橢圓形藍光LED 5484BN 技術規格書 - 封裝尺寸 - 電壓 2.8-3.6V - 發光強度 720-1450mcd - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一款精密光學性能橢圓形LED的規格。此元件專為乘客資訊標誌及類似顯示系統應用而設計。其核心設計原理著重於提供明確的空間輻射圖形，這對於在圖形顯示中實現均勻照明與混色至關重要。

此LED具備高發光強度輸出，適用於戶外及高環境光環境。透鏡的橢圓形狀是關鍵差異化特點，創造了針對水平標誌優化的非對稱視角。此特性結合110度與40度的垂直軸寬視角，確保從各種角度都能獲得良好的可見度。封裝材料採用抗紫外線環氧樹脂，增強了在陽光照射下的長期可靠性與色彩穩定性，這對於戶外廣告與可變訊息標誌至關重要。

2. 技術參數詳解

2.1 絕對最大額定值

此元件設計在嚴格的電氣與熱限值內運作，以確保可靠性。絕對最大額定值定義了可能導致永久損壞的閾值。

• 順向電流 (I_F):30 mA (直流)。這是可施加的最大連續電流。
• 脈衝順向電流 (I_FP):100 mA，允許在1 kHz、工作週期1/10的脈衝條件下使用。這允許短暫的高亮度運作。
• 逆向電壓 (V_R):5 V。在逆向偏壓下超過此電壓可能損壞LED接面。
• 功率耗散 (P_d):100 mW。此參數限制了可轉換為熱能的總電功率。
• 操作與儲存溫度:元件可在-40°C至+85°C下運作，並可在-40°C至+100°C下儲存。
• 焊接溫度:可承受260°C最長5秒，與標準無鉛焊接製程相容。
• 靜電放電 (ESD):可承受1000V（人體放電模型），表示具備中等程度的ESD防護。仍建議遵循適當的ESD處理程序。

2.2 電光特性

這些參數在標準測試條件下量測 (T_a=25°C, I_F=20mA)，並定義了LED的核心性能。

• 發光強度 (I_V):範圍從最小720 mcd到最大1450 mcd。典型值落在此範圍內，提供高亮度。
• 視角 (2θ_1/2):非對稱，為110° x 40°。較大的110°角度通常對齊以提供寬廣的水平視角，而40°角度則提供較集中的垂直光束。
• 峰值波長 (λ_p):典型值為468 nm，表示最大光譜功率發射點。
• 主波長 (λ_d):範圍從465 nm到475 nm。這定義了人眼感知的光線顏色（藍色）。
• 光譜半高寬 (Δλ):典型值為26 nm。這量測光譜純度；較窄的寬度表示更飽和的藍色。
• 順向電壓 (V_F):在20mA下範圍從2.8V到3.6V。這對於驅動電路設計以確保適當的電流調節至關重要。
• 逆向電流 (I_R):在V_R=5V下最大為50 μA，表示良好的接面品質。

3. 分級系統說明

為確保生產中的色彩與亮度一致性，LED會根據關鍵參數進行分級。

3.1 發光強度分級

LED根據其在20mA下量測的發光強度分為四個等級 (G2, H1, H2, J1)。

• G2:720 ~ 860 mcd
• H1:860 ~ 1030 mcd
• H2:1030 ~ 1210 mcd
• J1:1210 ~ 1450 mcd

量測不確定度為±10%。設計師可選擇分級以在顯示器上實現特定亮度水平或均勻性。

3.2 主波長分級

色彩一致性透過四個波長等級 (1a, 1b, 2a, 2b) 進行管理。

• 1a:465.0 ~ 467.5 nm
• 1b:467.5 ~ 470.0 nm
• 2a:470.0 ~ 472.5 nm
• 2b:472.5 ~ 475.0 nm

