目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢與目標市場
- 2. 深入技術參數分析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電氣與光學特性
- 3. 分級系統說明
- 3.1 順向電壓（Vf）分級
- 3.2 發光強度（IV）分級
- 3.3 主波長（Wd）分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V 曲線）
- 4.2 發光強度 vs. 順向電流
- 4.3 溫度相依性
- 4.4 光譜分佈
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸與極性
- 5.2 建議 PCB 焊接墊
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 紅外線迴焊溫度曲線
- 6.2 手工焊接
- 6.3 清潔
- 6.4 儲存與濕度敏感性
- 7. 應用說明與設計考量
- 7.1 驅動方法
- 7.2 熱管理
- 7.3 應用限制
- 8. 包裝與訂購資訊
- 8.1 載帶與捲盤規格
- 9. 常見問題（FAQ）
1. 產品概述
本文件詳述一款表面黏著元件（SMD）LED 的規格。此元件專為自動化印刷電路板（PCB）組裝製程設計，適用於空間受限的應用。該 LED 採用霧面透鏡，相較於透明或水清透鏡，能提供更寬廣、更均勻的光線分佈，非常適合需要減少眩光的指示燈與背光用途。
1.1 核心優勢與目標市場
此 LED 的主要優勢包括符合 RoHS（有害物質限制）指令，使其適用於具有嚴格環保法規的全球市場。它包裝在 8mm 載帶上，並捲繞於直徑 7 吋的捲盤，與大量電子製造中使用的標準自動化取放設備相容。此元件亦設計為與紅外線（IR）迴焊製程相容，此為 SMD 組裝的業界標準。其 I.C.（積體電路）相容的驅動特性簡化了電路設計。此元件的主要目標市場為電信設備、辦公室自動化裝置、家電與工業設備，常用於狀態指示、訊號與符號照明，以及前面板背光。
2. 深入技術參數分析
本節詳細解析 LED 在標準測試條件（Ta=25°C）下的操作極限與性能特性。理解這些參數對於可靠的電路設計與確保元件壽命至關重要。
2.1 絕對最大額定值
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。這些並非連續操作的條件。
- 功率消耗（Pd）：80 mW。這是 LED 封裝能以熱量形式消散的最大功率。超過此限制可能導致過熱並加速半導體材料的劣化。
- 峰值順向電流（IFP）：100 mA。這是最大允許的瞬時順向電流，通常在脈衝條件下指定（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）。此值顯著高於連續電流額定值，與短暫的高強度閃爍相關。
- 直流順向電流（IF）：20 mA。這是正常操作時建議的最大連續順向電流。在此電流或更低電流下驅動 LED，可確保最佳性能與使用壽命。
- 操作溫度範圍（Topr）：-40°C 至 +85°C。保證元件在此環境溫度範圍內能於規格內運作。
- 儲存溫度範圍（Tstg）：-40°C 至 +100°C。當未通電時，元件可在此溫度範圍內儲存而不會劣化。
2.2 電氣與光學特性
這些參數描述 LED 在建議操作條件下（IF= 20mA，Ta=25°C）的典型性能。
- 發光強度（IV）：140.0 - 450.0 mcd（毫燭光）。這是衡量發射光感知功率的指標。寬廣的範圍表示此元件提供不同的亮度分級（見第 3 節）。強度是使用過濾以匹配人眼明視覺反應（CIE 曲線）的感測器測量。
- 視角（2θ1/2）：120 度（典型值）。視角定義為發光強度為軸上（0 度）測得強度一半時的全角。120 度的角度表示非常寬廣的光束，是霧面透鏡的特徵。
- 峰值發射波長（λP）：468 nm（典型值）。這是發射光的光譜功率分佈達到最大值時的波長。這是所使用的 InGaN（氮化銦鎵）半導體材料的物理特性。
