目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢與產品定位
- 1.2 目標市場與應用領域
- 2. 深入技術參數分析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電光特性 (Ta = 25°C)
- 3. 分級系統說明
- 3.1 發光強度分級
- 3.2 順向電壓分級
- 3.3 色度座標分級
- 4. 機械與封裝資訊
- 4.1 封裝尺寸
- 4.2 極性識別
- 5. 焊接與組裝指南
- 5.1 迴流焊溫度曲線
- 5.2 手工焊接
- 5.3 儲存與濕度敏感性
- 6. 包裝與訂購資訊
- 6.1 標準包裝
- 6.2 標籤說明
- 7. 應用設計考量
- 7.1 限流電阻為必要元件
- 7.2 熱管理
- 7.3 靜電放電防護
- 8. 技術比較與差異化
- 9. 常見問題 (FAQ)
- 9.1 我可以不使用限流電阻來驅動這顆 LED 嗎？
- 9.2 P1、Q2 等分級代號有何差異？
- 9.3 此元件可以進行幾次迴流焊？
- 9.4 包裝袋已打開一週，LED 還能使用嗎？
- 10. 實務設計與使用案例
- 11. 工作原理
- 12. 產業趨勢與背景
1. 產品概述
12-21C/T3D-CP1Q2B12Y/2C 是一款緊湊型表面黏著 LED，專為需要可靠、薄型照明的現代電子應用而設計。此元件相較於傳統引線框架 LED 有顯著進步，能在終端產品設計中實現大幅小型化與效率提升。
1.1 核心優勢與產品定位
此 LED 的主要優勢在於其極小的佔位面積。其封裝尺寸允許在印刷電路板上實現更高的元件密度，直接有助於縮小電路板尺寸，進而實現更小的最終設備。其輕量化特性使其特別適合重量與空間為關鍵限制的可攜式與微型應用。本產品定位為多功能、通用的指示燈與背光解決方案，符合 RoHS、REACH 與無鹵素要求 (Br <900 ppm, Cl <900 ppm, Br+Cl < 1500 ppm) 等主要環境與安全標準。
1.2 目標市場與應用領域
此 LED 專為消費性電子、汽車與電信領域的廣泛應用而設計。主要應用領域包括儀表板、開關與符號的背光；電話與傳真機等通訊設備中的指示燈與背光功能；以及 LCD 面板的一般平面背光。其與自動貼裝設備及標準紅外線/氣相迴流焊製程的相容性，使其成為大量生產的理想選擇。
2. 深入技術參數分析
透徹理解電氣與光學參數對於可靠的電路設計與確保長期性能至關重要。
2.1 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應力極限，不適用於正常操作。
- 逆向電壓 (VR):5 V。在逆向偏壓下超過此電壓可能導致接面立即崩潰。
- 順向電流 (IF):10 mA (連續)。
- 峰值順向電流 (IFP):100 mA (工作週期 1/10 @ 1 kHz)。這允許短暫的較高電流脈衝，適用於多工或實現更高的瞬間亮度。
- 功率耗散 (Pd):40 mW。這是封裝在不超過其熱限值下，能以熱量形式耗散的最大功率。
- 靜電放電 (ESD):人體放電模式 (HBM) 150 V。這表示對 ESD 具有中等敏感度，需要在 ESD 防護環境中採取適當的處理程序。
- 操作溫度 (Topr):-40°C 至 +85°C。此寬廣範圍適合汽車與工業環境。
- 儲存溫度 (Tstg):-40°C 至 +90°C。
2.2 電光特性 (Ta= 25°C)
這些參數是在標準測試條件下量測，定義了元件的性能。
- 發光強度 (Iv):45.0 mcd (最小)，112.0 mcd (最大) @ IF= 5 mA。未指定典型值，表示性能是透過分級系統進行管理。
- 視角 (2θ1/2):110 度 (典型)。此寬廣視角是擴散黃色樹脂封裝的特性，能提供寬廣、均勻的光線分佈。
- 順向電壓 (VF):2.70 V (最小)，3.40 V (最大) @ IF= 5 mA。每個分級 ±0.05V 的嚴格公差確保了生產批次間一致的電壓降。
