目錄
- 1. 產品概述
- 2. 技術參數深度客觀解讀
- 2.1 光學與色彩特性
- 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 溫度特性
- 4.3 光譜功率分佈
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 尺寸圖
- 5.2 焊墊佈局設計
- 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
- 6.3 儲存條件
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 包裝規格
- 7.2 標籤說明
- 7.3 型號編碼規則
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用場景
- 8.2 設計考量
- 9. 技術比較
- 10. 常見問題
- 10.1 "生命週期階段：修訂" 是什麼意思？
- 10.2 應如何解讀 "失效期限：永久"？
- 10.3 我可以在產品中混用不同分級的LED嗎？
- 10.4 為什麼我的LED比預期暗？
- 11. 實際應用案例
- 12. 原理介紹
- 13. 發展趨勢
1. 產品概述
本文件涉及特定修訂版本的LED元件，標識為第3版修訂。其生命週期階段標示為"修訂"，表示此為產品的更新版本。此修訂版的發布日期記錄為2014年12月11日19:03:32。失效期限標記為"永久"，意指除非被更新的修訂版取代，否則本文件及相關產品資料將永久有效。此元件設計用於需要可靠發光的各種電子組裝件。
此元件的核心優勢在於其經過記錄且穩定的修訂歷史，為設計與製造流程提供了可追溯性與一致性。其目標市場與應用是那些對元件長期供應與規格穩定性要求嚴苛的領域，例如工業照明、汽車內飾照明、標誌看板與消費性電子產品。
2. 技術參數深度客觀解讀
雖然提供的摘要側重於管理資料，但一份完整的LED技術文件通常會包含以下對設計工程師至關重要的參數類別。
2.1 光學與色彩特性
關鍵的光學參數定義了光輸出與品質。光通量以流明為單位，表示發出的總感知光功率。相關色溫以開爾文為單位，描述白光的顏色外觀，範圍從暖白光到冷白光。色度座標精確定義了色點。演色性指數衡量光源相較於自然光源忠實呈現物體顏色的能力，數值越高越好。主波長或峰值波長定義了單色LED的顏色。
2.2 電氣參數
電氣規格對電路設計至關重要。順向電壓是LED在特定順向電流下工作時的跨壓降。對於常見的白光與藍光LED，其範圍通常在2.8V至3.6V之間。順向電流是建議的工作電流，對於功率LED，常見值為20mA、60mA、150mA或更高。反向電壓、順向電流與功耗的最大額定值不得超過，以防止永久損壞。靜電放電敏感度等級表示元件對靜電的耐受能力。
2.3 熱特性
LED的性能與壽命深受溫度影響。接面溫度是半導體晶片本身的溫度。從接面到焊點的熱阻或從接面到環境的熱阻量化了熱量從晶片導出的效率。較低的熱阻值是理想的。最大允許接面溫度是一個關鍵限制；在此溫度以上工作會急劇降低光輸出與操作壽命。j-sp）或接面到環境（Rthj-a）量化了熱量從晶片導出的效率。較低的熱阻值是理想的。最大允許接面溫度（Tjmax）是一個關鍵限制；在此溫度以上工作會急劇降低光輸出與操作壽命。
3. 分級系統說明
LED製造存在差異。分級將具有相似特性的LED分組，以確保最終產品的一致性。
3.1 波長/色溫分級
LED根據其色度座標或相關色溫進行分級。在CIE圖上的典型分級結構可能由一個小的四邊形或橢圓形定義。更嚴格的分級提供更好的顏色均勻性，但可能導致較低的良率與較高的成本。
3.2 光通量分級
LED根據其在標準測試電流下的光輸出進行分類。分級由最小和/或最大光通量值定義。這使設計師能夠選擇符合特定亮度要求的元件。sp=25°C）。分級由最小和/或最大光通量值定義。這使設計師能夠選擇符合特定亮度要求的元件。
3.3 順向電壓分級
LED根據其在指定測試電流下的順向電壓降進行分類。常見的分級可能是Vf @ 20mA: 3.0-3.2V, 3.2-3.4V。一致的Vf分級有助於設計穩定的驅動電路與管理陣列中的功率分配。
4. 性能曲線分析
4.1 電流-電壓特性曲線
I-V曲線是非線性的。低於閾值電壓時，幾乎沒有電流流動。一旦達到Vf，電流會隨著電壓的微小增加而迅速增加。這就是為什麼LED通常由恆流源驅動，而非恆壓源，以防止熱失控。該曲線會隨溫度變化；當接面溫度升高時，Vf會降低。
4.2 溫度特性
光通量隨著接面溫度升高而降低。這種關係通常顯示在相對光通量與接面溫度的關係圖中。順向電壓也具有負溫度係數。理解這些曲線對於熱管理設計以維持亮度與顏色穩定性至關重要。
4.3 光譜功率分佈
此圖顯示了每個波長發出的光的相對強度。對於白光LED，它顯示了來自晶片的藍色峰值以及來自螢光粉的更寬的黃色/紅色發射。SPD決定了相關色溫與演色性指數。它會隨著驅動電流與溫度而輕微偏移。
5. 機械與封裝資訊
5.1 尺寸圖
詳細的機械圖提供了所有關鍵尺寸：長度、寬度、高度、透鏡形狀與尺寸，以及引腳/焊墊間距。並指定了公差。常見的表面黏著元件封裝包括2835、3528、5050等，其中數字通常代表以十分之一毫米為單位的長度和寬度。
