LTW-110ZDS5 SMD LED规格书 - 白光 - 20mA - 70mW - 中文技术文档

1. 产品概述

LTW-110ZDS5是一款表面贴装器件（SMD）发光二极管（LED），专为现代空间受限的电子组装而设计。它属于微型元件系列，针对自动化贴装和回流焊接工艺进行了优化。该特定型号采用InGaN（氮化铟镓）半导体芯片来产生白光，并封装在侧发光结构中。这种方向对于需要光线平行于印刷电路板（PCB）表面发射的应用特别有利，例如侧边导光面板或可从设备侧面查看的状态指示灯。

该元件的核心设计理念是提供一个可靠、明亮的光源，并能无缝集成到大批量制造流程中。其封装符合EIA（电子工业联盟）标准，确保与行业标准处理和贴装设备的兼容性。该元件以8毫米载带形式提供，卷绕在7英寸直径的卷盘上，这是自动化组装线的标准格式，便于高效装载到贴片机中。

1.1 特性与核心优势

• 环保合规性：该器件制造符合ROHS（有害物质限制）指令，确保不含铅、汞、镉等特定有害物质。
• 先进半导体技术：采用超高亮度InGaN芯片。InGaN技术以其高效率和产生明亮蓝光及白光的能力而闻名，通常通过荧光粉涂层将蓝光转换为白光。
• 制造就绪性：采用镀锡端子，增强了可焊性，尤其适用于无铅（Pb-free）焊料合金。完全兼容红外（IR）回流焊接工艺，这是SMD组装的主流方法。
• 设计兼容性：该器件与集成电路（IC）兼容，意味着其驱动要求（电流、电压）可以由板卡上常见的标准逻辑电平输出或简单的驱动电路轻松管理。
• 自动化友好：标准化的EIA封装和载带卷盘包装确保了在高速自动贴装设备中的可靠性能，最大限度地减少贴装错误并提高生产吞吐量。

1.2 目标市场与应用

这款LED专为广泛的电子设备设计，这些设备需要在紧凑的外形尺寸中提供可靠的指示、背光或符号照明。其主要应用领域包括：

• 通信设备：路由器、调制解调器、交换机和基站上的状态指示灯。
• 办公自动化与计算设备：笔记本电脑的键盘背光，打印机、扫描仪和外部存储设备上的状态灯。
• 消费电子与家用电器：音视频设备、厨房电器和智能家居设备上的电源、模式或功能指示灯。
• 工业设备：机械、控制系统和仪器仪表的面板指示灯。
• 专用显示：键盘、微型显示器的背光，以及为控制面板上的符号或图标提供照明。

2. 技术参数：深入客观解读

LTW-110ZDS5的性能由一套全面的电气、光学和热学参数定义。理解这些规格对于正确的电路设计和确保长期可靠性至关重要。

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能导致器件永久损坏的应力极限。不保证在或接近这些极限下工作，正常使用中应避免。

• 功耗（Pd）：70 mW。这是器件在不退化的情况下可以耗散为热量的最大电功率。超过此值可能导致结温过高、光输出降低和寿命缩短。
• 正向电流（直流）：20 mA。这是建议用于可靠工作的最大连续直流电流。规格书中规定的典型工作条件为5mA。
• 峰值正向电流：100 mA，但仅在脉冲条件下（1/10占空比，0.1ms脉冲宽度）。这允许在闪烁指示灯等应用中实现短暂的高亮度，而不会过热。
• 工作温度范围：-20°C 至 +80°C。保证器件在此环境温度范围内正常工作。
• 存储温度范围：-40°C 至 +85°C。器件可在此更宽范围内非工作状态存储。
• 红外焊接条件：可承受260°C峰值温度10秒。这是无铅组装工艺的关键参数，定义了元件在回流焊接过程中可承受的热曲线。