- 主波長（λd）：465 - 475 nm。這是能最佳代表光線感知顏色的單一波長，源自 CIE 色度圖。這是用於顏色分級的參數。
- 光譜線半寬（Δλ）：20 nm（典型值）。這是在最大強度一半處測得的光譜頻寬（半高全寬 - FWHM）。20nm 的值對於藍色 InGaN LED 是典型的。
- 順向電壓（VF）：3.3 V（典型值），3.8 V（最大值）。這是在 20mA 驅動下 LED 兩端的電壓降。這是設計限流電路（例如，選擇串聯電阻或恆流驅動器）的關鍵參數。
- 逆向電流（IR）：10 μA（最大值），在 VR= 5V 時。LED 並非設計用於逆向偏壓操作。此參數表示若意外施加逆向電壓時的極小漏電流。施加超過最大額定值的逆向電壓可能導致立即故障。
3. 分級系統說明
為確保量產的一致性，LED 在製造後會根據性能進行分級。這讓設計師能為其應用選擇符合特定亮度、顏色與電壓要求的元件。
3.1 順向電壓（Vf）分級
LED 根據其在 20mA 下的順向電壓降進行分級。各分級（D7 至 D11）的容差為 ±0.1V。例如，D9 分級包含 Vf介於 3.2V 至 3.4V 之間的 LED。從相同 Vf分級中選擇 LED，有助於確保當多個 LED 並聯共用一個限流電阻時亮度均勻。
3.2 發光強度（IV）分級
此為亮度分級。分級範圍從 R2（140.0-180.0 mcd）到 T2（355.0-450.0 mcd），每個分級的容差為 11%。需要特定亮度等級的應用可以指定所需的強度分級代碼。
3.3 主波長（Wd）分級
此為顏色分級。對於此藍色 LED，分級為 AC（465.0-470.0 nm）和 AD（470.0-475.0 nm），具有嚴格的 ±1nm 容差。這確保了組裝中所有 LED 的藍色色調一致，對於美觀與訊號應用至關重要。
4. 性能曲線分析
雖然規格書中引用了特定圖表（例如圖 1、圖 5），但此處分析其典型含義。這些曲線對於理解非標準條件下的性能至關重要。
4.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V 曲線）
LED 的 I-V 特性是指數性的。順向電壓超過膝點電壓後的微小增加會導致電流大幅增加。這種非線性關係是為什麼 LED 必須由電流源或限流電阻驅動；恆壓源會導致熱失控與損壞。在 20mA 時典型的 VF值 3.3V 代表了此曲線上的一個點。
4.2 發光強度 vs. 順向電流
在操作範圍內，發光強度大致與順向電流成正比。然而，效率（每瓦流明）可能在低於最大額定值的電流下達到峰值。以最大連續電流（20mA）驅動 LED 可提供最高輸出，但與較低的驅動電流相比，可能略微降低光效。
4.3 溫度相依性
LED 性能對溫度敏感。隨著接面溫度升高：
- 順向電壓（VF）降低。若由恆壓電源透過簡單電阻驅動，這可能導致電流增加。
- 發光強度（IV）降低。光輸出隨溫度上升而下降，此現象稱為熱衰減。
- 主波長可能略微偏移，導致細微的顏色變化。
因此，適當的熱管理（例如，足夠的 PCB 銅箔面積用於散熱）對於維持一致的性能至關重要。
4.4 光譜分佈
光譜輸出曲線顯示一個以 468 nm 為中心的單一峰值，典型半寬為 20 nm。這是藍色 InGaN LED 的特徵。在可見光譜的其他部分發射極少，從而產生飽和的藍色。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸與極性
LED 封裝於標準的業界 SMD 封裝中。陰極通常由元件頂部的綠點或封裝體一側的凹口/倒角標記。放置時必須注意正確的極性。此封裝設計與紅外線迴焊和氣相焊接製程相容。
5.2 建議 PCB 焊接墊
規格書包含建議的 PCB 焊墊圖形（Footprint）。遵循此圖形對於實現可靠的焊點、迴焊期間正確的自動對位，以及從 LED 到 PCB 的有效熱傳遞至關重要。焊墊設計通常包含散熱連接，以平衡可焊性與散熱。
6. 焊接與組裝指南
6.1 紅外線迴焊溫度曲線
