目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢與目標市場
- 2. 技術參數：深入客觀解讀
- 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 (λd) 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 發光強度 vs. 環境溫度
- 4.4 光譜分佈
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸
- 5.2 建議PCB焊墊佈局
- 5.3 極性識別
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 建議IR迴焊溫度曲線
- 6.2 儲存條件
- 6.3 清潔
- 6.4 手動焊接
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 載帶與捲盤規格
- 7.2 最小訂購量
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用電路
- 8.2 設計考量
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題 (基於技術參數)
- 10.1 我可以用5V電源直接驅動這顆LED嗎？
- 10.2 為什麼發光強度範圍如此寬廣 (450-1400 mcd)？
- 10.3 峰值波長與主波長有何不同？
- 11. 實務設計與使用案例
- 12. 原理介紹
- 13. 發展趨勢
1. 產品概述
本文件詳述一款採用標準0603封裝的微型表面黏著裝置 (SMD) 發光二極體 (LED) 之規格。此元件專為自動化印刷電路板 (PCB) 組裝而設計，非常適合空間受限的應用。該LED使用氮化銦鎵 (InGaN) 半導體材料發出綠光，提供明亮且高效的光源，適用於廣泛的現代電子設備。
1.1 核心優勢與目標市場
此LED的主要優勢包括其極其緊湊的尺寸、與自動化取放機器的相容性，以及適用於大批量紅外線 (IR) 迴焊製程。其設計符合RoHS (有害物質限制指令) 規範。目標市場涵蓋消費性電子產品、通訊、電腦及工業設備。典型應用包括狀態指示燈、前面板與鍵盤的背光、信號照明，以及手機、筆記型電腦、網路硬體、家電和室內標誌等裝置中的裝飾性照明。
2. 技術參數：深入客觀解讀
本節詳細解析LED的電氣、光學與熱特性。理解這些參數對於可靠的電路設計與系統整合至關重要。
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。這些數值是在環境溫度 (Ta) 為25°C下指定的。
- 功率消耗 (Pd)：80 mW。這是LED封裝在不超過其熱極限的情況下，能以熱量形式消散的最大功率。
- 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) 以防止過熱。
- 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。
- 操作溫度範圍：-40°C 至 +85°C。保證LED在此環境溫度範圍內正常運作。
- 儲存溫度範圍：-40°C 至 +100°C。元件可在未通電的情況下在此範圍內儲存。
2.2 電氣與光學特性
這些是典型性能參數，測量條件為Ta=25°C且IF=20mA，除非另有說明。
- 發光強度 (IV)：450 - 1400 mcd (毫燭光)。這是人眼感知LED亮度的度量。寬廣的範圍表示此元件提供不同的亮度分級 (見第3節)。
- 視角 (2θ1/2)：110 度 (典型值)。這是發光強度為軸上 (0度) 測得強度一半時的全角。110度角表示寬廣、擴散的視角模式。
- 峰值發射波長 (λP)：518 nm (典型值)。這是光學輸出功率達到最大值時的波長。
- 主波長 (λd)：520 - 535 nm。這是人眼感知到、最能匹配LED光輸出色調的單一波長。它是顏色規格的關鍵參數。
- 光譜線半寬度 (Δλ)：35 nm (典型值)。這表示發射光的光譜純度或頻寬，以發射光譜的半高全寬 (FWHM) 來量測。
- 順向電壓 (VF)：2.8 - 3.8 V (於 IF=20mA時)。這是LED導通電流時兩端的電壓降。此範圍對應不同的電壓分級。
