目錄
- 1. 產品概述
- 2. 技術參數深度客觀解讀
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 典型技術參數
- 3. 分級系統說明
- 3.1 光通量分級
- 3.2 波長分級
- 3.3 順向電壓分級
- 3.4 產品命名規則
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 順向電壓 vs. 順向電流 (I-V 曲線)
- 4.2 相對光通量 vs. 順向電流
- 4.3 相對光譜能量 vs. 接面溫度
- 4.4 光譜功率分佈
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 外型尺寸
- 5.2 建議焊墊圖案與鋼板設計
- 5.3 極性識別
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 迴流焊接參數
- 6.2 操作與儲存注意事項
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 載帶與捲盤規格
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用場景
- 8.2 設計考量
- 9. 技術比較
- 10. 常見問題 (基於技術參數)
- 10.1 建議的工作電流是多少？
- 10.2 如何選擇正確的限流電阻？
- 10.3 為何要對光通量分級？我該選擇哪個等級？
- 10.4 此 LED 可用於戶外應用嗎？
- 11. 實務設計案例
- 12. 原理簡介
- 13. 可靠性測試標準
- 14. 發展趨勢
1. 產品概述
本文件提供 SMD3528 封裝單晶片藍光 LED 的完整技術規格。此表面黏著元件專為一般照明、背光及指示燈應用而設計，需要可靠且高效的藍光光源。此元件的核心優勢在於其標準化封裝、一致的性能參數以及明確的分級系統，確保在電路設計中具有可預測的行為。
2. 技術參數深度客觀解讀
以下章節詳細說明 LED 的絕對最大額定值及典型的電氣/光學特性。所有參數均在標準測試條件 Ts= 25°C 下量測。
2.1 絕對最大額定值
- 順向電流 (IF):30 mA (連續)
- 順向脈衝電流 (IFP):40 mA (脈衝寬度 ≤ 10ms，工作週期 ≤ 1/10)
- 功率消耗 (PD):144 mW
- 工作溫度 (Topr):-40°C 至 +80°C
- 儲存溫度 (Tstg):-40°C 至 +80°C
- 接面溫度 (Tj):125°C
- 焊接溫度 (Tsld):迴流焊接於 200°C 或 230°C 下持續 10 秒。
2.2 典型技術參數
於順向電流 (IF) 為 20 mA 時量測。
- 順向電壓 (VF):典型值 3.2 V，最大值 3.6 V
- 逆向電壓 (VR):5 V
- 主波長 (λd):460 nm
- 逆向電流 (IR):最大值 10 µA
- 視角 (2θ1/2):120°
3. 分級系統說明
為確保一致性，產品根據關鍵性能參數進行分級。分級代碼是產品型號的一部分。
3.1 光通量分級
光通量於 IF= 20 mA 時量測。光通量量測的公差為 ±7%。
| 代碼 | 最小值 (lm) | 典型值 (lm) |
|---|---|---|
| A2 | 0.5 | 1 |
| A3 | 1 | 1.5 |
| B1 | 1.5 | 2 |
| B2 | 2 | 2.5 |
| B3 | 2.5 | 3 |
3.2 波長分級
對主波長進行分級，以控制藍光的特定色調。
| 代碼 | 最小值 (nm) | 最大值 (nm) |
|---|---|---|
| B3 | 455 | 460 |
| B4 | 460 | 465 |
3.3 順向電壓分級
對順向電壓進行分級，以輔助電流調節電路設計。電壓量測的公差為 ±0.08V。
| 代碼 | 最小值 (V) | 最大值 (V) |
|---|---|---|
| 1 | 2.8 | 3.0 |
| 2 | 3.0 | 3.2 |
| 3 | 3.2 | 3.4 |
| 4 | 3.4 | 3.6 |
3.4 產品命名規則
型號遵循特定結構：T [Package Code] [Chip Count] [Lens Code] [Internal Code] - [Flux Code] [Wavelength Code].