2.2 电气与光学特性（在Ta=25°C下）

这些是在标准测试条件下测得的典型性能参数。

• 发光强度（Iv）：在测试电流（IF）为5mA时，范围从最小值28.0 mcd（毫坎德拉）到最大值112.0 mcd。特定单元的实际值归入一个分档等级（N, P, Q）。强度测量时使用了模拟人眼明视觉响应（CIE曲线）的滤光片。
• 视角（2θ1/2）：130度。这是发光强度下降到其峰值一半时的全角（在0度，即垂直于芯片的方向测量）。如此宽的视角是侧发光LED的特点，可提供宽广、均匀的照明。
• 色度坐标（x, y）：在5mA下，典型值为x=0.304，y=0.301。这些在CIE 1931色度图上的坐标定义了白光的感知颜色。特定单元按色调分档（S1-S6）分类。这些坐标的容差为±0.01。
• 正向电压（VF）：在5mA下，介于2.70V和3.15V之间。这是LED在导通指定电流时两端的电压降。单元根据此参数被分档（L7, L8, L9）。较低的VF通常表示更高的电效率。
• 反向电流（IR）：在反向电压（VR）为10mA时，为0.6至1.2 μA。关键注意事项：规格书明确指出此测试条件仅适用于IR（红外）测试，并且该器件并非设计用于反向工作。在电路中施加反向偏压可能会损坏LED。

2.3 热特性

虽然没有明确给出热阻（RθJA）数值，但热性能通过功耗额定值（70mW）和工作温度范围来体现。最高结温是影响LED寿命的关键因素。在低于最大值的电流下工作，确保足够的PCB铜面积用于散热（如推荐焊盘布局所示），并将环境温度保持在规格范围内，对于管理热性能都至关重要。

3. 分档系统说明

为了考虑半导体制造中的自然差异，LED被分类到性能分档中。这使得设计人员可以为他们的应用选择具有严格控制特性的元件。

3.1 正向电压（VF）分档

LED根据其在5mA下的正向压降进行分类。

- 分档 L7：VF = 2.70V 至 2.85V

- 分档 L8：VF = 2.85V 至 3.00V

- 分档 L9：VF = 3.00V 至 3.15V

每个分档的容差为±0.1V。从相同VF分档中选择LED，可确保在使用恒压源驱动时亮度一致，或简化串联串中限流电阻的计算。

3.2 发光强度（Iv）分档

LED根据其在5mA下的光输出强度进行分类。

- 分档 N：Iv = 28.0 mcd 至 45.0 mcd

- 分档 P：Iv = 45.0 mcd 至 71.0 mcd

- 分档 Q：Iv = 71.0 mcd 至 112.0 mcd

每个分档的容差为±15%。这种分档对于需要多个LED亮度均匀的应用至关重要，例如背光阵列或多指示灯面板。

3.3 色调（色度）分档

这是最复杂的分档，定义了白光在CIE 1931图上的色点。定义了六个分档（S1至S6），每个分档代表（x,y）坐标平面上的一个小四边形区域。例如，分档S3覆盖的坐标大约从（0.294, 0.254）到（0.314, 0.315）。容差为±0.01。这种分档对于颜色一致性至关重要的应用至关重要，可防止相邻LED之间出现明显的白色色调差异（例如，冷白与暖白）。

4. 性能曲线分析

规格书包含典型的特性曲线，这些曲线提供了超出表格数据点的宝贵见解。

4.1 相对发光强度 vs. 正向电流

该曲线显示了光输出如何随驱动电流增加而增加。它通常是非线性的。虽然输出随电流增加而增加，但效率（流明每瓦）通常在低于绝对最大值的某个电流处达到峰值。对于此器件，在典型的5mA条件下工作可能代表了亮度与效率的良好平衡。

4.2 正向电压 vs. 正向电流

该曲线说明了二极管的I-V特性。正向电压随电流增加而增加，但不是线性的。理解此曲线对于设计驱动电路很重要，特别是在使用恒压电源时，因为电压的微小变化可能导致电流的大幅变化，从而影响亮度。

4.3 相对发光强度 vs. 环境温度

该曲线对于理解热效应至关重要。随着环境温度升高，LED的发光强度通常会降低。该曲线的斜率表明了器件的热敏感性。如果LED将在高温环境中工作，设计人员必须降低预期的光输出。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸

规格书提供了LED的详细机械图纸。关键尺寸包括总长、宽和高，半导体芯片腔的尺寸和位置，以及可焊接端子的位置和尺寸。除非另有说明，所有尺寸均以毫米为单位，标准公差为±0.1mm。侧发光设计意味着主要发光面位于封装的较长侧。

