目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢與目標市場
- 2. 深入技術參數分析
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電氣與光學特性
- 3. 分級系統規格
- 3.1 發光強度分級
- 3.2 順向電壓分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 發光強度 vs. 順向電流
- 4.2 順向電壓 vs. 順向電流
- 4.3 光譜分佈
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 外型尺寸
- 5.2 極性識別與焊墊設計
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 儲存與濕度敏感性
- 6.2 迴流焊接曲線
- 6.3 清潔與處理
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 包裝規格
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用場景
- 8.2 驅動電路設計
- 8.3 熱管理考量
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題（基於技術參數）
- 10.1 峰值波長與主波長有何不同？
- 10.2 我可以不使用限流電阻來驅動此LED嗎？
- 10.3 為何發光強度等級界限有±15%的公差？
- 11. 實務設計與使用案例
- 12. 工作原理簡介
- 13. 技術趨勢
1. 產品概述
本文件詳細說明一款高亮度表面黏著型LED燈珠的規格。此元件專為相容標準SMT組裝製程而設計，為需要精確光輸出與可靠性能的應用提供穩健的解決方案。該LED採用特殊封裝設計，可提供適合標誌牌應用的受控輻射圖形，無需額外的二次光學元件。
1.1 核心優勢與目標市場
此LED的主要優勢包括高發光強度輸出結合低功耗，實現高效率。封裝採用先進環氧樹脂技術，提供卓越的防潮與抗紫外線能力，增強其在嚴苛環境下的耐用性。符合無鉛、無鹵素與RoHS標準。此元件特別針對視訊訊息看板、交通號誌以及其他資訊顯示板等對可見度與可靠性至關重要的應用。
2. 深入技術參數分析
針對元件在標準條件（TA=25°C）下的操作極限與性能特性進行全面分析。
2.1 絕對最大額定值
- 功率消耗：最大值120 mW。
- 順向電流：最大直流50 mA。在脈衝條件下（工作週期≤1/10，脈衝寬度≤10ms）允許峰值順向電流120 mA。
- 熱降額：當環境溫度高於45°C時，直流順向電流必須以每°C 0.75 mA的速率線性降額。
- 溫度範圍：操作溫度：-40°C 至 +85°C；儲存溫度：-40°C 至 +100°C。
- 迴流焊接：可承受峰值溫度260°C持續10秒的最大焊接曲線。
2.2 電氣與光學特性
在標準測試電流IF=20mA下量測的關鍵性能參數。
- 發光強度（Iv）：範圍從最小值1500 mcd到最大值4200 mcd，典型值依分級而定。量測遵循CIE人眼響應曲線。
- 視角（2θ1/2）：典型視角規格為100/40°，表示橢圓形輻射圖形。量測公差為±2度。
- 波長：峰值發射波長（λP）典型值為634 nm。主波長（λd）範圍為618 nm至630 nm，定義了感知的紅色，中心約在626nm。
- 光譜線半寬度（Δλ）：典型值15 nm。
- 順向電壓（VF）：在20mA下，範圍為1.8 V至2.4 V。
- 逆向電流（IR）：在逆向電壓（VR）5V下，最大值為10 μA。此元件並非設計用於逆向偏壓操作。
3. 分級系統規格
為確保應用中的一致性，LED根據關鍵參數進行分級。
3.1 發光強度分級
LED根據其在IF=20mA時的最小與最大發光強度，分為四個等級（R, S, T, U）。等級界限具有±15%的測試公差。
- 等級 R：1500 - 1900 mcd
- 等級 S：1900 - 2500 mcd
- 等級 T：2500 - 3200 mcd
- 等級 U：3200 - 4200 mcd
具體的等級代碼標示於每個包裝袋上，以供追溯。
3.2 順向電壓分級
LED亦根據順向電壓在IF=20mA下分為三個類別（1A, 2A, 3A），每個界限具有±0.1V的公差。
- 等級 1A：1.8 - 2.0 V
- 等級 2A：2.0 - 2.2 V
- 等級 3A：2.2 - 2.4 V
4. 性能曲線分析
典型性能曲線說明了關鍵參數之間的關係。這些曲線對於設計工程師預測非標準條件下的行為至關重要。
4.1 發光強度 vs. 順向電流
此曲線顯示順向電流（IF）與發光強度（Iv）之間的非線性關係。強度隨電流增加而增加，但設計者必須保持在絕對最大電流額定值內，以確保使用壽命。
4.2 順向電壓 vs. 順向電流
此特性曲線展示了二極體的指數型V-I關係。理解此關係對於設計適當的限流電路至關重要。
4.3 光譜分佈
光譜功率分佈曲線以634 nm的峰值波長為中心，典型半寬度為15 nm，確認了窄頻帶的紅光發射。
5. 機械與封裝資訊
5.1 外型尺寸
