目錄
1. 產品概述
本文件詳述一款高亮度、反向貼裝晶片型 SMD LED 的技術規格。此元件採用先進的 AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料，以其高發光效率與卓越的色彩純度而聞名，特別是在紅色光譜範圍。其主要設計特點為反向貼裝結構，適用於 LED 安裝在印刷電路板（PCB）上，且發光方向與安裝面相反的應用。此封裝符合 EIA 標準，設計上與自動化取放設備相容，並適用於無鉛紅外線迴焊製程。產品以業界標準的 8mm 載帶包裝，並捲繞於 7 英吋捲盤上，以滿足高效能的大量生產需求。
2. 技術規格詳解
.1 Absolute Maximum Ratings
絕對最大額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。這些額定值是在環境溫度（Ta）為 25°C 下指定的。最大連續功耗為 75 mW。在正常工作條件下，直流順向電流不應超過 30 mA。對於脈衝操作，在嚴格的 1/10 工作週期且脈衝寬度為 0.1ms 的條件下，允許峰值順向電流達 80 mA。元件可承受最高 5 V 的反向電壓。工作溫度範圍為 -30°C 至 +85°C，而儲存溫度範圍稍寬，為 -40°C 至 +85°C。元件額定可承受峰值溫度 260°C、持續時間 10 秒的紅外線迴焊，這符合常見的無鉛組裝溫度曲線。
2.2 電氣與光學特性
關鍵性能參數是在 Ta=25°C、順向電流（IF）為 20 mA 的標準測試條件下量測的。發光強度（Iv）的典型值為 54.0 毫燭光（mcd），最小指定值為 18.0 mcd。此強度是使用近似於明視覺（CIE）人眼反應曲線的感測器與濾光片組合進行量測。元件具備非常寬廣的視角（2θ1/2）達 130 度，定義為發光強度降至軸向（正軸）值一半時的全角。峰值發射波長（λP）典型值為 639 奈米（nm），而主波長（λd）——在感知上定義顏色——典型值為 631 nm。譜線半寬（Δλ）為 20 nm，顯示出 AlInGaP 技術相對較窄的光譜頻寬特性。順向電壓（VF）在 20 mA 下典型值為 2.4 V，最大值為 2.4 V。當施加 5 V 反向偏壓時，反向電流（IR）限制在最大值 10 μA。
3. 分級系統說明
為確保不同生產批次間的亮度一致性，LED 會根據在 20 mA 下量測的發光強度進行分級。提供的分級代碼列表包含數個類別：M 級（18.0-28.0 mcd）、N 級（28.0-45.0 mcd）、P 級（45.0-71.0 mcd）、Q 級（71.0-112.0 mcd）以及 R 級（112.0-180.0 mcd）。每個級別內的強度容差為 +/-15%。此系統讓設計師能為其應用選擇合適的亮度等級，確保使用多顆 LED 的產品具有視覺上的一致性。
4. 性能曲線分析
雖然規格書中引用了特定的圖形曲線（例如，圖 1 為光譜分佈，圖 5 為視角圖案），但其數據點並未在文本中提供。通常，此類曲線會說明順向電流與發光強度之間的關係（顯示近乎線性的增加直至飽和）、環境溫度對發光強度的影響（顯示隨溫度升高而降低），以及峰值約在 639 nm 附近的詳細光譜功率分佈。這些曲線對於理解元件在非標準操作條件下的行為以及進行精確的光學系統設計至關重要。
5. 機械與封裝資訊
此元件符合標準的 EIA 封裝外形。詳細的封裝尺寸在規格書圖紙中提供，包括長度、寬度、高度和電極焊墊尺寸，均以毫米為單位指定，典型公差為 ±0.10 mm。反向貼裝的標示對 PCB 佈局至關重要；元件必須正確定向，使光線能透過電路板發射。規格書包含建議的焊接焊墊尺寸，以確保可靠的焊點以及在迴焊過程中正確對位。極性由封裝標記或焊墊設計指示。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴焊溫度曲線
提供了一個適用於無鉛製程的建議紅外線迴焊溫度曲線。關鍵參數包括預熱區溫度介於 150°C 至 200°C 之間、預熱時間最長可達 120 秒、本體峰值溫度不超過 260°C，以及溫度高於 260°C 的時間限制在最多 10 秒。建議此溫度曲線應遵循 JEDEC 標準，並針對生產中使用的特定 PCB 設計、錫膏和迴焊爐進行特性化。
6.2 操作與儲存
LED 對靜電放電（ESD）敏感。在操作過程中，必須採取適當的 ESD 防護措施，例如使用接地腕帶和防靜電工作站。關於儲存，若原始的含乾燥劑防潮袋未開封，元件應儲存在 ≤30°C 且 ≤90% 相對濕度（RH）的環境中，並在一年內使用。一旦開封，儲存環境不應超過 30°C 和 60% RH。暴露於環境條件下超過 672 小時（28 天，MSL 2a）的元件，在焊接前應在大約 60°C 下烘烤至少 20 小時，以去除吸收的水氣並防止在迴焊過程中發生爆米花現象。
6.3 清潔