量測不確定度為±1.0 nm。此分級對於需要精確色彩匹配的應用至關重要，例如藍色與其他顏色混合的全彩標誌。

3.3 順向電壓分級

順向電壓分為四個等級 (0, 1, 2, 3)，以協助驅動器設計與電源管理。

• 0:2.8 ~ 3.0 V
• 1:3.0 ~ 3.2 V
• 2:3.2 ~ 3.4 V
• 3:3.4 ~ 3.6 V

量測不確定度為±0.1V。使用相同電壓分級的LED可以簡化串聯或並聯陣列中的限流電阻計算。

4. 性能曲線分析

規格書參考了典型的電光特性曲線。雖然文中未提供具體圖表，但此類LED的標準曲線通常包括：

• 相對發光強度 vs. 順向電流 (I-V曲線):顯示光輸出如何隨電流增加，通常在最大額定電流前呈近線性關係。它凸顯了恆流驅動對於穩定亮度的重要性。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度:展示光輸出的熱降額。發光強度通常隨接面溫度上升而降低，這是封閉式標誌中熱管理的關鍵考量。
• 順向電壓 vs. 接面溫度:顯示V_F的負溫度係數。順向電壓隨溫度升高而下降，這可能影響簡單電阻式驅動電路的性能。
• 光譜分佈:繪製相對強度與波長的圖表，顯示在~468 nm處的峰值與26 nm半高寬，確認藍色光發射。
• 視角圖形:說明非對稱輻射圖形 (110° x 40°) 的極座標圖，對於標誌中的光學設計以將光線導向所需位置至關重要。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此LED採用特定的橢圓形透鏡封裝。規格書中的關鍵尺寸註記包括：

• 所有尺寸單位為毫米 (mm)。
• 標準公差為±0.25 mm，除非另有說明。
• 法蘭下方樹脂的最大突出量為1.5 mm。
• 連筋切除後，該部分會露出裸銅合金。若在組裝或塗覆保護層時未妥善保護，此區域可能易於氧化。

文中參考了精確的尺寸圖但未詳細說明。此封裝設計用於通孔安裝 (DIP)。

6. 焊接與組裝指南

6.1 接腳成型

• 彎曲必須在距離環氧樹脂燈泡底部至少3 mm處進行，以防止對內部晶粒與打線造成應力。
• 接腳成型必須在焊接製程之前完成。
• 彎曲時避免對LED封裝施加應力。
• 在室溫下切割導線架。高溫切割可能引發熱衝擊。
• PCB孔必須與LED接腳精確對齊。對齊不良導致接腳應力可能使環氧樹脂劣化並影響LED性能。

6.2 儲存條件

• 建議儲存條件：≤30°C 且 ≤70% 相對濕度 (RH)。
• 在此條件下的最長儲存壽命：自出貨日起3個月。
• 如需更長時間儲存（最長1年），請將LED置於充有氮氣並放置乾燥劑的密封容器中。
• 避免在高濕度下快速溫度變化以防止凝結，這可能導致濕氣侵入並在焊接時造成故障（"爆米花效應"）。

6.3 焊接製程

提供了手焊與波焊的詳細建議。

• 通用規則:保持焊點與環氧樹脂燈泡之間的最小距離為3 mm。
• 手焊:烙鐵頭溫度 ≤300°C（適用最大30W烙鐵）。每個接腳焊接時間 ≤3 秒。
• 波焊/浸焊:
  • 預熱溫度：≤100°C（持續 ≤60 秒）。
  • 焊錫槽溫度：≤260°C。
  • 槽內焊接時間：≤5 秒。
• 避免在LED處於高溫時對接腳施加應力。
• 請勿對同一LED進行超過一次的焊接（浸焊或手焊）。
• 在焊接後冷卻至室溫前，保護環氧樹脂燈泡免受機械衝擊/振動。
• 避免從峰值焊接溫度快速冷卻。

文中參考了建議的焊接溫度曲線，通常顯示升溫、預熱、峰值溫度 (260°C) 以及受控的冷卻過程。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 包裝規格

