目錄
- 1. 產品概述
- 2. 技術參數深入解析
- 2.1 絕對最大額定值 (Ts=25°C)
- 2.2 電氣與光學特性 (Ts=25°C)
- 3. 分級系統說明
- 3.1 光通量分級 (於 60mA 時)
- 3.2 主波長分級
- 4. 性能曲線分析
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸
- 5.2 建議的焊墊與鋼板設計
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 濕度敏感性與烘烤
- 6.2 ESD (靜電放電) 防護
- 7. 應用設計考量
- 7.1 電路設計
- 7.2 操作注意事項
- 8. 型號編碼規則
- 9. 典型應用場景
- 10. 可靠性與品質保證
- 11. 技術比較與差異化
- 12. 常見問題 (FAQ)
- 12.1 建議的操作電流是多少？
- 12.2 為什麼焊接前需要烘烤？
- 12.3 我可以用 3.3V 或 5V 電源直接驅動這個 LED 嗎？
- 13. 設計實例分析情境：為一個需要均勻紅色照明的小型資訊顯示器設計背光單元，照明區域為 100mm x 50mm。實施方案：計劃在金屬基板 (MCPCB) 上佈置一個 SMD5050N LED 陣列 (例如，使用 B1 分級以確保亮度一致) 以進行熱管理。選擇一個恆流驅動器為每個 LED 串提供 70mA 電流。LED 被安排成數個並聯串，每個串根據建議的電路設計擁有自己的串聯電阻。PCB 佈局遵循建議的焊墊設計。在組裝前，由於工廠車間濕度超過 60% RH，按照 MSL 指南儲存的 LED 進行了烘烤。在組裝過程中，操作員使用 ESD 手腕帶和真空筆進行放置。迴流焊接後的檢查確認了焊點形成良好且無可見損壞。14. 運作原理
- 15. 技術趨勢
1. 產品概述
SMD5050N 系列是一款高亮度表面黏著型 LED，專為需要可靠且高效能紅光發射的應用而設計。本文件提供 T5A003RA 型號的全面技術概述，詳細說明其規格、性能特徵以及正確的操作程序，以確保在終端用戶應用中達到最佳效能與使用壽命。
2. 技術參數深入解析
2.1 絕對最大額定值 (Ts=25°C)
以下參數定義了 LED 的操作極限。超過這些數值可能會導致永久性損壞。
- 順向電流 (IF)：90 mA (連續)
- 順向脈衝電流 (IFP)：120 mA (脈衝寬度 ≤10ms，工作週期 ≤1/10)
- 功率消耗 (PD)：234 mW
- 操作溫度 (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，最長 10 秒。
2.2 電氣與光學特性 (Ts=25°C)
這些是在標準測試條件下測得的典型性能參數。
- 順向電壓 (VF)：2.2 V (典型值)，2.6 V (最大值) 於 IF=60mA 時
- 逆向電壓 (VR)：5 V
- 主波長 (λd)：625 nm
- 逆向電流 (IR)：10 μA (最大值)
- 視角 (2θ1/2)：120°
3. 分級系統說明
3.1 光通量分級 (於 60mA 時)
LED 根據其光通量輸出進行分級，以確保應用亮度的穩定性。紅光可用的分級代碼如下：
- 代碼 A5：最小 2.0 lm，典型 2.5 lm
- 代碼 A6：最小 2.5 lm，典型 3.0 lm
- 代碼 A7：最小 3.0 lm，典型 3.5 lm
- 代碼 A8：最小 3.5 lm，典型 4.0 lm
- 代碼 A9：最小 4.0 lm，典型 4.5 lm
- 代碼 B1：最小 4.5 lm，典型 5.0 lm
- 代碼 B2：最小 5.0 lm，典型 5.5 lm
3.2 主波長分級
為了精確控制紅色的色調，LED 根據其主波長進行分級。
- 代碼 R1：620 nm 至 625 nm
- 代碼 R2：625 nm 至 630 nm
4. 性能曲線分析
本規格書包含數個對電路設計與熱管理至關重要的關鍵性能圖表。雖然文本中未提供具體的曲線數據點，但以下圖表是標準分析項目：
