目錄
- 1. 產品概述
- 2. 深入技術參數分析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電光特性
- 3. 分級系統說明
- 3.1 演色性指數 (CRI) 分級
- 3.2 光通量分級
- 3.3 順向電壓 (VF) 分級
- 3.4 色度 (顏色) 分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 順向電壓偏移 vs. 接面溫度 (圖 1)
- 4.2 相對發光強度 vs. 順向電流 (圖 2)
- 4.3 相對光通量 vs. 接面溫度 (圖 3)
- 4.4 順向電流 vs. 順向電壓 (圖 4)
- 4.5 最大驅動電流 vs. 焊接溫度 (圖 5)
- 4.6 輻射圖 (圖 6)
- 4.7 光譜分佈
- 5. 應用指南與設計考量
- 5.1 電氣驅動
- 5.2 熱管理
- 5.3 光學整合
- 6. 比較與差異化
- 7. 常見問題 (FAQ)
- 7.1 我可以用恆壓源驅動這顆 LED 嗎？
- 7.2 料號中的 "U6" 代表什麼意思？
- 7.3 規格書中列出 R9 最小值為 0。這對色彩品質意味著什麼？
- 7.4 我可以串聯多少顆 LED？
- 8. 實務設計範例
1. 產品概述
67-22ST 系列代表採用業界標準 PLCC-2 (塑膠引線晶片載體) 封裝形式的 SMD (表面黏著元件) 中功率 LED 家族。這些元件旨在提供高效能的白光輸出，使其適用於廣泛的通用與裝飾照明應用。其核心設計理念著重於在發光性能、能源效率、可靠性和成本效益之間取得最佳平衡。
此 LED 採用封裝於透明樹脂中的 InGaN (氮化銦鎵) 晶片技術，此組合負責產生白光。此封裝的特點是佔位面積小且視角寬廣 (通常為 120 度)，有助於實現均勻的光線分佈。本系列的一個關鍵特點是符合現代環境與安全標準，包括無鉛、符合 RoHS、符合 REACH 以及滿足無鹵素要求 (Br<900ppm, Cl<900ppm, Br+Cl<1500ppm)。
此 LED 的主要目標市場包括一般環境照明、裝飾與建築照明、娛樂照明、指示燈背光，以及任何需要穩定、高品質白光的各種照明任務。其封裝形式與性能參數非常適合整合到 LED 燈條、模組、燈板與改裝燈泡中。
2. 深入技術參數分析
本節詳細解析定義 LED 在標準條件下 (焊接點溫度 Tsoldering = 25°C) 操作邊界與性能的關鍵參數。
2.1 絕對最大額定值
這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。不保證在這些極限下或接近極限的操作，在可靠的設計中應予以避免。
- 順向電流 (IF)：180 mA (連續)。
- 峰值順向電流 (IFP)：300 mA (脈衝，工作週期 1/10，脈衝寬度 10ms)。此額定值對於涉及 PWM (脈衝寬度調變) 調光的設計至關重要。
- 功率消耗 (Pd)：522 mW。這是封裝在不超過其熱極限下所能散發的最大功率。
- 操作溫度 (Topr)：-40°C 至 +85°C。此元件額定可在寬廣的環境溫度範圍內操作。
- 儲存溫度 (Tstg)：-40°C 至 +100°C。
- 熱阻 (RθJ-S)：21 °C/W (接面至焊接點)。這是熱管理設計的關鍵參數。它表示每消耗一瓦功率，接面溫度將比焊接點溫度高出 21°C。
- 最大接面溫度 (Tj)：115°C。半導體接面溫度不得超過此值。
- 焊接溫度：迴焊指定為 260°C，最長 10 秒。允許手焊溫度為 350°C，最長 3 秒。在 PCB 組裝過程中必須嚴格遵守這些限制。
重要注意事項：這些 LED 對靜電放電 (ESD) 敏感。在組裝和處理過程中必須遵循適當的 ESD 處理程序 (使用接地腕帶、導電墊等)。
2.2 電光特性
這些參數定義了 LED 在其標稱順向電流 65mA 下操作時的典型性能。
- 光通量 (Φ)：最小光輸出因產品型號 (相關色溫 - CCT) 而異，如量產表中所示，範圍從 36 lm 到 39 lm。適用 ±11% 的典型公差。
- 順向電壓 (VF)：在 65mA 下最大值為 2.9V，典型公差為 ±0.1V。實際 VF 有分級 (見第 3 節)。
