目錄
1. 產品概述
本文件詳述一款雙色表面黏著元件 (SMD) LED 的規格。此元件專為自動化印刷電路板 (PCB) 組裝而設計,適用於空間受限的應用。其特點是採用擴散透鏡,並在單一封裝內整合了兩個獨立的LED晶片:一個發射藍光,另一個發射綠光。
1.1 產品特點
- 符合RoHS(有害物質限制)指令。
- 以8mm載帶包裝於7英吋直徑捲盤上,適用於自動化取放組裝。
- 標準EIA(電子工業聯盟)封裝外型。
- 與積體電路 (IC) 相容的驅動位準。
- 完全相容於標準自動化貼裝設備。
- 適用於紅外線 (IR) 迴焊製程。
- 預處理至JEDEC(聯合電子元件工程委員會)濕度敏感等級3。
1.2 應用領域
此LED適用於廣泛需要小巧尺寸與可靠性能的電子設備。典型的應用領域包括:
- 通訊設備(例如:無線電話、行動電話)。
- 辦公室自動化設備(例如:筆記型電腦、網路系統)。
- 家電與消費性電子產品。
- 工業控制與儀表板。
- 狀態與電源指示燈。
- 信號與符號照明(例如:背光按鍵、圖示)。
- 前面板背光。
2. 封裝尺寸與接腳定義
此LED封裝於緊湊的SMD封裝中。原始文件提供了以毫米(及英吋)為單位的詳細機械圖。大多數尺寸的公差為 ±0.2 mm (±0.008")。
接腳定義:
- 藍光LED晶片:連接至接腳 1 和 2。
- 綠光LED晶片:連接至接腳 3 和 4。
此獨立的接腳配置允許分別控制兩種顏色,實現靜態或動態的色彩指示。
3. 額定值與特性
3.1 絕對最大額定值
額定值是在環境溫度 (Ta) 25°C 下指定。超過這些數值可能導致永久性損壞。
- 功率消耗 (Pd):76 mW(藍光與綠光皆同)。
- 峰值順向電流 (IF(峰值)):80 mA(於1/10工作週期,0.1ms脈衝寬度下)。
- 連續直流順向電流 (IFF):
- 20 mA。操作溫度範圍:
- -40°C 至 +100°C。儲存溫度範圍:
-40°C 至 +100°C。
3.2 電氣與光學特性F典型性能參數是在 Ta=25°C、順向電流 (I
F
- ) 為 20mA 下量測,除非另有說明。V光學特性:
- 發光強度 (I
- V
- ):藍光:最小值 210 mcd,典型值,最大值 475 mcd。綠光:最小值 850 mcd,典型值,最大值 1860 mcd。視角 (2θ
- 1/2P):
- 兩種顏色通常皆為 120 度。此寬視角是擴散透鏡的特性,能提供更均勻的光線分佈。
- 峰值發射波長 (λ
- Pd):
- 藍光:通常為 468 nm。
- 綠光:通常為 518 nm。
- 主波長 (λ
- d
- ):
藍光:範圍從 460 nm 至 475 nm。
- 綠光:範圍從 515 nm 至 530 nm。F光譜線半寬度 (Δλ):
- 藍光:通常為 25 nm。
- 綠光:通常為 35 nm。
- 電氣特性:R順向電壓 (VFR):藍光:範圍從 2.8 V 至 3.8 V。綠光:範圍從 2.8 V 至 3.8 V。
逆向電流 (I
R
):V在逆向電壓 (V
R
) 5V 下,最大值為 10 μA。
- 備註:此元件並非設計用於逆向偏壓操作;此參數僅供測試用途。
- 4. 分級系統為確保生產一致性,LED會根據關鍵光學參數進行分級。這讓設計師能為其應用選擇符合特定色彩與亮度要求的元件。
- 4.1 發光強度 (IV
) 分級
- LED根據其在20mA下量測的發光強度進行分類。藍光LED分級:
- S2:210 - 275 mcd
- T1:275 - 360 mcd
T2:
360 - 475 mcdd綠光LED分級:
V1:
850 - 1100 mcd
- V2:1100 - 1430 mcd
- W1:1430 - 1860 mcd
- 每個強度分級的公差為 ±11%。4.2 主波長 (λ
d
- ) 分級LED亦根據其主波長進行分類,主波長定義了人眼感知的顏色。
- 藍光LED波長分級:AB1:
- 460 - 465 nmAB2:
465 - 470 nm
AB3:
470 - 475 nm
綠光LED波長分級:
