目錄
- 1. 產品概述
- 2. 技術參數分析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 典型電氣與光學特性
- 3. 分級系統說明
- 3.1 光通量分級
- 3.2 主波長分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 順向電壓 vs. 順向電流 (IV 曲線)
- 4.2 順向電流 vs. 相對光通量
- 4.3 接面溫度 vs. 相對光譜功率
- 4.4 光譜功率分佈
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 物理尺寸
- 5.2 建議的焊墊與鋼網設計
- 5.3 極性識別
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 濕度敏感性與烘烤
- 6.2 回流焊溫度曲線
- 7. 靜電放電（ESD）防護
- 7.1 ESD 損壞機制
- 7.2 ESD 控制措施
- 8. 應用與電路設計建議
- 8.1 驅動方法
- 8.2 建議的電路配置
- 8.3 組裝注意事項
- 9. 型號編碼規則
- 10. 典型應用場景
- 11. 技術比較與考量
- 12. 常見問題解答（FAQ）
- 13. 設計實例分析
- 14. 工作原理
- 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，專為需要可靠黃光照明的應用而設計。此LED 以其5.0mm x 5.0mm 的封裝尺寸為特點，提供寬廣的120度視角，適用於多種照明、標誌和指示燈應用。其主要優勢在於其一致的性能與標準化的分級系統，確保了不同生產批次間顏色與光通量的均勻性。
2. 技術參數分析
2.1 絕對最大額定值
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): 回流焊溫度為200°C 或 230°C，最長持續時間10秒。
2.2 典型電氣與光學特性
測量於標準測試條件：Ts=25°C 且 IF=60mA。
- 順向電壓 (VF): 典型值 2.2V，最大值 2.6V (±0.08V 容差)
- 逆向電壓 (VR): 5V
- 主波長 (λd): 590 nm (典型值)
- 逆向電流 (IR): 最大值 10 µA
- 視角 (2θ1/2): 120 度
3. 分級系統說明
為確保一致性，LED 會根據關鍵性能參數進行分類（分級）。
3.1 光通量分級
分級條件為 IF=60mA。光通量測量容差為 ±7%。
- 代碼 A6: 2.5 lm (最小)，3 lm (典型)
- 代碼 A7: 3 lm (最小)，3.5 lm (典型)
- 代碼 A8: 3.5 lm (最小)，4 lm (典型)
- 代碼 A9: 4 lm (最小)，4.5 lm (典型)
- 代碼 B1: 4.5 lm (最小)，5 lm (典型)
3.2 主波長分級
定義了所發出黃光的特定色調。
- 代碼 Y1: 585 nm 至 588 nm
- 代碼 Y2: 588 nm 至 591 nm
- 代碼 Y3: 591 nm 至 594 nm
4. 性能曲線分析
圖形數據提供了LED 在不同條件下行為的深入見解。
4.1 順向電壓 vs. 順向電流 (IV 曲線)
此曲線顯示了施加的順向電壓與所產生電流之間的關係。對於設計適當的限流電路以防止熱失控至關重要。
4.2 順向電流 vs. 相對光通量
