目錄
- 1. 產品概述
- 2. 技術參數深度客觀解讀
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電氣與光學特性
- 3. 分級系統說明
- 3.1 順向電壓分級
- 3.2 發光強度分級
- 3.3 主波長分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
- 4.2 發光強度 vs. 順向電流 (L-I 曲線)
- 4.3 溫度特性
- 4.4 光譜分佈
- 5. 機械與包裝資訊
- 5.1 封裝尺寸
- 5.2 極性識別
- 5.3 載帶與捲盤規格
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 迴焊溫度曲線
- 6.2 手工焊接
- 6.3 儲存條件
- 6.4 清潔
- 7. 應用建議
- 7.1 典型應用場景
- 7.2 設計考量
- 8. 技術比較與差異化
- 9. 常見問題（基於技術參數）
- 10. 實用設計案例
- 11. 原理介紹
- 12. 發展趨勢
1. 產品概述
本文件詳述一款超薄型、表面黏著藍光 LED 元件的規格。此元件專為需要低剖面光源的現代化、緊湊電子組裝而設計。其主要應用於消費性電子產品、辦公設備及通訊裝置內的背光照明、狀態指示燈與裝飾性照明。
此元件的核心優勢包括其僅 0.80mm 的極薄厚度，使其能整合至空間受限的設計中。它採用 InGaN（氮化銦鎵）晶片，以產生高亮度藍光而聞名。本產品符合 RoHS（有害物質限制）指令，歸類為綠色產品。元件以 8mm 載帶包裝，捲繞於直徑 7 英吋的捲盤上，完全相容於大量生產中使用的高速自動化取放組裝設備。
2. 技術參數深度客觀解讀
2.1 絕對最大額定值
元件的操作極限定義於環境溫度 (Ta) 25°C 下。超過這些額定值可能導致永久性損壞。
- 功率耗散 (Pd)：76 mW。這是 LED 封裝在不影響性能或可靠性的情況下，能以熱量形式耗散的最大功率。
- 峰值順向電流 (IFP)：100 mA。這是在脈衝條件下允許的最大瞬時電流，指定於 1/10 工作週期與 0.1ms 脈衝寬度下。此值顯著高於連續電流額定值。
- 直流順向電流 (IF)：20 mA。這是正常操作時建議的最大連續順向電流，可確保長期可靠性與穩定的光輸出。
- 操作溫度範圍：-20°C 至 +80°C。保證元件在此環境溫度範圍內正常運作。
- 儲存溫度範圍：-30°C 至 +100°C。元件可在未施加電源的狀態下，於此更寬的溫度範圍內儲存。
- 紅外線焊接條件：260°C 持續 10 秒。此定義了無鉛迴焊製程的峰值溫度與時間耐受度。
2.2 電氣與光學特性
這些參數在 Ta=25°C 下量測，定義了元件的典型性能。
- 發光強度 (IV)：28.0 - 180.0 mcd（毫燭光），於 IF=20mA 下。此寬廣範圍表示元件提供不同的亮度分級（見第 3 節）。量測使用近似 CIE 明視覺人眼反應曲線的感測器/濾光片進行。
- 視角 (2θ1/2)：130 度。這是發光強度降至中心軸（0°）值一半時的全角。對於沒有擴散圓頂的水清透鏡而言，寬視角是典型特性。
- 峰值發射波長 (λP)：468 nm。這是光譜功率輸出達到最大值時的波長。
- 主波長 (λd)：465.0 - 475.0 nm，於 IF=20mA 下。這是人眼感知光色時所定義的單一波長，源自 CIE 色度圖。
- 光譜線半寬度 (Δλ)：25 nm。這表示光譜純度；數值越小表示光越接近單色光。25nm 是藍光 InGaN LED 的典型值。
- 順向電壓 (VF)：2.8 - 3.8 V，於 IF=20mA 下。LED 工作時的跨壓降。此範圍對應不同的順向電壓分級。
- 逆向電流 (IR)：10 μA（最大值），於 VR=5V 下。施加逆向偏壓時的小漏電流。重要：本元件並非設計用於逆向操作；此測試條件僅供特性分析。
3. 分級系統說明
為確保生產批次的一致性，LED 會根據關鍵參數進行分級。這讓設計師能選擇符合特定應用對顏色與電氣性能要求的元件。
3.1 順向電壓分級
單位：伏特 (V) @ 20mA。每級公差為 ±0.1V。
分級 D7：2.80 - 3.00V
分級 D8：3.00 - 3.20V
分級 D9：3.20 - 3.40V
