LTW-020ZDCG 白光LED规格书 - SMD封装 - 典型电压3.2V - 20mA - 光强1000-1720mcd - 中文技术文档

1. 产品概述

本元件是一款白色表面贴装发光二极管，设计为高效节能的紧凑型光源。它结合了LED技术固有的长寿命和高可靠性，以及具有竞争力的亮度水平，旨在为旨在替代传统照明解决方案的固态照明应用提供设计灵活性。

1.1 核心优势与目标市场

该LED的关键特性包括兼容自动贴装设备、适用于红外和气相回流焊工艺，并符合绿色产品标准（无铅且符合RoHS）。它采用12mm编带包装，卷绕在7英寸直径的卷盘上。

主要应用领域：

• 汽车、巴士和飞机内部的阅读灯。
• 便携式照明，如手电筒和自行车灯。
• 建筑与装饰照明：筒灯、灯槽照明、橱柜下照明、任务照明。
• 户外与安防照明：柱灯、庭院灯。
• 标识：用于出口或销售点展示的边缘发光标识。
• 信号照明：交通信号灯、信标、铁路道口灯。

2. 技术参数：深度客观解读

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极限。特别警告不要在反向偏压下工作。

• 功耗：120 mW
• 峰值正向电流：100 mA（在1/10占空比，0.1ms脉冲宽度下）
• 直流正向电流：30 mA
• 反向电压：5 V
• 工作温度范围：-30°C 至 +85°C
• 存储温度范围：-40°C 至 +100°C
• 回流焊条件：峰值温度260°C，最长10秒（无铅工艺）。

2.2 光电特性

测量条件为环境温度 (Ta) 25°C，正向电流 (IF) 20 mA，除非另有说明。

• 发光强度 (IV)：最小1000 mcd，典型1720 mcd。此参数使用经过滤光片匹配CIE明视觉人眼响应曲线的传感器测量。
• 视角 (2θ1/2)：110度。此角度定义了发光强度至少为峰值强度一半的角分布范围。
• 色度坐标 (x, y)：基于CIE 1931色度图。提供的典型值为x=0.300，y=0.290。这些坐标的容差为±0.01。参考的测试标准为CAS140B。
• 正向电压 (VF)：在IF=20mA时，最小2.9 V，最大3.6 V。
• ESD耐受电压：2 kV（人体模型）。强烈建议采取适当的ESD防护措施，包括使用接地腕带和设备。

3. 分档系统说明

产品根据关键参数被分类到不同的档位，以确保生产批次内的一致性。设计人员必须考虑这些档位，以在其应用中实现颜色和亮度的匹配。

3.1 正向电压 (VF) 分档

LED根据其在20mA下的正向压降被分档（V0至V6）。每个档位的电压范围为0.1V，且每个档位有额外的±0.1V容差。

• 示例：V0档覆盖2.9V至3.0V。

3.2 发光强度 (IV) 分档

LED根据其在20mA下的发光强度被分档（T, A, B, C, D）。每个档位的范围有±10%的容差。

• 示例：D档覆盖1580 mcd至1720 mcd。

3.3 色区等级 (色度分档)

详细的表格定义了特定的色区等级（例如A52, A53, BE1, BG3）。每个等级由CIE 1931色度图上的一个四边形或三角形区域定义，由三个或四个(x, y)坐标点指定。这允许为需要特定白点坐标的应用进行精确的颜色选择和匹配。

4. 性能曲线分析

规格书引用了在25°C环境温度下测量的典型电气和光学特性曲线。虽然提供的文本未详述具体图表，但此类曲线通常包括：

• 相对发光强度 vs. 正向电流：显示光输出如何随电流增加，通常呈非线性方式，最终趋于饱和。
• 正向电压 vs. 正向电流：IV曲线，显示二极管的指数关系特性。
• 相对发光强度 vs. 环境温度：说明随着结温升高，光输出会下降，这是热管理的关键因素。
• 光谱功率分布：对于白光LED（可能是蓝光芯片加荧光粉），这将显示蓝光峰值和更宽的荧光粉转换黄光光谱。