此元件具有緊湊的表面黏著佔位面積。關鍵尺寸包括本體長寬尺寸為4.2mm ±0.2mm，包含透鏡的總高度為6.2mm ±0.5mm。引腳從封裝伸出的間距為2.0mm ±0.5mm。所有尺寸單位為毫米，除非另有說明，一般公差為±0.25mm。
5.2 極性識別與焊墊設計
此元件有三個引腳：P1（陽極）、P2（陰極）和P3（陽極）。建議將引腳P3連接到PCB上的散熱片或冷卻機構，以協助操作期間的熱管理。提供了建議的焊墊圖案，以確保正確的焊接與熱性能。
6. 焊接與組裝指南
6.1 儲存與濕度敏感性
此元件根據JEDEC J-STD-020標準分類為濕度敏感等級3（MSL3）。未開封的防潮袋中的LED可在<30°C和90% RH條件下儲存長達12個月。開封後，元件必須保存在<30°C和60% RH環境中，並必須在168小時（7天）內完成焊接。若濕度指示卡顯示>10% RH、車間壽命超過168小時，或暴露於>30°C/60% RH環境，則需要在60°C ±5°C下烘烤20小時。烘烤僅應執行一次。
6.2 迴流焊接曲線
建議採用無鉛迴流焊接曲線：
- 預熱/均溫：150°C至200°C，最長120秒。
- 液相時間（tL）：溫度高於217°C的時間應為60-150秒。
- 峰值溫度（Tp）：最高260°C。
- 高於分類溫度（Tc=255°C）的時間：最長30秒。
- 從25°C到峰值的總時間：最長5分鐘。
迴流焊接不得執行超過兩次。此元件專為迴流焊接設計，不適合浸焊。
6.3 清潔與處理
若需清潔，請使用酒精類溶劑，如異丙醇。避免在LED處於高溫焊接狀態時施加機械應力，並避免從峰值溫度快速冷卻。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 包裝規格
LED以凸版載帶形式供應於捲盤上。每捲總計1,000顆。提供詳細的載帶尺寸，包括口袋尺寸、間距和捲盤尺寸（例如，330mm捲盤直徑）。包裝上標有\"靜電敏感元件\"警告。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
此LED非常適合室內外標誌應用，包括視訊訊息看板、交通號誌和一般訊息顯示。其高亮度與受控視角使其成為需要良好可見度應用的理想選擇。
8.2 驅動電路設計
LED是電流驅動元件。為確保多顆LED並聯連接時的亮度均勻，強烈建議為每顆LED串聯一個限流電阻。若並聯驅動LED而無個別電阻，由於元件間順向電壓（Vf）的微小差異，可能導致電流不均與亮度不一致。
8.3 熱管理考量
雖然元件有指定的功率消耗，但透過PCB進行有效的熱管理對於維持性能與使用壽命至關重要，特別是在較高的環境溫度或驅動電流下。利用建議的焊墊將引腳P3連接到散熱層或散熱片是關鍵的設計實務。
9. 技術比較與差異化
與標準SMD或PLCC（塑膠引線晶片載體）封裝相比，此表面黏著型燈珠在光學控制方面具有顯著優勢。其整合式透鏡封裝提供了平滑的輻射圖形與窄視角控制，無需額外的外部光學透鏡。這簡化了終端產品設計，減少了零件數量，並可降低整體組裝成本，同時提供定向照明。
10. 常見問題（基於技術參數）
10.1 峰值波長與主波長有何不同？
峰值波長（λP）是發射光功率達到最大值時的波長（此處典型值為634nm）。主波長（λd）源自CIE色度圖，代表定義光線感知顏色的單一波長（此處為618-630nm，中心約626nm）。主波長對於顏色規格更為相關。
10.2 我可以不使用限流電阻來驅動此LED嗎？
不行。不建議將LED直接連接到電壓源操作，這很可能因電流過大而損壞元件。串聯電阻或恆流驅動器是可靠操作的必要條件。
10.3 為何發光強度等級界限有±15%的公差？
此公差考量了生產測試環境中的量測變異性。它確保所有標示在特定等級內的元件，在定義的標準條件下量測時，其性能將落在宣告的強度範圍內。
11. 實務設計與使用案例
情境：設計高可見度出口標誌。一位工程師為需要高亮度與長壽命的新出口標誌設計選擇此LED。他們選擇等級\"T\"的LED以獲得一致的高輸出。在電路設計中，他們使用設定為每串LED 20mA的恆流驅動器。他們在每串中串聯多顆LED以滿足電壓要求，避免未使用個別電阻的並聯連接。在PCB佈局上，他們遵循建議的焊墊圖案，將每顆LED的P3焊墊連接到大面積的銅箔以利散熱。他們指定遵循提供之迴流曲線的PCBA組裝廠，並確保元件在防潮袋開封後的168小時車間壽命內使用。
12. 工作原理簡介
此元件為發光二極體（LED）。其運作基於半導體材料中的電致發光原理。當順向電壓施加於P-N接面時，電子與電洞復合，以光子（光）的形式釋放能量。所使用的特定半導體材料（AllnGaP - 磷化鋁銦鎵）決定了發射光的顏色，在此案例中為紅色，主波長約626nm。環氧樹脂封裝保護半導體晶片，提供機械防護，並整合透鏡以塑造光輸出。
13. 技術趨勢
以此元件為代表的表面黏著型LED技術持續演進。整體產業趨勢包括持續提升發光效率（每瓦電輸入產生更多光輸出），從而提高能源效率。同時也著重於改善元件使用壽命期間的顏色一致性與穩定性。封裝技術的進步旨在提供更好的熱管理，允許在越來越小的佔位面積下實現更高的驅動電流與功率密度。此外，佔位面積與光學特性的標準化，簡化了工程師在各種照明與顯示應用中的設計導入。
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。 |