白光LED 5050 SMD規格書 - 尺寸5.0x5.0x1.9mm - 電壓25V - 功率5W - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳細說明T5C系列高功率、頂視白光LED元件，採用5050表面黏著裝置（SMD）封裝的規格。此LED專為要求嚴苛的通用照明應用設計，結合了強化散熱的封裝、高光通量輸出與寬廣視角。它適用於迴焊製程，並符合相關環境標準。

1.1 核心優勢

• 強化散熱封裝設計：針對高效散熱進行優化，支援更高驅動電流並提升使用壽命。
• 高光通量輸出：提供高亮度，適用於替換燈具與通用照明裝置。
• 高電流承受能力：額定順向電流（IF）為200mA，最大脈衝額定值為330mA。
• 緊湊封裝尺寸（5050）：5.0mm x 5.0mm的佔位面積允許高密度PCB佈局。
• 寬廣視角（120°）：在廣闊區域提供均勻照明。
• 無鉛且符合RoHS規範：適用於需要符合環保指令的產品。

1.2 目標應用

此LED專為各種室內與建築照明應用而設計，這些應用對可靠性、亮度與色彩品質至關重要。

• 室內照明：崁燈、平板燈及其他嵌入式燈具。
• 替換燈具：直接替換現有燈具中的傳統光源。
• 通用照明：工作照明、重點照明與區域照明。
• 建築/裝飾照明：間接照明、標誌照明與美學照明元件。

2. 深入技術參數分析

本節詳細說明LED在標準測試條件下（Tj = 25°C， IF = 200mA）的電氣、光學與熱特性。

2.1 電光特性

主要性能指標定義了光輸出與色彩品質。測量通常在接面溫度（Tj）為25°C、順向電流為200mA下進行。

關鍵註記：光通量容差為±7%。演色性指數（Ra）測量容差為±2。較高演色性版本（Ra90）提供更優異的色彩保真度，但與Ra70和Ra80分級相比，流明輸出略低。

2.2 絕對最大額定值

這些是應力極限，超過此極限可能對元件造成永久性損壞。操作應始終維持在此極限內。

設計考量：脈衝順向電流（IFP）額定值僅適用於特定條件：脈衝寬度 ≤ 100μs 且工作週期 ≤ 1/10。超過任何絕對最大額定值可能改變元件特性並導致故障。

2.3 電氣與熱特性

這些參數定義了正常條件下的操作行為。

關鍵註記：順向電壓容差為±3%。熱阻值對於熱管理設計至關重要；較低的值表示從LED接面到PCB的熱傳導效果更好。1000V HBM的ESD額定值要求在組裝過程中採取標準的ESD防護措施。

3. 分級系統說明

為確保生產中的色彩與亮度一致性，LED會根據測量性能進行分級。這使設計師能夠選擇符合特定應用需求的元件。

3.1 料號編碼系統

料號遵循結構化編碼：T5C***82C-R****。關鍵元素包括：

• X1（類型代碼）："5C" 表示5050封裝。
• X2（相關色溫代碼）：例如："27" 代表2700K，"40" 代表4000K，"65" 代表6500K。
• X3（演色性代碼）："7" 代表Ra70，"8" 代表Ra80，"9" 代表Ra90。
• X4 與 X5（晶片配置）：表示封裝內串聯與並聯LED晶片的數量（1-Z）。
• X7（色彩代碼）：定義色度分級標準（例如：ANSI、ERP）。

3.2 光通量分級

LED根據其在200mA下的最小與最大光輸出進行分組。例如，對於4000K、Ra80的LED：

• 代碼 GN：600 lm（最小值）至 650 lm（最大值）
• 代碼 GP：650 lm（最小值）至 700 lm（最大值）
• 代碼 GQ：700 lm（最小值）至 750 lm（最大值）

選擇較高的分級（例如：GQ）可保證較高的最低亮度。

3.3 順向電壓分級

為協助驅動器設計與電流匹配，LED也根據順向電壓（VF）進行分級。

• 代碼 6D：VF = 22V 至 24V
• 代碼 6E：VF = 24V 至 26V
• 代碼 6F：VF = 26V 至 28V

3.4 色度分級

色點（CIE圖上的x、y座標）受到嚴格控制。規格參考5階麥克亞當橢圓，這意味著在標準觀測條件下，給定分級內的所有LED在顏色上視覺上無法區分。針對每個相關色溫，在25°C和85°C接面溫度下均提供中心座標與橢圓參數，以考慮顏色隨溫度的變化。對於2600K至7000K的所有相關色溫，均採用能源之星分級標準。

4. 性能曲線與光譜分析

規格書包含關鍵性能方面的圖形表示。

4.1 光譜功率分佈

分別提供Ra≥70、Ra≥80和Ra≥90版本的光譜。較高演色性的光譜在可見光譜範圍內（特別是在紅色與青色區域）將顯示更為飽滿的曲線，從而實現更準確的色彩還原。

4.2 視角分佈

極座標圖說明了空間輻射模式。典型的120°半功率角（FWHM）表示為朗伯或近朗伯分佈，其中光強度在0°（垂直於LED表面）時最高，並遵循餘弦定律遞減。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

5050 SMD封裝具有以下關鍵尺寸（單位：mm，除非註明，否則容差為±0.1mm）：

• 整體尺寸：5.00（長）x 5.18（寬）x 1.90（高）最大值。
• LED晶片區域：4.20 x 4.54。
• 端子間距與尺寸：顯示了建議的焊墊佈局，以實現最佳焊點形成與熱連接。