5. 机械与封装信息

5.1 外形尺寸

所有尺寸单位均为毫米，标准公差为±0.1 mm，除非另有说明。封装为行业标准SMD格式。图中明确标记了阳极引脚，以便在组装时正确识别极性方向。

5.2 推荐PCB焊盘布局

提供了印刷电路板的焊盘图案设计，以确保在红外或气相回流焊过程中实现可靠的焊接。遵循此推荐的焊盘布局对于形成良好的焊点和确保机械稳定性至关重要。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊参数

该元件额定用于无铅回流焊，峰值温度为260°C，最长10秒。建议采用符合J-STD-020D标准的回流焊曲线。该曲线应包括适当的预热、保温、回流和冷却阶段，以最大限度地减少热冲击并确保可靠的焊点。

6.2 存储与操作条件

根据JEDEC J-STD-020标准，该LED的湿度敏感等级 (MSL) 为3级。

• 密封包装：在≤30°C和≤90% RH条件下存储。在带有干燥剂的防潮袋中，保质期为一年。
• 已开封包装：在≤30°C和≤60% RH条件下存储。元件必须在开封后168小时（7天）内完成焊接。如果湿度指示卡变粉红色（≥10% RH）或超过暴露时间，建议在使用前在60°C下烘烤至少48小时。将未使用的部件与干燥剂一起重新密封。

6.3 清洁

如果焊接后需要清洁，只能使用指定的溶剂。将LED在常温下浸入乙醇或异丙醇中不超过一分钟是可以接受的。禁止使用未指定的化学清洁剂，因为它们可能会损坏LED封装或光学部件。

7. 包装与订购信息

7.1 编带与卷盘规格

元件采用宽度为12mm的凸起载带包装，卷绕在7英寸（178mm）直径的卷盘上。

• 卷盘容量：每卷最多2000片。
• 盖带：空穴用顶部盖带密封。
• 缺件：根据规格，允许最多连续两个缺失元件（"灯"）。
• 标准：包装符合EIA-481-1-B规范。

规格书中提供了载带凹穴和卷盘的详细尺寸图。

8. 应用建议与设计考量

8.1 设计考量

• 限流：始终使用恒流源或限流电阻驱动LED。绝对最大直流电流为30mA；典型工作电流为20mA。
• 热管理：尽管功耗较低（最大120mW），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，从而保持光输出和寿命。
• ESD保护：在电路中和操作过程中实施ESD保护措施，因为该器件的额定ESD耐受电压仅为2kV HBM。
• 光学：110度的视角适用于广域照明。对于聚焦光束，则需要次级光学元件（透镜）。

8.2 应用限制与注意事项

规格书中包含关于应用范围的重要警告。这些LED适用于标准商业和工业电子产品。它们并非设计或认证用于故障可能直接危及生命或健康的场合，例如：

• 航空控制系统
• 医疗生命支持设备
• 交通安全关键信号（未经额外认证）
• 其他高可靠性/安全关键系统

此类应用需要咨询制造商。

9. 技术对比与差异化

虽然这份单一规格书未提供与其他型号的直接比较，但可以推断出该元件的关键差异化特点：

• 亮度范围：在其封装尺寸下提供相对较高的发光强度（20mA时高达1720 mcd），针对需要良好点光源亮度的应用。
• 色区分档：广泛的色区等级表允许精确的颜色选择，这对于需要在多个LED之间保持一致的白色外观的应用非常有利。
• 兼容性：完全兼容标准SMD组装工艺（自动贴装、红外/气相回流焊），使其成为大批量制造的即插即用解决方案。

10. 基于技术参数的常见问题

10.1 典型工作电流和电压是多少？

标准测试条件和典型工作点是20mA正向电流。在此电流下，正向电压通常在2.9V至3.6V之间，具体取决于VF分档。功耗约为60-70mW。

10.2 如何解读色区分档代码？

字母数字代码（例如A52, BE3）对应色区等级表中定义的CIE 1931色度图上的特定区域。为确保设计中的颜色一致性，请指定并使用相同色区等级的LED。第一个字母/数字通常用于分组相似色温或色调。

10.3 我可以用5V电源驱动这颗LED吗？

不能直接驱动。将5V电源直接连接到LED两端会导致电流过大，很可能超过绝对最大额定值并损坏器件。您必须使用串联限流电阻或恒流驱动器。例如，使用5V电源，目标电流20mA，假设VF为3.2V，所需的串联电阻为 R = (5V - 3.2V) / 0.02A = 90 欧姆（可以使用标准的91欧姆电阻）。