若焊接後需要清潔，僅應使用指定的醇類溶劑，如乙醇或異丙醇。LED 應在常溫下浸泡少於一分鐘。使用未指定或具侵蝕性的化學清潔劑可能會損壞 LED 封裝材料。
7. 包裝與訂購資訊
本產品以與自動化組裝設備相容的載帶捲盤形式供應。載帶寬度為 8mm。捲盤直徑為 7 英吋，每滿盤通常包含 3000 顆元件。對於少於滿盤的數量，剩餘批次的最小包裝數量為 500 顆。包裝遵循 ANSI/EIA-481 規範。載帶上的空位以覆蓋帶密封，且載帶中允許連續缺失元件的最大數量為兩顆。
8. 應用建議
8.1 典型應用情境
此反向貼裝 LED 非常適合需要薄型設計的背光應用，例如薄膜開關、前面板指示燈，以及 LED 安裝在 PCB 背面的 LCD 背光。其寬廣的視角使其適用於需要從廣泛角度可見的區域照明或狀態指示燈。高亮度與穩定的紅色也使其適用於汽車內飾照明、消費性電子產品狀態燈和工業設備指示燈。
8.2 設計考量
驅動方式：LED 是電流驅動元件。為確保一致的亮度與顏色，並防止熱失控，必須使用恆流源或透過限流電阻來驅動。規格書參數基於 20mA；以不同電流驅動將影響強度、電壓和壽命。
熱管理：儘管功耗低，但將接面溫度維持在限制範圍內對於長期可靠性至關重要。若在高環境溫度或接近最大電流下操作，請確保 PCB 有足夠的銅箔面積或散熱孔。
光學設計：130 度的寬廣視角提供了漫射光型態。如需更聚焦的光線，可能需要外部透鏡或導光板。反向貼裝設計需要在 PCB 或前面板上開設適當尺寸的孔洞以供光線發射。
9. 技術比較與差異化
與傳統的穿孔式 LED 或標準的頂部發光 SMD LED 相比，此元件的關鍵差異在於其反向貼裝能力，實現了獨特的機械整合。使用 AlInGaP 技術相較於舊式的 GaAsP 或 GaP LED 具有優勢，包括顯著更高的發光效率（每單位電功率產生更多光輸出）、更好的顏色與輸出溫度穩定性，以及更優越的長期可靠性。高亮度、寬視角以及與自動化高溫迴焊製程相容性的結合，使其成為大量生產電子組件的現代化、具成本效益的解決方案。
10. 常見問題 (FAQ)
問：什麼是反向貼裝？
答：這表示 LED 設計為將其發光面朝下朝向電路板進行焊接。光線透過 PCB 上的孔洞射出或被反射，從而實現非常低高度的安裝。
問：我可以直接從 3.3V 或 5V 邏輯輸出驅動這顆 LED 嗎？
答：若沒有串聯電阻，則不能直接驅動。在 20mA 下，典型的順向電壓為 2.4V。必須根據電源電壓（Vsupply）、LED 順向電壓（Vf）和所需電流（If）計算限流電阻：R = (Vsupply - Vf) / If。例如，使用 5V 電源：R = (5V - 2.4V) / 0.020A = 130 歐姆（使用最接近的標準值）。
問：如何解讀分級代碼？
答：捲盤標籤上的分級代碼（例如 N、P、Q）表示該捲盤上 LED 保證的最小與最大發光強度範圍。選擇較高的分級代碼（如 Q 或 R）可確保更亮的 LED，但成本可能更高。
問：焊接前總是需要烘烤嗎？
答：若元件暴露於環境條件下（在其乾燥袋外）的時間超過指定的車間壽命（對於 MSL 2a 為 672 小時，即 28 天），則需要烘烤。這可防止在高溫迴焊焊接過程中因濕氣導致封裝破裂。
11. 實務設計與使用案例
案例：設計薄型狀態指示燈面板
一位設計師正在創建一個帶有多個狀態指示燈的控制面板。前面板後方的空間極其有限。透過使用反向貼裝 LED，他們可以將 LED 放置在主控制 PCB 的背面。PCB 在每個指示燈位置精確鑽孔。組裝後，LED 光線透過這些孔洞向上照射，照亮前面板上的半透明圖標。這消除了對獨立 LED 支架或導光柱的需求，減少了零件數量、組裝時間和產品的整體厚度。設計師使用恆流驅動 IC 為所有 LED 供電，確保即使順向電壓有微小變化也能保持亮度均勻。他們指定 P 級或 Q 級 LED，以保證即使光線透過面板圖標擴散後仍有足夠的亮度。
12. 技術原理介紹
此 LED 基於生長在基板上的 AlInGaP 半導體材料。當在 P-N 接面施加順向電壓時，電子和電洞被注入到主動區域，並在那裡復合。此復合過程以光子（光）的形式釋放能量。晶格中鋁、銦、鎵和磷原子的特定組成決定了能隙能量，這直接決定了發射光的波長（顏色）——在本例中，約為 631-639 nm 的紅光。然後，晶片被封裝在塑膠封裝中，以保護半導體晶粒、提供機械穩定性，並且通常包含一個透鏡來塑造光輸出型態，從而產生 130 度的寬廣視角。
13. 技術發展趨勢
LED 技術的總體趨勢是朝向更高效率（每瓦更多流明）、更高的功率密度、改善的顯色性以及更高的可靠性。對於像此類的指示燈型 LED，在保持或增加光輸出的同時，小型化持續發展。同時，業界也高度關注擴大可用顏色範圍以及改善顏色一致性（更嚴格的分級）。封裝技術的進步旨在實現更好的熱性能以支援更高的驅動電流，並增強與惡劣環境條件以及雙面迴焊等嚴苛組裝製程的相容性。
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。 |