5.2 極性識別

底視圖清楚地標示了陰極與陽極焊墊。在PCB組裝過程中，正確的極性對於防止逆向偏壓損壞至關重要。

5.3 內部配置

標記 "8串聯2並聯" 表示封裝內含多個LED晶片，以串並聯陣列方式連接，以實現指定的高順向電壓（約25V）與電流承受能力。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

提供了詳細的迴焊曲線，以確保可靠的焊點而不損壞LED。關鍵參數包括：

• 封裝本體峰值溫度（Tp）：最高260°C。
• 液相線以上時間（TL=217°C）：60至150秒。
• 在Tp ±5°C內的時間：最多30秒。
• 升溫速率：最高3°C/秒。
• 降溫速率：最高6°C/秒。

關鍵考量：遵循此曲線至關重要。過高的溫度或時間可能使LED的內部材料（環氧樹脂、螢光粉）與焊接互連點劣化，導致早期故障或性能損失。

6.2 儲存與操作

雖然提供的摘錄中未明確詳述，但根據儲存溫度額定值（Tstg：-40至+85°C），元件應儲存在涼爽、乾燥的環境中。建議對SMD元件採取標準的濕度敏感等級（MSL）預防措施，如果包裝長時間暴露在環境濕度中，LED在迴焊前應進行烘烤。

7. 應用設計考量

7.1 熱管理

由於功率耗散高達5.94W且熱阻為3°C/W（接面至焊點），有效的散熱是不可妥協的。PCB應使用金屬核心PCB（MCPCB）或其他導熱基板。從焊點到接面的計算溫升為ΔT = 功率 * Rth j-sp。例如，在5W時，ΔT = 15°C。必須將焊點溫度保持在足夠低的水平，以確保操作期間接面溫度（Tj）維持在其最大額定值120°C以下。

7.2 電氣驅動

LED操作必須使用定電流驅動器。驅動器應指定輸出電流為200mA（或更低，如果需要調光），且電壓範圍需涵蓋LED的順向電壓分級範圍（例如：22-28V）。對於使用多個LED的設計，由於高Vf，通常採用串聯連接；並聯連接則需要仔細的電流平衡。

7.3 光學設計

120°的視角適用於需要寬廣、漫射照明的應用。對於更聚焦的光束，則需要二次光學元件（透鏡或反射器）。頂視設計意味著光線主要垂直於安裝平面發射。

8. 比較與差異

與標準中功率LED（例如：2835、3030封裝）相比，此5050 LED每封裝提供顯著更高的光通量，減少了達到特定光輸出所需的元件數量。其較高的順向電壓降低了特定功率下的電流需求，這可以最小化走線與連接器中的電阻損耗。主要的權衡是由於更高的功率密度而增加的熱管理挑戰。

9. 基於技術參數的常見問題

9.1 我可以使用150mA而非200mA來驅動此LED嗎？

可以，以較低的電流驅動將降低光輸出（大約與電流成正比），並由於較低的接面溫度而顯著提高光效（每瓦流明數）與使用壽命。

9.2 預期壽命（L70/B50）為何？

雖然本規格書中未明確說明，但LED壽命主要取決於接面溫度。將LED操作在其額定值範圍內，特別是通過良好的熱設計保持低Tj，是實現長壽命（通常為50,000小時至L70或更長）的關鍵。

9.3 顏色如何隨溫度和時間推移而變化？

色度座標在25°C和85°C下均有指定，顯示了預期的變化。通常，白光LED的顏色會隨著溫度升高而略微變化。長期而言，適當的熱管理可以最小化螢光粉的劣化，這是顏色變化與流明衰減的主要原因。

10. 實務設計案例研究

情境：設計一個1200 lm、4000K、Ra80的替換式LED模組，以取代20W的鹵素燈。

1. 元件選擇：選擇4000K、Ra80、光通量分級GP（最小值650lm）或GQ（最小值700lm）。
2. 數量計算：對於分級GP：1200 lm / 650 lm = ~1.85個LED。使用2個LED串聯，約可達1300-1400 lm，必要時可稍作調光。
3. 驅動器規格：選擇一個定電流驅動器：輸出 = 200mA，電壓範圍必須涵蓋2 * VF（例如：2 * 24-28V = 48-56V）。
4. 熱設計：總功率 ≈ 2個LED * (25V * 0.2A) = 10W。使用帶有散熱器的MCPCB，該散熱器能夠在燈具的環境溫度下散發10W熱量，同時將LED焊點溫度保持在足夠低的水平，以維持Tj<在120°C以下。
5. PCB佈局：遵循建議的焊墊圖案。對高電流路徑使用寬走線。確保高電壓有足夠的電氣隔離。

11. 工作原理

白光LED本質上是一個半導體二極體。當施加順向偏壓時，電子與電洞在主動區複合，以光子（光）的形式釋放能量。這種初級光通常位於藍色或紫外光譜。為了產生白光，在半導體晶片上塗覆了一層螢光粉塗層。這種螢光粉吸收一部分初級藍光/紫外光，並以更寬廣的光譜（黃色、紅色、綠色）重新發射。剩餘的藍光與螢光粉轉換光的結合產生了白光的感知。相關色溫（CCT）與演色性指數（CRI）由螢光粉層的精確成分與厚度控制。

12. 技術趨勢

高功率SMD LED市場持續朝著更高光效（每瓦更多流明）、改善色彩一致性與更高可靠性的方向發展。趨勢包括採用新型螢光粉技術（例如：量子點、玻璃螢光粉）以獲得更好的色彩還原與穩定性，以及使用陶瓷或其他先進封裝材料以實現卓越的熱性能。此外，也有推動標準化外形尺寸與佔位面積的趨勢，以簡化整個照明產業的設計與製造。熱管理與定電流驅動的原則仍然是所有高功率LED應用的基礎。