5mm 橢圓形白光LED燈珠規格書 - 尺寸 5mm 橢圓 - 電壓 2.9V - 功率 0.096W - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳細說明一款高亮度、5mm橢圓形插件式白光LED燈珠的規格。此元件主要為戶外應用設計，為需要高能見度與可靠性的看板及信號應用提供穩健的解決方案。該燈珠採用InGaN技術，並封裝於先進的環氧樹脂中，提供增強的防潮與抗紫外線保護，以確保在嚴苛環境條件下的長期性能。

此LED的核心優勢包括符合RoHS指令、低功耗、高發光效率，以及與標準印刷電路板（PCB）安裝技術的相容性。其設計專為需要特定輻射圖案、一致且明亮的白光照明應用而量身打造。

2. 技術參數詳解

2.1 絕對最大額定值

為確保可靠性，本元件在特定的最大操作限制下進行特性描述。在環境溫度（TA）為25°C時，絕對最大額定值如下：

• 功率消耗（Pd）：96 mW。這是LED能夠安全以熱能形式消耗的最大功率。
• 峰值順向電流（IFP）：100 mA。此電流僅在佔空比 ≤ 1/10 且脈衝寬度 ≤ 10ms 的脈衝條件下允許。
• 連續順向電流（IF）：在CIE 1931色度圖上定義。典型值為x=0.31，y=0.32。具體色調等級定義於分級表中。
• 降額因子：當環境溫度超過47°C時，直流順向電流必須以每攝氏度0.56 mA的速率線性降額。
• 操作溫度範圍（Topr）：-40°C 至 +85°C。
• 儲存溫度範圍（Tstg）：-40°C 至 +100°C。
• 接腳焊接溫度：最高260°C，持續5秒，測量點距離LED本體2.0mm（0.079英吋）。

2.2 電氣與光學特性

關鍵性能參數是在TA=25°C及標準測試電流（IF）20mA下測量。

• 發光強度（Iv）：範圍從最小值4200 mcd到最大值9300 mcd，典型值為6000 mcd。Iv值被分類為不同等級（見第4節）。測量包含±15%的測試公差。
• 視角（2θ1/2）：70度（長軸）/ 35度（短軸）。此橢圓形輻射圖案適合需要定向光的應用。
• 順向電壓（VF）：典型值為2.9V，在IF=20mA時，範圍從2.5V（最小值）到3.2V（最大值）。
• 逆向電流（IR）：當施加5V逆向電壓（VR）時，最大值為10 μA。本元件並非設計用於逆向偏壓操作。
• 色度座標（x, y）：Defined on the CIE 1931 chromaticity diagram. Typical values are x=0.31 and y=0.32. Specific hue ranks are defined in the bin table.

3. 分級系統規格

為確保生產中的顏色與亮度一致性，LED會根據發光強度與色度座標進行分級。

3.1 發光強度分級

LED在IF=20mA時，被分為三個強度等級（V, W, X）。等級界限有±15%的公差。

• 等級 V：4200 mcd（最小值）至 5500 mcd（最大值）
• 等級 W：5500 mcd（最小值）至 7200 mcd（最大值）
• 等級 X：7200 mcd（最小值）至 9300 mcd（最大值）

具體的等級代碼標示於每個包裝袋上，以供追溯。

3.2 色調（色度）分級

LED亦根據其在CIE圖上的色度座標（x, y）進行分類。本規格書提供了色調等級A0、B1和B2的具體座標邊界。這些座標適用±0.01的測量容差。文件中包含的CIE 1931色度圖提供了視覺參考，顯示了典型的白色區域及定義的等級。

4. 機械與包裝資訊

4.1 外型尺寸

此LED採用標準5mm橢圓形透鏡封裝，設計用於插件式安裝。關鍵尺寸註記包括：

• 所有尺寸單位為毫米（英吋）。
• 標準公差為±0.25mm（0.010"），除非另有說明。
• 法蘭下方樹脂的最大突出量為1.0mm（0.04"）。
• 接腳間距是在接腳從封裝本體伸出的點進行測量。

4.2 包裝規格

LED以階層式包裝系統供應：

• 基本單位：每防靜電包裝袋500、200或100顆。
• 內盒：包含10個包裝袋，總計5,000顆。
• 外箱（出貨箱）：包含8個內盒，總計40,000顆。請注意，在每個出貨批次中，僅最後一箱可能不是滿箱。

5. 焊接與組裝指南

正確的操作對於防止損壞並確保長期可靠性至關重要。

5.1 接腳成型

若需彎曲接腳，必須在焊接前於室溫下進行。彎曲點應距離LED透鏡基座至少3mm。彎曲時不得以引線框架的基座作為支點。

5.2 焊接製程

必須在透鏡基座與焊點之間保持至少2mm的間隙。切勿將透鏡浸入焊料中。

• 烙鐵焊接：最高溫度350°C。每支接腳最大焊接時間3秒。此操作僅應執行一次。
• 波峰焊接：預熱最高至100°C，持續最多60秒。焊波溫度最高260°C。焊接時間最多5秒。浸入位置不得低於環氧樹脂透鏡基座2mm。
• 重要：紅外線（IR）迴焊焊接不適用於此插件式LED產品。過高的溫度或時間可能導致透鏡變形或災難性故障。

