LTW-C181HDS5-GE SMD LED 数据手册 - 1.6x0.8x0.55mm - 最大3.15V - 76mW - 白光 - 英文技术文档

1. 产品概述

本文档提供了LTW-C181HDS5-GE（一款表面贴装器件（SMD）LED灯）的完整技术规格。该产品属于专为自动化印刷电路板（PCB）组装而设计的微型LED系列，使其成为空间受限应用的理想选择。其超薄外形以及与大批量贴装设备的兼容性，使该元件成为现代紧凑型电子设计的关键解决方案。

1.1 特性

• 符合《有害物质限制》(RoHS) 指令。
• 采用超薄封装，高度仅为0.55毫米。
• 采用超高亮度氮化铟镓（InGaN）白光发光芯片。
• 以行业标准的8毫米载带、7英寸直径卷盘形式供货，便于自动化操作。
• 符合EIA（电子工业联盟）标准封装外形规范。
• 输入与集成电路（IC）逻辑电平兼容。
• 设计用于标准自动贴片组装设备。
• 可耐受SMT组装线常用的红外（IR）回流焊接工艺。

1.2 应用

LTW-C181HDS5-GE适用于广泛的电子设备。其主要应用领域包括：

• 电信设备： 路由器、调制解调器和手机上的状态指示灯。
• Office Automation & Consumer Electronics: 用于笔记本电脑及外设等设备中键盘、按键和微型显示屏的背光。
• 首页 Appliances & Industrial Equipment: 电源、模式或故障状态指示灯。
• Indoor Signage & Luminaires: 适用于对紧凑尺寸有严格要求的小型信号与符号照明。

2. 封装尺寸与配置

该LED采用紧凑型矩形SMD封装。关键尺寸如下：

• 封装长度： 1.6 mm
• 包装宽度： 0.8 mm
• 包装高度： 0.55 毫米

尺寸标注说明： 所有提供的尺寸单位均为毫米。除非有特殊标注，否则这些尺寸的标准公差为 ±0.1 毫米。该设备配有黄色调透镜，用于调整内部 InGaN 白光光源的输出，通常会产生暖白光或特定的色度点。

3. 额定值与特性

除非另有说明，所有参数均在环境温度 (Ta) 为 25°C 的条件下指定。超出绝对最大额定值可能导致器件永久性损坏。

3.1 绝对最大额定值

• 功耗 (Pd): 76 mW
• 峰值正向电流 (I_F(peak)): 100 毫安（在脉冲条件下：1/10 占空比，0.1 毫秒脉冲宽度）
• 连续正向电流 (I_F): 20 毫安 直流
• 工作温度范围 (T_opr): -20°C 至 +105°C
• 储存温度范围 (T_stg): -40°C 至 +105°C
• 红外回流焊接条件： 峰值温度260°C，最长持续时间10秒。

3.2 推荐的IR回流焊曲线（无铅工艺）

对于无铅焊接组装，必须遵循特定的热曲线，以确保可靠性且不损坏LED。建议包括：

• 预热温度： 150°C 至 200°C。
• 预热时间： 最长120秒。
• 峰值体温： 最高260°C。
• 高于260°C的时间： 最多10秒。此回流焊接工艺不应执行超过两次。

必须注意，最佳温度曲线可能因PCB设计、焊膏和回流炉特性而异。建议进行板级测试。

3.3 电气与光学特性

这些是在标准测试条件（I_F = 5mA，Ta=25°C）下测得的典型性能参数。

• 发光强度（I_V): 112.0 mcd（最小值）至224.0 mcd（最大值）。具体数值由分档（bin）决定。
• 视角 (2θ)_1/2): 130度。这是光强为0度（轴向）测得的峰值光强一半时的全角。
• 色度坐标 (CIE 1931): x = 0.284, y = 0.272。这些坐标定义了CIE色度图上的白点颜色。这些坐标的容差为±0.01。
• 正向电压（V_F): 在5mA电流下，为2.70 V（最小值）至3.15 V（最大值）。实际值由正向电压分档决定。
• 反向电流（I_R): 2 μA（最大值），当施加反向电压（V_R) 施加了5V电压。 重要： 本设备并非设计用于反向偏压操作；此参数仅供信息参考和测试用途。

测试与操作关键注意事项： 光强测量使用经CIE明视觉响应曲线校准的传感器和滤光片进行。该设备对静电放电（ESD）敏感。操作时必须采取适当的ESD防护措施，例如使用接地腕带和防静电垫。所有生产设备必须正确接地。

