LTW-S115KSDS-5A 双色贴片LED规格书 - 侧发光 - 白色与黄色 - 5mA - 中文技术文档

1. 产品概述

LTW-S115KSDS-5A是一款专为侧发光应用设计的双色表面贴装器件（SMD）发光二极管（LED），尤其适用于液晶显示器（LCD）的背光光源。该器件在一个符合EIA标准的封装内集成了两种不同的半导体芯片：用于发射白光的InGaN（氮化铟镓）芯片和用于发射黄光的AlInGaP（铝铟镓磷）芯片。这种配置使得在紧凑的封装尺寸内实现灵活的照明解决方案成为可能。该器件专为大批量组装设计，以8毫米载带卷绕在7英寸卷盘上供应，完全兼容自动化贴片设备和标准的红外（IR）回流焊接工艺。

1.1 核心优势

• 双色光源：在一个封装内结合了白光和黄光发射，节省了电路板空间，并简化了多色指示或混合背光的设计。
• 侧向发光：主要光输出方向平行于安装平面，非常适合为LCD模块等薄型面板提供边缘照明。
• 高亮度：采用先进的InGaN和AlInGaP芯片技术，提供高发光强度。
• 制造友好：采用镀锡引脚以提高可焊性，并采用适合自动化装配线的包装。
• 环保合规：产品符合《有害物质限制》（RoHS）指令。

2. 技术参数分析

2.1 绝对最大额定值

在任何条件下均不得超过以下极限值，否则可能导致器件永久性损坏。额定值在环境温度（Ta）为25°C时指定。

• 功耗（Pd）：白色：35 mW；黄色：48 mW。这是LED能够以热量形式耗散的最大允许功率。
• 峰值正向电流（I_FP）：白色：50 mA；黄色：80 mA。这是在脉冲条件下（1/10占空比，0.1ms脉冲宽度）允许的最大瞬时电流。
• 直流正向电流（I_F）：白色：10 mA；黄色：20 mA。这是保证可靠运行的最大连续正向电流。
• 工作温度范围：-20°C 至 +80°C。
• 储存温度范围：-40°C 至 +85°C。
• 红外焊接条件：在回流焊接过程中，可承受260°C的峰值温度达10秒。

2.2 光电特性

典型性能参数在Ta=25°C、正向电流（I_F）为5 mA的条件下测量，除非另有说明。

• 发光强度（I_V）：白色：最小值 28 mcd，典型值 N/A，最大值 112 mcd。黄色：最小值 7.1 mcd，典型值 N/A，最大值 71 mcd。这是通过明视觉（人眼响应）传感器测量的LED感知亮度。
• 视角（2θ_1/2）：130度（两种颜色的典型值）。这是发光强度下降到其峰值一半时的全角。
• 峰值发射波长（λ_P）：黄色：591 nm（典型值）。这是黄色芯片光谱功率分布最高的波长。
• 主波长（λ_d）：黄色：590 nm（在I_F=5mA时的典型值）。这是最能代表黄色LED感知颜色的单一波长。
• 光谱线半宽（Δλ）：黄色：15 nm（典型值）。这表示发射黄光的光谱纯度或带宽。
• 色度坐标（x, y）：白色：x=0.290, y=0.282（在I_F=5mA时的典型值）。这些CIE 1931坐标定义了白色LED在色度图上的色点。
• 正向电压（V_F）：白色：最小值 2.55V，典型值 2.85V，最大值 3.15V。黄色：最小值 1.6V，典型值 2.00V，最大值 2.40V。这是当LED流过指定正向电流时两端的电压降。
• 反向电流（I_R）：白色：最大值 10 µA；黄色：最大值 100 µA（在V_R=5V时）。该器件并非为反向偏压操作设计；此参数仅用于漏电流测试。

