Table of Contents
- 1. 產品概述
- 1.1 一般說明
- 1.2 功能特點
- 1.3 應用領域
- 2. 技術參數
- 2.1 電氣與光學特性(在 Ts=25°C,IF=350mA 條件下)
- 2.2 絕對最大額定值(在 Ts=25°C 條件下)
- 3. 分級系統
- 3.1 順向電壓分級
- 3.2 光通量分檔
- 3.3 主波長分檔
- 4. 性能曲線
- 4.1 順向電壓 vs. 順向電流
- 4.2 順向電流 vs. 相對強度
- 4.3 溫度 vs. 相對強度
- 4.4 最大順向電流 vs. Ts
- 4.5 光譜分佈
- 4.6 輻射場型
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸
- 5.2 焊接圖樣
- 5.3 載帶與捲盤
- 5.4 標籤規格
- 5.5 防潮包裝
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 迴流焊接曲線
- 6.2 手工焊接
- 6.3 注意事項
- 7. 包裝與訂購資訊
- 8. 應用建議
- 8.1 散熱設計
- 8.2 電流調節
- 8.3 環境相容性
- 8.4 靜電放電
- 9. 技術比較
- 10. 常見問題
- 11. 案例研究:植物生長照明
- 12. 運作原理
- 13. 發展趨勢
- LED規格術語
- 光電性能
- 電氣參數
- Thermal Management & Reliability
- Packaging & Materials
- Quality Control & Binning
- Testing & Certification
1. 產品概述
此陶瓷封裝LED採用基板上的InGaN技術,在緊湊的3.45mm x 3.45mm x 2.20mm尺寸內提供高亮度藍光。專為需要可靠性能與廣視角的通用照明及特殊應用而設計。
1.1 一般說明
此LED基於在基板上生長的InGaN(氮化銦鎵)半導體材料,發出藍光。封裝採用陶瓷基板搭配矽膠封裝,提供優異的熱管理與長期穩定性。
1.2 功能特點
- 陶瓷封裝提供卓越散熱效能
- 極寬視角(120°)
- 適用於所有SMT組裝與迴流焊製程
- 提供編帶與捲盤包裝(1000件/捲)
- 濕度敏感等級:Level 1(MSL1)
- 符合RoHS規範
1.3 應用領域
- 裝飾性彩色燈具與燈條
- 植物照明(光合作用)
- 景觀與建築照明
- 舞台攝影照明
- 飯店、零售、辦公與住宅室內照明
- 通用照明
2. 技術參數
2.1 電氣與光學特性(在 Ts=25°C,IF=350mA 條件下)
| 參數 | 符號 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 | 測試條件 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 順向電壓 | VF | 2.6 | - | 3.4 | V | IF=350mA |
| 光通量 | IV | 20 | - | 40 | lm | IF=350mA |
| 總輻射通量 | Φe | 500 | - | 850 | mW | IF=350mA |
| Dominant Wavelength | λD | 445 | - | 460 | nm | IF=350mA |
| 反向電流 | IR | - | - | 10 | µA | VR=5V |
| 視角 | 2θ1/2 | - | 120 | - | deg | IF=350mA |
2.2 絕對最大額定值(在 Ts=25°C 條件下)
| 參數 | 符號 | 額定值 | 單位 |
|---|---|---|---|
| 功率耗散 | PD | 5100 | mW |
| 順向電流 | IF | 1500 | mA |
| 峰值順向電流(1/10 工作週期,0.1ms) | IFP | 1650 | mA |
| 逆向電壓 | VR | 5 | V |
| 靜電放電 (HBM) | ESD | 2000 | V |
| 操作溫度 | TOPR | -40 ~ +85 | °C |
| 儲存溫度 | TSTG | -40 ~ +85 | °C |
| 接面溫度 | TJ | 125 | °C |
注意:上述順向電壓量測公差為±0.1V。主波長公差±1nm。發光強度公差±10%。
3. 分級系統
LED 在 IF=350mA 條件下,依順向電壓、光通量及主波長進行分級,以確保應用時的一致性。
3.1 順向電壓分級
| 分級代碼 | 電壓範圍 (V) |
|---|---|
| F0 | 2.6 - 2.8 |
| G0 | 2.8 - 3.0 |
| H0 | 3.0 - 3.2 |