AG1:
515 - 520 nm
- AG2:520 - 525 nm
- AG3:525 - 530 nm
- 每個波長分級的公差為 ±1 nm。4.3 組合分級代碼
- 文件中提供了一個交叉參照表,將強度與波長分級組合成單一的英數字代碼(例如:A1, C4)。此代碼通常標示於產品包裝或捲盤標籤上,以便精確識別LED的性能特性。5. 焊接與組裝指南
- 5.1 迴焊溫度曲線根據 J-STD-020B 標準,提供了一個適用於無鉛 (Pb-free) 焊接製程的建議紅外線 (IR) 迴焊溫度曲線。此曲線的關鍵參數包括:
預熱溫度:
150°C 至 200°C。
預熱時間:
最長 120 秒。
峰值溫度:
最高 260°C。
液相線以上時間:
- 依據提供的曲線圖。總焊接時間:
- 在峰值溫度下最長 10 秒。迴焊最多應執行兩次。若使用烙鐵進行手工焊接,烙鐵頭溫度不應超過 300°C,且接觸時間應限制在最長 3 秒,僅限一次。
- 5.2 建議PCB焊墊佈局文件中說明了建議的PCB焊墊圖案(Footprint),以確保在迴焊過程中及之後能形成良好的焊點並具備機械穩定性。遵循此建議佈局有助於防止墓碑效應,並確保良好的熱連接與電氣連接。
- 5.3 清潔若焊接後需要清潔,僅應使用指定的溶劑。LED可在室溫下浸泡於乙醇或異丙醇中,時間少於一分鐘。使用未指定的化學品可能會損壞LED封裝或透鏡。
- 6. 包裝資訊
LED以載帶捲盤形式供應,相容於高速自動化組裝設備。
載帶寬度:
8 mm。
- 捲盤直徑:7 英吋。
- 每捲數量:2000 顆。
- 尾數最小訂購量 (MOQ):500 顆。
- 包裝符合 ANSI/EIA-481 規範。載帶上的空穴以蓋帶密封。7. 操作與儲存注意事項
7.1 濕度敏感性
此LED的濕度敏感等級 (MSL) 為 3 級。作為濕度敏感元件,正確的操作對於防止在迴焊過程中發生"爆米花"效應或分層至關重要。
密封包裝:
未開封的原始防潮袋(內含乾燥劑)中的LED,應儲存於 ≤30°C 且 ≤70% 相對濕度 (RH) 的環境中。建議從袋口密封日期起的"車間壽命"為一年。
- 已開封包裝:F一旦開封,若環境儲存條件不超過 30°C / 60% RH,LED必須在 168 小時(7 天)內使用完畢。F延長儲存(袋外):若需儲存超過 168 小時,LED應存放於帶有乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥櫃中。
- 烘烤:V暴露時間超過 168 小時限制的元件,在進行迴焊前必須以約 60°C 烘烤至少 48 小時,以去除吸收的水氣。F7.2 應用備註本產品設計用於標準商業與工業電子設備。對於需要極高可靠性或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),在設計採用前必須進行特定的資格認證並諮詢製造商。
- 8. 設計考量與典型性能曲線V原始文件包含數條對於電路設計及理解不同條件下性能至關重要的特性曲線。這些通常包括:a順向電流 vs. 順向電壓 (IF
- -VF
):F顯示驅動電流與LED兩端電壓降之間的關係。這對於設計限流電路至關重要。
發光強度 vs. 順向電流 (I
V
-I
F
):
說明光輸出如何隨驅動電流增加。它有助於確定達到所需亮度的工作點。
發光強度 vs. 環境溫度 (I
VP-Tdad):
展示隨著環境溫度升高,光輸出的降額情況。這對於在高溫環境下運作的應用非常重要。R光譜分佈:
顯示圍繞峰值波長、不同波長下的相對光強度圖。這定義了LED的色彩純度。R設計驅動電路時,必須考慮順向電壓 (V
F
) 範圍與建議的 20mA 直流順向電流。通常,恆流驅動器優於搭配串聯電阻的恆壓驅動器,以獲得更好的穩定性與使用壽命,尤其是在寬溫度範圍下操作或需要精確亮度控制時。藍光與綠光晶片的獨立接腳允許靈活的控制方案,例如交替閃爍、混合顏色(若以不同強度同時驅動)或個別狀態指示。
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。 |