目錄
1. 產品概述
本文件詳細說明一款 3030 中功率琥珀色 LED 的規格。此元件採用熱增強型環氧樹脂模塑封裝，旨在提供性能與成本效益的平衡。它被定位為在中功率領域內，提供優異的每瓦流明與每元流明表現的解決方案。此系列能夠處理從中功率至高達 1.3W 的功率等級，使其適用於需要穩健性能的應用。
1.1 主要特色與優勢
- 熱增強型 EMC 封裝設計：相較於傳統塑膠材料，EMC 材料提供了更佳的熱管理，從而帶來更好的可靠性和流明維持率。
- 高功率處理能力：能夠運作至高達 1.3W，填補了標準中功率與高功率 LED 之間的差距。
- 高驅動電流：支援最高 400mA 的順向電流，可在需要時提供更高的光輸出。
- 無鉛迴焊製程：相容於標準無鉛迴焊製程，便於現代化生產。
1.2 目標應用
此 LED 的主要應用包括汽車與信號用途，例如方向指示燈以及各種指定使用琥珀色光的信號燈。
2. 技術參數分析
2.1 產品選型與光學特性
涵蓋的特定型號為 T3CYE012C-**AA，這是一款螢光粉轉換型琥珀色 LED。其主波長範圍從最小值 585nm、典型值 590nm 到最大值 596nm。在標準測試條件下（順向電流 IF=350mA，環境溫度 Ta=25°C），典型光通量為 118 流明，規格最小值為 107 流明。光通量量測的公差為 ±7%。
2.2 電光與電氣參數
詳細的電氣與光學參數定義於相同的標準測試條件下（IF=350mA，Ta=25°C，RH60%）。
- 順向電壓：典型值為 3.1V，範圍從 3.0V（最小值）到 3.3V（最大值）。
- 逆向電流：在逆向電壓為 5V 時，最大值為 10 µA。
- 視角：半強度角典型值為 120 度。
- 熱阻：接面至焊點的熱阻典型值為 14 °C/W。
- 靜電放電：可承受高達 8000V（人體放電模型），顯示其良好的操作穩健性。
2.3 絕對最大額定值
這些額定值定義了可能導致永久損壞的極限。操作應維持在這些極限之內。
- 順向電流：400 mA（連續）
- 脈衝順向電流：500 mA（脈衝寬度 ≤100µs，工作週期 ≤1/10）
- 功率消耗：1360 mW
- 逆向電壓：5 V
- 操作溫度：-40°C 至 +105°C
- 儲存溫度：-40°C 至 +85°C
- 接面溫度：125°C
- 焊接溫度：260°C 持續 10 秒（或 230°C）。
重要注意事項：超過這些絕對最大額定值，即使是瞬間，也可能降低元件性能和可靠性。必須特別注意確保在操作條件下實際的功率消耗不超過額定值。
3. 性能特性與曲線
3.1 光譜與角度分佈
此 LED 發射琥珀色光譜，中心波長約為 590nm。視角分佈圖顯示典型的朗伯或近朗伯分佈模式，具有 120 度的半角，提供寬廣的照明。
3.2 順向電流特性
順向電流與相對光通量之間的關係是非線性的。光通量隨電流增加，但在較高電流下最終會因熱效應而飽和並下降。圖表顯示在 Ta=25°C 下的性能。順向電壓 vs. 順向電流曲線展示了二極體的特性，VF 隨電流呈對數增加。
3.3 溫度依存性
LED 的性能受溫度影響顯著。
- 光通量 vs. 溫度：相對光通量隨著環境溫度增加而減少。這是系統熱設計的關鍵因素。
- 順向電壓 vs. 溫度：順向電壓通常隨著接面溫度升高而降低，這在某些應用中可用於溫度監控。
- 色偏移 vs. 溫度：CIE 色度座標會隨著環境溫度變化而偏移。對於需要在溫度範圍內保持顏色點一致的應用，此數據至關重要。
3.4 降額與最大電流 vs. 溫度
一個關鍵圖表顯示了兩種不同熱阻情境下，最大允許順向電流隨環境溫度變化的函數關係。隨著環境溫度升高，必須降低最大安全電流，以防止接面溫度超過其最大額定值 125°C。例如，在 105°C 環境溫度下，對於較高熱阻路徑，允許電流會顯著下降至約 147mA。此曲線對於設計可靠的系統至關重要，特別是在高溫環境中。
4. 色區結構與控制
