目錄
1. 產品概述
16-213/T3D-AP1Q2QY/3T 是一款緊湊型表面黏著元件 (SMD) LED，專為需要微型化與高可靠性的現代電子應用而設計。此單色純白光 LED 採用 InGaN 晶片技術，並封裝於黃色擴散樹脂中。其主要優勢在於相較於傳統引線框架 LED，其佔板面積顯著縮小，使得印刷電路板 (PCB) 上的元件佈局密度得以提高，同時減少儲存需求，最終有助於開發更小巧輕便的終端用戶設備。其輕量化結構使其特別適合空間受限的可攜式裝置。
2. 主要特色與規範符合性
此 LED 以 8mm 載帶包裝，捲繞於直徑 7 英吋的捲盤上，完全相容於標準自動化取放組裝設備，從而簡化大量生產流程。其設計適用於紅外線 (IR) 與氣相迴焊製程，確保生產線的靈活性。本元件採用環保材料製造：無鉛 (Pb-free)、符合歐盟 RoHS (有害物質限制) 指令，並滿足 REACH (化學品註冊、評估、授權和限制) 要求。此外，其歸類為無鹵素，溴 (Br) 與氯 (Cl) 含量均低於 900 ppm，且兩者總和低於 1500 ppm。
3. 絕對最大額定值
本元件的操作極限定義於環境溫度 (Ta) 為 25°C 的條件下。超過這些額定值可能會導致永久性損壞。
- 逆向電壓 (VR):5 V
- 連續順向電流 (IF):25 mA
- 峰值順向電流 (IFP):100 mA (於 1/10 工作週期，1 kHz 條件下)
- 功率消耗 (Pd):110 mW
- 靜電放電 (ESD) 人體模型：150 V
- 操作溫度範圍 (Topr):-40°C 至 +85°C
- 儲存溫度範圍 (Tstg):-40°C 至 +90°C
- 焊接溫度 (Tsol):迴焊：最高 260°C，持續 10 秒；手動焊接：最高 350°C，持續 3 秒。
4. 電氣與光學特性
所有特性均在環境溫度 25°C 與標準測試電流 (IF) 5 mA 下量測，除非另有說明。
- 發光強度 (Iv):最小值 45 mcd，典型值未指定，最大值 112 mcd。發光強度容差為 ±11%。
- 視角 (2θ1/2):120 度 (典型值)。此寬廣視角確保從各種角度均有良好的可見度，非常適合指示燈與背光應用。
- 順向電壓 (VF):最小值 2.7 V，典型值未指定，最大值 3.2 V。順向電壓容差為 ±0.05V。
- 逆向電流 (IR):當施加 5V 逆向電壓 (VR) 時，最大值為 50 μA。
容差注意事項：主波長容差為 ±1 nm。
5. 分級範圍與分級系統
LED 會根據性能進行分級，以確保批次間的一致性。這使得設計師能夠選擇符合特定亮度與電氣要求的元件。
5.1 發光強度分級範圍
於 IF= 5mA 條件下分級。容差：±11%。
- P1：45 mcd (最小) 至 57 mcd (最大)
- P2：57 mcd 至 72 mcd
- Q1：72 mcd 至 90 mcd
- Q2：90 mcd 至 112 mcd
5.2 順向電壓分級範圍
於 IF= 5mA 條件下分級。容差：±0.1V。
- 29：2.7 V 至 2.8 V
- 30：2.8 V 至 2.9 V
- 31：2.9 V 至 3.0 V
- 32：3.0 V 至 3.1 V
- 33：3.1 V 至 3.2 V
5.3 色度座標分級
白光色點由 CIE 1931 色度圖上的色度座標 (CIE_x, CIE_y) 定義，容差為 ±0.01。產品分為群組 (A) 與分級 (1-6)，每個分級在色度圖上定義一個四邊形區域，以確保顏色一致性。規格書中提供了分級 1 至 6 的具體座標範圍，定義了白光色點的允許變異。
6. 性能曲線分析
規格書包含數條對電路設計與熱管理至關重要的特性曲線。
- 順向電流降額曲線：顯示最大允許連續順向電流隨環境溫度變化的關係。隨著溫度升高，必須降低電流以防止過熱。
- 相對發光強度 vs. 環境溫度：說明當接面溫度升高時，光輸出如何降低。這對於在寬廣溫度範圍內運作的應用至關重要。
- 發光強度 vs. 順向電流：展示驅動電流與光輸出之間的非線性關係。
- 順向電壓 vs. 順向電流 (I-V 曲線)：對於設計限流電路至關重要。該曲線顯示 LED 在不同電流下的典型壓降。
- 光譜分佈：描繪所發射白光的相對光譜功率分佈，顯示各波長的相對強度。
- 輻射圖：以極座標圖視覺化呈現 120 度視角與光強度的空間分佈。
7. 機械與封裝資訊
此 LED 採用標準 SMD 封裝。封裝圖顯示關鍵尺寸，包括長度、寬度、高度與焊墊間距。除非另有說明，所有容差均為 ±0.1mm。提供建議的 PCB 設計焊墊佈局供參考，但建議設計師根據其特定製造工藝與熱需求進行修改。圖中也清楚標示了陰極 (負極) 與陽極 (正極) 端子，以確保組裝時的正確方向。
8. 焊接與組裝指南
8.1 焊接製程