- 逆向電流 (IR):50 μA (最大) @ VR= 5 V。此參數僅供測試用途；元件不適用於逆向偏壓操作。
3. 分級系統說明
產品根據關鍵性能參數進行分級，以確保終端使用者的一致性。這讓設計師能選擇特性緊密集中的 LED，使陣列中的外觀均勻。
3.1 發光強度分級
LED 根據在 5 mA 下量測的發光強度分為四個等級 (P1, P2, Q1, Q2)。等級範圍從最低 45.0 mcd (P1) 到最高 112.0 mcd (Q2)。每個等級內適用 ±11% 的公差。對於需要均勻亮度的應用，從單一強度等級中選擇至關重要。
3.2 順向電壓分級
順向電壓分為七個類別 (分級代碼 34 至 40)，每個類別涵蓋 0.1V，從 2.70-2.80V (代碼 34) 到 3.30-3.40V (代碼 40)。每個等級 ±0.05V 的公差確保了當 LED 並聯驅動並使用共用的限流電阻時，電流消耗是可預測的。
3.3 色度座標分級
純白色光由 CIE 1931 圖上的色度座標定義。規格書指定了四個等級 (1-4)，每個等級由 (x, y) 座標對的四邊形定義。這些座標的公差為 ±0.01。此分級確保了顏色一致性，這對於顏色匹配很重要的背光與指示燈應用至關重要。
4. 機械與封裝資訊
4.1 封裝尺寸
此 LED 符合標準 SMD 封裝，尺寸約為長 2.0mm、寬 1.25mm、高 0.8mm (除非另有說明，公差為 ±0.1mm)。封裝圖清楚地標示了陰極標記，這對於正確的 PCB 方向至關重要。提供了建議的焊墊圖案 (Footprint) 以確保正確的焊接與機械穩定性。
4.2 極性識別
正確的極性至關重要。封裝具有明顯的陰極標記。規格書包含詳細的圖示說明此識別方式。以反向極性安裝 LED 將使其無法發光，且施加 5V 的絕對最大逆向電壓可能損壞元件。
5. 焊接與組裝指南
必須遵守這些指南，以防止在組裝過程中發生熱損傷或機械損傷。
5.1 迴流焊溫度曲線
此元件相容於無鉛迴流焊製程。指定的溫度曲線至關重要：
- 預熱：150-200°C，持續 60-120 秒。
- 液相線以上時間 (217°C)：60-150 秒。
- 峰值溫度：最高 260°C，保持時間不超過 10 秒。
- 升溫速率：最高 6°C/秒。
- 255°C 以上時間：最高 30 秒。
- 冷卻速率：最高 3°C/秒。
5.2 手工焊接
若必須進行手工焊接，則必須極度小心。烙鐵頭溫度必須低於 350°C，且每個接腳的接觸時間不得超過 3 秒。建議使用低功率烙鐵 (≤25W)。焊接每個接腳之間應至少間隔 2 秒以利冷卻。
5.3 儲存與濕度敏感性
LED 包裝在帶有乾燥劑的防潮阻隔袋中。
- 開封前：儲存於 ≤30°C 且 ≤90% 相對濕度 (RH)。
- 開封後 (車間壽命)：168 小時 (7 天)，條件為 ≤30°C 且 ≤60% RH。
- 烘烤：若超過車間壽命或乾燥劑顯示濕氣侵入，請在使用前以 60 ±5°C 烘烤 24 小時。
6. 包裝與訂購資訊
6.1 標準包裝
LED 以 8mm 載帶包裝於 7 英吋直徑的捲盤上。每捲包含 2000 顆。規格書中指定了載帶與捲盤尺寸，以便於自動化處理與貼片機設定。
6.2 標籤說明
捲盤標籤包含用於追溯與驗證的關鍵資訊：
- CPN：客戶產品編號。
- P/N：製造商產品編號 (例如：12-21C/T3D-CP1Q2B12Y/2C)。
- QTY：包裝數量。
- CAT：發光強度等級 (分級代碼：P1, P2, Q1, Q2)。
- HUE：色度座標與主波長等級 (分級代碼：1, 2, 3, 4)。
- REF：順向電壓等級 (分級代碼：34 至 40)。
- LOT No：製造批號，用於追溯。
7. 應用設計考量
7.1 限流電阻為必要元件
LED 是電流驅動元件。絕對需要一個外部限流電阻。順向電壓具有負溫度係數與製造公差 (如分級所示)。若未使用串聯電阻，供應電壓的輕微上升或 VF因溫度而下降，可能導致順向電流大幅、甚至具破壞性的增加。電阻值 (R) 可使用歐姆定律計算：R = (Vsupply- VF) / IF，其中 IF是期望的工作電流 (例如：5mA)。