10.4 MSL 3等级的操作要求是什么？

MSL 3意味着在防潮袋开封后，该封装可以承受最多168小时（7天）的工厂车间条件（≤30°C/60% RH）。如果袋子已开封，您有一周时间完成回流焊工艺。如果超过此时间，则必须在60°C下烘烤部件48小时，以去除吸收的湿气，防止回流焊过程中发生"爆米花"现象（封装开裂）。

11. 实际设计与使用示例

11.1 示例：设计一个PCB安装的指示灯

场景：创建一个由3.3V微控制器GPIO引脚供电的简单状态指示灯。
设计步骤：

1. 限流：GPIO引脚可以提供20mA电流。这与LED的典型电流匹配。无需外部驱动器。
2. 电阻计算（为安全起见）：尽管VCC (3.3V) 接近VF (~3.2V)，串联一个小电阻是良好的做法，可以限制浪涌电流。R = (3.3V - 3.2V) / 0.02A = 5 欧姆。使用10欧姆电阻以获得更安全的限流。
3. PCB布局：使用推荐的焊盘布局。将阴极（在外形图中标识）连接到电阻，然后连接到GPIO引脚。将阳极连接到3.3V电源轨。在LED焊盘下方包含一小块铜箔以辅助轻微散热。
4. 软件：将GPIO引脚置高以点亮LED。

11.2 示例：用于任务照明的多LED阵列

场景：设计一个使用10颗LED的橱柜下照明灯，以实现均匀照明。
设计考量：

• 颜色匹配：向供应商指定一个单一、严格的色区分档（例如BE2），以避免LED之间出现可见的颜色差异。
• 驱动方式：使用能够提供200mA（10颗LED * 20mA）的恒流LED驱动IC，用于串联或串并联配置。由于存在压降，简单的线性稳压器效率会很低。
• 热管理：在金属基板PCB (MCPCB) 上适当间隔LED，以利于散热。每颗LED 120mW意味着总功耗1.2W，需要有意识地进行热设计。
• 光学：固有的110度光束可能已足够。如需更聚焦或更漫射的效果，可考虑添加导光板或扩散板。

12. 工作原理简介

像LTW-020ZDCG这样的白光LED通常基于荧光粉转换原理工作。器件的核心是一个半导体芯片，通常由氮化铟镓 (InGaN) 制成，当正向偏置（电流通过）时会发出蓝光。这个发蓝光的芯片被涂覆或覆盖一层荧光粉材料——通常基于掺铈的钇铝石榴石 (YAG)。

当来自芯片的蓝色光子撞击荧光粉时，其中一部分被吸收。然后，荧光粉以更宽的光谱（主要在黄色区域）重新发射这部分能量。剩余的未被吸收的蓝光与荧光粉发射的黄光混合，在人眼中产生白光的感知。蓝光和黄光的精确比例，以及特定的荧光粉成分，决定了所产生白光的相关色温 (CCT) 和色度坐标 (x, y)，从而形成了规格书中描述的详细分档系统。

13. 技术趋势与发展

固态照明 (SSL) 领域持续发展。行业内可观察到的普遍趋势，为理解此类元件提供了背景，包括：

• 效率提升（每瓦流明）：半导体外延、芯片设计和荧光粉技术的持续改进，稳步提高了白光LED的发光效率，在相同光输出下降低了能耗。
• 色彩质量改善：多荧光粉混合物和新型荧光粉材料（例如量子点）的开发旨在提高显色指数 (CRI)，使颜色在LED照明下看起来更自然，并提供更广泛的精确色温范围。
• 小型化与更高密度：封装技术的进步使得LED占位面积更小、功率密度更高，从而实现更紧凑、更明亮的照明解决方案。
• 智能与互联照明：将控制电子器件直接集成到LED封装或模块中，以实现调光、颜色调节和连接性（物联网），这是一个日益增长的趋势，超越了简单的无源元件范畴。
• 可靠性与寿命预测：对失效机制的深入理解和更好的测试方法，使得在各种工作条件下的寿命预测（L70, L90指标）更加准确，这对于专业照明设计至关重要。

本规格书中描述的这类元件代表了这一技术发展进程中的一个成熟点，为广泛的通用照明应用提供了可靠、标准化的解决方案。