分級 D10：3.40 - 3.60V
分級 D11：3.60 - 3.80V
3.2 發光強度分級
單位：毫燭光 (mcd) @ 20mA。每級公差為 ±15%。
分級 N：28.0 - 45.0 mcd
分級 P：45.0 - 71.0 mcd
分級 Q：71.0 - 112.0 mcd
分級 R：112.0 - 180.0 mcd
3.3 主波長分級
單位：奈米 (nm) @ 20mA。每級公差為 ±1nm。
分級 AC：465.0 - 470.0 nm（略偏綠的藍色）
分級 AD：470.0 - 475.0 nm（略偏純的藍色）
4. 性能曲線分析
雖然規格書中引用了特定的圖形曲線（例如圖 1、圖 6），但其典型行為可基於技術進行描述。
4.1 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)
InGaN 半導體具有約 2.8V 的特徵導通電壓。超過此閾值後，電流會隨著電壓的微小增加而呈指數增長。曲線將顯示典型的二極體行為，即急遽的轉折點。在建議的 20mA 下操作可確保元件遠超過轉折點，實現穩定的發光。
4.2 發光強度 vs. 順向電流 (L-I 曲線)
光輸出（發光強度）在一定範圍內大致與順向電流成正比。然而，在極高電流下，由於晶片內部產生的熱量增加（效率下降效應），效率可能會降低。選擇 20mA 額定值是為了在亮度、效率與壽命之間取得平衡。
4.3 溫度特性
LED 性能與溫度相關。通常，隨著接面溫度升高：
- 順向電壓 (VF) 會略微下降。
- 發光強度會降低。確切的降額因子因應用而異，但在高環境溫度或高驅動電流下運作的設計中必須予以考慮。
- 主波長可能會略微偏移（藍光 LED 通常會向較長波長偏移）。
4.4 光譜分佈
發射光譜是一個以峰值波長（468 nm）為中心、半寬度為 25 nm 的類高斯曲線。與白光 LED 中使用的螢光粉塗層透鏡不同，水清透鏡不會顯著改變此光譜。
5. 機械與包裝資訊
5.1 封裝尺寸
本元件符合 EIA（電子工業聯盟）標準封裝外形。關鍵尺寸包括總高度 (H) 為 0.80mm，使其成為超薄元件。規格書圖面中提供了 PCB 焊墊設計的其他關鍵尺寸，除非另有說明，一般公差為 ±0.10mm。
5.2 極性識別
與所有二極體一樣，LED 具有陽極（正極）和陰極（負極）端子。封裝通常使用視覺標記，例如陰極側的凹口、圓點或切角。規格書中建議的焊墊佈局將指示 PCB 設計的正確方向。
5.3 載帶與捲盤規格
元件以帶有保護蓋帶的凸起式載帶供應，捲繞於直徑 7 英吋（178mm）的捲盤上。標準捲盤數量為 3000 顆。包裝遵循 ANSI/EIA-481 規範。關鍵注意事項包括：空穴已密封、剩餘元件最小包裝數量為 500 顆、每捲盤最多允許連續缺失兩個元件。
6. 焊接與組裝指南
6.1 迴焊溫度曲線
本元件相容於紅外線迴焊製程，這對無鉛組裝至關重要。提供建議的溫度曲線，遵循 JEDEC 標準。關鍵參數包括：
- 預熱：150–200°C
- 預熱時間：最長 120 秒，以確保均勻加熱與溶劑揮發。
- 峰值溫度：最高 260°C。
- 液相線以上時間 (TAL)：建議曲線顯示了關鍵迴焊區內的特定時間；規格書規定在峰值溫度下最長 10 秒。
- 通過次數：最多兩次迴焊循環。
6.2 手工焊接
若必須進行手工焊接，請使用溫控烙鐵。
- 烙鐵溫度：最高 300°C。
- 焊接時間：每個焊墊最長 3 秒。
- 通過次數：僅限一次。過度加熱可能損壞塑膠封裝與半導體晶粒。
6.3 儲存條件
濕度敏感性是 SMD 元件的關鍵因素。
- 密封包裝：儲存於 ≤30°C 且 ≤90% 相對濕度 (RH) 環境。當與乾燥劑一同包裝時，請於袋子密封日期起一年內使用。
- 已開封包裝：對於從防潮袋中取出的元件，儲存環境不應超過 30°C / 60% RH。建議在開封後一週內完成紅外線迴焊。
- 長期儲存（已開封）：儲存於帶有乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥器中。
- 烘烤：若元件暴露於環境條件下超過一週，請在焊接前以約 60°C 烘烤至少 20 小時，以去除吸收的水分並防止迴焊過程中發生爆米花現象。
6.4 清潔
請勿使用未指定的化學清潔劑。若焊接後需要清潔，請將 LED 浸入常溫的乙醇或異丙醇中，時間少於一分鐘。強效溶劑可能損壞塑膠透鏡與封裝。
