LTW-326ZDSKR-5A LED 規格書 - 雙色（白/紅） - 側發光 - SMD 封裝 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTW-326ZDSKR-5A 是一款雙色、側發光表面黏著元件（SMD）LED。其主要設計用途是應用於需要緊湊型直角光源的 LCD 背光。該元件在單一封裝內整合了兩個不同的半導體晶片：一個用於發射白光的 InGaN（氮化銦鎵）晶片，以及一個用於發射紅光的 AlInGaP（磷化鋁銦鎵）晶片。這種雙晶片配置允許從單一元件進行混色或獨立控制兩種顏色，在空間受限的設計（如薄型顯示器）中節省電路板空間並簡化組裝。

此 LED 的核心優勢包括兩個晶片均具備超高亮度輸出、與標準自動化取放設備相容，以及適用於無鉛紅外線（IR）迴焊製程。它包裝在 8mm 載帶上，並捲繞於直徑 7 英吋的捲盤，便於大量生產。此產品亦符合 RoHS（有害物質限制）指令，歸類為綠色產品。

2. 技術規格詳解

2.1 絕對最大額定值

在超出這些限制的條件下操作可能導致永久性損壞。在環境溫度（Ta）為 25°C 時的關鍵額定值如下：

• 功率消耗：白光晶片：35 mW，紅光晶片：48 mW。這定義了 LED 在連續操作下可作為熱量消散的最大功率。
• 順向電流：直流順向電流：白光：10 mA，紅光：20 mA。峰值順向電流（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝）：白光：50 mA，紅光：40 mA。超過直流電流將對半導體接面造成過度應力。
• 逆向電壓：兩個晶片均為 5 V。施加高於此值的逆向偏壓可能導致接面崩潰。
• 溫度範圍：操作：-20°C 至 +80°C。儲存：-40°C 至 +85°C。
• 靜電放電敏感度：人體放電模型（HBM）閾值為 2000V。在操作過程中必須採取防靜電放電措施。
• 焊接：可承受峰值溫度 260°C 持續 10 秒的紅外線迴焊。

2.2 電氣與光學特性

測量條件為 Ta=25°C，順向電流（IF）為 5mA，除非另有說明。

• 發光強度（Iv）：關鍵性能指標。白光：最小值 28.0 mcd，典型值 -，最大值 112.0 mcd。紅光：最小值 7.1 mcd，典型值 -，最大值 45.0 mcd。每個單位的實際 Iv 被分級（見第 3 節）。
• 視角（2θ1/2）：兩種顏色均為 130 度，表示寬廣的視角錐，這是背光導光板中使用的側發光透鏡的典型特徵。
• 順向電壓（VF）：白光：最小值 2.7V，典型值 3.0V，最大值 3.7V。紅光：最小值 1.70V，典型值 2.00V，最大值 2.40V。VF 的差異源於 InGaN 和 AlInGaP 材料的不同能隙。在設計驅動電路時必須考慮此點，尤其是在共陽極或共陰極配置中。
• 峰值發射波長（λP）：紅光晶片：639 nm（典型值）。
• 主波長（λd）：紅光晶片：630 nm（典型值）。這是人眼感知的單一波長，定義了顏色。
• 色度座標（x, y）：白光晶片：x=0.3，y=0.3（典型值）。這些 CIE 1931 座標定義了白點顏色。適用 ±0.01 的公差。
• 逆向電流（IR）：在 VR=5V 時，最大值 100 µA。

3. 分級系統說明

LED 根據性能分級，以確保應用中的一致性。分級代碼標示在包裝上。

3.1 發光強度（Iv）分級

白光晶片：分級 N（28.0-45.0 mcd）、P（45.0-71.0 mcd）、Q（71.0-112.0 mcd）。
紅光晶片：分級 K（7.1-11.2 mcd）、L（11.2-18.0 mcd）、M（18.0-28.0 mcd）、N（28.0-45.0 mcd）。
每個分級內適用 ±15% 的公差。