| I0 | 3.2 - 3.4 |
3.2 光通量分檔
| 分級代碼 | 光通量範圍 (lm) |
|---|---|
| FA1 | 20 - 25 |
| FA2 | 25 - 30 |
| FA3 | 30 - 35 |
| FA4 | 35 - 40 |
3.3 主波長分檔
| 分級代碼 | 波長範圍 (nm) |
|---|---|
| A01 | 445 - 450 |
| A00 | 450 - 455 |
| B00 | 455 - 460 |
4. 性能曲線
4.1 順向電壓 vs. 順向電流
圖 1-6 顯示順向電壓隨順向電流增加而上升。在 350mA 時,典型 VF 約為 3.0V。超過 1000mA 後,電壓會升至約 3.4V。此曲線對於設計定電流驅動器至關重要。
4.2 順向電流 vs. 相對強度
圖1-7顯示,相對發光強度會隨著正向電流增加而上升,但在較高電流下,由於效率下降,斜率會隨之減緩。此LED在接近1750mA時達到最大相對強度。
4.3 溫度 vs. 相對強度
如圖1-8所示,相對強度會隨著焊點溫度(Ts)升高而下降。在115°C時,強度約降至25°C時數值的60%。因此,適當的熱管理至關重要。
4.4 最大順向電流 vs. Ts
圖1-9提供了降額資訊:在Ts=25°C時,最大正向電流為1500mA;而在Ts=85°C時,則降至約400mA。務必在降額限制範圍內操作。
4.5 光譜分佈
發射光譜(圖 1-10)峰值約在 455nm 處,半高全寬約為 20-25nm,此為 InGaN 藍光 LED 的典型特徵。未觀察到二次峰值。
4.6 輻射場型
此 LED 具有近似朗伯體的輻射模式,視角寬達 120°(半角 60°)。相對強度在偏離光軸 ±60° 時降至 50%。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
LED 本體尺寸為 3.45mm × 3.45mm × 2.20mm(長 × 寬 × 高)。陶瓷基板提供了穩固的基底。俯視圖顯示方形晶粒區域;側視圖顯示包含矽膠透鏡的高度為 2.20mm。底視圖顯示兩個用於陽極與陰極的大型焊墊,以及一個用於熱連接的小型焊墊。極性以凹口或「+」符號標示,如圖 1-4 所示。
5.2 焊接圖樣
建議的 PCB 焊盤佈局尺寸如圖 1-5 所示。陽極焊盤為 3.40mm × 1.30mm,陰極焊盤為 3.50mm × 0.50mm,間距為 0.30mm。請確保適當的防焊層與銅厚以利熱管理。
5.3 載帶與捲盤
LED 以 12mm 寬的載帶供應,口袋間距為 4.0mm。每捲包含 1000 顆。載帶的前導與尾端部分各有 50 個空口袋。捲盤尺寸:外徑 178±1mm,內徑 59mm,寬度 14.0±0.5mm。
5.4 標籤規格
每捲標籤上標示有料號、規格號碼、批號、分 bin 代碼(光通量、波長、電壓)、數量以及生產日期代碼。
5.5 防潮包裝
卷軸連同乾燥劑及濕度指示卡密封於防潮袋中,再裝入紙箱以利運送。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴流焊接曲線
The recommended reflow profile has a ramp-up rate ≤3°C/s, preheat from 150°C to 200°C for 60-120s, then ramp to 217°C (TL) and stay above TL for >60s but <120s, reaching a peak temperature of 260°C for max 10s. Cooling rate ≤6°C/s. Total time from 25°C to peak ≤8 minutes.
6.2 手工焊接
如需手工焊接,請使用溫度≤300°C的烙鐵,焊接時間≤3秒,且每個焊點僅限一次。
6.3 注意事項
矽膠封裝材質較軟。在取放或焊接後,請勿對透鏡施加壓力。焊接後應避免PCB彎曲。迴焊後請勿快速冷卻LED。
7. 包裝與訂購資訊
Standard packaging: 1000 pieces per reel. Multiple reels are packed in a moisture barrier bag and then in a cardboard box. Storage conditions before opening: temperature ≤30°C, humidity ≤75% RH for up to 6 months. After opening: use within 168 hours at ≤30°C, ≤60% RH. 如果 exceeded, bake at 60±5°C, <5% RH for 24 hours.