7.2 熱管理
雖然功率耗散很低 (最大 40mW)，但 PCB 上適當的熱設計對於使用壽命仍然重要，特別是在高環境溫度的應用中。請確保連接到 LED 熱路徑 (通常是陰極) 的 PCB 銅焊墊尺寸足夠，以作為散熱片，並盡可能連接到更大的銅面。
7.3 靜電放電防護
\p這些元件的 ESD 額定值為 150V (HBM)，屬於敏感元件。在整個處理、儲存與組裝過程中都應實施 ESD 控制措施。這包括使用接地工作站、腕帶與導電容器。
8. 技術比較與差異化
與較大的穿孔式 LED 相比，12-21C 在尺寸與重量上大幅減少，實現了現代小型化設計。其由擴散黃色樹脂提供的 110 度寬廣視角，相較於光束較窄的透明樹脂封裝，能提供更均勻的光線發射，使其在區域照明與背光應用上更為優越。針對強度、電壓與顏色的全面分級系統，提供了對於視覺均勻性至關重要的專業應用所必需的一致性水準，使其與未分級或分級寬鬆的通用 LED 區分開來。
9. 常見問題 (FAQ)
9.1 我可以不使用限流電阻來驅動這顆 LED 嗎？
No.使用注意事項章節已明確警告此點。LED 對電壓變化高度敏感。直接從電壓源 (即使是穩壓源) 驅動，極有可能因過電流而導致立即故障。
9.2 P1、Q2 等分級代號有何差異？
這些是發光強度分級。在 5mA 測試下，P1 代表最低亮度組 (45.0-57.0 mcd)，Q2 代表最高亮度組 (90.0-112.0 mcd)。為了使陣列外觀一致，所有 LED 應來自相同的強度等級。
9.3 此元件可以進行幾次迴流焊？
規格書規定迴流焊不應進行超過兩次。每次迴流焊循環都會使元件承受熱應力，超過兩次循環可能會損害內部引線鍵合或環氧樹脂。
9.4 包裝袋已打開一週，LED 還能使用嗎？
可能可以，但需要先進行烘烤。開封後的車間壽命在指定條件下為 168 小時 (7 天)。若超過此時間，您必須執行烘烤程序 (60 ±5°C，24 小時)，以驅除吸收的濕氣，並防止在後續焊接過程中發生爆米花效應或分層。
10. 實務設計與使用案例
情境：設計背光薄膜開關面板。設計師需要 20 顆白色 LED 來均勻背光圖標。他們將：
- 選擇分級：從相同的發光強度等級 (例如 Q1) 與色度等級 (例如 2) 中選擇所有 LED，以確保亮度與顏色均勻。
- 計算電阻：使用 5V 電源與標稱 VF3.0V (來自等級 36)，目標 IF= 5mA。R = (5V - 3.0V) / 0.005A = 400Ω。標準的 390Ω 或 430Ω 電阻將是合適的。
- PCB 佈局：使用規格書中建議的焊墊圖案。將陰極焊墊連接到稍大的銅面以進行輕微散熱。
- 組裝：元件在準備好之前保持密封袋包裝。使用指定的無鉛迴流焊溫度曲線。盡可能避免手工焊接。
- 測試：驗證批次中樣品的順向電壓與光輸出，以確認其符合所選的分級。
11. 工作原理
12-21C LED 基於 InGaN (氮化銦鎵) 半導體晶片。當施加超過二極體接面電位 (VF) 的順向電壓時，電子與電洞被注入半導體的主動區域。它們的復合以光子的形式釋放能量，此過程稱為電致發光。InGaN 層的特定成分決定了發射光的波長，產生指定的純白色光譜。黃色擴散樹脂封裝體用於保護晶片、將光輸出塑造成寬廣視角，並且可能含有螢光粉 (雖然此純白色型號未明確說明，但白色 LED 通常使用藍光晶片搭配黃色螢光粉)。
12. 產業趨勢與背景
12-21C 體現了 LED 技術的關鍵趨勢：持續小型化、提高效率 (從小封裝獲得更高發光強度)，以及透過 SMD 封裝與捲帶包裝供應提升可製造性。對環境合規性 (RoHS、無鹵素) 的關注反映了更廣泛的產業與法規要求。詳細的分級系統突顯了市場對量產電子產品中可預測、一致性能的需求。此產品類別的未來發展可能著重於進一步提高發光效率 (每 mA 產生更多光)、改善白色 LED 的演色性指數 (CRI)，並可能將驅動電路或多個晶粒整合到類似尺寸的封裝中，以實現更智慧、功能更豐富的照明解決方案。
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。 |