- 順向電壓 vs. 順向電流 (IV 曲線)：此圖表顯示 LED 兩端電壓與流經電流之間的關係。對於選擇適當的限流電阻或設計恆流驅動器至關重要。
- 順向電流 vs. 相對光通量：此曲線說明光輸出如何隨著驅動電流增加而變化。它有助於確定平衡亮度與效率的最佳操作點。
- 接面溫度 vs. 相對光譜功率：此圖表展示 LED 的光譜輸出與整體光強度如何隨著接面溫度變化而偏移，凸顯了熱管理的重要性。
- 光譜功率分佈：此曲線顯示每個波長所發射的光強度，定義了 LED 的色彩特性。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
SMD5050N LED 的標準尺寸為 5.0mm x 5.0mm。確切高度與尺寸公差在機械圖中指定 (.X: ±0.10mm, .XX: ±0.05mm)。
5.2 建議的焊墊與鋼板設計
為了確保可靠的焊接，建議採用特定的焊墊佈局與鋼板開孔設計。所提供的圖示確保在迴流焊接過程中形成正確的焊點、元件對齊以及熱緩解。遵循這些焊墊設計對於製造良率與長期可靠性至關重要。
6. 焊接與組裝指南
6.1 濕度敏感性與烘烤
SMD5050N 封裝具有濕度敏感性 (依據 IPC/JEDEC J-STD-020C 進行 MSL 分級)。
- 儲存：未開封的包裝袋應儲存在 30°C 以下、85% RH 以下的環境中。開封後，應儲存在 30°C 以下、60% RH 以下的環境中，最好置於乾燥櫃或帶有乾燥劑的密封容器中。
- 車間壽命：在打開防潮袋後，應在 12 小時內使用完畢。
- 烘烤：若元件暴露於環境條件下的時間超過車間壽命，或乾燥劑指示劑顯示濕度過高，則需要進行烘烤。請在 60°C 下烘烤 24 小時。切勿超過 60°C。烘烤後應在 1 小時內進行迴流焊接，否則必須將元件放回乾燥儲存環境中。
6.2 ESD (靜電放電) 防護
LED 是半導體元件，容易因靜電放電而損壞。
- 來源：靜電可經由摩擦、感應或傳導產生。
- 損害：ESD 可能導致立即失效 (LED 損壞) 或潛在損傷，造成亮度降低、色偏 (白光 LED) 以及使用壽命縮短。
- 預防措施：實施完整的 ESD 控制計畫：使用接地的防靜電工作站、地墊、手腕帶與離子風機。人員應穿著防靜電服裝。使用導電或靜電消散性包裝材料。
7. 應用設計考量
7.1 電路設計
正確的驅動方式對於 LED 的性能與可靠性至關重要。
- 驅動方法：強烈建議使用恆流源以獲得穩定的光輸出與長壽命。若使用電壓源搭配串聯電阻，請確保電阻值是根據 LED 的最大順向電壓與期望電流計算得出。
- 電路配置：建議在每個 LED 串聯迴路中加入限流電阻，以獲得更好的穩定性與個別迴路保護，而非為並聯陣列使用單一電阻。
- 極性：將 LED 連接到電源時，務必確認並遵循陽極/陰極極性，以防止逆向偏壓損壞。
7.2 操作注意事項
避免徒手或使用金屬鑷子直接接觸 LED 透鏡。
- 手部接觸：皮膚上的油脂與鹽分可能污染矽膠透鏡，導致光學性能下降與光輸出減少。物理壓力可能損壞打線或晶片本身。
- 工具接觸：金屬鑷子可能刮傷透鏡或施加過大的點壓力。請盡可能使用真空吸取工具或專用的、不會造成刮痕的塑膠鑷子。
8. 型號編碼規則
產品命名遵循結構化編碼：T□□ □□ □ □ □ – □□□ □□。文件中解碼出的關鍵元素如下：
- 顏色代碼：R (紅), Y (黃), B (藍), G (綠), U (紫), A (橙), I (紅外線), L (暖白光 <3700K), C (中性白光 3700-5000K), W (冷白光 >5000K), F (全彩)。
- 晶片數量：S (1 顆低功率晶片), P (1 顆高功率晶片), 2 (2 顆晶片), 3 (3 顆晶片) 等。
- 光學代碼：00 (無透鏡), 01 (有透鏡)。
- 封裝代碼：5A (5050N), 32 (3528), 3B (3014), 3C (3030), 19 (陶瓷 3535), 15 (陶瓷 5050), 12 (陶瓷 9292)。
