目錄
1. 產品概述
本文件詳述一款高性能、頂部發光白光LED的規格，其採用緊湊的3030表面黏著元件（SMD）封裝。此元件專為通用照明應用設計，結合了高光輸出、穩健的熱管理以及在嚴苛條件下的可靠運作。其主要目標市場包括改裝燈具解決方案、通用照明以及室內外標誌背光。
此LED系列的核心優勢源自其強化散熱的封裝設計，能有效促進半導體接面產生的熱量散逸。此設計對於維持效能與使用壽命至關重要，特別是在高驅動電流下運作時。封裝提供120度的寬廣視角，確保光線均勻分佈。此外，它符合RoHS指令，並適用於無鉛迴焊製程，符合現代製造與環保標準。
2. 技術參數深度解析
此LED的性能是在特定測試條件下定義的，通常是在接面溫度（Tj）為25°C、順向電流（IF）為120mA時。必須理解，實際應用中的性能會隨著工作溫度與驅動電流而變化。
2.1 電光特性
光通量輸出與相關色溫（CCT）和演色性指數（Ra）直接相關。在IF=120mA的標準測試條件下，典型光通量範圍約從2700K、Ra90 LED的94流明，到冷白光LED（4000K-6500K）搭配Ra70的129流明。順向電壓（VF）在120mA時典型值為5.9V，容差為±0.2V。視角（2θ1/2）定義為發光強度降至峰值一半時的離軸角度，為120度。
2.2 絕對最大額定值與電氣特性
為確保元件可靠性，運作時絕不可超過絕對最大額定值。最大連續順向電流（IF）為200mA，在特定條件下（脈衝寬度≤100μs，工作週期≤10%）允許脈衝順向電流（IFP）達300mA。最大功耗（PD）為1280 mW。元件可承受最高5V的反向電壓（VR）。工作溫度範圍（Topr）為-40°C至+105°C，最大允許接面溫度（Tj）為120°C。
2.3 熱特性
熱管理對於LED性能與壽命至關重要。關鍵參數是從接面到焊點的熱阻（Rth j-sp），規格為13°C/W。此值表示LED晶片產生的熱量傳遞到印刷電路板（PCB）的效率。較低的熱阻總是較為理想。規格書提供了降額曲線，顯示為防止接面溫度超過其限制，最大允許順向電流如何隨著環境溫度升高而降低。
3. 分級系統說明
由於製造上的差異，LED會根據性能進行分級，以確保應用上的一致性。本產品採用多維度的分級系統。
3.1 光通量分級
LED根據其在120mA下測得的光通量進行分組。分級代碼（例如5G、5H、5J）定義了特定的流明範圍。例如，對於4000K、Ra80的LED，分級代碼5H對應的光通量範圍為115-120流明，而5J則對應120-125流明。可用的分級會隨CCT與CRI組合而變化。
3.2 順向電壓分級
順向電壓也會進行分級，以協助電路設計，特別是驅動多個串聯的LED時。分級標示為Z3（5.6-5.8V）、A4（5.8-6.0V）、B4（6.0-6.2V）和C4（6.2-6.4V）。選用相同電壓分級的LED有助於在並聯串中實現更均勻的電流分佈。
3.3 色度分級（顏色）
對於每個標稱CCT（2700K、3000K、4000K、5000K、5700K、6500K），其色度座標（CIE圖上的x, y）控制在5階麥克亞當橢圓內。5階橢圓確保在同一分級內的LED，其顏色差異在標準觀看條件下幾乎無法被人眼察覺。規格書提供了在25°C和85°C接面溫度下，每個CCT等級的中心座標與橢圓參數，這考慮了顏色隨溫度變化的偏移。
4. 性能曲線分析
規格書包含數個對設計工程師至關重要的圖表。
4.1 光譜功率分佈
提供了Ra≥70、Ra≥80和Ra≥90的光譜圖。較高CRI的光譜顯示出更為飽滿的光譜，特別是在紅色區域，從而能更準確地呈現被照物體的顏色。
4.2 順向電流 vs. 相對發光強度與電壓
相對發光強度曲線在較低電流範圍內與電流呈近線性關係，通常在較高電流時因效率下降與熱效應而趨於飽和。順向電壓曲線顯示電壓隨電流呈指數性上升的特性，這對於設計恆流驅動器至關重要。
4.3 熱降額曲線