3.2 紅光晶片之色調（顏色）分級

紅光 LED 根據其在 CIE 1931 圖上的色度座標（x, y）進行分級。定義了六個分級（S1 至 S6），每個代表色度圖上的一個小四邊形區域。規格書中提供了這些分級每個頂點的座標。每個分級內的（x, y）座標適用 ±0.01 的公差。這確保了不同生產批次間紅光發射的嚴格顏色一致性。

4. 性能曲線分析

規格書參考了對設計至關重要的典型特性曲線。

• IV 曲線（電流 vs. 電壓）：顯示了白光和紅光晶片的順向電壓與電流之間的指數關係。不同的導通電壓清晰可見。
• 發光強度 vs. 順向電流：說明光輸出如何隨電流增加而增加。在建議的操作範圍內通常是線性的，但在較高電流下會飽和。
• 發光強度 vs. 環境溫度：顯示光輸出隨著接面溫度升高而遞減。這對於最終應用中的熱管理至關重要。
• 光譜分佈：對於紅光晶片，曲線會在 639nm 附近顯示一個窄峰，這是 AlInGaP 技術的特徵。對於白光晶片（通常是帶有螢光粉的藍光晶粒），光譜會較寬，覆蓋可見光範圍。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此 LED 符合側發光 LED 的 EIA 標準封裝外形。關鍵尺寸包括總高度、寬度和深度，以及焊墊的位置和尺寸。所有尺寸均以毫米為單位，標準公差為 ±0.10mm，除非另有規定。透鏡專為側發光設計。

5.2 接腳分配與極性

該元件有兩個獨立晶片的陽極/陰極。接腳分配如下：白光 InGaN 晶片的陰極連接至接腳 C2。紅光 AlInGaP 晶片的陰極連接至接腳 C1。陽極可能是共用的或根據封裝圖分配給其他接腳。在 PCB 佈局和組裝時必須注意正確的極性。

5.3 建議焊墊佈局

規格書提供了 PCB 設計的建議焊墊圖案（Footprint）。遵循此圖案可確保在迴焊過程中形成正確的焊點、機械穩定性及熱性能。同時標示了建議的焊接方向，以盡量減少立碑現象。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊溫度曲線

此 LED 與紅外線迴焊製程相容。提供了建議的溫度曲線，關鍵參數是峰值溫度 260°C，最長持續 10 秒。必須遵循此曲線，以防止對塑膠封裝和內部打線造成熱損傷。

6.2 清潔

如果焊接後需要清潔，應僅使用指定的化學品。規格書建議在常溫下浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘。未指定的化學品可能會損壞封裝樹脂或透鏡。

6.3 儲存與操作

• 靜電放電預防措施：該元件對靜電放電敏感（2000V HBM）。請使用防靜電手環、接地工作台和導電容器。
• 濕度敏感度：作為塑膠 SMD 封裝，它具有濕度敏感性。如果原始的密封防潮袋（含乾燥劑）未開封，應儲存在 ≤30°C/≤90%RH 的環境中，保存期限為一年。一旦開封，LED 應儲存在 ≤30°C/≤60%RH 的環境中，並在一週內使用。若需長時間儲存在原袋外，請使用帶有乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥櫃。在原袋外儲存超過 1 週的元件，在進行迴焊前需要烘烤（約 60°C，超過 20 小時），以防止爆米花效應。

7. 包裝與訂購

標準包裝為 8mm 壓紋載帶，以蓋帶密封，捲繞於直徑 7 英吋（178mm）的捲盤。每捲滿盤包含 3000 個元件。剩餘數量最少包裝量為 500 個。包裝符合 ANSI/EIA 481-1 規範。提供了載帶和捲盤尺寸，以便自動送料器設定。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

主要應用於消費性電子產品、工業顯示器和汽車內裝顯示器的 LCD 背光，這些應用對薄型化至關重要。雙色功能允許動態背光（例如，正常操作時為白色，夜間模式或警告時為紅色）或透過混色創造其他顏色。