- 封裝代碼 (例如，32):表示 SMD3528 封裝。
- 晶片數量 (例如，S):'S' 表示單一小功率晶片。
- 透鏡代碼:'00' 表示無透鏡，'01' 表示有透鏡。
- 顏色:由字母定義 (B 代表藍色)。
4. 性能曲線分析
特性曲線說明了關鍵參數之間的關係，這對於熱管理和驅動電路管理至關重要。
4.1 順向電壓 vs. 順向電流 (I-V 曲線)
I-V 曲線顯示了二極體典型的指數關係。順向電壓隨電流增加而增加。設計師必須確保驅動電路提供足夠的電壓餘裕，特別是考慮到電壓分級的範圍，以在不超過最大額定值的情況下達到所需的電流。
4.2 相對光通量 vs. 順向電流
此曲線顯示光輸出隨電流增加而增加，但可能並非完全線性，特別是在較高電流時。在建議的 20mA 以上工作可能會導致效率遞減，並增加接面溫度，可能影響使用壽命。
4.3 相對光譜能量 vs. 接面溫度
圖表顯示，當接面溫度從 25°C 上升到 125°C 時，相對光譜能量輸出會下降。這凸顯了在應用設計中進行熱管理的重要性，以在產品壽命期間維持一致的光輸出和色彩穩定性。
4.4 光譜功率分佈
光譜曲線確認了峰值發射約在主波長 460nm 附近，這是藍光 InGaN LED 晶片的特徵。窄頻寬是單色 LED 的典型特徵。
5. 機械與封裝資訊
5.1 外型尺寸
SMD3528 封裝的標稱尺寸為 3.5mm (長) x 2.8mm (寬)。提供帶有公差 (例如，.X: ±0.10mm，.XX: ±0.05mm) 的精確尺寸圖，用於 PCB 焊墊設計。
5.2 建議焊墊圖案與鋼板設計
提供詳細的焊墊圖案 (Footprint) 和錫膏鋼板設計，以確保在表面黏著技術 (SMT) 組裝過程中正確焊接和對位。遵循這些建議對於實現可靠的焊點以及從 LED 到 PCB 的最佳熱傳導至關重要。
5.3 極性識別
陰極通常在 LED 封裝上標記，通常在透鏡上帶有綠色色調，或在塑膠本體的一角有凹口/倒角。焊墊佈局圖清楚地標示了陽極和陰極焊墊。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴流焊接參數
此 LED 適用於標準迴流焊接製程。焊接期間本體最高溫度不應超過 200°C 持續 10 秒或 230°C 持續 10 秒。必須遵循建議的溫度曲線，以防止損壞內部晶粒和環氧樹脂透鏡材料。
6.2 操作與儲存注意事項
- 在指定的溫度範圍內 (-40°C 至 +80°C) 儲存於乾燥、防靜電的環境中。
- 避免對透鏡施加機械應力。
- 在建議的儲存條件下，於製造日期起 12 個月內使用，以確保可焊性。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 載帶與捲盤規格
LED 以凸版載帶包裝，捲繞在捲盤上供應，適用於自動化取放機。指定了關鍵的載帶尺寸 (口袋尺寸、間距) 和所需的蓋帶剝離強度 (10 度角下 0.1 - 0.7N)，以確保與 SMT 設備的相容性。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
- 背光:用於 LCD 顯示器、鍵盤或標誌。
- 狀態指示燈:用於消費性電子產品、家電和工業設備。
- 裝飾照明:用於重點照明、情境照明或建築特色。
- 一般照明:作為 LED 模組、燈條或燈泡的組件，通常與螢光粉結合以產生白光。
8.2 設計考量
- 電流限制:始終使用恆流源或限流電阻驅動 LED。請勿直接連接到電壓源。
- 熱管理:設計 PCB 時應有足夠的銅面積或散熱孔以散熱，特別是在接近最大電流工作時。高接面溫度會加速光衰。
- 靜電防護:雖然未明確說明為高度敏感，但在驅動電路上實施基本的靜電防護是提高可靠性的良好做法。
- 光學設計:為目標應用設計透鏡或導光板時，請考慮 120 度的視角。
9. 技術比較
與插件式 LED 相比，SMD3528 在自動化組裝、節省電路板空間以及由於直接貼裝 PCB 而具有更好的熱性能方面提供了顯著優勢。在 SMD 系列中，3528 封裝是一種成熟且廣泛使用的標準，在尺寸、光輸出和成本之間提供了良好的平衡。與 3020 或 3014 等更小的封裝相比，3528 通常可以處理稍高的電流，並且可能具有更大的發光面積。與 5050 等更大的封裝相比，它更為緊湊。
