目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 產品特點
- 1.2 應用領域
- 2. 封裝尺寸
- 3. 額定值與特性
- 3.1 絕對最大額定值
- 3.2 建議的紅外線迴焊溫度曲線
- 3.3 電氣與光學特性
- 4. 分級系統
- 4.1 光通量/發光強度分級
- 4.2 順向電壓分級
- 4.3 主波長分級
- 5. 典型性能曲線
- 6. 使用指南
- 6.1 清潔
- 6.2 建議的 PCB 焊墊佈局
- 6.3 載帶與捲盤包裝
- 7. 注意事項與應用說明
- 7.1 預期用途
- 7.2 儲存條件
- 7.3 焊接製程
- 8. 設計考量與技術分析
- 8.1 電流驅動
- 8.2 熱管理
- 8.3 光學設計
- 8.4 波長與顏色一致性
- 9. 比較與選型指引
- 10. 常見問題 (FAQ)
1. 產品概述
本文件詳述一款表面黏著裝置 (SMD) 發光二極體 (LED) 的規格。此元件專為自動化印刷電路板 (PCB) 組裝製程設計，其微型化外型適合空間受限的應用。其主要光源為氮化銦鎵 (InGaN) 半導體，透過水清透鏡產生藍色光輸出。
1.1 產品特點
- 符合 RoHS (有害物質限制) 指令。
- 以 12mm 載帶包裝於 7 英吋直徑捲盤，適用於自動化取放。
- 標準化 EIA (電子工業聯盟) 封裝外型。
- 輸入相容於積體電路 (IC) 邏輯位準。
- 設計相容於自動化組裝設備。
- 適用於紅外線 (IR) 迴焊製程。
- 預處理以符合 JEDEC (聯合電子裝置工程委員會) 濕度敏感等級 3。
1.2 應用領域
此 LED 旨在廣泛用於各類電子設備中，作為狀態指示燈、信號燈或符號照明。典型的應用領域包括：
- 通訊設備 (例如：無線/行動電話、網路系統)。
- 辦公室自動化設備 (例如：筆記型電腦)。
- 家用電器。
- 工業控制面板。
- 前面板背光。
- 室內標誌。
2. 封裝尺寸
此 LED 符合標準 SMD 封裝外型。所有關鍵尺寸，包括長度、寬度、高度及焊墊位置，均於規格書圖表中提供，標準公差為 ±0.2 mm，除非另有說明。透鏡顏色為水清，光源顏色為藍色 (InGaN)。
3. 額定值與特性
3.1 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極限。其規格條件為環境溫度 (Ta) 25°C。
- 功率消耗 (Pd)：102 mW
- 峰值順向電流 (IFP)：100 mA (於 1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度下)
- 連續順向電流 (IF)：30 mA DC
- 操作溫度範圍：-40°C 至 +85°C
- 儲存溫度範圍：-40°C 至 +100°C
3.2 建議的紅外線迴焊溫度曲線
提供符合 J-STD-020B 標準的無鉛迴焊建議溫度曲線。此曲線包含預熱、均熱、迴焊及冷卻階段，峰值溫度不超過 260°C。遵循此曲線對於防止組裝過程中 LED 封裝受熱損壞至關重要。
3.3 電氣與光學特性
此為典型性能參數，測量條件為 Ta=25°C 及順向電流 (IF) 20 mA，除非另有註明。
- 光通量 (Φv)：0.56 lm (最小)，1.40 lm (最大)。使用過濾至 CIE 明視覺響應的感測器測量。
- 發光強度 (Iv)：180 mcd (最小)，450 mcd (最大)。由光通量推導出的參考值。
- 視角 (2θ1/2)：120 度 (典型)。定義為發光強度降至軸向值一半時的全角。
- 主波長 (λd)：448 nm (最小)，458 nm (最大)。代表藍光的感知顏色。
- 譜線半高寬 (Δλ)：25 nm (典型)。表示藍光發射的光譜純度。
- 順向電壓 (VF)：2.6 V (最小)，3.4 V (最大)，於 IF=20mA 下。
- 逆向電流 (IR)：10 μA (最大)，於 VR=5V 下。注意：此元件並非設計用於逆向偏壓操作；此參數僅供漏電流測試參考。
4. 分級系統
LED 依性能分級，以確保一致性。設計者可選擇特定等級以滿足應用對亮度、電壓及顏色的要求。
4.1 光通量/發光強度分級
等級 (S1, S2, T1, T2) 定義了在 20mA 下光通量及相關發光強度的最小與最大值。
4.2 順向電壓分級
等級 (D6, D7, D8, D9) 定義了在 20mA 下順向電壓 (VF) 的範圍，每級公差為 ±0.1V。這有助於設計一致的電流驅動電路。
4.3 主波長分級
等級 (AA, AB) 定義了在 20mA 下主藍色波長的嚴格範圍，每級公差為 ±1nm，確保顏色一致性。
5. 典型性能曲線
規格書包含關鍵關係的圖形表示：
- 相對發光強度 vs. 順向電流：顯示光輸出如何隨電流增加，通常在較高電流下呈次線性關係。