5.2 推荐的PCB贴装焊盘与极性

为PCB设计提供了焊盘图形（封装）推荐。这显示了铜焊盘的最佳尺寸和形状，以确保在回流焊接过程中形成良好的焊点。该图清楚地指示了阳极和阴极连接，这对于贴装时的正确方向以及确保通电时LED点亮至关重要。阴极通常通过LED封装上的标记来识别，例如缺口、圆点或绿色标记。

6. 焊接与组装指南

6.1 红外回流焊接曲线（无铅工艺）

提供了无铅焊接的建议回流曲线：

- 预热：150-200°C。

- 预热时间：最长120秒。

- 峰值温度：最高260°C。

- 液相线以上时间（峰值时）：最长10秒，且此回流过程不应执行超过两次。

规格书正确指出，最佳曲线取决于具体的PCB组装（板厚、元件数量、焊膏）。应为特定生产线确定曲线特征，但应保持在这些元件级限制范围内。

6.2 手工焊接（如需要）

用于维修或原型制作：

- 烙铁温度：最高300°C。

- 焊接时间：每个焊点最长3秒。

- 应仅执行一次，以最小化热应力。

6.3 清洗

如果焊接后需要清洗，应仅使用指定的溶剂，以避免损坏塑料封装。规格书建议在常温下浸入乙醇或异丙醇中不超过一分钟。必须避免使用未指定的化学液体。

7. 存储与操作注意事项

7.1 静电放电（ESD）敏感性

LED可能因静电和电涌而损坏。建议操作时使用腕带或防静电手套。所有设备，包括工作台和烙铁，必须正确接地。

7.2 湿气敏感性与存储

该元件的湿气敏感等级（MSL）为3。

- 密封包装：可在≤30°C和≤90% RH条件下存储。在带有干燥剂的原始防潮袋中，保质期为一年。

- 已开封包装：环境不应超过30°C / 60% RH。从原始包装中取出的元件应在一周内进行回流焊接。

- 长期存储（袋外）：必须存储在带有干燥剂的密封容器或氮气干燥器中。

- 重新烘烤：如果暴露超过一周，在焊接前必须在大约60°C下烘烤至少20小时，以去除吸收的湿气并防止回流过程中发生\"爆米花\"现象。

8. 包装与订购信息

8.1 载带与卷盘规格

该器件以8毫米宽压纹载带形式提供。关键载带尺寸包括口袋间距（节距）、口袋尺寸和覆盖带密封位置。载带卷绕在标准的7英寸（178mm）直径卷盘上。

8.2 卷盘包装详情

• 每卷数量：3000片。
• 最小包装数量：剩余数量为500片。
• 覆盖带：空口袋用顶部覆盖带密封。
• 缺失元件：根据标准做法，卷盘上最多允许连续缺失两个灯。
• 标准符合性：包装遵循ANSI/EIA-481规范。

9. 应用说明与设计考量

9.1 典型应用电路

LED需要限流机制。最简单的方法是串联一个电阻。电阻值使用欧姆定律计算：R = (电源电压 - LED正向电压) / 正向电流。例如，电源为5V，典型VF为3.0V，期望IF为5mA：R = (5V - 3.0V) / 0.005A = 400欧姆。390欧姆或430欧姆的标准电阻是合适的。对于需要在变化的电源电压或温度下保持恒定亮度的应用，推荐使用恒流驱动电路。

9.2 可靠性与长寿命设计

• 电流降额：在典型5mA电流或更低电流下工作LED，而不是绝对最大值20mA，将显著延长其工作寿命并改善长期光通维持率。
• 热管理：使用推荐的PCB焊盘布局，其中包括散热连接。对于高功率或高环境温度应用，考虑在LED封装下方增加额外的铜面积或散热过孔，以将热量从结区传导出去。
• 反向电压保护：由于该器件并非设计用于反向偏压，请确保电路设计防止这种情况。在交流或双极性电路中，可能需要并联保护二极管。

