1. 產品概述
本產品為白色發光二極體(LED),採用藍光晶片搭配螢光粉轉換技術製成。採用超小型表面貼裝封裝,尺寸為1.6mm x 0.8mm x 0.4mm,適用於空間受限的應用場景。此LED專為全SMT組裝與焊接製程設計,提供極寬的140度視角。產品符合RoHS規範,濕敏等級為3級。
主要特色:
- 極寬視角,實現均勻照明。
- 相容於標準SMT組裝與回流焊接。
- 濕敏等級:Level 3(開封後車間壽命168小時)。
- 符合RoHS規範,不含有害物質。
應用範圍:
- 消費性電子產品的光學指示器。
- 開關、符號及顯示器背光。
- 一般照明與裝飾照明。
2. 技術參數
以下參數在測試條件IF = 5 mA、Ts = 25°C下測量,除非另有註明。
2.1 電氣與光學特性
| 項目 | 符號 | 條件 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 正向電壓 | VF | IF=5mA | 2.6 (F1) ... 3.3 (I2) | -- | 2.7 (F1) ... 3.4 (I2) | V |
| 發光強度 | IV | IF=5mA | 90 (1AP) | -- | 250 (1AX) | mcd |
| 視角 | 2θ1/2 | IF=5mA | -- | 140 | -- | 度 |
| 反向電流 | IR | VR=5V/10ms | -- | -- | 10 | μA |
| 熱阻 | RTHJ-S | IF=5mA | -- | -- | 450 | °C/W |
2.2 絕對最大額定值
| 參數 | 符號 | 額定值 | 單位 |
|---|---|---|---|
| 功率消耗 | Pd | 68 | 68 |
| mW | IF | 20 | 20 |
| 5 | Vr | 5 | V |
| 峰值正向電流(脈衝) | IFP | 60 | 100 |
| 1000 | ESD | 1000 | V |
| 工作溫度 | Topr | -40 ~ +85 | °C |
| 儲存溫度 | Tstg | -40 ~ +85 | °C |
| 接面溫度 | Tj | 95 | 95 |
3. 分級系統(正向電壓與發光強度)
LED根據正向電壓和發光強度進行分級,以確保應用中的一致性。在IF=5mA下,正向電壓分為8個檔位(F1、F2、G1、G2、H1、H2、I1、I2),範圍從2.6V至3.4V,每檔間隔0.1V。發光強度分為4個檔位(1AP:90-120 mcd、G20:120-150 mcd、1AW:150-200 mcd、1AX:200-250 mcd)。此外,色座標根據CIE 1931色度圖分級,特定檔位如B01-B06與K01-K06涵蓋相關色溫區域。
4. 性能曲線與分析
本規格書提供典型的光學與電氣特性曲線,供工程參考:
- 正向電壓 vs 正向電流:顯示典型VF隨電流增加而上升,體現二極體特性。
- 正向電流 vs 相對強度:顯示相對發光強度在20 mA內大致隨正向電流線性增加。
- 接腳溫度 vs 相對強度:說明接面溫度升高時強度下降,85°C時相較25°C約降低10%。
- 接腳溫度 vs 正向電流:提供高溫安全操作的降額資訊。
- 正向電流 vs 主波長:顯示主波長隨電流輕微偏移;對白光LED而言變化極小。
- 相對強度 vs 波長:光譜顯示以450 nm(藍光)為中心的寬發射峰,以及螢光粉產生的更寬峰值,共同產生白光。
- 輻射圖案:寬視角140°(半強度角),對稱分佈。
5. 機械與包裝資訊
LED封裝尺寸為1.6 mm(長)× 0.8 mm(寬)× 0.4 mm(高),公差±0.2 mm。封裝有兩個端子(陽極與陰極),底部視圖標有極性指示器。規格書提供建議的焊接墊片佈局:兩個0.8 mm × 0.8 mm的矩形墊片,間距2.4 mm。
5.1 載帶與捲盤
LED以載帶包裝,寬度8 mm,間距4 mm,鏈輪孔間距1.75 mm。捲盤直徑178 mm,寬度8 mm,輪毂直徑60 mm。每捲盤含4,000顆。標籤包含料號、規格編號、批號、檔案代碼(光通量、色度、VF、波長)、數量與日期。
5.2 防潮包裝