- 逆向電流 (IR)：10 μA (最大值) (於 VR=5V時)。LED並非設計用於逆向偏壓操作。此參數主要用於品質保證測試。
3. 分級系統說明
為確保量產的一致性，LED會根據關鍵性能參數進行分級。這讓設計師能選擇符合特定亮度、顏色和電壓要求的元件。
3.1 順向電壓 (VF) 分級
LED根據其在20mA時的順向電壓降進行分級。每個分級的容差為±0.1V。分級包括：D7 (2.8-3.0V)、D8 (3.0-3.2V)、D9 (3.2-3.4V)、D10 (3.4-3.6V) 和 D11 (3.6-3.8V)。選擇相同VF分級的LED有助於確保多個LED並聯時亮度均勻。
3.2 發光強度 (IV) 分級
LED根據亮度分為五個強度等級，每個等級的容差為±11%。分級包括：U1 (450-560 mcd)、U2 (560-710 mcd)、V1 (710-900 mcd)、V2 (900-1120 mcd) 和 W1 (1120-1400 mcd)。這可根據應用亮度需求進行選擇。
3.3 主波長 (λd) 分級
綠光的色調 (色相) 透過主波長分級來控制，每個分級的容差為±1nm。分級包括：AP (520-525 nm)、AQ (525-530 nm) 和 AR (530-535 nm)。這確保了顯示器或指示燈陣列中多個LED的顏色一致性。
4. 性能曲線分析
LED特性的圖形表示能更深入地了解其在不同條件下的行為。規格書包含以下關係的典型曲線 (具體圖表請參閱原始文件)。
4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V曲線)
此曲線顯示流經LED的電流與其兩端電壓之間的指數關係。它是非線性的，意味著電壓的微小變化會導致電流的大幅變化。這就是為什麼LED應由限流源驅動，而非恆壓源。
4.2 發光強度 vs. 順向電流
此圖表說明光輸出 (以mcd為單位) 如何隨著順向電流的增加而增加。在一定範圍內通常是線性的，但在極高電流下會因熱效應和效率下降而飽和。
4.3 發光強度 vs. 環境溫度
此曲線展示了光輸出的熱依賴性。通常，發光強度會隨著環境溫度升高而降低。理解這種降額對於在高溫環境下運作的應用至關重要。
4.4 光譜分佈
此圖顯示在不同波長下發射的相對光功率。它以峰值波長 (518 nm) 為中心，並具有由半寬度 (35 nm) 定義的特徵形狀。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
LED封裝於標準的EIA 0603封裝中。關鍵尺寸 (單位：毫米) 包括本體長度1.6mm、寬度0.8mm和高度0.6mm。陽極和陰極端子有明確標記。除非另有規定，所有尺寸公差均為±0.1mm。詳細的尺寸圖請參閱原始規格書。
5.2 建議PCB焊墊佈局
提供焊墊圖案，用於設計PCB上的焊墊。此圖案針對IR迴焊製程中的可靠焊接進行了優化，確保形成適當的焊角並提供機械穩定性。
5.3 極性識別
LED封裝上有標記或特定形狀 (通常是凹口或綠點) 來識別陰極端子。組裝時必須注意正確的極性以確保正常運作。
6. 焊接與組裝指南
6.1 建議IR迴焊溫度曲線
對於無鉛焊接製程，建議採用符合J-STD-020B標準的特定迴焊溫度曲線。關鍵參數包括預熱區 (150-200°C，最長120秒)、峰值溫度不超過260°C，以及適合所用焊膏的液相線以上時間 (TAL)。元件最多可承受此曲線兩次。
6.2 儲存條件
未開封的濕度敏感元件應儲存在≤30°C且≤70% RH的環境中，並在一年內使用。一旦防潮袋打開，LED應儲存在≤30°C且≤60% RH的環境中。暴露於環境空氣中超過168小時的元件，在進行迴焊前需要烘烤程序 (約60°C，至少48小時)，以防止焊接過程中發生"爆米花"效應或分層。
6.3 清潔
如果焊接後需要清潔，僅應使用指定的醇類溶劑，如乙醇或異丙醇，在常溫下清洗少於一分鐘。未指定的化學品可能會損壞LED封裝。
6.4 手動焊接
如果需要手動焊接，烙鐵溫度不應超過300°C，且每個端子的焊接時間應限制在最多3秒。手動焊接僅應執行一次。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 載帶與捲盤規格