7. 應用建議
7.1 典型應用場景
- 背光照明：鍵盤、小型 LCD 顯示器、圖標照明。
- 狀態指示燈：便攜式裝置、路由器與家電中的電源開啟、待機、連線、電池充電狀態指示。
- 裝飾性照明：消費性電子產品中的重點照明。
- 面板指示燈：設備前面板。
7.2 設計考量
- 限流：務必使用串聯限流電阻或恆流驅動器。使用公式 R = (V電源- VF) / IF 計算電阻值。使用分級或規格書中的最大 VF值，以確保在最壞情況下電流不超過 20mA。
- 靜電防護：LED 對靜電放電 (ESD) 敏感。操作時請採取適當的 ESD 防護措施（靜電手環、接地工作站）。若 LED 位於暴露位置，請在 PCB 上加入 ESD 保護二極體。
- 熱管理：儘管功率耗散較低，仍需確保 LED 焊墊下方有足夠的 PCB 銅箔面積或散熱孔以導熱，特別是在高環境溫度環境下或驅動電流接近最大值時。
- 光學設計：130° 視角提供廣泛的覆蓋範圍。如需定向光，可能需要外部透鏡或導光板。
8. 技術比較與差異化
與舊式穿孔 LED 或較大的 SMD 封裝（例如 0603、0805）相比，此元件的主要區別在於其 0.8mm 的高度，能實現更薄的終端產品。與其他晶片LED 相比，採用 InGaN 技術比舊技術提供更高的藍光亮度與效率。超薄外形、高亮度以及與自動化、高溫無鉛組裝的相容性相結合，使其適用於現代化、具成本效益且可靠的大量生產。
9. 常見問題（基於技術參數）
問：我可以用 3.3V 驅動此 LED 而不使用電阻嗎？
答：不行。順向電壓範圍為 2.8V 至 3.8V。如果 LED 的 VF處於範圍的低端（例如 2.9V），直接連接 3.3V 可能導致電流過大，從而可能損壞它。務必使用限流機制。
問：峰值波長與主波長有何不同？
答：峰值波長 (λP) 是光譜的物理峰值（468 nm）。主波長 (λd) 是人眼感知為顏色的單一波長（465-475 nm），由色度座標計算得出。對於像此藍光 LED 這樣的單色 LED，兩者接近但不完全相同。
問：為何已開封包裝的儲存濕度要求更嚴格？
答：塑膠 SMD 封裝會從空氣中吸收濕氣。在迴焊的高溫過程中，這些被截留的濕氣可能迅速汽化，產生內部壓力，導致封裝破裂（爆米花或分層）。更嚴格的限制與烘烤程序可防止此類故障模式。
問：我可以將此用於逆向電壓指示嗎？
答：不行。規格書明確指出本元件並非設計用於逆向操作。5V 逆向電流測試僅供特性分析。施加連續逆向偏壓很可能會損壞 LED。
10. 實用設計案例
情境：為 USB 供電裝置（5V 電源）設計狀態指示燈。
步驟 1 - 元件選擇：選擇亮度分級（例如，中等亮度的分級 P）與順向電壓分級（例如，用於設計計算的分級 D9）。
步驟 2 - 電路設計：計算串聯電阻。使用分級 D9 的最大 VF值（3.4V）與目標 IF值 20mA：R = (5V - 3.4V) / 0.020A = 80 歐姆。選擇最接近的標準值（82 歐姆）。重新計算實際電流：IF= (5V - 3.2V*) / 82Ω ≈ 21.95mA（安全）。*使用典型 VF.
步驟 3 - PCB 佈局：將 82Ω 電阻與 LED 陽極串聯。遵循規格書中建議的焊墊尺寸。加入小型散熱焊盤或額外的銅箔鋪設以利散熱。
步驟 4 - 組裝：遵循建議的迴焊溫度曲線。若未立即使用，請將已開封的捲盤儲存於乾燥櫃中。
11. 原理介紹
此 LED 基於氮化銦鎵 (InGaN) 製成的半導體異質結構。當施加順向電壓時，電子與電洞被注入半導體的主動區。它們復合，以光子（光）的形式釋放能量。InGaN 合金的特定成分決定了能隙能量，進而決定了發射光的波長（顏色）——在此例中為藍色。水清環氧樹脂透鏡封裝並保護半導體晶粒，同時也塑造了光輸出光束。
12. 發展趨勢
用於指示燈應用的 SMD LED 趨勢持續朝向更小的佔位面積、更低的剖面高度以及更高的亮度效率（每單位電功率輸出更多光）。同時，為了適應無鉛法規，在更高溫焊接製程下提升可靠性的驅動力也很強。與板上驅動器整合或採用更智慧的封裝以簡化組裝也可能是發展領域。基礎的 InGaN 材料技術持續成熟，提供更好的性能與穩定性。
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。 |