T20系列 2016封裝 白光LED規格書 - 尺寸2.0x1.6x0.75mm - 電壓2.9-3.2V - 功率0.48W - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

T20系列 2016封裝是一款緊湊型、高效能的白光發光二極體（LED），專為一般照明與建築照明應用所設計。此頂視型LED採用散熱強化封裝設計，確保在嚴苛條件下仍能可靠運作並擁有長使用壽命。其主要優勢包括高光通量輸出、優異的電流處理能力，以及120度的廣視角，使其適用於各種需要穩定、明亮且高效光源的照明需求。

此元件的目標市場包括室內照明燈具、改裝燈具以及裝飾照明系統的製造商。其小巧的佔位面積與強健的性能特點，使其成為空間受限但又不願犧牲光品質或輸出的設計之理想選擇。

2. 技術參數深度解析

2.1 電光特性

在標準測試條件下（順向電流 IF = 60mA，接面溫度 Tj = 25°C），此LED展現出關鍵性能指標。典型順向電壓（VF）為2.9V，最大值為3.2V。光通量隨相關色溫（CCT）而變化：

• 2700K（Ra80）：最小值 22 lm，典型值 24.5 lm
• 3000K（Ra80）：最小值 24 lm，典型值 25.5 lm
• 4000K-6500K（Ra80）：最小值 24 lm，典型值 27.0 lm

光通量容差為±7%，演色性指數（Ra）容差為±2。主強度半角（2θ1/2）為120度，提供寬廣且均勻的光分佈。

2.2 電氣與熱參數

絕對最大額定值定義了操作極限。最大連續順向電流（IF）為150 mA，在特定條件下（脈衝寬度 ≤ 100µs，工作週期 ≤ 1/10）的脈衝順向電流（IFP）為225 mA。最大功率消耗（PD）為480 mW。元件可在-40°C至+105°C的環境溫度下運作，並可承受最高120°C的接面溫度（Tj）。

當安裝在金屬基印刷電路板（MCPCB）上並於IF=60mA條件下通電時，從接面到焊點的熱阻（Rth j-sp）典型值為38 °C/W。此參數對於熱管理設計至關重要，可防止過熱並確保使用壽命。

3. 分級系統說明

3.1 光通量與色溫分級

LED會根據光通量和相關色溫（CCT）進行分級，以確保應用中的色彩與亮度一致性。例如，對於Ra80-82的4000K LED：

• 代碼 1H：光通量介於 24 lm（最小）至 26 lm（最大）之間。
• 代碼 1J：光通量介於 26 lm（最小）至 28 lm（最大）之間。
• 代碼 1K：光通量介於 28 lm（最小）至 30 lm（最大）之間。

其他色溫（2700K、3000K、5000K、5700K、6500K）亦有類似分級。

3.2 順向電壓分級

為協助電路設計以實現一致的電流驅動，LED亦會根據在IF=60mA時的順向電壓（VF）進行分級：

• 代碼 G3：VF介於 2.6V 至 2.8V 之間。
• 代碼 H3：VF介於 2.8V 至 3.0V 之間。
• 代碼 J3：VF介於 3.0V 至 3.2V 之間。

VF的測量容差為±0.1V。

3.3 色度分級

色彩一致性採用CIE色度圖上的5階麥克亞當橢圓系統進行嚴格控制。每個CCT（例如，2700K為27M5，4000K為40M5）都有定義的中心座標（x, y）和橢圓參數（a, b, Φ）。這確保了同一分級內的LED之間，可感知的色彩差異極小。能源之星分級標準適用於所有2600K至7000K範圍內的產品。

4. 性能曲線分析

規格書提供了數張圖表，描述在不同條件下的性能表現。這些對於預測實際應用行為至關重要。

• 順向電流 vs. 相對強度：顯示光輸出如何隨驅動電流變化。對於決定效率與亮度的最佳工作點至關重要。
• 順向電流 vs. 順向電壓：說明IV特性，對於驅動器設計與功率計算很重要。
• 環境溫度 vs. 相對光通量：展示光輸出隨溫度升高而遞減的現象，凸顯了有效熱管理的必要性。
• 環境溫度 vs. 相對順向電壓：顯示VF如何隨溫度升高而降低，這是恆流驅動器穩定性的考量因素。
• 色度座標 vs. 環境溫度：指出色點隨溫度可能產生的偏移，對於色彩要求嚴格的應用很重要。
• 允許順向電流遞減曲線：定義最大安全工作電流與環境或焊點溫度的函數關係，防止熱失控。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此LED採用緊湊的2016封裝尺寸：長度2.0 mm，寬度1.6 mm，高度0.75 mm（典型值）。焊墊圖案設計用於穩定安裝與高效熱傳導。極性標示清晰：陰極標示於封裝底部視圖。除非另有說明，所有尺寸容差均為±0.1 mm。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

此元件相容於無鉛迴焊製程。建議的溫度曲線參數如下：

• 預熱：從150°C升至200°C，歷時60-120秒。
• 升溫速率（至峰值）：最高3°C/秒。
• 液相線以上時間（TL=217°C）：60-150秒。
• 封裝本體峰值溫度（Tp）：最高260°C。
• Tp ±5°C內的時間：最長30秒。
• 降溫速率：最高6°C/秒。
• 從25°C升至峰值溫度的總時間：最長8分鐘。