4. Bin分级系统

为确保应用一致性，LED会根据关键参数进行分档。分档代码标注在包装上。

4.1 正向电压 (V_F) 等级

在 I 条件下的分档_F = 5mA，白色。每个分档的容差为±0.1V。

• 分档代码 A： 2.70 V (最小值) – 2.85 V (最大值)
• 分档代码 B： 2.85 V (最小值) – 3.00 V (最大值)
• Bin Code C: 3.00 V (最小值) – 3.15 V (最大值)

4.2 发光强度 (I_V) 等级

在 I 条件下的分档_F = 5mA，白色。每个分档的容差为 ±15%。

• 分档代码 R1: 112.0 mcd (最小值) – 146.0 mcd (最大值)
• Bin Code R2: 146.0 mcd (最小值) – 180.0 mcd (最大值)
• Bin Code S1: 180.0 mcd (最小值) – 224.0 mcd (最大值)

4.3 色调 (色度) 等级

在 I 条件下的分档_F = 5mA。该LED根据其在CIE 1931色度图上由(x, y)坐标边界定义的特定区域进行分类。数据手册中的示例如下：

• S1-1: 由连接点 (x=0.274, y=0.226)、(0.274, 0.258)、(0.284, 0.272)、(0.284, 0.240) 的四边形定义。
• S2-1: 由点 (0.274, 0.258)、(0.274, 0.291)、(0.284, 0.305)、(0.284, 0.272) 定义。

每个色相分档在x和y坐标上的容差均为±0.01。这种精确的分档使设计师能够为要求严格颜色一致性的应用选择LED。

5. 典型性能曲线

数据手册包含了关键关系的图形化表示，这对电路设计和热管理至关重要。虽然具体曲线未在提供的文本中显示，但它们通常包括：

• 正向电流与正向电压关系曲线（I-V曲线）： 展示了电流与电压之间的非线性关系，对于选择限流电阻或设计驱动电路至关重要。
• 发光强度与正向电流关系曲线： 展示了光输出如何随电流增加而增加，有助于优化驱动电流以实现所需的亮度和效率。
• 光强与环境温度关系： 展示了随着结温升高光输出下降的情况，这对于高功率或高环境温度应用中的热设计至关重要。
• 相对光谱功率分布： 描绘了每个波长所发射光的强度，定义了白光输出的颜色特性。

6. 用户指南与组装信息

6.1 清洁

若焊接后需进行清洁，仅可使用指定溶剂。未经指定的化学品可能损坏LED封装或透镜。推荐方法是将LED在室温下浸入乙醇或异丙醇中，时间不超过一分钟。

6.2 推荐的PCB焊盘布局

为确保良好的焊接效果、机械稳定性和散热性能，本文提供了印刷电路板上焊盘的推荐布局。遵循此布局有助于防止立碑现象（回流焊时一端翘起）并确保良好的电气连接。

6.3 载带和卷盘包装规格

LED采用压纹载带包装，并覆有保护盖带，卷绕在直径为7英寸（178毫米）的卷盘上。关键规格包括：

• 载带宽度： 8 mm.
• 袖珍螺距： 8mm磁带的标准螺距。
• 卷盘数量： 每整卷5000片。
• 最小起订量（MOQ）： 剩余数量500片起订。
• 缺失组件： 根据载带规格（ANSI/EIA 481），最多允许连续两个空料袋。

7. 注意事项与可靠性信息

7.1 适用范围

本LED适用于标准商业和消费类电子设备。对于要求极高可靠性、一旦失效可能危及生命或健康的应用（例如，航空、医疗生命支持、交通安全系统），必须在设计导入前进行专项技术咨询，以评估其适用性以及是否需要进行额外的筛选或认证。

7.2 储存条件

正确的存储对于保持可焊性以及防止回流焊过程中因湿气导致的损伤（“爆米花”现象）至关重要。

• 密封防潮袋 (MBB)： 存储条件为温度≤30°C且相对湿度 (RH) ≤90%。在装有干燥剂的密封袋内，保质期为一年。
• 开袋后： “车间寿命”开始。请存储在≤30°C且≤60% RH的环境中。对于此器件（通常为湿度敏感等级MSL 2a），建议在开袋后672小时（28天）内完成红外回流焊工艺。
• 延长存储（已开袋）： 若未在672小时内使用，请将其存放于带有干燥剂的密封容器或氮气干燥器中。
• 重新烘烤： 从原包装中取出存放超过672小时的元件，在组装前应在大约60°C下烘烤至少20小时，以去除吸收的水分。

7.3 焊接指南

除了红外回流焊曲线外，在严格条件下也允许使用电烙铁进行手工焊接：

• 烙铁温度： 最高300°C。
• 焊接时间： 每个焊点最多3秒。
• 频率： 手动焊接应仅进行一次。避免反复加热。

8. 设计考量与技术分析

8.1 LED驱动

LED必须通过恒流源驱动，或通过串联限流电阻与电压源连接。使用电阻是最简单的方法。电阻值（R_limit）可根据欧姆定律计算：R_limit = (V_电源 - V_F) / I_F. 使用最大V至关重要_F 在此计算中忽略分档电压（例如C档的3.15V），以确保电流不超过目标值I_F （例如，20mA）在最恶劣工况下。超过绝对最大额定电流将急剧缩短使用寿命，并可能导致立即失效。