- 演色性指數 (CRI - Ra)：對於 "K" 分級代碼，最小值為 80，公差為 ±2。R9 值 (紅色飽和度) 規定最小值為 0。
- 視角 (2θ1/2)：通常為 120 度。這是發光強度降至峰值一半時的全角。
- 發光效率：對於特定型號 (例如 4000K, 5000K)，在 65mA 順向電流條件下計算，典型效率最高可達 225 lm/W。
- 逆向電流 (IR)：當施加 5V 逆向電壓 (VR) 時，最大值為 50 µA。
3. 分級系統說明
為確保生產中的顏色與亮度一致性，LED 會被分類到不同的分級中。67-22ST 系列針對關鍵參數採用全面的分級系統。
3.1 演色性指數 (CRI) 分級
產品編號包含 CRI 的代碼。對於本系列，使用代碼 "K"，對應於最小 CRI (Ra) 80。
3.2 光通量分級
光通量根據 LED 的 CCT 進行分級。分級代碼 (例如 36L2, 39L2) 定義了以流明為單位的最小和最大光通量範圍。
- 2700K：分級包括 36L2 (36-38 lm)、38L2 (38-40 lm)、40L2 (40-42 lm)。
- 3000K/3500K：分級包括 38L2 (38-40 lm)、40L2 (40-42 lm)、42L2 (42-44 lm)。
- 4000K/5000K/5700K/6500K：分級包括 39L2 (39-41 lm)、41L2 (41-43 lm)、43L2 (43-45 lm)。
光通量的公差為 ±11%。
3.3 順向電壓 (VF) 分級
順向電壓被分組和分級，以協助電路設計實現一致的電流驅動。分級代碼是產品編號的一部分 (例如 "29" 在 5M403929U6 中)。
- 群組 2629：此群組包括分級 26A (2.6-2.7V)、27A (2.7-2.8V) 和 28A (2.8-2.9V)。產品編號範例使用了此群組的上限，最大 2.9V。
順向電壓的公差為 ±0.1V。
3.4 色度 (顏色) 分級
LED 在每個相關色溫 (CCT) 的 5 階麥克亞當橢圓內進行分級。這確保了所有相同訂購 CCT (2700K, 3000K, 3500K, 4000K, 5000K, 5700K, 6500K) 的 LED 在視覺上顏色一致，因為它們落在 CIE 1931 色度圖上一個非常小的區域內。提供的表格列出了每個 CCT 階段的目標 Cx、Cy 座標和橢圓參數 (a, b, theta)。色度座標的公差為 ±0.01。
4. 性能曲線分析
規格書提供了數張圖表，說明關鍵參數之間的關係。理解這些對於穩健的系統設計至關重要。
4.1 順向電壓偏移 vs. 接面溫度 (圖 1)
此曲線顯示 LED 的順向電壓 (VF) 隨著接面溫度 (Tj) 升高而線性下降。這是半導體二極體的特性。對於熱管理或恆流驅動設計，必須考慮此負溫度係數，以避免使用恆壓源時發生熱失控。
4.2 相對發光強度 vs. 順向電流 (圖 2)
光輸出與電流並非線性比例。雖然輸出隨電流增加而增加，但在較高電流下，由於效率下降和熱效應增加，關係趨於次線性。顯著高於標稱 65mA 的操作，每瓦光輸出的效益將遞減，並產生更多熱量。
4.3 相對光通量 vs. 接面溫度 (圖 3)
這是最關鍵的曲線之一。它展示了 LED 光輸出隨著接面溫度上升而減少的情況。高接面溫度直接導致效率降低 (每瓦流明) 並加速光衰 (壽命縮短)。有效的散熱對於維持性能和壽命至關重要。
4.4 順向電流 vs. 順向電壓 (圖 4)
這是二極體的經典 I-V (電流-電壓) 曲線。它顯示了指數關係。對於設定為 65mA 的恆流驅動器，LED 兩端的電壓將約為 2.9V 或更低，具體取決於特定的 VF 分級和溫度。
4.5 最大驅動電流 vs. 焊接溫度 (圖 5)
此圖表根據焊接點溫度 (Ts) 定義了最大允許順向電流的降額。隨著 Ts 升高，必須降低最大安全操作電流，以防止接面溫度超過其 115°C 的極限。此圖表對於設計在高環境溫度下運行的應用至關重要。
4.6 輻射圖 (圖 6)
此極座標圖直觀地表示了光強度的空間分佈。67-22ST 呈現朗伯或近朗伯分佈模式，這是具有圓頂透鏡的 PLCC 封裝的典型特徵，從而產生了寬廣的 120 度視角。
4.7 光譜分佈