LED 根據其 CIE 色度座標被分類到不同的色區，以確保生產中的顏色一致性。規格書定義了特定的色區代碼及其在 CIE 1931 色度圖上對應的 x 和 y 座標範圍。色座標的量測不確定度為 ±0.007。這種分區允許設計師為其應用選擇顏色匹配度高的 LED，這對於多 LED 陣列或外觀均勻性很重要的產品至關重要。
5. 應用指南與設計考量
5.1 熱管理
有效的熱管理是可靠使用此 LED 最關鍵的面向。從接面到焊點典型 14 °C/W 的熱阻意味著必須有效地將熱量從 LED 封裝導出。這需要一個設計良好的 PCB，具有足夠的散熱孔，並在必要時連接到散熱器。必須使用降額曲線來確定給定環境溫度和系統熱阻下的最大驅動電流。
5.2 電氣驅動
雖然此 LED 可處理高達 400mA 的電流，但為獲得最佳壽命和效率，通常應在 350mA 或以下驅動，如標準測試數據所示。建議使用恆流驅動器以確保穩定的光輸出並保護 LED 免受電流尖峰影響。驅動器設計必須考慮順向電壓的變化範圍。
5.3 焊接與操作
此元件適用於無鉛迴焊製程。峰值焊接溫度不應超過 260°C 持續 10 秒。在操作和組裝過程中應遵循標準的 ESD 預防措施，因為此元件的 ESD 額定值為 8000V。
5.4 光學設計
120 度的視角使此 LED 適用於需要寬光束角的應用。對於需要更聚焦光線的應用，則需要二次光學元件。設計師在指定對顏色要求嚴格的應用時，也應考慮溫度和壽命期間可能的顏色偏移。
6. 比較與定位
此 3030 EMC LED 定位於傳統低功率 SMD LED 與陶瓷基板高功率 LED 之間。其在中功率領域的主要優勢包括：比標準塑膠封裝更好的熱性能、比更小封裝更高的驅動電流和光輸出潛力，以及對於不需要極端光通量密度的應用，其成本結構通常比高功率 LED 更具優勢。琥珀色版本特別針對其光譜帶的效率進行了優化，使其在必須高效滿足法規光度要求的汽車信號應用中具有競爭力。
7. 常見問題（基於技術參數）
問：在典型工作點下的實際功耗是多少？
答：在 350mA 典型測試條件和典型 Vf 3.1V 下，電功率輸入約為 1.085W。
問：在高溫下光輸出會下降多少？
答：圖 6 中的圖表顯示了相對光通量與環境溫度的關係。確切的下降幅度取決於熱設計，但趨勢顯示隨著溫度接近最大操作極限，光通量會顯著下降。
問：我可以用恆壓源驅動此 LED 嗎？
答：不建議。LED 是電流驅動元件。順向電壓有公差且隨溫度變化。恆壓源可能導致過大電流並迅速失效。請務必使用恆流驅動器或主動限流的電路。
問："PC Amber" 這個標示是什麼意思？
答：PC 代表螢光粉轉換。藍光 LED 晶片塗覆了一層螢光粉，將部分藍光轉換為更長的波長，從而產生最終的琥珀色光。這種方法比使用直接發射的琥珀色半導體材料可以提供更高的效率和更好的一致性。
8. 實務設計案例
情境：設計一個高可靠性的汽車方向燈模組，必須在環境溫度高達 85°C 的環境中運作。
設計步驟：
- 熱分析：確定系統從 LED 接面到環境的熱阻。假設一個設計良好的 PCB 使 Rj-a = 35°C/W。
- 電流降額：參考圖 8。對於 85°C 的環境溫度和估計在 30 至 40°C/W 之間的 Rj-a，進行內插以找出最大允許順向電流。這將顯著低於 400mA，可能在 250-300mA 範圍內。
- 驅動器選擇：選擇一個恆流驅動器，能夠在預期的輸入電壓範圍和溫度下穩定地提供降額後的電流。
- 光學合規性：計算在降額電流和高溫下的預期光通量，以確保最終組裝滿足方向燈應用所需的光度強度要求。
- 顏色一致性：指定所需的色區，以確保模組中的所有 LED 匹配，並考慮隨溫度變化的小幅色偏移，這通常在此應用中是可接受的。
這種系統化的方法確保 LED 在其安全工作區域內運作，在要求嚴苛的應用中最大化其壽命和可靠性。
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。 |