LED包裝具備ESD防護與清晰標籤。

• 初級包裝:每防靜電袋裝500顆。
• 次級包裝:5袋裝入一個內箱（總計2,500顆）。
• 三級包裝:10個內箱裝入一個外箱（總計25,000顆）。

7.2 標籤資訊

袋上與箱上的標籤包含用於追溯與正確應用的關鍵資訊：

• CPN (客戶料號):客戶內部參考編號。
• P/N (生產料號):製造商料號（例如 5484BN/BADC-AGJA/P/MS）。
• QTY (數量):包裝內件數。
• CAT (類別):發光強度與順向電壓分級的組合代碼（例如 H1-2）。
• HUE:主波長分級代碼（例如 1b）。
• REF (參考):額外的參考資訊。
• LOT No:可追溯的生產批號。
• Production Place:標示製造國家。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

如規格所述，此LED專為以下應用設計：

• 彩色圖形標誌與訊息看板:其高強度與橢圓形光形使其成為標誌背光或直接照明的理想選擇，確保可讀性。
• 可變訊息標誌 (VMS):用於高速公路、機場與公共交通系統。分級系統確保大型多LED顯示器具有一致的色彩與亮度。
• 商業戶外廣告:抗紫外線環氧樹脂與穩固的設計支援在暴露於陽光與天氣的惡劣戶外環境中的長期可靠性。
• 乘客資訊標誌:特定的空間輻射圖形設計用於與紅色和綠色LED混合，在全彩顯示器中創造各種顏色。

8.2 設計考量

• 驅動電路:使用設定為20mA（或更低以降低亮度/功耗）的恆流驅動器，以確保穩定運作與壽命。設計串聯電路時需考量V_F分級。
• 熱管理:儘管每顆LED的功率耗散僅100mW，但封閉式標誌中的高密度陣列可能產生顯著熱量。確保足夠的通風或散熱以將接面溫度維持在安全限值內，從而保持光輸出與使用壽命。
• 光學設計:利用110° x 40°的視角。將LED定向，使110°軸覆蓋所需的水平視角區域。如有需要，可使用二次光學元件（擴散板、透鏡）進一步塑形光束。
• ESD防護:儘管ESD等級為1kV，在處理與組裝過程中仍需實施標準的ESD預防措施。

9. 技術比較與差異化

雖然規格書中未直接與其他料號比較，但可推斷此LED的關鍵差異化特點：

• 橢圓形透鏡 vs. 標準圓形透鏡:主要差異化點。橢圓形透鏡創造矩形輻射圖形，與圓形透鏡的圓形圖形相比，對於照亮矩形標誌區域更有效率，減少光線浪費。
• 為混色匹配的輻射圖形:規格書明確指出輻射圖形為紅/綠/藍混色應用而匹配。這表示經過精心的光學設計，以確保在RGB像素群組中各種視角下的均勻色彩混合。
• 高強度分級:提供高達1450mcd的分級，為陽光下可讀應用提供高亮度選項。
• 抗紫外線環氧樹脂:對於戶外使用壽命至關重要的特性，可防止封裝材料隨時間變黃與透光率下降。

10. 常見問題（基於技術參數）

10.1 峰值波長與主波長有何不同？

峰值波長 (λ_p~468 nm)是LED發射最大光功率的波長。主波長 (λ_d465-475 nm)是人眼感知與LED顏色相同的單色光波長。主波長對於顯示器中的色彩規格更為相關。

10.2 我可以持續以30mA驅動此LED以獲得最大亮度嗎？

可以，30mA是絕對最大連續順向電流。然而，在最大額定值下運作會產生更多熱量，並可能隨時間加速光衰。為獲得最佳壽命與可靠性，建議在測試電流20mA或以下驅動，除非高亮度是必需的且熱管理非常良好。