捲盤放入防潮袋,內含乾燥劑與濕度指示卡,然後密封。開封前建議儲存條件:≤30°C且≤75% RH,自密封日起有效期1年。開封後車間壽命為168小時(≤30°C/≤60% RH)。若超過車間壽命,使用前需在60±5°C下烘烤≥24小時。
6. 焊接與組裝指南
建議的回流焊接曲線基於JEDEC標準。關鍵參數:預熱150°C至200°C,持續60-120秒;升溫速率≤3°C/s;217°C以上時間(TL)≤60秒;峰值溫度260°C持續≤10秒;冷卻速率≤6°C/s。從25°C至峰值的總時間≤8分鐘。回流焊接次數不得超過兩次。若兩次回流間隔超過24小時,需進行烘烤以避免濕氣損壞。
手工焊接時,使用烙鐵溫度≤300°C,時間≤3秒,僅限一次。冷卻過程中請勿施加機械應力。
7. 可靠性測試與認證
本LED已通過JEDEC規範的標準可靠性測試:
- 回流焊接:260°C,10秒,2次循環(0/1失效)。
- 溫度循環:-40°C ↔ 100°C,100次循環。
- 熱衝擊:-40°C ↔ 100°C,300次循環。
- 高溫儲存:100°C,1000小時。
- 低溫儲存:-40°C,1000小時。
- 壽命測試:Ta=25°C,IF=5mA,1000小時。
失效標準:VF > 1.1×USL,IR > 2.0×USL,光通量<0.7×LSL。
8. 應用設計考量
為確保最佳性能與可靠性,應考慮以下幾點:
- 電流限制:務必使用串聯電阻將正向電流限制在≤20 mA。若無適當鎮流,微小電壓變化可能導致大幅電流波動。
- 熱管理:發熱會降低發光效率與色穩定性。建議使用足夠的PCB銅面積與散熱導孔。接面溫度不得超過95°C。
- 反向電壓保護:LED不得承受高於5V的反向電壓。請使用適當的驅動器設計,避免開關時產生反向偏壓。
- 環境相容性:避免接觸硫化物(>100 ppm)、溴(>900 ppm)、氯(>900 ppm)以及可能腐蝕矽膠封裝的揮發性有機化合物(VOC)。黏著劑不得釋放有機蒸氣。
- ESD保護:本LED的ESD額定值為1000V(HBM)。在操作與組裝過程中請採取適當的ESD控制措施。
9. 與同類產品比較
本LED的關鍵差異在於其極寬視角(半強度角140°),比許多標準120° LED更寬。這使其非常適合需要均勻光分佈且無熱點的應用。緊湊的1.6×0.8 mm封裝尺寸為業界最小之一,能實現高密度PCB設計。正向電壓分檔可精確控制功耗,發光強度分檔則確保量產時亮度一致。
10. 常見問題
- 最高焊接溫度是多少?260°C,最多10秒,可回流兩次。
- 可以用3.3V電源驅動此LED嗎?可以,但需串聯電阻將電流限制在≤20 mA。典型條件下正向電壓約為2.7-3.2V,視檔位而定。
- 典型壽命多長?在額定條件(5mA、25°C)下,LED壽命可超過50,000小時;高溫或大電流會縮短壽命。
- 此LED是否相容於無鉛焊料?是的,峰值溫度260°C適合無鉛回流曲線。
- 未使用的LED該如何儲存?保持在密封防潮袋中,條件≤30°C/≤75% RH,一年內使用。開封後請在168小時內完成組裝,否則使用前需烘烤。
11. 實際應用案例
考慮一個10顆LED的小型指示面板。每顆LED由5V電源以5 mA驅動。使用典型VF=3.0V(H1檔),所需串聯電阻為(5-3)/0.005 = 400 Ω。憑藉140°視角,顯示器可從寬廣角度觀看。緊湊的1.6×0.8 mm封裝能在0.5 mm間距的陣列上放置。寬光束圖案確保面板亮度均勻,無需額外擴散片。
12. 工作原理
此白光LED基於藍色InGaN(氮化銦鎵)晶片,發光波長約450-460 nm。藍光激發黃色螢光粉(通常為YAG:Ce),將部分藍光轉換為寬帶黃光光譜。藍光與黃光結合產生白光,相關色溫通常在5000-7000 K範圍內。螢光粉混合在矽膠封裝中,同時作為透鏡以塑造光束。
13. 技術趨勢
LED產業持續朝向更高效率、更小封裝與更佳色彩一致性發展。本產品符合消費性電子產品的小型化趨勢(1.6×0.8 mm)。未來發展可能包括晶片級封裝(CSP)與螢光粉晶片整合,以進一步縮小尺寸並改善熱性能。此外,先進螢光粉將實現更高CRI與可調色溫。
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。 |