8.2 热管理

尽管功耗较低（最大76mW），有效的热管理对于确保器件寿命和稳定的光输出仍然至关重要。LED的发光强度会随其结温升高而下降。为尽量减少温升：

• 使用推荐的PCB焊盘布局，以提供足够的铜箔面积用于散热。
• 避免将LED放置在其它发热元件附近。
• 确保终端产品外壳内有足够的通风。
• 在满足亮度要求的前提下，以尽可能低的正向电流驱动LED。

8.3 光学设计

130度的宽广视角使得这款LED适用于需要宽泛、漫射照明而非聚焦光束的应用，例如背光或需要从各个角度都能看到的状态指示灯。如需更具方向性的光线，则需要次级光学元件（透镜或导光板）。黄色透镜充当滤色片，将InGaN芯片固有的蓝光激发+荧光粉白光的色度坐标调整至指定的(x, y)值，通常会产生更暖色调的白光。

9. 对比与选择指南

LTW-C181HDS5-GE的关键差异化优势在于其 超薄0.55毫米厚度 以及 标准1.6x0.8mm封装尺寸在选择SMD LED时，工程师应比较：

• 封装尺寸/高度： 该设备属于最薄之列，对于超薄产品至关重要。
• 亮度（发光强度）： S1档位在其尺寸下提供了高亮度。
• 视角： 130度视角非常宽广，非常适合区域照明。
• 色彩一致性： 多参数分档 (V_F, I_V, 色相) 可在使用多个LED的应用中实现精准匹配。
• 可靠性与兼容性： RoHS合规性与红外回流焊兼容性是现代SMD LED的标准要求。

对于不要求最小高度的应用，其他封装尺寸（例如3528、5050）可能提供更高的光输出或更好的热性能。

10. 常见问题解答 (FAQ)

Q1: 不同分档代码的目的是什么？
A1：制造差异会导致V_F、亮度和颜色存在细微差别。分档将LED按特性几乎相同的标准分组，使设计人员能够选用在其电路中性能一致的器件，尤其是在阵列中使用多个LED时。

Q2：我能否直接用5V或3.3V微控制器引脚驱动此LED？
A2: 不。您必须始终使用一个串联限流电阻。将其直接连接到电压源会导致电流过大，立即烧毁LED。请根据您的电源电压和所需的正向电流计算电阻值。

Q3: 如何解读色度坐标 (x=0.284, y=0.272)？
A3: 这些坐标在CIE 1931色度图上标定了一个点，该图是定义颜色的标准。这个特定的点对应一种略有偏移的白色，通常被视为“冷白”或“中性白”，并受到黄色透镜的影响。实际感知的颜色还取决于相关色温，该值可从这些坐标推导得出。

Q4: 为什么打开包装袋后的储存条件如此严格？
A4：SMD封装会吸收空气中的湿气。在回流焊的高温过程中，这些被吸收的湿气会迅速汽化，产生内部压力，可能导致封装开裂或内部层分离——这种失效被称为“爆米花效应”。MSL等级和储存指南正是为了防止这种情况发生。

11. 技术介绍与趋势

11.1 InGaN LED 技术

LTW-C181HDS5-GE采用氮化铟镓（InGaN）半导体芯片。InGaN是生产高效蓝光、绿光和白光LED的首选材料。白光LED通常通过在蓝色InGaN芯片上涂覆黄色荧光粉制成。部分蓝光被荧光粉转换为黄光，蓝光与黄光的混合光被人眼感知为白光。这种方法被称为荧光粉转换白光（pc-white），效率极高，并且可通过调整荧光粉成分来调节白光的色点。

11.2 行业趋势

用于指示灯和背光应用的SMD LED发展趋势持续朝向：

• 小型化： 更小更薄的封装，例如本器件0.55毫米的高度，以实现更纤薄的终端产品。
• 更高效率： 更高的每瓦流明数（lm/W），在相同光输出下降低功耗。
• 显色性与一致性提升： 更严格的色容差分级与新型荧光粉技术，可产生更自然、更一致的白光。
• 增强的可靠性： 改进的材料和封装工艺，可承受更高的焊接温度与更严苛的工作环境。
• 集成： 在同一微型封装内集成限流电阻或IC驱动器的LED的出现。

本数据手册所代表的元件，其设计旨在满足主流市场对紧凑性、自动化组装以及在广泛的消费类和工业电子产品中可靠性能的需求。