規格書包含光譜功率分佈圖 (波長 vs. 相對強度)。這顯示了 LED 在可見光譜範圍內的發射輪廓。對於白光 LED，這通常是藍色峰值 (來自 InGaN 晶片) 與更寬的黃色螢光粉發射相結合。此曲線的形狀直接影響演色性指數 (CRI) 和所感知的白光品質。
5. 應用指南與設計考量
5.1 電氣驅動
必須使用恆流驅動：LED 是電流驅動元件。強烈建議使用恆流 (CC) 驅動器，以確保穩定的光輸出並防止熱失控。標稱驅動電流為 65mA。雖然絕對最大值為 180mA，但在高於標稱電流下操作將降低效率和壽命。對於調光，PWM (脈衝寬度調變) 是首選方法，因為它能保持顏色一致性。
5.2 熱管理
這是影響可靠性和性能的最重要單一因素。
- 散熱片：PCB 必須充當有效的散熱片。使用具有足夠銅面積 (鋪銅) 並連接到 LED 散熱焊盤 (焊接點) 的電路板。
- 熱路徑：最小化從 LED 接面到環境的熱阻。21°C/W 的 RθJ-S 是從接面到電路板焊接點的熱阻。您必須加上從電路板到環境的熱阻。
- 計算：使用以下公式估算 Tj：Tj = Ts + (Pd * RθJ-S)，其中 Ts 是 PCB 上焊接點的測量溫度。確保在所有操作條件下 Tj 遠低於 115°C。
5.3 光學整合
寬廣的 120 度光束角適用於需要漫射、均勻照明的應用。對於更聚焦的光束，則需要二次光學元件 (透鏡、反射器)。透明樹脂封裝與大多數常見的光學材料相容。
6. 比較與差異化
67-22ST 系列透過幾個關鍵屬性在中功率 LED 市場中定位：
- 平衡的性能：它提供了效率 (典型值最高 225 lm/W)、良好的 CRI (最小 80) 和寬廣的 CCT 範圍的強大組合，使其成為一款多功能的通用元件。
- 標準化封裝：PLCC-2 封裝無處不在，確保了與現有製造流程、貼片設備和光學系統的廣泛相容性。
- 全面的分級：針對光通量、電壓和色度 (5 階麥克亞當橢圓) 的詳細分級，為設計師提供了確保最終產品品質一致性所需的可預測性，特別是在多 LED 陣列中。
- 環境合規性：完全符合 RoHS、REACH 和無鹵素標準，使設計能夠適應具有嚴格法規的全球市場。
7. 常見問題 (FAQ)
7.1 我可以用恆壓源驅動這顆 LED 嗎？
不建議這樣做。VF 的負溫度係數在恆壓驅動下可能導致熱失控。恆流驅動器對於穩定和安全操作至關重要。
7.2 料號中的 "U6" 代表什麼意思？
"U6" 是順向電流指數，指定了標稱操作順向電流 (IF) 為 65mA。
7.3 規格書中列出 R9 最小值為 0。這對色彩品質意味著什麼？
R9 值為 0 表示此 LED 不保證能增強深紅色調的呈現。雖然它滿足一般 CRI Ra 80+ 的要求，但在準確呈現紅色至關重要的應用中 (例如，肉類或農產品的零售照明)，可能需要具有更高指定 R9 值 (例如 >50) 的 LED。
7.4 我可以串聯多少顆 LED？
數量取決於您的驅動器輸出電壓順應範圍。在 65mA 下，每顆 LED 的最大 VF 為 2.9V，一個 24V 的驅動器理論上可以驅動約 8 顆串聯的 LED (8 * 2.9V = 23.2V)，並留有一些餘量。請務必考慮電壓公差和溫度效應。
8. 實務設計範例
情境：設計一個用於櫥櫃下照明的線性 LED 模組，包含 10 顆 LED，CCT 4000K，以 65mA 驅動。
- 元件選擇：選擇 67-22ST/KKX-5M403929U6/2T。這指定了：CRI 80+ (K)、CCT 4000K (4039)、最小光通量 39 lm (39)、最大 VF 2.9V (29)、電流 65mA (U6)。
- 電氣設計：選擇輸出為 65mA 的恆流驅動器。驅動器的輸出電壓範圍必須至少覆蓋 10 * (VF 最小值) 到 10 * (VF 最大值) = ~26V 到 29V，並加上餘量。
- 熱設計：使用鋁基板 (MCPCB) 或標準 FR4 PCB，其頂層具有大面積、連續的銅平面並連接到 LED 焊盤。確保燈具外殼提供散熱路徑。
- 光學設計：對於漫射照明，LED 可以直接使用。為了更均勻的外觀，可以在陣列上方放置一個擴散罩。
- 預期性能：總光通量大約為 10 * [39 至 41 lm] = 390 至 410 lm (基於分級的最小值)，系統效率在很大程度上取決於熱設計和驅動器效率。
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。 |