10.3 訂購時應如何解讀分級代碼（例如 H1-2, 1b）？

"CAT"代碼（例如 H1-2）結合了發光強度分級 (H1 = 860-1030 mcd) 與順向電壓分級 (2 = 3.2-3.4V)。"HUE"代碼（例如 1b = 467.5-470.0 nm）指定了主波長分級。指定這些分級可確保您收到性能特性緊密集中的LED，以獲得一致的顯示效果。

10.4 為何儲存壽限限制為3個月，超過會發生什麼事？

在標準工廠條件 (≤30°C/70%RH) 下的3個月限制是為了防止濕氣透過塑膠封裝吸收。3個月後，濕度水平可能超過焊接的安全限值，在高溫迴焊過程中存在內部分層或破裂的風險（"爆米花效應"）。對於更長時間的儲存，充氮乾燥環境可防止濕氣侵入，將安全儲存時間延長至一年。

11. 設計導入案例研究

情境：設計高亮度戶外可變訊息標誌 (VMS)

1. 需求分析:標誌必須在陽光下可讀，在-20°C至+60°C溫度下運作，並具有均勻的色彩表現。
2. LED選擇:選擇此橢圓形藍光LED，因其高強度（選擇J1分級以獲得最大亮度）、適用戶外的抗紫外線環氧樹脂，以及為與紅綠LED混色而匹配的輻射圖形。
3. 電氣設計:LED以串聯排列。驅動器為恆流型，設定為18mA（略低於20mA以保留餘裕）。使用最壞情況的V_F（來自分級3的3.6V）來計算每串所需的最小驅動器電壓。
4. 熱設計:PCB採用金屬基板 (MCPCB)，以有效將熱量從LED陣列導出。進行熱模擬以確保在最高環境溫度下LED接面溫度保持在85°C以下。
5. 光學與機械設計:LED安裝時其110°軸水平對齊標誌。在陣列上方放置二次擴散板，將單個LED光點混合成平滑、均勻的光板。
6. 採購與組裝:訂購LED時指定分級代碼（例如強度用J1，波長用2a），以確保所有生產批次的一致性。組裝過程中嚴格遵守焊接曲線與儲存指南。

12. 工作原理

此LED基於InGaN（氮化銦鎵）半導體晶片。當施加超過二極體閾值（約2.8-3.6V）的順向電壓時，電子與電洞被注入半導體的主動區域。它們復合，以光子形式釋放能量。InGaN合金的特定成分決定了能隙能量，進而定義了發射光的波長——在此例中為藍光譜 (~468 nm)。圍繞晶片的橢圓形環氧樹脂透鏡作為主要光學元件，將發射光折射並塑形成所需的110° x 40°輻射圖形。

13. 技術趨勢

用於標誌的LED持續演進。雖然此規格書代表成熟的通孔 (DIP) 產品，但一般產業趨勢包括：

• 效率提升 (lm/W):更新的晶片技術與螢光粉允許在相同或更低的驅動電流下獲得更高的光輸出，降低功耗與熱負載。
• 表面黏著元件 (SMD) 採用:與傳統DIP封裝相比，SMD封裝允許更高的密度、自動化組裝，且通常具有更好的熱路徑，儘管DIP在某些高功率或舊有設計中仍具相關性。
• 改善的色彩再現與色域:半導體材料與螢光粉系統的進步使LED具有更窄的光譜峰值與更飽和的色彩，擴展了全彩顯示器的色域。
• 整合智慧功能:一些現代標誌LED整合了內建驅動器（IC驅動LED）或可定址性，簡化了系統設計。
• 增強可靠性與壽命:封裝材料的持續改進，例如在一些高功率應用中以更穩固的矽膠取代環氧樹脂，帶來更長的操作壽命與更好的耐惡劣環境能力。

本規格書描述的產品在此背景下，作為一個針對特定應用利基的專業化、光學優化元件，其橢圓形光束圖形與高強度輸出提供了明顯的優勢。