環境溫度 vs. 相對光通量曲線展示了隨著LED工作溫度升高，光輸出會減少。環境溫度 vs. 相對順向電壓曲線顯示VF隨溫度升高而下降，這是半導體典型的負溫度係數。最大順向電流 vs. 環境溫度圖表是一條降額曲線，定義了在任何給定環境溫度下，為保持Tj低於120°C的最高安全工作電流。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
LED封裝於3030規格中，意即其佔位面積約為3.0mm x 3.0mm。總高度為0.66mm。詳細的機械圖示顯示了頂視、底視與側視圖，並標註關鍵尺寸，包括透鏡曲率與焊墊佈局。所有未註明公差為±0.2mm。
5.2 焊墊設計與極性識別
底視圖清楚顯示兩個陽極與兩個陰極焊墊。極性標示在封裝本體上，有明顯的標記指示陰極側。這對於組裝時的正確方向至關重要。焊墊圖案設計旨在促進良好的焊點形成與迴焊過程中的機械穩定性。
6. 焊接與組裝指南
此元件適用於無鉛迴焊。規定了最高焊接溫度曲線：根據所使用的特定曲線，封裝本體溫度不得超過230°C或260°C超過10秒。適用於無鉛製程的標準IPC/JEDEC J-STD-020曲線皆可適用。建議遵循製造商建議的溫度曲線，以避免熱衝擊、焊點缺陷或損壞LED內部材料。元件在使用前應儲存於乾燥、受控的環境中。
7. 應用建議
7.1 典型應用場景
此LED非常適合用於：
- 改裝燈具：直接替換崁燈、軌道燈與燈泡中的傳統白熾燈、鹵素燈或CFL燈泡。
- 通用照明：需要高光通量輸出的線性模組、平板燈與高天井燈具。
- 標誌與建築照明：憑藉其寬廣視角與高亮度，適用於室內/外標誌背光、立體字與裝飾重點照明。
7.2 設計考量
1. 熱管理：低Rth j-sp僅在PCB具有通往散熱器的低熱阻路徑時才有效。建議使用金屬核心PCB（MCPCB）或其他強化散熱的基板。
2. 驅動電流：雖然可承受200mA，但在測試電流120mA或以下運作，通常能在效率、壽命與熱負載之間取得更好的平衡。
3. 光學：120度的視角在需要較窄光束的應用中，可能需要二次光學元件（透鏡、反射器）。
4. 電氣設計：使用與順向電壓分級及期望工作電流匹配的恆流驅動器。設計回授迴路時，需考慮VF的負溫度係數。
8. 基於技術參數的常見問題
問：在典型工作點下的實際功耗是多少？
答：在IF=120mA、VF=5.9V時，電功率輸入約為0.71瓦特（120mA * 5.9V = 0.708W）。
問：演色性指數（CRI）如何影響光輸出？
答：如電光特性表所示，對於相同CCT，較高CRI（Ra90）的LED其典型光通量低於標準CRI（Ra70）的LED。這是螢光粉轉換白光LED的基本取捨。
問：我可以用恆壓源驅動此LED嗎？
答：強烈不建議。LED的指數型I-V關係意味著電壓的微小變化會導致電流大幅變化，可能引發熱失控與故障。務必使用恆流驅動器。
問：5階麥克亞當橢圓對我的應用意味著什麼？
答：它保證了極高的顏色一致性。來自相同CCT分級的LED，對大多數觀察者而言顏色幾乎完全相同，這在多LED燈具中對於避免可見的顏色差異（混色不均）至關重要。
9. 工作原理
這是一款螢光粉轉換白光LED。當電流通過核心半導體晶片時，會發出藍光（電致發光）。此藍光照射沉積在晶片上或附近的螢光粉層。螢光粉吸收一部分藍色光子，並以較長波長（黃光，高CRI類型通常還有紅光）重新發光。剩餘的藍光與螢光粉發出的寬頻譜光結合，形成人眼感知的白光。螢光粉的特定混合比例決定了最終輸出的CCT與CRI。
10. 產業趨勢
3030封裝格式代表了高功率處理能力與緊湊佔位面積之間的平衡，使其成為中功率LED領域的熱門選擇。產業趨勢持續聚焦於提升發光效率（每瓦流明數）、改善顏色一致性與演色性，以及增強在高工作溫度下的可靠性。同時也推動更永續的製造流程與材料。整合先進螢光粉以獲得更好的光譜品質，以及優化封裝幾何以實現更優異的熱性能，是此類封裝持續發展的領域。
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。 |