5.2 焊墊佈局設計
提供了用於PCB設計的建議焊墊圖形，包括焊墊尺寸、形狀與間距。這確保了在迴流焊過程中形成良好的焊點。如果存在散熱焊墊設計，則會詳細說明以利於散熱。
5.3 極性識別
清晰的標記指示了陽極與陰極。這可能是一個凹口、一個點、一個綠色標記或不同的引腳長度/形狀。正確的極性對於電路操作至關重要。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴流焊溫度曲線
提供了建議的迴流焊溫度曲線，包括預熱、保溫、迴流與冷卻區。關鍵參數是峰值溫度、液相線以上時間與升溫速率。超過這些限制可能會損壞LED的塑膠封裝、內部焊線或螢光粉。
6.2 注意事項
在操作過程中應遵守靜電放電預防措施。避免對透鏡施加機械應力。不要使用可能侵蝕矽膠透鏡或塑膠本體的溶劑進行清潔。確保PCB清潔且助焊劑殘留物相容。
6.3 儲存條件
LED應儲存在乾燥、黑暗的環境中，並在建議的溫濕度水平下。它們通常裝在帶有乾燥劑與濕度指示卡的防潮包裝袋中運輸。如果暴露在高濕度環境中，可能需要在迴流焊前進行烘烤以防止"爆米花"效應。<30°C/85%RH）。它們通常裝在帶有乾燥劑與濕度指示卡的防潮包裝袋中運輸。如果暴露在高濕度環境中，可能需要在迴流焊前進行烘烤以防止"爆米花"效應。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 包裝規格
元件以捲帶包裝供應，用於自動化組裝。捲盤尺寸、帶寬、凹槽尺寸與元件方向均已標準化。每捲數量有明確規定。
7.2 標籤說明
捲盤標籤包含零件編號、數量、批號、日期代碼以及光通量、顏色與Vf的分級代碼等資訊。
7.3 型號編碼規則
零件編號編碼了關鍵屬性。典型的結構可能是：系列代碼 - 封裝尺寸 - 顏色/光通量分級 - 電壓分級 - 色溫 - 特殊選項。這允許精確識別元件的特性。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
基於其隱含的規格，此元件適用於顯示器的背光模組、一般指示燈、裝飾照明、汽車內飾照明以及標誌看板。
8.2 設計考量
務必使用限流電阻或恆流驅動器。在PCB佈局早期就考慮熱管理；使用散熱孔與足夠的銅箔面積進行散熱，尤其是對於較高功率的LED。對於顏色敏感的應用，指定嚴格的顏色分級並考慮來自顏色感測器的回饋。在系統亮度計算中考慮順向電壓變化與光輸出的熱降額。
9. 技術比較
與先前的修訂版相比，第3版修訂可能提供了改進，例如更高的發光效率、更好的顏色一致性、增強的可靠性數據或更新的封裝。本文件"永久"的失效期限表明它代表了一個成熟、穩定的產品版本，具有長期支援，這與一些技術規格書頻繁更新或廢止的快速演進元件不同。
10. 常見問題
10.1 "生命週期階段：修訂" 是什麼意思？
這表示這不是初始發布或已淘汰的產品，而是元件文件與規格的一個積極維護與更新的版本。
10.2 應如何解讀 "失效期限：永久"？
本文件沒有計劃的失效日期。這些規格被認為永久有效。然而，請務必檢查是否存在可能取代它的更新修訂版。
10.3 我可以在產品中混用不同分級的LED嗎？
混用分級可能導致單一產品內出現亮度或顏色的可見差異，這通常是不希望的。為了外觀均勻，請使用來自相同光通量與顏色分級的LED。對於非關鍵的指示燈，混用可能是可以接受的。
10.4 為什麼我的LED比預期暗？
常見原因包括工作電流低於指定值、由於散熱不良導致的高接面溫度、在簡單的電阻驅動電路中順向電壓變化影響電流，或隨著時間自然的光通量衰減。
11. 實際應用案例
設計案例：面板指示燈陣列
一個控制面板需要20個白光指示燈LED排列成網格。利用分級資訊，設計師從相同的光通量分級與相同的3步麥克亞當橢圓顏色分級中選擇所有LED，以確保均勻的亮度與顏色。選擇一個恆流驅動IC為每個LED提供20mA電流，並採用考慮了順向電壓分級的串並聯配置進行排列。PCB佈局在每個LED下方包含一個散熱焊墊，並通過散熱孔連接到接地層以管理熱量。將第6.1節中的迴流焊曲線編程到貼片機中。
12. 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型半導體的電洞在主動區複合，以光子的形式釋放能量。光的波長由半導體材料的能帶隙決定。白光LED通常是通過在藍光LED晶片上塗覆黃色螢光粉製成的；部分藍光被轉換為黃光，藍光與黃光的混合被感知為白光。不同的螢光粉混合物產生不同的白色調。
13. 發展趨勢
LED產業持續朝著更高效率的方向發展，在實驗室中已實現超過200 lm/W的數值。業界高度重視改善色彩品質，高演色性LED在高端照明中變得越來越普遍。微型化持續進行，封裝尺寸越來越小以適應高密度應用。整合驅動器與控制電路的智慧與連網LED是一個不斷增長的領域。此外，針對LED的新型材料研究以及用於下一代顯示器的微LED技術的進步代表了重要的未來方向。在各種操作條件下的可靠性與壽命仍然是持續研究與改進的領域。
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。 |