SMD5050 白光LED 規格書 - 尺寸 5.0x5.0x1.6mm - 電壓 3.2V - 功率 0.306W - 技術文件

1. 產品概述

SMD5050 系列是一款專為通用照明應用設計的高亮度、表面黏著式白光 LED。此系列提供從暖白光到冷白光的一系列色溫選擇，並可選配不同的演色性指數。其封裝尺寸緊湊，僅 5.0mm x 5.0mm，非常適合需要均勻高效照明且空間受限的設計。

1.1 核心特色與目標應用

SMD5050 LED 的主要優勢包括高光通量輸出、120 度的寬廣視角，以及在指定溫度範圍內的穩健性能。其設計旨在確保於各種照明裝置中的可靠性，包括建築照明、裝飾照明、顯示器背光及標誌燈箱。此產品的設計有助於高效的熱管理，並易於在自動化表面黏著技術製程中進行組裝。

2. 技術參數分析

本節針對 SMD5050 LED 所規定的關鍵電氣、光學及熱參數，提供詳細且客觀的解讀。

2.1 絕對最大額定值

以下參數定義了可能導致 LED 永久損壞的極限值。不保證在此條件下運作。

• 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): 306 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): 200°C 或 230°C，持續 10 秒 (迴焊)

2.2 典型電氣與光學特性

測量於標準測試條件：T_s= 25°C，I_F= 60mA。

• 順向電壓 (V_F): 典型值 3.2V，最大值 3.4V (公差：±0.08V)
• 逆向電壓 (V_R): 5V
• 逆向電流 (I_R): 最大值 10 µA
• 視角 (2θ_1/2): 120°

3. 分級系統說明

SMD5050 系列採用全面的分級系統，以確保色彩與亮度的一致性，這對照明應用至關重要。

3.1 色溫分級

LED 依據標準相關色溫進行分類，每個分級對應 CIE 色度圖上的特定色度區域。標準訂購分級如下：

• 2700K (區域：8A, 8B, 8C, 8D)
• 3000K (區域：7A, 7B, 7C, 7D)
• 3500K (區域：6A, 6B, 6C, 6D)
• 4000K (區域：5A, 5B, 5C, 5D)
• 4500K (區域：4A, 4B, 4C, 4D, 4R, 4S, 4T, 4U)
• 5000K (區域：3A, 3B, 3C, 3D, 3R, 3S, 3T, 3U)
• 5700K (區域：2A, 2B, 2C, 2D, 2R, 2S, 2T, 2U)
• 6500K (區域：1A, 1B, 1C, 1D, 1R, 1S, 1T, 1U)
• 8000K (區域：0A, 0B, 0C, 0D, 0R, 0S, 0T, 0U)

注意：產品訂購時需指定最低光通量及確切的色度區域，而非最大光通量值。

3.2 光通量分級

光通量依據色溫與演色性指數進行分級。下表概述了在 I_F=60mA 時的標準光通量分級。光通量公差為 ±7%，CRI 公差為 ±2。

• 70 CRI，暖白光 (2700-3700K): 代碼 1E (18-20 lm)，1F (20-22 lm)
• 70 CRI，中性白光 (3700-5000K): 代碼 1E (18-20 lm)，1F (20-22 lm)，1G (22-24 lm)
• 70 CRI，冷白光 (5000-10000K): 代碼 1E (18-20 lm)，1F (20-22 lm)，1G (22-24 lm)，1H (24-26 lm)
• 80-85 CRI，暖白光 (2700-3700K): 代碼 1D (16-18 lm)，1E (18-20 lm)
• 80-85 CRI，中性白光 (3700-5300K): 代碼 1D (16-18 lm)，1E (18-20 lm)，1F (20-22 lm)
• 80-85 CRI，冷白光 (5300-10000K): 代碼 1E (18-20 lm)，1F (20-22 lm)
• 90-93 CRI，暖白光 (2700-3700K): 代碼 1C (14-16 lm)，1D (16-18 lm)

4. 性能曲線分析

理解電氣驅動、光學輸出與溫度之間的關係，對於優化電路設計與熱管理至關重要。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)

I-V 曲線是半導體二極體的特性。對於 SMD5050，在 60mA 時的典型順向電壓為 3.2V。設計者必須確保限流電路（例如恆流驅動器或電阻）的設計能在指定的電壓範圍內運作，以維持穩定的光輸出並防止過度的功率消耗。

4.2 順向電流 vs. 相對光通量

此曲線顯示光輸出隨順向電流增加而增加，但並非線性關係。運作電流顯著高於測試電流 (60mA) 可能導致效率降低（每瓦流明數），並因接面溫度升高而加速性能衰減。最大連續電流 90mA 應被視為設計上限。

4.3 接面溫度 vs. 相對光譜功率分佈

隨著 LED 接面溫度升高，光譜輸出可能發生偏移。對於白光 LED，這通常表現為色溫的變化以及光通量的潛在下降。有效的散熱對於在產品壽命期間維持穩定的色彩與亮度至關重要。

4.4 相對光譜功率分佈

光譜圖展示了不同 CCT 範圍（例如 2600-3700K, 3700-5000K, 5000-10000K）的發射特性。暖白光 LED 在較長波長（紅/黃）有較多能量，而冷白光 LED 在藍色區域有一個峰值，並輔以螢光粉轉換的黃光。此資訊對於有特定色彩要求的應用至關重要。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與外型圖

SMD5050 封裝的標稱尺寸為 5.0mm (長) x 5.0mm (寬) x 1.6mm (高)。詳細的機械圖紙規定了關鍵尺寸，包括透鏡尺寸、導線架位置及整體公差（例如，.X 尺寸公差為 ±0.10mm，.XX 尺寸公差為 ±0.05mm）。

