目錄
1. 產品概述
本文件詳述一款高亮度、反向安裝表面黏著元件 (SMD) 藍光 LED 的規格。此元件採用 InGaN (氮化銦鎵) 晶片，以產生高效且明亮的藍光而聞名。專為自動化組裝製程設計，包裝於 8mm 載帶並捲繞於 7 吋捲盤上，便於大量生產。此 LED 符合 RoHS (有害物質限制) 指令，歸類為適用於現代電子製造的綠色產品。
2. 深入技術參數分析
2.1 絕對最大額定值
元件的工作極限定義於環境溫度 (Ta) 25°C 下。最大連續順向電流 (DC) 為 20 mA。在脈衝條件下（佔空比 1/10，脈衝寬度 0.1ms），允許較高的峰值順向電流 100 mA。最大功耗為 76 mW。工作溫度範圍為 -20°C 至 +80°C，而儲存溫度範圍則為 -30°C 至 +100°C。焊接方面，可承受最高 260°C 的紅外線迴流焊，時間最長 10 秒。
2.2 電氣與光學特性
關鍵性能參數的測量條件為 Ta=25°C 且順向電流 (IF) 為 20 mA，除非另有說明。
- 發光強度 (IV)：範圍從最小值 28.0 mcd 到最大值 180.0 mcd。未指定典型值，表示分級範圍較廣。
- 視角 (2θ1/2)：寬視角為 130 度，定義為發光強度降至軸向值一半時的離軸角度。
- 峰值發射波長 (λP)：典型值為 468 nm。
- 主波長 (λd)：範圍從 465.0 nm 到 475.0 nm，定義了感知的顏色。
- 光譜線半寬度 (Δλ)：約為 25 nm，表示藍光的光譜純度。
- 順向電壓 (VF)：在 20 mA 電流下，範圍從 2.80 V 到 3.80 V。
- 逆向電流 (IR)：當施加 5V 逆向電壓 (VR) 時，最大值為 10 μA。此元件並非設計用於逆向偏壓操作。
重要註記闡明了測量條件：發光強度使用 CIE 人眼響應濾波器測量，並強調需注意靜電放電 (ESD)，建議採取適當的接地與操作程序。
3. 分級系統說明
產品根據關鍵參數進行分級，以確保應用中的一致性。提供三個獨立的分級維度：
3.1 順向電壓分級
分級代碼為 D7 至 D11，每個代碼涵蓋 0.2V 的範圍，從 2.80V 到 3.80V，每個分級的容差為 ±0.1V。
3.2 發光強度分級
分級代碼為 N、P、Q 和 R。強度範圍從 28-45 mcd (N) 到 112-180 mcd (R)，每個分級的容差為 ±15%。
3.3 主波長分級
分級代碼為 AC (465.0-470.0 nm) 和 AD (470.0-475.0 nm)，每個分級的容差嚴格控制在 ±1 nm。
這種多維度分級允許設計師為其電路選擇符合特定電壓、亮度和顏色要求的 LED。
4. 性能曲線分析
規格書參考了在 25°C 環境溫度下測量的典型電氣與光學特性曲線。雖然提供的文本未詳細說明具體圖表，但此類曲線通常包括：
- 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)：顯示非線性關係，對於設計限流電路至關重要。
- 發光強度 vs. 順向電流：展示光輸出如何隨電流增加而增加，直至達到最大額定值。
- 發光強度 vs. 環境溫度：顯示輸出隨溫度升高而下降，對於熱管理非常重要。
- 光譜分佈：相對強度與波長的關係圖，以 468 nm 的峰值波長為中心，半寬度約為 25 nm。
這些曲線對於預測非標準條件下的性能至關重要。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
此 LED 符合 EIA 標準 SMD 封裝。所有尺寸均以毫米為單位提供，一般公差為 ±0.10 mm。具體的佔位面積和高度在封裝圖中定義，這對於 PCB (印刷電路板) 佈局至關重要。
5.2 極性識別與焊墊設計
作為反向安裝元件，其焊接方向與標準頂部發光 LED 相反。規格書包含建議的焊接焊墊尺寸，以確保可靠的焊點並在迴流焊過程中正確對齊。正確識別極性對於防止安裝錯誤至關重要。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴流焊溫度曲線
提供了適用於無鉛製程的建議紅外線迴流焊溫度曲線。關鍵參數包括預熱區 (150-200°C)、最高峰值溫度 260°C，以及液相線以上時間不超過 10 秒。此曲線基於 JEDEC 標準，以確保可靠性。規格書指出，最佳曲線可能因 PCB 設計、焊錫膏和爐體特性而異，並建議針對特定電路板進行特性分析。
6.2 手工焊接
若必須進行手工焊接，建議烙鐵溫度不超過 300°C，每個焊墊的最大焊接時間為 3 秒，且僅限一次。
6.3 清潔
僅在必要時進行清潔。允許使用的清潔劑為乙醇或異丙醇，在常溫下清洗時間少於一分鐘。禁止使用未指定的化學品，因為它們可能會損壞 LED 封裝。
6.4 儲存條件