此圖表說明了光輸出如何隨驅動電流變化。在建議的操作範圍內通常呈現近乎線性的關係，但在極高電流下，由於熱量增加，效率可能會下降。
4.3 接面溫度 vs. 相對光譜功率
此曲線展示了接面溫度對LED 光譜輸出的影響。對於黃光LED，溫度升高可能導致主波長輕微偏移，並降低整體光輸出。
4.4 光譜功率分佈
此圖表顯示了在可見光譜範圍內發出的光強度，確認了黃光LED 的單色性質，其峰值約在590nm 附近。
5. 機械與封裝資訊
5.1 物理尺寸
SMD5050N 封裝尺寸為長5.0mm、寬5.0mm、高1.6mm。尺寸公差規定為：.X 尺寸為 ±0.10mm，.XX 尺寸為 ±0.05mm。
5.2 建議的焊墊與鋼網設計
為確保可靠的焊接，建議使用特定的焊墊圖案和鋼網開孔設計。提供的圖示確保了焊點的正確形成、良好的散熱和機械穩定性。設計通常包含六個焊墊（在常見的3晶片配置中，每個內部LED 晶片對應兩個焊墊）。
5.3 極性識別
LED 封裝包含極性標記，通常是陰極引腳附近的凹口或圓點。正確的方向對於電路操作至關重要。
6. 焊接與組裝指南
6.1 濕度敏感性與烘烤
SMD5050N LED 被歸類為濕度敏感元件（MSL）。如果原始密封的防潮袋被打開，且元件暴露在超過規定限值的環境濕度中，則必須在回流焊前進行烘烤，以防止 "爆米花" 損壞。
- 儲存條件（未開封）: 溫度 <30°C，相對濕度 <85%。
- 儲存條件（已開封）: 在12小時內使用，或儲存在乾燥櫃中（<20% RH 或充氮氣）。
- 烘烤要求: 如果濕度指示卡顯示已暴露，或暴露在空氣中超過12小時，則需要烘烤。
- 烘烤方法: 在原裝捲帶上以60°C 烘烤24小時。溫度不得超過60°C。烘烤後應在1小時內使用，或返回乾燥儲存。
6.2 回流焊溫度曲線
此LED 可承受標準的紅外線或對流回流焊製程。最高峰值溫度為230°C 或200°C，液相線以上時間不得超過10秒。請參考所用錫膏的具體溫度曲線。
7. 靜電放電（ESD）防護
LED 是半導體元件，容易因靜電放電而損壞。
7.1 ESD 損壞機制
ESD 可能導致潛在或災難性故障。潛在損壞可能增加漏電流並縮短使用壽命，而災難性故障則導致立即失效（LED 損壞）。
7.2 ESD 控制措施
- 使用接地的防靜電工作站和地板。
- 人員必須佩戴接地腕帶、防靜電工作服和手套。
- 使用離子風扇中和工作區域的靜電荷。
- 確保所有工具（例如，烙鐵）正確接地。
- 使用導電或耗散性材料進行操作和包裝。
8. 應用與電路設計建議
8.1 驅動方法
為獲得最佳性能和壽命，建議使用恆流源驅動LED。這可確保穩定的光輸出，並保護LED 免受電流尖峰和溫度變化的影響。如果使用恆壓源，則必須為每個LED 串聯一個限流電阻。
8.2 建議的電路配置
配置 A（帶獨立電阻）: 每個LED 或並聯串都有其自己的串聯電阻。這提供了獨立的電流調節，並且更能容忍LED 之間的 VF變化。
配置 B（單一電阻的串聯串）: 多個LED 串聯，共用一個限流電阻。這種方式效率更高，但需要更高的電源電壓，且串聯中的所有LED 必須具有非常接近的 VF.
8.3 組裝注意事項
- 操作LED 時務必採取ESD 防護措施。
- 避免用手直接觸摸矽膠透鏡，以防止油脂和鹽分污染，這會降低光輸出。
- 使用真空吸取工具或軟頭鑷子，以避免機械損壞柔軟的矽膠封裝或金線。
- 在系統測試期間，應先將驅動器連接到LED 負載，再施加輸入電源，以避免電壓瞬變。
9. 型號編碼規則
零件編號遵循結構化格式：T [形狀代碼] [晶片數量] [透鏡代碼] - [光通量代碼][波長代碼].