5.2 焊墊佈局與鋼網設計

規格書提供了建議的焊墊佈局（佔位面積）與錫膏鋼網設計，以確保在迴焊過程中形成可靠的焊點。遵循這些建議對於確保正確對位、熱傳導及機械強度至關重要。焊墊設計通常包含六個焊墊（適用於 3 晶片配置），並具有特定尺寸以利於焊接與散熱。

6. 焊接與組裝指南

6.1 濕度敏感性與烘烤

SMD5050 LED 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於 30°C 以下及 85% RH 以下。開封後，應儲存於 30°C 以下及 60% RH 以下，最好置於乾燥櫃或帶有乾燥劑的密封容器中。
• 車間壽命: 打開防潮袋後，應在 12 小時內使用。
• 烘烤要求: 若元件暴露時間超過車間壽命，或濕度指示卡顯示濕度過高，則在迴焊前必須進行烘烤。
• 烘烤方法: 在 60°C 下烘烤 24 小時。溫度不得超過 60°C。烘烤後應在 1 小時內進行迴焊，否則元件必須放回乾燥儲存環境（<20% RH）。

6.2 迴焊溫度曲線

此 LED 可承受最高 200°C 或 230°C 的峰值迴焊溫度，最長持續 10 秒。遵循無鉛焊料的標準受控迴焊曲線至關重要，確保預熱、浸潤、迴焊及冷卻速率均在可接受範圍內，以防止熱衝擊或損壞環氧樹脂透鏡及內部晶粒。

7. 靜電放電保護

LED 是易受 ESD 損壞的半導體元件，尤其是白光、綠光、藍光及紫光類型。

• ESD 產生: 可能透過摩擦、感應或傳導發生。
• 潛在損害: ESD 可能導致潛在缺陷（漏電流增加、亮度降低/色彩偏移）或災難性故障（完全無法運作）。
• 預防措施: 實施標準 ESD 控制措施：使用接地工作站、手腕帶、導電地板墊及防靜電包裝。僅在 ESD 防護區域內操作 LED。

8. 型號編碼規則

產品編碼遵循特定結構以表示關鍵屬性。一般格式為：T□□ □□ □ □ □ – □□□ □□。細項包括以下代碼：

• 封裝外型: 例如，'5A' 代表 5050N。
• 晶片數量: 例如，'3' 代表 3 晶片設計。
• 光學代碼: 例如，'00' 代表無透鏡，'01' 代表有透鏡。
• 顏色代碼: 例如，'L' 代表暖白光 (<3700K)，'C' 代表中性白光 (3700-5000K)，'W' 代表冷白光 (>5000K)。
• 內部代碼: 製造商內部參考代碼。
• CCT 代碼: 指定色溫分級。
• 光通量代碼: 指定光通量分級（例如 1E, 1F）。

9. 應用建議與設計考量

9.1 典型應用場景

• 建築與裝飾照明: 間接照明、重點照明及線性燈條，適用於需要高亮度與均勻光分佈的場合。
• 背光照明: 用於標誌、顯示器及控制面板的側光式或直下式背光模組。
• 通用照明: 整合於崁燈、平板燈及其他燈具的模組中，通常以陣列形式使用。

9.2 關鍵設計考量

• 熱管理: 最大接面溫度為 125°C。必須採用適當的 PCB 設計，包含足夠的散熱孔，必要時加上外部散熱器，以確保 T_j維持在安全範圍內，特別是在較高驅動電流或高環境溫度下運作時。這能確保長期可靠性與穩定的光輸出。
• 電流驅動:** 務必使用恆流驅動器或限流電阻。不建議使用恆壓源驅動，因為可能導致熱失控。驅動器設計應能適應順向電壓的變化（公差）。
• 光學設計: 120 度的視角提供寬廣的照明。如需聚焦光束，可能需要為 5050 佔位面積設計的二次光學元件（透鏡或反射器）。
• 分級以確保一致性: 對於需要均勻色彩與亮度的應用（例如多顆 LED 陣列），應向供應商指定嚴格的 CCT 與光通量分級。

10. 常見問題 (基於技術參數)

10.1 典型順向電壓與最大順向電壓有何不同？

典型順向電壓 (3.2V) 是標準測試條件下的預期值。最大值 (3.4V) 是該產品分級的上限。您的驅動電路必須能夠提供足夠的電壓，以適應處於最大 V_F的 LED，確保它們能正常點亮與運作。

10.2 我可以持續以 90mA 驅動這顆 LED 嗎？

雖然 90mA 是絕對最大連續電流，但在此電流下運作將產生大量熱量，並可能因接面溫度升高而縮短 LED 壽命。為了達到最佳的可靠性與效率，建議設計較低的驅動電流，例如 60mA 測試條件，或根據您的熱管理能力決定的數值。

10.3 為何焊接前需要烘烤？

塑膠封裝會從大氣中吸收濕氣。在高溫迴焊過程中，這些被吸收的濕氣會迅速膨脹，導致內部分層、破裂或爆米花效應，從而引發立即或潛在的故障。烘烤可去除這些吸收的濕氣。

10.4 如何解讀光通量分級代碼 (例如 1F)？

光通量分級代碼（如 1F）對應於在 60mA 下測量的特定光輸出範圍（單位為流明）。例如，對於 70-CRI 的冷白光 LED，代碼 1F 保證最低 20 流明，典型最高 22 流明，測量公差為 ±7%。您應根據應用所需的亮度要求來選擇分級。