本元件相容於無鉛迴焊。提供建議的溫度曲線：預熱於 150-200°C 之間，持續 60-120 秒；液相線以上 (217°C) 時間為 60-150 秒；峰值溫度不超過 260°C，最長 10 秒。最大加熱速率應為 6°C/秒，冷卻速率為 3°C/秒。迴焊次數不應超過兩次。加熱過程中不應對 LED 本體施加應力，且焊接後 PCB 不應翹曲。
8.2 儲存與濕度敏感性
LED 包裝於含有乾燥劑的防潮袋中。開封前，應儲存於 ≤30°C 且 ≤90% RH 的環境中。開封後，"車間壽命" (元件可暴露於工廠環境條件的時間) 在 ≤30°C 且 ≤60% RH 下為 1 年。未使用的零件應重新密封。若乾燥劑指示劑變色或超過儲存時間，使用前需進行 60±5°C、24 小時的烘烤處理，以去除吸收的水氣，防止迴焊時發生"爆米花效應"。
8.3 電路保護
關鍵事項：必須始終使用一個外部限流電阻與 LED 串聯。順向電壓存在一個範圍 (2.7-3.2V)，若未妥善限流，電源電壓的微小變化可能導致順向電流發生巨大且可能具破壞性的變化。
9. 包裝與訂購資訊
LED 以壓紋載帶包裝供應，載帶尺寸詳見規格書。每捲包含 3000 顆。亦提供捲盤尺寸供自動化處理設備使用。捲盤標籤包含關鍵資訊：客戶料號 (CPN)、產品料號 (P/N)、包裝數量 (QTY)、發光強度等級 (CAT)、色度與波長等級 (HUE)、順向電壓等級 (REF) 以及批號 (LOT No)。
10. 應用建議
10.1 典型應用
- 背光照明：非常適合儀表板指示燈、開關背光，以及為 LCD 面板和符號提供平面背光。
- 通訊設備：電話與傳真機中的狀態指示燈與鍵盤背光。
- 通用指示燈用途：任何需要小巧、明亮、廣角白光指示燈的應用。
10.2 設計考量
- 電流驅動：始終使用恆流源或帶有串聯電阻的電壓源。根據電源電壓 (Vsupply)、LED 的最大順向電壓 (VFmax) 以及期望的順向電流 (IF) 計算電阻值：R = (Vsupply- VFmax) / IF。使用最壞情況的 VF以確保電流絕不超過最大額定值。
- 熱管理：儘管功率消耗較低，但若在高環境溫度或接近最大電流下運作，仍需確保 LED 焊墊下方有足夠的 PCB 銅箔面積或散熱孔，因為熱量會降低光輸出與使用壽命。
- ESD 防護：本元件對靜電放電敏感 (150V HBM)。組裝時應實施標準的 ESD 處理預防措施。
11. 技術比較與優勢
相較於舊式穿孔 LED，16-213 SMD LED 提供顯著優勢：佔板面積小得多，有利於微型化；適合自動化組裝，降低人力成本；以及更寬的視角 (120°)，提供更好的可見度。其無鹵素與 RoHS 合規性使其適合具有嚴格環保法規的全球市場。詳細的分級系統為設計師提供了可預測的性能，確保量產產品具有一致的亮度與顏色。
12. 常見問題 (FAQ)
問：分級代碼 (P1, Q2, 29, 31 等) 的目的是什麼？
答：分級代碼確保電氣與光學特性的一致性。發光強度分級 (P1, Q1 等) 保證最低亮度。順向電壓分級 (29, 31 等) 確保可預測的功耗。色度分級確保一致的白光顏色。設計師可以指定分級以符合其應用需求。
問：為什麼限流電阻絕對必要？
答：LED 是電流驅動元件。其 V-I 特性呈指數關係。電壓稍微超過標稱 VF會導致電流急遽增加，可能立即損壞 LED。電阻 (或恆流驅動器) 提供穩定、安全的工作電流。
問：我可以在戶外使用此 LED 嗎？
答：操作溫度範圍為 -40°C 至 +85°C，涵蓋大多數戶外條件。然而，此封裝並未特別針對防水或抗紫外線進行評級。若直接用於戶外暴露環境，則需要額外的環境保護措施 (如披覆塗層、透鏡)。
問："無鉛"和"無鹵素"對我的設計意味著什麼？
答："無鉛"指焊料與電鍍層中不含鉛，符合環保法規。"無鹵素"意味著溴與氯含量降低，若元件暴露於極端高溫或火災中，可最大限度地減少有毒煙霧的排放，從而提高安全性與環保性。
13. 運作原理
此 LED 基於氮化銦鎵 (InGaN) 製成的半導體晶片。當施加超過二極體閾值的順向電壓時，電子與電洞在半導體的主動區內復合，以光子 (光) 的形式釋放能量。InGaN 層的特定成分決定了發射光的主波長。為了產生白光，晶片通常發射藍光，然後激發黃色螢光粉層 (包含在黃色擴散樹脂封裝內)。來自晶片的藍光與來自螢光粉的黃光相結合，使人眼感知為白光。擴散樹脂有助於散射光線，從而形成寬廣的 120 度視角。
14. 產業趨勢與背景
16-213 LED 代表了在電子產品微型化與效率提升這一更廣泛趨勢中的一個成熟產品類別。從穿孔式封裝轉向 SMD 封裝是過去數十年的主流趨勢，其驅動力來自對更小、更輕、更易於自動化組裝的元件的需求。當前的產業發展重點在於更高的效率 (每瓦更多流明)、改善白光 LED 的演色性指數 (CRI)，以及更嚴格的顏色一致性。同時，業界也大力推動更高的可靠性與更長的操作壽命，特別是針對汽車與工業應用。此外，對無鹵素與低釋氣材料的重視，符合全球對消費性與專業電子產品日益嚴格的環境與安全標準。
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。 |