10. 常見問題 (基於技術參數)
10.1 建議的工作電流是多少？
技術參數是在 20mA 下指定的，這是標準測試電流，也是實現良好效率和長壽命的常見工作點。它可以工作到絕對最大值 30mA 連續電流，但這會產生更多熱量，並可能縮短使用壽命。
10.2 如何選擇正確的限流電阻？
使用歐姆定律：R = (V電源- VF) / IF. 使用分級中的最大 VF值 (例如，等級 4 為 3.6V) 進行保守設計，以確保電流不超過期望值。對於 5V 電源和 20mA 目標：R = (5V - 3.6V) / 0.02A = 70Ω。選擇最接近的標準值 (例如，68Ω 或 75Ω)，並計算實際電流和電阻功率消耗。
10.3 為何要對光通量分級？我該選擇哪個等級？
製造差異會導致光輸出的微小差異。分級將具有相似性能的 LED 分組。根據您應用所需的最低亮度選擇等級。使用較高的等級 (例如，B3) 可確保更亮、更一致的單元，但成本可能更高。
10.4 此 LED 可用於戶外應用嗎？
工作溫度範圍為 -40°C 至 +80°C，涵蓋大多數戶外環境。然而，LED 本身不防水或未經紫外線穩定處理。對於戶外使用，必須將其妥善密封或安裝在能同時管理散熱的密封、防風雨外殼內。
11. 實務設計案例
情境:為 USB 供電裝置 (5V) 設計低功率狀態指示燈。
目標:提供清晰的藍色指示燈。
設計步驟:
1. LED 選擇:選擇此 SMD3528 藍光 LED (例如，波長等級 B4 以獲得純藍色)。
2. 電流設定:目標為 15mA，以獲得足夠亮度並降低功耗。
3. 電阻計算:假設最壞情況 VF= 3.6V (等級 4)。R = (5V - 3.6V) / 0.015A ≈ 93.3Ω。使用標準 100Ω 電阻。
4. 實際電流檢查:使用典型 VF值 3.2V，I = (5V - 3.2V) / 100Ω = 18mA (在安全範圍內)。
5. PCB 佈局:將 100Ω 電阻與 LED 的陽極串聯。使用建議的焊墊佈局。確保沒有其他走線或元件過於靠近而阻礙 120 度視角 (如有需要)。
6. 熱檢查:LED 的功率消耗：P = VF* IF≈ 3.2V * 0.018A = 57.6mW，遠低於 144mW 的最大值。無需特殊散熱措施。
12. 原理簡介
此 LED 基於半導體二極體結構。當施加超過二極體閾值的順向電壓時，電子和電洞在主動區 (此藍光 LED 中的 InGaN 量子阱) 中復合，以光子的形式釋放能量。特定的材料成分 (氮化銦鎵 - InGaN) 決定了能隙能量，這直接對應於發射光的波長，在此情況下為藍光 (~460nm)。環氧樹脂透鏡封裝晶片，提供機械保護，並塑造光輸出光束。
13. 可靠性測試標準
產品根據行業標準 (JESD22, MIL-STD-202G) 進行嚴格的可靠性測試，以確保長期性能。主要測試包括：
- 工作壽命測試:在室溫、高溫 (85°C) 和低溫 (-40°C) 下，於最大電流下進行 1008 小時。
- 高濕度工作壽命:60°C / 90% 相對濕度下進行 1008 小時。
- 溫度循環:在 -20°C 和 60°C 之間進行帶濕度的循環。
- 熱衝擊:-40°C 至 125°C 進行 100 次循環。
失效準則:如果樣品顯示順向電壓偏移 >200mV、光通量衰減 >15% (對於 InGaN LED)、逆向漏電流 >10µA 或災難性失效 (開路/短路)，則視為測試失敗。
14. 發展趨勢
像 3528 這樣的 SMD LED 的總體趨勢是朝向更高的發光效率 (每瓦更多流明)、改善的色彩一致性 (更嚴格的分級) 以及在更高工作溫度下提高可靠性。雖然此封裝仍然流行，但為了小型化，正在持續開發更小的封裝 (例如，2016、1010) 以及晶片級封裝 (CSP)，後者消除了傳統的塑膠本體，以獲得更好的熱性能和光學設計靈活性。在所有 LED 外形尺寸中，追求更高效率和更低每流明成本的趨勢仍在持續。
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。 |