- 光通量代碼與色溫代碼：由特定的英數字分級代碼定義 (例如：A5, R1)。
9. 典型應用場景
SMD5050N 紅色 LED 適用於多種需要鮮明紅色指示、標誌或照明的應用，包括：
- 指示燈與顯示器的背光。
- 建築與裝飾照明。
- 汽車內部照明 (非關鍵性)。
- 消費性電子產品狀態指示燈。
- 零售與廣告標誌。
10. 可靠性與品質保證
雖然摘要中未提供特定的 MTBF 或 L70/B50 壽命數據，但定義的最大額定值 (接面溫度、電流) 與操作程序 (MSL, ESD) 構成了可靠運作的基礎。遵循指定的操作條件與組裝指南對於達到預期的產品壽命至關重要。適當的熱管理以保持接面溫度遠低於 125°C 的最大值，對於長期的流明維持尤其關鍵。
11. 技術比較與差異化
SMD5050N 格式在光輸出與封裝尺寸之間取得了平衡。相較於 3528 或 3014 等較小的封裝，5050 通常容納多個晶片或一個更大的單一晶片，從而實現更高的光通量。120 度的視角提供了寬廣且均勻的照明模式，適用於許多通用照明與標誌應用。詳細的濕度敏感性與 ESD 操作指南的納入，表明這是一款為現代自動化組裝製程設計的產品，其中可靠性是關鍵。
12. 常見問題 (FAQ)
12.1 建議的操作電流是多少？
技術參數是在 60mA 下測試的，這是一個常見的操作點。絕對最大連續電流為 90mA。為了在亮度、效率與壽命之間取得最佳平衡，通常在 60mA 至 80mA 之間操作，但請務必參考光通量 vs. 電流曲線，並確保適當的散熱。
12.2 為什麼焊接前需要烘烤？
塑膠封裝會吸收空氣中的濕氣。在高溫迴流焊接過程中，這些被吸收的濕氣會迅速膨脹，導致內部分層或破裂 (\"爆米花效應\")，從而引發立即或潛在的失效。烘烤可以去除這些吸收的濕氣。
12.3 我可以用 3.3V 或 5V 電源直接驅動這個 LED 嗎？
不可以，除非有電流限制機制。典型的順向電壓是 2.2V。將其直接連接到 3.3V 電源會導致過大的電流流過，可能超過最大額定值並損壞 LED。您必須使用恆流驅動器或串聯電阻，將電流限制在期望值。
13. 設計實例分析
情境：為一個需要均勻紅色照明的小型資訊顯示器設計背光單元，照明區域為 100mm x 50mm。
實施方案：計劃在金屬基板 (MCPCB) 上佈置一個 SMD5050N LED 陣列 (例如，使用 B1 分級以確保亮度一致) 以進行熱管理。選擇一個恆流驅動器為每個 LED 串提供 70mA 電流。LED 被安排成數個並聯串，每個串根據建議的電路設計擁有自己的串聯電阻。PCB 佈局遵循建議的焊墊設計。在組裝前，由於工廠車間濕度超過 60% RH，按照 MSL 指南儲存的 LED 進行了烘烤。在組裝過程中，操作員使用 ESD 手腕帶和真空筆進行放置。迴流焊接後的檢查確認了焊點形成良好且無可見損壞。
14. 運作原理
發光二極體 (LED) 是一種透過電致發光來發光的半導體元件。當在 p-n 接面上施加順向電壓時，來自 n 型區域的電子會與來自 p 型區域的電洞重新結合。這個重新結合過程以光子 (光) 的形式釋放能量。發射光的特定波長 (顏色) 由 LED 晶片中所使用的半導體材料的能隙決定。對於這種紅色 LED，通常使用如砷化鋁鎵 (AlGaAs) 或類似化合物來產生 620-630nm 範圍的光。
15. 技術趨勢
LED 技術的總體趨勢持續朝向更高的光效 (每瓦更多流明)、更好的顯色性以及在更高功率密度下更高的可靠性發展。對於像 5050 這樣的封裝類型，進步包括使用更堅固且導熱性更好的封裝材料、用於白光 LED 的先進螢光粉系統，以及最小化光學損失的設計。此外，與用於調光和色彩控制的智慧驅動器的整合變得越來越普遍。規格書中對詳細操作程序 (MSL, ESD) 的強調，反映了業界在自動化、大批量製造環境中實現高良率與可靠性的重點。
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。 |