訂購資訊包含標示助焊劑與波長分 bin 的料號。請洽詢製造商以了解具體的 bin 供應情況。
8. 應用建議
8.1 散熱設計
考量其高功率特性,需使用足夠的散熱片以將接面溫度維持在125°C以下。在高電流應用中,請使用導熱孔與金屬核心PCB(MCPCB)。
8.2 電流調節
務必使用恆定電流源。僅使用電阻器不足以應付串聯/並聯燈串。請考慮VF分檔變異,並採用適當的電流平衡措施。
8.3 環境相容性
Avoid exposure to sulfur compounds (>100ppm), bromine and chlorine (>900ppm each, total <1500ppm). Do not use adhesives or potting materials that outgas volatile organic compounds (VOCs) that can discolor the silicone.
8.4 靜電放電
這些LED對靜電放電敏感(HBM 2kV)。操作時請使用接地工作檯、防靜電腕帶及離子風機。
9. 技術比較
與傳統PLCC(塑膠導線晶片載體)LED相比,陶瓷封裝具有更低的熱阻、在高溫下更高的可靠性,以及更佳的耐硫侵蝕能力。寬達120°的發光角度使其適用於擴散照明應用。多種光通量與色溫分檔的選擇,可精細調整光輸出與色彩一致性。
10. 常見問題
問:為達到最佳效率,建議的順向電流是多少? 答:在350mA下,LED能提供良好的光通量與發光效率平衡。較高電流雖能增加輸出,但會因效率衰減(droop)而降低效率。
問:這些LED能否並聯使用? 答:可以,但每個LED應配備各自的限流電阻,或由定電流源驅動,以因應順向電壓(VF)的差異。
問:焊接後應如何清潔LED? 答:建議使用異丙醇。請勿使用超音波清洗,以免損壞LED。
問:儲存壽命為何? A:未開封之包裝可於30°C/75%RH條件下儲存6個月。開封後請於168小時內使用,或於使用前進行烘烤。
11. 案例研究:植物生長照明
一款園藝照明燈具採用100顆此款藍光LED搭配紅光LED設計,以產生最佳化光合作用的光譜。LED安裝於具導熱孔的鋁基MCPCB上。在350mA操作電流下,該燈具可提供4000流明、主波長450nm的藍光,涵蓋1平方公尺的種植面積。陶瓷封裝確保在40°C環境溫度下穩定運作。寬廣的發光角度使其在近冠層應用中無需二次光學元件。
12. 運作原理
此款藍光LED採用於藍寶石或矽基板上成長之InGaN/GaN多重量子井結構。當施加順向偏壓時,電子與電洞於主動區復合,以光子形式釋放能量。InGaN的能隙決定了發射波長,此元件之波長落在藍光區域(445-460 nm)。陶瓷封裝提供電氣隔離,並將晶粒的熱能有效傳導至PCB。
13. 發展趨勢
高功率LED封裝的趨勢是朝向更小的封裝尺寸與更高的電流承載能力。此類陶瓷封裝正成為需要高可靠度與熱性能應用的標準。未來發展包括進一步提升牆壁插頭效率、縮小分檔範圍以獲得更好的色彩一致性,以及將智慧控制功能直接整合於封裝中。
LED規格術語
LED技術名詞完整說明
光電性能
| 術語 | 單位/表示法 | 簡易說明 | 為何重要 |
|---|---|---|---|
| 發光效率 | lm/W(流明每瓦) | 每瓦電力的光輸出,數值越高代表越節能。 | 直接決定能源效率等級與電費成本。 |
| 光通量 | lm(流明) | 光源發出的總光量,通常稱為「亮度」。 | 判斷光線是否足夠明亮。 |
| 視角 | ° (度),例如 120° | 光強度降至一半時的角度,決定光束寬度。 | 影響照明範圍與均勻度。 |
| CCT (色溫) | K (克爾文),例如 2700K/6500K | 光線的暖度/冷度,數值越低偏黃/暖,數值越高偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| CRI / Ra | 無單位,0–100 | 準確呈現物體色彩的能力,Ra≥80 即為良好。 | 影響色彩真實性,適用於商場、博物館等高要求場所。 |
| SDCM | MacAdam 橢圓階數,例如「5-step」 | 色彩一致性指標,階數越小代表色彩越一致。 | 確保同一批 LED 的顏色均勻一致。 |
| Dominant Wavelength | nm(奈米),例如 620nm(紅色) | 對應彩色LED顏色的波長。 | 決定紅、黃、綠單色LED的色調。 |
| 光譜分佈 | 波長對強度曲線 | 顯示各波長的強度分佈。 | 影響演色性與品質。 |
電氣參數
| 術語 | 符號 | 簡易說明 | 設計考量 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓 | Vf | 啟動LED所需的最低電壓,類似「啟動門檻」。 | 驅動器電壓必須 ≥ Vf,串聯LED時電壓會累加。 |