LED以12mm寬的凸版載帶供應，捲繞在7英吋 (178mm) 直徑的捲盤上。每捲包含4000顆。載帶與捲盤尺寸符合ANSI/EIA-481標準，以確保與自動化組裝設備的相容性。
7.2 最小訂購量
標準包裝數量為每捲4000顆。對於剩餘數量，最小包裝數量為500顆。
8. 應用建議
8.1 典型應用電路
LED是電流驅動裝置。為確保亮度一致，特別是當多個LED並聯使用時，每個LED應由其自身的串聯限流電阻驅動。直接從微控制器引腳驅動LED時，需確保引腳的電流源/汲能力以及LED串的總VF在系統電壓限制範圍內。
8.2 設計考量
- 電流限制：始終使用串聯電阻或恆流驅動器將工作電流設定為20mA或更低，以進行連續操作。
- 熱管理：雖然封裝很小，但在高環境溫度或接近最大電流下運作時，應確保足夠的PCB銅箔面積或散熱孔，以維持性能和使用壽命。
- ESD防護：儘管未明確說明，但在組裝過程中應遵守針對半導體元件的標準靜電放電 (ESD) 操作預防措施。
9. 技術比較與差異化
這款基於InGaN技術的0603綠色LED具有多項關鍵優勢。與AlGaInP (用於紅/黃光) 等舊技術相比，InGaN為綠光和藍光波長提供了更高的效率和亮度。0603封裝是最小的標準化SMD LED佔位面積之一，與0805或1206等較大封裝相比，可顯著節省空間。其110度的寬視角使其適合需要廣泛可見性的應用，與用於聚焦照明的窄角LED不同。
10. 常見問題 (基於技術參數)
10.1 我可以用5V電源直接驅動這顆LED嗎？
不行。將5V電源直接連接到LED兩端會導致過大電流流過，很可能立即損壞它。您必須始終使用串聯限流電阻。電阻值可使用歐姆定律計算：R = (V電源- VF) / IF。例如，使用5V電源、VF為3.2V、期望IF為20mA時：R = (5 - 3.2) / 0.02 = 90 歐姆。標準的91歐姆或100歐姆電阻是合適的。
10.2 為什麼發光強度範圍如此寬廣 (450-1400 mcd)？
此範圍代表所有生產產品的總分佈範圍。透過分級流程 (第3.2節)，LED被分類到特定、更窄的亮度範圍 (例如U1、V2、W1)。設計師在下單時可以指定特定的分級代碼，以保證其應用中使用的LED具有一致且可預測的亮度。
10.3 峰值波長與主波長有何不同？
峰值波長 (λP) 是LED發射最多光功率的物理波長，由光譜儀測量。主波長 (λd) 是一種心理物理度量；它是單色光的波長，在人眼看來與LED的寬頻譜輸出具有相同的顏色。λd對於視覺應用中的顏色規格更為相關。
11. 實務設計與使用案例
情境：為網路路由器設計一個多LED狀態指示燈面板。該面板需要10個綠色LED來指示不同埠的鏈路活動。均勻的亮度和顏色對於專業外觀至關重要。
- 元件選擇：指定來自相同強度分級 (例如 V1: 710-900 mcd) 和相同主波長分級 (例如 AQ: 525-530 nm) 的LED，以確保視覺一致性。
- 電路設計：設計十個相同的驅動電路，每個電路由LED與一個限流電阻串聯組成。將每個電路連接在微控制器GPIO引腳與地之間。電阻值根據微控制器的輸出高電壓 (例如3.3V) 和LED在其電壓分級中的典型VF計算。
- PCB佈局：使用建議的焊墊圖案。確保LED之間有足夠的間距，以實現均勻的光分佈並防止熱串擾。
- 組裝：遵循IR迴焊溫度曲線指南。組裝後，如有必要，使用異丙醇進行清潔。
12. 原理介紹
LED是一種半導體p-n接面二極體。當施加順向電壓時，來自n型區域的電子和來自p型區域的電洞被注入接面區域。當這些電荷載子復合時，它們會釋放能量。在標準二極體中，此能量以熱的形式釋放。在LED中，選擇的半導體材料 (本例中為InGaN) 使得此能量主要以光子 (光) 的形式釋放。發射光的特定波長 (顏色) 由半導體材料的能隙能量決定。寬視角是透過LED晶片的幾何形狀和封裝透鏡的特性實現的。
13. 發展趨勢
指示燈應用中SMD LED的總體趨勢是朝向更小的封裝尺寸 (例如0402、0201)，以實現更高密度的PCB設計。業界持續推動提高發光效率 (每單位電功率輸入產生更多光輸出)，並透過更嚴格的分級公差來改善顏色一致性。此外，封裝材料的進步旨在增強其在更高溫度迴焊曲線下的可靠性，並提高對濕度和熱循環等環境因素的抵抗力。
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。 |