3. 分档系统说明

LED根据关键光学参数进行分选（分档），以确保同一生产批次内的一致性。分档代码标记在包装上。

3.1 发光强度（I_V）分档

LED根据其在I_F= 5 mA时测得的发光强度进行分类。每个分档的容差为±15%。

• 白色芯片分档：N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd), Q (71.0-112.0 mcd)。
• 黄色芯片分档：K (7.10-11.2 mcd), L (11.2-18.0 mcd), M (18.0-28.0 mcd), N (28.0-45.0 mcd), P (45.0-71.0 mcd)。

3.2 色调（颜色）分档

白色LED根据其在CIE 1931图上的色度坐标（x, y）进一步分选。定义了四个色调分档（C1, C2, D1, D2），每个分档都有特定的坐标边界。每个色调分档在x和y坐标上的容差均为±0.01。这确保了颜色均匀性，对于多个LED一起使用的背光应用至关重要。

4. 性能曲线分析

规格书引用了典型的性能曲线（尽管提供的文本中未显示）。这些曲线对设计工程师至关重要。

• I-V（电流-电压）曲线：显示了白色和黄色芯片的正向电流（I_F）与正向电压（V_F）之间的关系。这对于设计限流电路至关重要。
• 发光强度 vs. 正向电流：说明了光输出（I_V）如何随驱动电流增加。它有助于确定平衡亮度与效率/寿命的最佳工作点。
• 发光强度 vs. 环境温度：展示了随着结温升高，光输出的降额情况。这对于最终应用中的热管理至关重要。
• 光谱分布：对于黄色LED，此曲线显示了围绕约591 nm峰值波长在不同波长上发射的相对功率。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸与引脚排列

该器件符合EIA标准封装外形。关键尺寸包括本体尺寸和引脚间距。引脚分配对于正确方向至关重要：引脚C1分配给InGaN白色芯片，引脚C2分配给AlInGaP黄色芯片。详细的尺寸图（此处未显示）规定了所有关键的封装尺寸，典型公差为±0.10 mm。

5.2 建议的焊盘布局与极性

提供了印刷电路板（PCB）的推荐焊盘布局（焊盘设计），以确保在回流过程中形成可靠的焊点并正确对齐。规格书还指出了相对于载带进料方向的建议焊接方向，以优化工艺。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊接温度曲线

该LED兼容红外（IR）回流焊接。建议使用特定的焊接温度曲线，峰值温度为260°C，保持10秒。规格书强调，峰值温度低于245°C的曲线可能无法实现可靠的焊接，尤其是在没有器件镀锡优势的情况下。详细的时间-温度图通常显示预热、保温、回流和冷却区域。

6.2 清洗

如果焊接后需要清洗，应仅使用指定的溶剂。规格书建议将LED在常温下浸入乙醇或异丙醇中不超过一分钟。使用未指定的化学品可能会损坏LED封装。

6.3 储存与操作

• 静电放电（ESD）：LED对ESD敏感。操作程序应包括使用腕带、防静电手套和正确接地的设备。
• 湿度敏感性：作为表面贴装器件，它对吸湿敏感。未开封的带干燥剂的防潮袋在储存温度≤ 30°C、相对湿度≤ 90%的条件下，保质期为一年。一旦开封，LED应在一周内使用，或储存在干燥环境中（≤ 30°C / ≤ 60% RH）。在原包装外储存超过一周的元件，在焊接前需要进行烘烤（例如，60°C烘烤20小时），以防止在回流过程中发生“爆米花”效应。

7. 包装与订购

7.1 载带与卷盘规格

LED以带有保护盖带的凸起载带（8毫米宽）形式供应，卷绕在7英寸（178毫米）直径的卷盘上。标准卷盘数量为3000片。对于尾数订单，最小包装数量为500片。包装符合ANSI/EIA-481标准。

7.2 料号结构

料号LTW-S115KSDS-5A包含了关于产品系列、颜色、封装以及可能的性能分档的编码信息（尽管确切的解码方式因型号而异）。

8. 应用说明与设计考量

8.1 典型应用场景

• LCD背光：主要应用，为消费电子产品、工业显示器和汽车仪表盘中的中小型LCD面板提供边缘照明。
• 状态指示：双色功能允许进行多状态指示（例如，白色表示“开启”，黄色表示“待机/警报”，或两者同时点亮表示第三种状态）。
• 装饰照明：可用于需要侧向发光和混色的紧凑空间。