| 順向電流 | 如果 | 正常LED運作時的電流值。 | Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan. |
| 最大脈衝電流 | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流,用於調光或閃爍控制。 | Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage. |
| 逆向電壓 | Vr | LED 可承受的最大逆向電壓,超過可能導致崩潰。 | 電路必須防止反接或電壓突波。 |
| 熱阻 | Rth (°C/W) | 從晶片到焊點的熱傳導阻抗,數值越低越好。 | 高熱阻抗需要更強的散熱能力。 |
| 靜電放電耐受度 | V (HBM),例如 1000V | 承受靜電放電的能力,越高代表越不易受損。 | 生產中需採取防靜電措施,尤其對敏感型LED。 |
Thermal Management & Reliability
| 術語 | 關鍵指標 | 簡易說明 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 接面溫度 | Tj (°C) | LED晶片內部的實際運作溫度。 | 每降低10°C可能使壽命延長一倍;過高則會導致光衰與色偏。 |
| 流明衰減 | L70 / L80(小時) | 亮度降至初始值70%或80%所需的時間。 | 直接定義LED的「使用壽命」。 |
| 光通維持率 | %(例如70%) | 經過一段時間後所保留的亮度百分比。 | 表示長期使用下的亮度保持能力。 |
| 色偏 | Δu′v′ 或 MacAdam 橢圓 | 使用過程中的顏色變化程度。 | 影響照明場景中的色彩一致性。 |
| 熱老化 | 材料劣化 | 長期高溫導致的劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色改變或開路故障。 |
Packaging & Materials
| 術語 | 常見類型 | 簡易說明 | Features & Applications |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 外殼材料保護晶片,提供光學/熱介面。 | EMC:耐熱性佳、成本低;陶瓷:散熱更好、壽命更長。 |
| 晶片結構 | 正裝、覆晶 | 晶片電極配置 | 覆晶封裝:散熱更佳、效率更高,適用於高功率 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋藍光晶片,將部分光轉換為黃光/紅光,混合成白光 | 不同螢光粉會影響效率、色溫(CCT)與演色性(CRI) |
| 透鏡/光學元件 | 平面、微透鏡、TIR | 表面上的光學結構用於控制光線分佈。 | 決定視角與光線分佈曲線。 |
Quality Control & Binning
| 術語 | 分檔(Binning)內容 | 簡易說明 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼範例:2G, 2H | 按亮度分組,每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批次的亮度均勻。 |
| 電壓分檔 | 代碼範例:6W, 6X | 依順向電壓範圍進行分組。 | 有助於驅動器匹配,提升系統效率。 |
| 顏色分檔 | 5-step MacAdam ellipse | 依色座標進行分組,確保範圍緊密。 | 保證色彩一致性,避免燈具內出現色差。 |
| CCT Bin | 2700K、3000K 等 | 按CCT分組,每組對應相應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的CCT需求。 |
Testing & Certification
| 術語 | 標準/測試 | 簡易說明 | 重要性 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持率測試 | 在恆溫下進行長期點亮,記錄亮度衰減。 | 用於估算LED壽命(搭配TM-21)。 |
| TM-21 | 壽命估算標準 | 根據LM-80數據估算實際條件下的壽命。 | 提供科學化的壽命預測。 |
| IESNA | Illuminating Engineering Society | 涵蓋光學、電氣、熱測試方法。 | 業界公認的測試基礎。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保不含有害物質(鉛、汞)。 | 國際市場准入要求。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能源效率認證 | 照明產品的能源效率與性能認證。 | 用於政府採購、補貼計畫,有助於提升競爭力。 |