10. 技术对比与差异化

与较旧的LED技术（如GaP或标准GaN器件）相比，LTW-110ZDS5中的InGaN芯片提供了更高的发光效率，意味着每单位消耗的电能产生更多的光输出。侧发光封装使其区别于顶发光LED，解决了需要横向光发射的特定光学设计挑战。其对高温无铅回流曲线的兼容性使其成为适合当前环境法规和制造标准的现代元件，而不像旧元件可能仅适用于有铅焊料或波峰焊接。

11. 常见问题解答（基于技术参数）

问：我可以直接用3.3V微控制器引脚驱动这个LED吗？

答：可能可以，但需谨慎。典型VF为3.0V，留给限流电阻的电压余量仅为0.3V。在5mA时，这需要一个60欧姆的电阻。低电压余量意味着由于VF或电源电压的微小变化，亮度可能不一致。专用的LED驱动器或更高的电源电压更可靠。

问：部件号中的\"ZDS5\"表示什么？

答：虽然此处未详述完整的命名规则，但在许多制造商系统中，此类后缀表示特定属性，如颜色（白色）、封装样式（侧发光）、分档（强度/颜色等级）和端子镀层。请参考制造商的产品指南以获取确切的分解说明。

问：如何确保我的多LED设计中的颜色一致性？

答：订购来自相同色调分档（S1-S6）和相同发光强度分档（N, P, Q）的元件。与您的分销商合作，为您的订单指定这些分档代码，以保证匹配的性能。

问：这款LED适用于汽车内饰照明吗？

答：工作温度范围（-20°C至+80°C）可能涵盖一些内饰应用，但汽车级通常需要更宽的范围（例如，-40°C至+105°C或125°C）和更严格的可靠性认证（如AEC-Q102）。此规格书未声明此类符合性，因此如注意事项部分所定义，它适用于\"普通电子设备\"。

12. 实际用例示例

场景：为网络交换机设计状态指示灯面板。

该面板有10个相同的链路/活动状态LED。要求：均匀的白色、一致的亮度以及24/7可靠运行。

设计步骤：

1. 1. 电路设计：使用稳定的5V电源轨。为每个LED计算串联电阻，以获得约5mA的驱动电流。假设VF分档为L8（2.85-3.00V），使用最大VF进行最坏情况亮度计算：R = (5V - 3.0V) / 0.005A = 400欧姆。2. 元件选择：向供应商指定：部件号LTW-110ZDS5，所有10片来自相同的色调分档（例如S3）和相同的发光强度分档（例如P）。这确保了视觉一致性。3. PCB布局：实施规格书中推荐的焊盘图形。将阴极焊盘连接到公共接地层以实现良好的散热。4. 组装：遵循无铅回流曲线指南，确保峰值温度不超过260°C。5. 结果：一个外观专业的指示灯面板，拥有十个相同、明亮的白色指示灯，由于保守的电流驱动和正确的热设计，它们将在长期内保持其性能。

13. 工作原理简介

LED是一种半导体二极管。当施加超过其带隙的正向电压时，来自n型半导体的电子与来自p型半导体的空穴在有源区（InGaN芯片）复合。这种复合以光子（光）的形式释放能量。光的特定波长（颜色）由半导体材料的带隙能量决定。InGaN的带隙产生蓝光/紫外光谱的光。为了产生白光，LED芯片涂有荧光粉材料。来自芯片的蓝光/紫外光激发荧光粉，然后荧光粉重新发射更宽光谱的光，组合起来产生白光的感知。侧发光封装包含一个模制塑料透镜，用于塑造光输出，形成130度的宽视角。

14. 技术趋势与背景

LTW-110ZDS5代表了一项成熟且广泛采用的技术。当前SMD LED的趋势集中在几个关键领域：提高效率：持续开发芯片设计和荧光粉，以实现更高的流明每瓦（lm/W），在相同光输出下降低能耗。改善色彩质量：提高白光LED的显色指数（CRI），使其适用于准确色彩感知至关重要的应用，如零售照明或摄影。微型化：开发更小的封装尺寸（例如0402、0201公制），用于可穿戴设备和微型传感器等超紧凑设备。集成解决方案：内置驱动器、控制器或多色芯片（RGB）的LED在单个封装中的增长，简化了智能照明和动态色彩效果的电路设计。虽然该元件是标准指示灯和背光功能的得力助手，但这些趋势推动了更专业化市场领域的创新。