遵循此溫度曲線對於防止LED晶片或封裝受到熱損傷至關重要。

7. 料號編碼系統

料號遵循以下格式：T □□ □□ □ □ □ □ – □ □□ □□ □。關鍵元素包括：

• 類型代碼：20表示2016封裝。
• 色溫代碼：例如，27代表2700K，40代表4000K。
• 演色性代碼：8代表Ra80。
• 晶片配置：串聯與並聯晶片數量的代碼。
• 色彩代碼：M代表ANSI標準白光。

此系統允許精確識別LED的電氣與光學特性。

8. 應用建議

8.1 典型應用情境

此LED非常適合用於：

• 室內照明：需要高效能、高品質白光的崁燈、平板燈、格柵燈。
• 改裝燈具：直接替換現有燈具中的傳統白熾燈或鹵素燈泡。
• 一般照明：工作照明、重點照明與區域照明。
• 建築/裝飾照明：間接照明、標誌背光，以及其他需要一致色彩與亮度的美學應用。

8.2 設計考量要點

• 熱管理：考慮到典型的Rth j-sp為38 °C/W，適當的散熱設計至關重要。使用具有足夠散熱孔的MCPCB，並考量環境因素，以保持接面溫度低於120°C。
• 電流驅動：** 務必使用適合順向電壓分級與期望工作電流（最大連續150mA）的恆流驅動器。切勿超過絕對最大額定值。
• 靜電防護：此元件的ESD耐受等級為1000V（HBM）。在處理與組裝過程中應實施標準的ESD預防措施。
• 光學設計：120度視角提供寬廣的發散光。如需聚焦光束，則需要二次光學元件（透鏡）。

9. 技術比較與差異化

與類似封裝的標準LED相比，T20系列 2016封裝提供了多項優勢：

• 散熱強化封裝：此設計改善了接面的散熱能力，相較於非強化封裝，允許更高的驅動電流或在標準電流下擁有更長的使用壽命。
• 高電流能力：150mA的最大連續電流，使單一小型封裝元件能實現更高的光輸出。
• 嚴格分級：採用5階麥克亞當橢圓與詳細的光通量/電壓分級，確保在多LED應用中擁有卓越的色彩與亮度均勻性，減少手動分選或校正的需求。
• 強固的迴焊相容性：可承受峰值溫度達260°C的標準無鉛迴焊溫度曲線，使其適用於自動化、大批量的SMT組裝產線。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：典型與最小光通量值有何不同？
答：典型值代表生產的平均輸出。最小值是指定分級的保證下限。設計師應使用最小值進行最壞情況計算，以確保其應用滿足亮度要求。

問：環境溫度如何影響性能？
答：如遞減曲線所示，環境溫度升高會降低光輸出（光通量），並略微降低順向電壓。超過最大接面溫度可能導致加速老化或故障。適當的散熱設計至關重要。

問：我可以用恆壓源驅動此LED嗎？
答：不建議。LED是電流驅動元件。其順向電壓具有容差且隨溫度變化。恆壓源可能導致過大電流並損壞LED。務必使用恆流驅動器或具有限流功能的電路。

問：5階麥克亞當橢圓對於色彩一致性意味著什麼？
答：麥克亞當橢圓定義了色度圖上的一個區域，在此區域內的色彩差異對一般人眼而言是無法察覺的。5階橢圓是業界嚴密色彩控制的常見標準。在同一5階橢圓內的LED，在正常觀看條件下將呈現相同的白色。

11. 實務設計與使用案例

案例：設計一款4000K LED平板燈
一位設計師正在為辦公室使用設計一款600x600mm的平板燈，目標照度為500 lux。使用T20系列 2016封裝的4000K LED（分級1J，26-28 lm），他們根據最小光通量（26 lm）、導光板/擴散板系統的光學效率（例如70%）以及期望的總光通量來計算所需的LED數量。他們選擇一個為每串LED提供60mA的恆流驅動器。PCB佈局採用足夠的銅焊墊以利散熱，並遵循建議的焊接圖案。透過確保所有LED來自相同的CCT與光通量分級（例如1J），他們在整個面板上實現了均勻的亮度與色彩，沒有可見的亮點或色偏。

12. 工作原理簡介

白光LED通常由一個半導體晶片組成，當電流通過時會發出藍光（電致發光）。此藍光接著照射在沉積於晶片上或其周圍的螢光粉塗層。螢光粉吸收部分藍光，並將其重新發射為黃光。剩餘的藍光與轉換後的黃光組合，被人眼感知為白光。確切的白色色調（CCT）由螢光粉層的成分與厚度決定。演色性指數（Ra）表示LED光線相較於自然光源，還原物體真實顏色的準確度。

13. 技術趨勢

LED產業持續朝著更高光效（每瓦更多流明）、改善演色性（更高的Ra與R9值以呈現紅色）以及更好的色彩一致性（更嚴格的分級）發展。同時也存在封裝微型化但維持或增加光輸出的趨勢，正如此2016封裝所示。此外，高溫操作下的可靠性與壽命是關鍵焦點領域，推動了封裝材料、熱介面與螢光粉技術的進步。與標準自動化組裝製程的相容性，仍然是照明製造業廣泛採用的基本要求。