- 順向電壓 vs. 順向電流：說明二極體的 I-V 特性。
- 相對發光強度 vs. 環境溫度：展示光輸出的負溫度係數；強度隨接面溫度上升而降低。
- 視角分佈圖：顯示發光強度空間分佈的極座標圖。
6. 使用指南
6.1 清潔
若焊接後需清潔，僅使用指定溶劑。將 LED 浸入室溫下的乙醇或異丙醇中，時間少於一分鐘。避免使用未指定的化學品，以免損壞環氧樹脂透鏡或封裝。
6.2 建議的 PCB 焊墊佈局
提供表面黏著焊墊的焊墊圖形設計。遵循此建議可確保迴焊過程中形成正確的焊點、機械穩定性及散熱。
6.3 載帶與捲盤包裝
詳細說明了載帶 (凹槽尺寸、間距) 及 7 英吋捲盤的尺寸。載帶使用上蓋保護元件。標準捲盤數量為 3000 顆。
7. 注意事項與應用說明
7.1 預期用途
此 LED 設計用於一般用途電子設備。不適用於故障可能危及生命或健康的安全關鍵應用 (例如：航空、醫療生命維持系統)。用於此類用途時，需諮詢製造商。
7.2 儲存條件
- 密封袋：儲存於 ≤30°C 及 ≤70% RH。開袋後一年內使用。
- 開袋後：儲存於 ≤30°C 及 ≤60% RH。對於從乾燥袋取出的元件，需在 168 小時內 (MSL 等級 3) 完成紅外線迴焊。
- 延長儲存 (已開封)：儲存於帶有乾燥劑的密封容器中。若儲存超過 168 小時，建議在焊接前以 60°C 烘烤 48 小時，以去除吸收的水氣，防止迴焊時發生 \"爆米花效應\"。
7.3 焊接製程
提供詳細焊接條件：
- 迴焊：遵循符合 JEDEC 標準的溫度曲線，包含預熱、峰值溫度 ≤260°C，並控制液相線以上時間。
- 手動焊接：若有必要，使用烙鐵溫度 ≤300°C，最多 3 秒，且僅施作一次。
遵守這些限制對於防止 LED 內部結構及環氧樹脂透鏡的熱劣化至關重要。
8. 設計考量與技術分析
8.1 電流驅動
絕對最大連續電流為 30mA，典型工作點為 20mA。為確保使用壽命及穩定的光輸出，強烈建議使用恆流源驅動 LED，而非恆壓源。可使用簡單的串聯電阻搭配穩壓電源，但其阻值必須根據特定 LED 的順向電壓等級 (VF) 及所需電流計算，並考量電源變動。
8.2 熱管理
最大功率消耗為 102mW，對於低工作週期的指示燈用途，通常不需要散熱片。然而，對於涉及高環境溫度、以最大電流連續運作，或多顆 LED 緊密排列的應用，PCB 佈局應在 LED 焊墊周圍提供足夠的銅箔面積作為散熱片。這有助於維持較低的接面溫度，對於保持光輸出及操作壽命至關重要。
8.3 光學設計
120 度的視角相當寬廣，使此 LED 適合需要寬廣可見度的應用。如需更聚焦的光線，則需要二次光學元件 (例如：透鏡、導光管)。水清透鏡提供最小的光擴散，與擴散透鏡相比，能產生更強烈、點狀的外觀。
8.4 波長與顏色一致性
主波長的嚴格分級 (AA/AB 等級內 ±1nm) 是需要在多個單元間保持藍色一致性的應用 (例如多 LED 顯示器或背光陣列) 的關鍵特性。設計者應指定所需的波長等級以確保視覺均勻性。
9. 比較與選型指引
選擇 SMD LED 時，需比較的關鍵參數包括：發光強度/光通量 (亮度)、視角 (光束擴散)、順向電壓 (驅動器設計)、主波長 (顏色) 及封裝尺寸。此特定 LED 在常見的 SMD 封裝中，提供了適中亮度、極寬視角及標準藍色的平衡組合，使其成為狀態指示的通用選擇。對於更高亮度的需求，應選擇來自更高光通量等級 (T1, T2) 的元件。對於較低功耗，選擇具有較低 VF 等級 (D6, D7) 並搭配適當限流電阻的元件將更具優勢。
10. 常見問題 (FAQ)
問：我可以直接用 5V 邏輯接腳驅動此 LED 嗎？
答：不行。典型順向電壓約為 3.0V，5V 電源會導致過大電流，可能損壞 LED。您必須使用限流電阻或恆流驅動電路。
問：光通量 (lm) 和發光強度 (mcd) 有何不同？
答：光通量測量所有方向發射的總可見光功率。發光強度測量特定方向 (通常是中心軸) 的亮度。此 LED 規格書兩者皆有提供，其中強度為推導出的參考值。寬廣的 120° 視角意味著軸向強度 (mcd) 會低於具有相同總光通量 (lm) 的窄角 LED。
問：為什麼儲存濕度如此重要？
答：SMD LED 是濕度敏感元件。吸收的水氣在高溫迴焊過程中可能迅速汽化，導致內部分層、破裂或 \"爆米花效應\"，從而造成故障。指定的儲存條件及車間壽命 (168 小時) 可防止此情況。
問：此 LED 適合戶外使用嗎？
答：操作溫度範圍延伸至 -40°C 至 +85°C，涵蓋許多戶外條件。然而，長時間暴露於直射陽光 (紫外線)、濕氣侵入以及超出指定範圍的熱循環，可能會使環氧樹脂透鏡劣化並縮短壽命。對於嚴苛的戶外環境，應考慮專門為此類用途評級的 LED。
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。 |