此元件適用於無鉛焊接製程。提供符合 J-STD-020B 標準的建議迴焊溫度曲線。關鍵參數包括：
- 預熱/均溫：從 150°C 升至 200°C，最多保持 120 秒，以活化助焊劑並最小化熱衝擊。
- 迴焊（液相）：峰值溫度不應超過 260°C，且高於 217°C（SAC 焊料的典型液相溫度）的時間應限制在建議值內（例如 30-60 秒）。
- 冷卻：控制冷卻速率以最小化焊點與元件上的應力。
針對特定 PCB 組裝件表徵溫度曲線至關重要，因為電路板厚度、元件密度與爐型會影響 LED 所經歷的熱曲線。
6.2 手工焊接
若必須進行手工焊接，應極度小心。建議使用最高溫度 300°C 的烙鐵，每個焊墊的焊接時間限制在 3 秒內。此操作應僅進行一次，以避免對塑膠封裝與內部打線造成熱損傷。
6.3 清潔
焊後清潔應僅使用指定的溶劑進行。建議使用異丙醇（IPA）或乙醇。LED 應在常溫下浸泡少於一分鐘。強烈或未指定的化學品可能損壞塑膠透鏡與封裝材料。
6.4 儲存與濕度敏感性
LED 包裝在帶有乾燥劑的防潮袋中。一旦打開原始密封袋，元件即暴露於環境濕度中。強烈建議在開袋後 168 小時（7 天）內完成紅外線迴焊製程。若開袋後需儲存更長時間，應將 LED 儲存在帶有乾燥劑的密封容器或氮氣環境中。若元件暴露時間超過 168 小時，焊接前需要在大約 60°C 下烘烤至少 48 小時，以去除吸收的濕氣並防止迴焊期間發生 "爆米花效應"（封裝破裂）。
7. 應用說明與設計考量
7.1 驅動方法
LED 是電流驅動元件。最常見且最簡單的驅動方法是將串聯限流電阻連接到電壓源。電阻值使用歐姆定律計算：R = (V電源- VF) / IF。例如，使用 5V 電源、VF為 3.3V、期望 IF為 20mA：R = (5V - 3.3V) / 0.02A = 85 歐姆。標準的 82 或 100 歐姆電阻將是合適的。對於需要多個 LED 的應用，將其串聯可確保通過每個 LED 的電流相同，從而促進亮度均勻。並聯連接是可能的，但需要仔細匹配 VF或為每個 LED 使用單獨的電阻，以防止電流不均。
7.2 熱管理
儘管功率消耗相對較低（最大 80mW），有效的散熱對於壽命與顏色穩定性仍然重要。使用建議的 PCB 焊墊並與銅箔層有足夠的熱連接有助於散熱。避免將 LED 放置在沒有通風的密閉空間中。
7.3 應用限制
此元件設計用於通用電子設備。它未針對可靠性至關重要且故障可能危及安全的應用（例如航空、醫療生命維持、交通控制）進行專門認證。對於此類應用，應採購具有適當認證的元件。
8. 包裝與訂購資訊
8.1 載帶與捲盤規格
LED 以壓紋載帶與保護蓋帶的形式提供。載帶寬度為 8mm。捲盤直徑為 7 吋（178mm）。每捲包含 2000 個元件。包裝符合 ANSI/EIA-481 標準，以確保與自動化組裝設備相容。載帶具有定位孔，以確保取放期間的正確極性。
9. 常見問題（FAQ）
問：我可以用 3.3V 電源不接電阻驅動此 LED 嗎？
答：不行。典型的 VF是 3.3V，但根據分級，它可能在 2.8V 到 3.8V 之間變化。將其直接連接到 3.3V 電源，對於低 VF的單元可能導致電流過大，而對於高 VF的單元可能不亮。始終需要串聯電阻或恆流驅動器。
問：峰值波長與主波長有何不同？
答：峰值波長（λP）是光譜的物理峰值。主波長（λd）是人眼感知的單一波長，由色度座標計算得出。λd用於顏色規格與分級。
問：為什麼開袋後有 168 小時的車間壽命限制？
答：SMD 塑膠封裝會從空氣中吸收濕氣。在高溫迴焊過程中，這些濕氣會迅速轉化為蒸汽，導致內部壓力，可能使封裝破裂（"爆米花效應"）。168 小時的限制是基於元件的濕度敏感等級（MSL）。
問：如何在多 LED 陣列中實現均勻亮度？
答：最佳方法是將 LED 串聯，確保相同的電流流經每個 LED。如果必須採用並聯配置，請使用來自相同 VF和 IV分級的 LED，並考慮為每個 LED 使用單獨的限流電阻以補償 VF variations.
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。 |