8.2 設計考量

• 電流驅動：使用恆流驅動器，而非恆壓驅動器，以確保穩定的光輸出和壽命。請遵守絕對最大直流電流額定值（白光 10mA，紅光 20mA）。
• 熱管理：功率消耗雖低，但仍會產生熱量。確保 PCB 上有足夠的銅箔面積或在焊墊下方設置散熱孔，以導出熱量，特別是在較高電流或高環境溫度下驅動時。這有助於維持發光效率和壽命。
• 光學設計：130 度的側發光設計旨在耦合到導光板（LGP）。LGP 的入光點和網點設計對於實現均勻的背光照明至關重要。
• 電路設計：在設計驅動電路時，需考慮兩個晶片不同的順向電壓，特別是如果為兩者使用一個共用的限流電阻時。

9. 技術比較與差異化

與單色側發光 LED 相比，其主要優勢在於節省空間並簡化雙色應用的組裝。使用 AlInGaP 製造紅光，相較於 GaAsP 等舊技術，能提供更高的效率和更飽和的顏色。基於 InGaN 的白光晶片則提供高亮度。將兩者結合在一個封裝中，是針對成本敏感、大量生產的背光模組所做的系統級優化。

10. 常見問題（FAQ）

問：我可以同時以最大直流電流驅動白光和紅光晶片嗎？
答：您必須考慮封裝上的總功率消耗和熱負載。以最大電流（10mA + 20mA = 總計 30mA）及其典型 VF（3.0V + 2.0V = 5.0V）同時驅動兩者，將產生 150mW 的電輸入。這超過了各自的功率消耗額定值（35mW 和 48mW），很可能導致元件過熱。需要降額或採用脈衝操作。

問：如何解讀包裝袋上的 Iv 分級代碼？
答：包裝袋上會有一個代碼，標示內部 LED 的特定 Iv 分級（例如，白光為 "Q"，紅光為 "L"）。您必須將此字母與規格書中的 Iv 規格表進行交叉對照，以了解該批次的保證最小/最大發光強度範圍。

問：紅光晶片的峰值波長為 639nm，但主波長為 630nm。為何有此差異？
答：峰值波長（λP）是光譜功率分佈曲線上的最高點。主波長（λd）是透過從 CIE 圖上的白點（光源）畫一條線，穿過 LED 測得的（x,y）座標，到達光譜軌跡來確定的。λd 是人眼感知的單一波長顏色，可能與 λP 不同，特別是當光譜不完全對稱時。

11. 實務設計案例研究

情境：為一款攜帶式醫療設備顯示器設計狀態指示燈/背光。指示燈需要顯示白色表示 "電源開啟/運作中"，紅色表示 "低電量/警告"。空間極度有限。
實作：將單一顆 LTW-326ZDSKR-5A LED 放置於小型 LCD 邊緣。使用一個帶有兩個 GPIO 接腳的簡單微控制器來控制兩個獨立的限流電路（例如使用電晶體）。一個電路驅動白光晶片，另一個驅動紅光晶片。130 度的側發光有效地耦合到顯示器的導光板中。相較於使用兩個獨立的 LED，此設計節省了空間，並簡化了組裝過程中的光學對準。

12. 技術原理介紹

InGaN 白光 LED：通常，一個發藍光的 InGaN 半導體晶片塗覆有黃色螢光粉（例如 YAG:Ce）。部分藍光被螢光粉轉換為黃光。剩餘的藍光與轉換後的黃光混合，被人眼感知為白光。確切的色溫（冷白、暖白）可透過螢光粉成分調整。

AlInGaP 紅光 LED：此材料系統具有直接能隙，可透過改變鋁和銦的比例，在紅、橙、黃光譜區域進行調節。AlInGaP LED 以其在紅光至琥珀光範圍內的高效率和出色的色純度（窄光譜寬度）而聞名，優於舊的 GaAsP 技術。

13. 產業趨勢與發展

背光 LED 的趨勢持續朝向更高效率（每瓦更多流明）和更高演色性指數（CRI）發展，以獲得更佳影像品質，特別是在專業顯示器和電視中。對於側發光類型，驅動力在於更薄的封裝，以實現更纖薄的顯示器設計。晶片級封裝（CSP）和迷你/微 LED 技術也在持續發展，這些技術有望為先進背光模組帶來更小的尺寸、更高的密度和局部調光能力。在中階應用中，雙色方法對於具成本效益的分段顏色控制仍然具有相關性。