5.3 清潔

若需清潔，僅應使用酒精類溶劑，例如異丙醇。

6. 儲存與操作

• 儲存環境：不應超過30°C及70%相對濕度。
• 保存期限：從原始包裝取出的LED應在三個月內使用。若需在原始包裝外長期儲存，應將其置於放有乾燥劑的密封容器或氮氣吹掃的乾燥器中。
• 靜電防護：LED對靜電放電（ESD）敏感。操作預防措施包括使用接地腕帶、防靜電手套，確保所有設備與工作檯面妥善接地，並使用離子風機中和透鏡上的靜電荷。

7. 驅動電路設計與應用備註

7.1 驅動方式

LED是一種電流驅動元件。為確保使用多顆LED時（尤其是在並聯配置中）亮度均勻，強烈建議為每顆LED串聯一個限流電阻（電路A）。

不建議使用沒有個別電阻的簡單並聯連接（電路B），因為LED之間順向電壓（VF）特性的微小差異將導致電流分配顯著不同，進而造成感知亮度不均。

7.2 應用場景

由於其高亮度、特定視角及環境穩健性，此LED非常適合各種戶外與室內看板應用。主要應用包括：

• 訊息看板：用於顯示動態或靜態資訊。
• 公車站牌：用於目的地或路線號碼顯示。
• 交通標誌：用於資訊性或管制性標誌。
• 交通號誌：作為指示燈光源，需配合適當的光學設計並取得法規核准。

8. 性能分析與設計考量

8.1 熱管理

最大功率消耗為96 mW，且在超過47°C時降額因子為0.56 mA/°C，有效的熱管理對於維持LED壽命與光輸出至關重要。設計者必須考量操作環境溫度，並確保順向電流適當降額。PCB上足夠的間距及避免密閉空間有助於散熱。

8.2 光學性能

70°/35°的橢圓形視角創造了特定的輻射圖案。這對於需要將光線導向水平帶內觀看者（較寬的70°軸），同時控制垂直擴散（較窄的35°軸）的應用非常有利，可提高面板型看板的效率。高發光強度（最高達9300 mcd）確保即使在明亮的戶外條件下也能保持良好的能見度。

8.3 可靠性與壽命因素

使用具有抗紫外線與防潮功能的先進環氧樹脂是戶外可靠性的關鍵因素。遵守指定的焊接條件與儲存指南對於防止分層、透鏡黃化或焊點疲勞等過早失效機制至關重要。

9. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以連續以30mA驅動此LED嗎？

答：可以，30mA是額定的最大連續直流順向電流。然而，為了獲得最佳壽命與可靠性，特別是在較高的環境溫度下，建議在或低於典型的20mA測試電流下操作，且當環境溫度超過47°C時，電流必須降額。

問：為什麼並聯時每顆LED都需要串聯電阻？

答：LED的順向電壓（VF）具有製造公差（2.5V至3.2V）。在直接並聯連接中，VF最低的LED將不成比例地汲取更多電流，導致亮度不均並可能使該LED過度應力。為每顆LED串聯電阻有助於穩定電流，確保亮度更均勻並保護元件。

問：包裝袋上的等級代碼是什麼意思？

答：等級代碼表示該袋中LED的發光強度範圍（V、W或X）。為了在組裝中獲得一致的亮度，使用相同或相鄰強度等級的LED非常重要。

問：此LED是否適用於汽車應用？

答：雖然它具有一些汽車應用的特性（亮度、封裝），但本規格書指定了看板與信號的應用。汽車應用通常需要符合額外的標準（例如，可靠性的AEC-Q102）及特定的溫度範圍，這些在此並未明確說明。未經進一步認證，不應假設其適用於汽車用途。

10. 設計導入案例研究範例

情境：為公車目的地顯示器設計一個低功耗的單行文字顯示。

設計選擇：

1. LED選擇：選擇此5mm橢圓形LED是因為其高亮度（確保日間能見度）及橢圓形光束圖案（利於水平字元成形）。選擇等級W的LED以獲得一致的中高亮度。

2. 電路設計：看板控制器提供穩定的電壓軌（例如12V）。矩陣中的每顆LED均使用其自身的限流電阻驅動，計算公式為 R = (供電電壓 - LED_VF) / 期望電流。使用典型VF 2.9V及期望電流18mA（為延長壽命而採保守值），R = (12V - 2.9V) / 0.018A ≈ 506歐姆。使用標準510歐姆電阻。

3. 佈局與組裝：LED根據規格書的接腳間距放置在PCB的孔位上。組裝期間，使用自訂的接腳彎曲治具，確保所有接腳在插入前於建議的>3mm點統一彎曲。使用指定的製程參數（260°C，最多5秒）進行波峰焊接。

4. 結果：最終的顯示器展現出均勻、明亮的照明，並在車輛的操作溫度範圍內具有可靠的性能，滿足了清晰度與耐用性的設計要求。