8.2 设计考量

• 电流驱动：始终使用恒流驱动器或与LED串联的限流电阻。正向电压会变化，因此不建议使用电压驱动。不要超过最大直流正向电流（白色10mA，黄色20mA）。
• 热管理：尽管功耗较低，但确保足够的PCB铜箔面积或散热过孔有助于维持较低的结温，从而保持光输出并延长使用寿命。
• 光学设计：130度的视角提供了宽广的发射模式。对于背光应用，通常使用导光板和扩散片将光线均匀分布到整个显示区域。
• 电路保护：如果存在安装错误的风险，请考虑实施反极性保护，因为该LED并非为反向偏压操作设计。

9. 技术对比与差异化

与单色侧发光LED相比，LTW-S115KSDS-5A通过集成两种颜色，提供了显著的节省空间和设计灵活性。其使用AlInGaP材料产生黄光，为该波长提供了高效率和良好的色彩饱和度。在一个封装内结合用于白光的InGaN和用于黄光的AlInGaP，代表了一种为需要从最小占板面积获得清晰、可靠彩色光源的应用量身定制的解决方案，使其有别于更简单的单色替代方案或更大的分立解决方案。

10. 常见问题解答（FAQ）

10.1 我可以独立驱动白色和黄色芯片吗？

可以。两个芯片具有独立的阳极/阴极连接（引脚C1和C2）。它们必须由独立的限流电路驱动，以独立控制每种颜色。

10.2 峰值波长和主波长有什么区别？

峰值波长（λ_P）是发射光谱最强的物理波长。主波长（λ_d）是一个计算值，代表在CIE图上感知颜色为单一波长。对于像这里的黄色LED这样的单色LED，两者通常非常接近。

10.3 为什么袋子开封后，焊接前需要烘烤？

SMD塑料封装会吸收空气中的水分。在高温回流焊接过程中，这些被吸收的水分会迅速汽化，产生内部压力，可能导致封装开裂或内部界面分层——这种失效称为“爆米花”效应。烘烤可以去除这些吸收的水分。

11. 实际设计案例研究

考虑为一个小型工业仪器显示屏设计背光。该设计既需要用于正常操作的明亮白色背光，也需要用于报警状态的明显黄色指示灯。使用LTW-S115KSDS-5A，设计者可以在导光板边缘放置一个单一元件。白色芯片通过恒流电路以5mA驱动，作为主背光。黄色芯片连接到由仪器报警逻辑控制的独立驱动电路。这种方法简化了机械设计（一个元件代替两个），减少了PCB占板面积，并确保了两个光源相对于导光板的完美对齐。

12. 工作原理

LED的发光基于半导体p-n结的电致发光。当施加正向电压时，电子和空穴被注入到有源区，在那里它们复合，以光子（光）的形式释放能量。发射光的颜色（波长）由半导体材料的带隙能量决定。InGaN芯片具有更宽的带隙，能够发射较短波长的光（蓝光），这些光通过封装内部的荧光粉涂层部分转换为更宽的光谱（呈现白色）。AlInGaP芯片具有较窄的带隙，经过设计可直接发射光谱中黄/橙/红部分的光子，从而产生观察到的纯黄光。

13. 技术趋势

LED行业持续朝着更高效率（每瓦更多流明）、更高显色指数（尤其是白光LED）和更小型化的方向发展。对于侧发光和背光应用，趋势包括更薄的封装、更高的亮度密度，以及将更复杂的多芯片阵列（RGB、RGBW）集成到单个封装中，以实现动态色彩控制。此外，封装材料和荧光粉技术的进步旨在提高可靠性、热性能以及在整个温度和寿命周期内的色彩一致性。