範例：T5A003YA 解碼如下：
- T: 製造商前綴。
- 5A: 5050N 封裝的形狀代碼。
- 0: 內部代碼。
- 3: 封裝內含三個LED 晶片。
- YA: 黃色，特定的光通量和波長分級（A 代表光通量，Y 代表波長）。
其他代碼定義了透鏡類型（00=無透鏡，01=帶透鏡）和各種顏色選項（R=紅，G=綠，B=藍等）。
10. 典型應用場景
SMD5050N 黃光LED 非常適合用於：
- 建築與裝飾照明: 營造溫暖的氛圍照明或重點照明。
- 標誌與立體字: 提供均勻的背光或照明。
- 汽車內飾照明: 儀表板和禮貌燈。
- 消費性電子產品: 家電的狀態指示燈和背光。
- 全彩RGB 模組: 作為可調白光或混色系統中的黃色元件（與適當的螢光粉轉換或其他顏色LED 配合使用時）。
11. 技術比較與考量
與3528 等較小封裝相比，5050 封裝由於尺寸更大且能容納多個晶片，因此總光輸出更高。其120度視角比某些聚焦透鏡LED 更寬，使其非常適合區域照明而非聚光照明。設計人員應考慮熱管理，因為功率消耗（高達234mW）需要足夠的PCB 銅箔面積或散熱措施以實現最長壽命，特別是在高電流驅動或高環境溫度下。
12. 常見問題解答（FAQ）
問：光通量代碼（A6、A7 等）之間有何區別？
答：這些代碼代表不同的亮度等級。代碼越高（例如B1），表示最小和典型光通量輸出越高。請根據應用所需的亮度選擇分級。
問：焊接前是否總是需要烘烤？
答：不是。僅當濕度敏感元件暴露在超過防潮袋上濕度指示卡規定限值的潮濕環境中，或在乾燥環境外長時間儲存後，才需要烘烤。
問：我可以連續以90mA 驅動此LED 嗎？
答：雖然90mA 是絕對最大額定值，但在此水平下連續運行會產生大量熱量，並可能縮短使用壽命。為了確保長期可靠運行，建議在適當的熱管理下，以典型測試電流60mA 或更低電流驅動LED。
問：為什麼建議使用恆流驅動器，而不是帶電阻的恆壓源？
答：恆流驅動器可以補償LED 之間以及隨溫度變化的順向電壓（VF）差異，確保一致的光輸出並防止熱失控。它提供了更好的穩定性和效率，特別是在串聯配置中。
13. 設計實例分析
情境：為資訊顯示面板設計背光單元。
1. 需求: 在200mm x 100mm 區域內提供均勻的黃光照明，目標照度為150 lux。
2. LED 選擇: 選擇SMD5050N（代碼B1，典型值5 lm），因其高亮度和寬視角。
3. 光學設計: LED 以網格狀排列，上方放置擴散片以將單個光點融合成均勻的光場。間距是根據LED 的視角和目標均勻度計算的。
4. 電氣設計: LED 分組為並聯的串聯串，每串4個LED。選擇一個恆流驅動器為每串提供60mA。驅動器輸出電壓必須超過4個LED 的 VF總和（約8.8V-10.4V）加上餘量。
5. 熱設計: PCB 設計包含連接到LED 散熱焊墊的大面積鋪銅。散熱孔將熱量傳導到底層銅箔。計算確認在40°C 環境溫度下，接面溫度保持在80°C 以下。
6. 組裝: 使用貼片機放置LED。組裝好的電路板根據MSL 指南進行烘烤，然後進行受控的回流焊製程。整個過程均保持ESD 防護措施。
14. 工作原理
發光二極體（LED）是一種通過電致發光發光的半導體元件。當順向電壓施加於p-n 接面時，來自n 型區域的電子與來自p 型區域的電洞在主動層中復合。此復合過程以光子（光）的形式釋放能量。光的顏色由所用半導體材料的能隙決定。對於像SMD5050N 這樣的單色黃光LED，其半導體材料（通常基於AlInGaP）經過設計，使其能隙對應於約590 奈米的波長。
15. 技術趨勢
LED 產業持續朝著更高效率（每瓦更多流明）、更好的顯色性和更高可靠性發展。對於黃光等單色LED，趨勢包括：
- 更窄的波長分級: 對主波長進行更嚴格的控制，以滿足更精確的色彩應用需求。
- 更高溫度的操作: 開發能在更高接面溫度下保持性能的材料和封裝技術。
- 高輸出的小型化: 更小的封裝尺寸能提供與傳統較大封裝相當的光輸出。
- 整合解決方案: 內建電流調節、保護電路（ESD、過溫）甚至微控制器的LED，適用於智慧照明應用。
- 先進螢光粉: 主要用於白光和寬頻譜LED，但也影響某些彩色LED 的穩定性和品質。
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。 |