對於未開封、帶有乾燥劑的防潮袋，應儲存在 ≤30°C 且相對濕度 (RH) ≤90% 的環境中，保存期限為一年。開封後，LED 應儲存在 ≤30°C 且相對濕度 ≤60% 的環境中。從原始包裝中取出的元件，建議在 672 小時 (28 天，MSL 2a) 內進行紅外線迴流焊。若儲存時間超過此期限，建議在組裝前以約 60°C 烘烤至少 20 小時。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 載帶與捲盤規格
LED 供應於 8mm 寬的凸版載帶上，以覆蓋帶密封，並捲繞在直徑 7 吋 (178mm) 的捲盤上。標準捲盤數量為 3000 顆。對於剩餘數量，指定最小訂購量為 500 顆。包裝遵循 ANSI/EIA 481 標準，每捲最多允許連續缺失兩個元件。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
此藍光 LED 適用於廣泛需要指示燈、背光或裝飾照明的應用，例如消費性電子產品、辦公設備、通訊裝置和家用電器。其反向安裝設計使其非常適合需要光線從 PCB 背面透過基板或面板發射的應用。
8.2 設計考量
- 電流限制：務必使用串聯電阻或恆流驅動器，將順向電流限制在 20 mA DC 或以下。
- ESD 防護：在操作和組裝過程中實施 ESD 防護措施，因為 LED 對靜電放電敏感。
- 熱管理：確保 PCB 設計允許充分的散熱，特別是在高環境溫度或接近最大電流下工作時，以維持光輸出和壽命。
- 光學設計：設計導光板或透鏡時，需考慮其 130 度的寬視角。
9. 技術比較與差異化
此 LED 的主要差異化特點是其反向安裝配置以及其使用的超高亮度 InGaN 晶片。與標準頂部發光 LED 相比，反向安裝封裝為特定光路提供了設計靈活性。與舊技術相比，InGaN 技術提供了更高的效率和更明亮的藍光輸出。全面的分級系統還允許在生產過程中更嚴格地控制顏色和亮度，這對於需要顏色一致性的應用來說是一大優勢。
10. 常見問題 (FAQ)
問：反向安裝 LED 的用途是什麼？
答：反向安裝 LED 設計為將其發光面朝下焊接在 PCB 上。然後光線透過電路板上的孔洞或開口，或透過半透明材料發射出來。這對於創造時尚、齊平安裝的指示燈非常有用。
問：我可以直接用 5V 電源驅動這個 LED 嗎？
答：不行。順向電壓範圍為 2.8V 至 3.8V。將其直接連接到 5V 會導致過大電流流過，可能損壞 LED。您必須使用限流電阻或穩壓器。
問：捲盤標籤上的分級代碼（例如 D9、Q、AC）是什麼意思？
答：它指定了該捲盤上 LED 的電氣和光學特性。"D9" 表示順向電壓介於 3.20V 和 3.40V 之間。"Q" 表示發光強度介於 71.0 和 112.0 mcd 之間。"AC" 表示主波長介於 465.0 和 470.0 nm 之間。
問：開袋後這些 LED 可以儲存多久？
答：為獲得最佳效果並避免濕度敏感等級 (MSL) 問題，應在暴露於工廠環境條件 (<30°C/60% RH) 後的 672 小時 (28 天) 內進行焊接。若儲存時間更長，則需要進行烘烤。
11. 實務設計與使用案例
情境：為網路路由器設計狀態指示燈面板。
設計師需要多個明亮的藍光 LED 來指示 "電源"、"網際網路" 和 "Wi-Fi" 狀態。面板設計要求光線透過前塑膠邊框上雷射蝕刻的小圖標發出，PCB 安裝在後面。使用此反向安裝藍光 LED 是理想的選擇。設計師將：
1. 將 LED 放置在 PCB 的底面，與每個圖標下方的孔洞對齊。
2. 選擇分級代碼（例如，R 代表高亮度，AD 代表略偏綠的藍色調）以確保外觀均勻。
3. 完全按照建議的焊墊佈局設計 PCB 佔位面積。
4. 為 3.3V 電源計算限流電阻：R = (3.3V - VF_典型值) / 0.020A。使用典型 VF 3.3V，R = 0 歐姆，這不可行。因此，他們會使用較低的電流（例如 15 mA）或選擇具有較低 VF (D7 或 D8) 的分級，以獲得可用的電阻值，確保 LED 在規格範圍內工作。
12. 技術原理介紹
此 LED 基於由氮化銦鎵 (InGaN) 製成的半導體二極體結構。當施加順向電壓時，電子和電洞在半導體的主動區域復合，以光子（光）的形式釋放能量。InGaN 合金的特定成分決定了能隙能量，這直接對應於發射光的波長（顏色）——在本例中為藍光 (~468 nm)。"反向安裝" 純粹指機械封裝方向；其底層的電致發光原理與任何標準 LED 相同。
13. 產業趨勢與發展
SMD LED 的趨勢持續朝向更高效率（每瓦更多流明）、更小的封裝尺寸和更高的可靠性發展。用於藍光和綠光 LED 的 InGaN 技術在輸出和壽命方面持續改進。業界也越來越重視更嚴格的顏色和強度分級，以滿足全彩顯示器和建築照明等應用的需求，這些應用中一致性至關重要。此外，封裝技術的進步著重於改善熱性能，以允許更高的驅動電流而不影響壽命，並增強與自動取放和迴流焊製程的兼容性，以實現具成本效益的大規模生產。
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。 |