更小封裝尺寸與整合LED、驅動器及控制電路的模組發展。

智慧與連網照明：

將感測器、通訊協定與物聯網功能整合到照明系統中，儘管這通常是在系統層級，而非本規格書所述的元件層級。

• Increased Efficacy:Ongoing research aims to produce more lumens per watt, reducing energy consumption for the same light output.
• Improved Color Quality:Development of phosphors and multi-chip solutions to achieve higher CRI values and more saturated colors for specialized applications.
• Miniaturization and Integration:Trends towards smaller package sizes (e.g., micro-LEDs) and integrated modules combining LEDs, drivers, and control circuitry (e.g., COB - Chip-on-Board).
• Smart and Connected Lighting:Integration of sensors, communication protocols (Zigbee, Bluetooth, DALI), and IoT capabilities into lighting systems, though this is typically at the system level rather than the component level described in this datasheet.