LTW-327DSKF-5A 雙色側視SMD LED 規格書 - 白光與橙光 - 5mA - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTW-327DSKF-5A 是一款雙色、側視型表面黏著元件（SMD）LED，主要設計用於需要緊湊背光解決方案的應用，例如液晶顯示器（LCD）面板。此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，以及一個用於發射橙光的AlInGaP（磷化鋁銦鎵）晶片。其直角外型使光線能平行於安裝表面發射，非常適合用於薄型顯示器的側邊照明，或在空間受限的環境中提供指示功能。

本元件設計與標準自動化取放組裝設備相容，並以8mm載帶捲盤供貨，適用於高效率的大量生產。它符合RoHS（有害物質限制）指令，歸類為綠色產品。封裝符合EIA（電子工業聯盟）標準外型，確保與業界標準的焊墊佈局和製程具有廣泛的相容性。

2. 技術規格詳解

2.1 絕對最大額定值

超出這些限制操作可能導致永久性損壞。在環境溫度（Ta）為25°C時，白光與橙光晶片的關鍵額定值分別定義如下。

• 功率消耗：白光：72 mW，橙光：75 mW。此參數表示LED在連續操作下能以熱能形式消耗的最大功率。
• 峰值順向電流：白光：100 mA，橙光：80 mA。這是最大允許的脈衝電流，通常指定在1/10工作週期和0.1ms脈衝寬度下，用於短暫的高強度閃爍。
• 直流順向電流：兩種顏色均為20 mA。這是建議用於可靠長期運作的最大連續順向電流。
• 逆向電壓：兩種顏色均為5 V。在逆向偏壓下超過此電壓可能損壞LED的PN接面。
• 操作溫度範圍：-20°C 至 +80°C。保證元件在此環境溫度範圍內正常運作。
• 儲存溫度範圍：-40°C 至 +85°C。
• 紅外線迴焊條件：峰值溫度260°C，持續10秒。這定義了元件在組裝過程中可承受的熱曲線。

2.2 電氣與光學特性

這些是典型性能參數，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）：感知光輸出的量度。白光LED的範圍從最小值28.0 mcd到最大值112.0 mcd。橙光LED的範圍從11.2 mcd到71.0 mcd。特定單位的實際值由其分級代碼決定。
• 視角（2θ1/2）：兩種顏色均約為130度。這是發光強度降至其峰值一半時的全角，定義了光束的擴散範圍。
• 順向電壓（VF）：LED操作時的跨壓降。在5mA下，白光典型值為2.85V，橙光為2.00V，最大值分別為3.15V和2.40V。
• 峰值發射波長（λP）：對於橙光LED，典型峰值波長為611 nm。
• 主波長（λd）：對於橙光LED，典型主波長為605 nm。這是人眼感知代表該顏色的單一波長。
• 色度座標（x, y）：對於白光LED，在CIE 1931色度圖上的典型座標為x=0.3, y=0.3，代表冷白色點。適用±0.01的公差。
• 逆向電流（IR）：施加5V逆向偏壓時，白光最大漏電流為10 µA，橙光為100 µA。

3. 分級系統說明

為確保量產的一致性，LED會根據性能進行分級。LTW-327DSKF-5A採用多參數分級系統。

3.1 白光LED分級

• 順向電壓（VF）分級：根據LED在5mA下的壓降進行分組。
  • 分級 A：2.55V - 2.75V
  • 分級 B：2.75V - 2.95V
  • 分級 C：2.95V - 3.15V
  每個分級的公差為±0.1V。
• 發光強度（Iv）分級：根據LED在5mA下的光輸出進行分組。
  • 分級 N：28.0 - 45.0 mcd
  • 分級 P：45.0 - 71.0 mcd
  • 分級 Q：71.0 - 112.0 mcd
  公差為±15%。
• 色調（色度）分級：根據白光LED在CIE圖上的色度座標進行分組。分級S1至S6定義了x,y座標平面上的特定四邊形區域。每個(x,y)座標的公差為±0.01。這確保了顏色的一致性，對於背光應用至關重要。

3.2 橙光LED分級

• 發光強度（Iv）分級：
  • 分級 L：11.2 - 18.0 mcd
  • 分級 M：18.0 - 28.0 mcd
  • 分級 N：28.0 - 45.0 mcd
  • 分級 P：45.0 - 71.0 mcd
  公差為±15%。

特定生產批次的VF、Iv和色調分級的組合定義了其完整的分級代碼，讓設計師能為其應用選擇性能緊密匹配的LED。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了特定的圖形數據（例如圖1、圖2、圖6），但典型的關係可以描述如下。

• IV曲線（電流 vs. 電壓）：與所有二極體一樣，LED呈現非線性關係。順向電壓隨電流增加而增加，且曲線形狀與溫度有關。在5mA下指定的VF為電路設計提供了一個關鍵操作點。
• 發光強度 vs. 電流：光輸出通常隨順向電流增加而增加，但並非線性，特別是在較高電流下，由於發熱導致效率下降。
• 溫度特性：發光強度通常隨接面溫度升高而降低。-20°C至+80°C的操作溫度範圍定義了能維持指定性能的環境。
• 光譜分佈：白光LED的光譜較寬，通常由激發黃色螢光粉的藍光InGaN晶片產生。橙光AlInGaP LED的光譜較窄，中心約在605-611 nm。

5. 機械與封裝資訊

本元件採用直角側視封裝。關鍵機械說明包括：

• 所有尺寸均以毫米為單位提供，標準公差為±0.10 mm，除非另有說明。
• 透鏡顏色為黃色。
• 接腳定義：接腳A2分配給InGaN白光LED陽極。接腳A1分配給AlInGaP橙光LED陽極。陰極可能是共用的或內部配置；確切的電路應參考示意圖。
• 規格書包含LED封裝本身的詳細尺寸圖、PCB上建議的焊墊佈局以及焊接方向。
• 亦指定了載帶和7英吋直徑捲盤的封裝尺寸，對於自動化組裝中的送料器設置非常重要。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊

本元件與紅外線（IR）迴焊製程相容。建議的最大條件為峰值溫度260°C，持續10秒。遵循具有預熱、均熱、迴焊和冷卻階段的受控熱曲線至關重要，以防止熱衝擊並確保可靠的焊點。

6.2 清潔

若焊接後需要清潔，僅應使用指定的化學品。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損壞LED封裝或透鏡。

6.3 儲存與處理

• 靜電放電（ESD）預防措施：LED對靜電敏感。處理時請使用腕帶、防靜電墊和正確接地的設備。
• 濕度敏感性：作為表面黏著元件，它可能吸收濕氣。如果打開帶有乾燥劑的原廠密封防潮袋，建議在一週內完成紅外線迴焊。若需在原始包裝外長時間儲存，請儲存在帶有乾燥劑的密封容器或氮氣環境中。在包裝外儲存超過一週的元件，在焊接前應在大約60°C下烘烤至少20小時，以防止迴焊過程中發生爆米花效應。
• 儲存條件（密封）：≤30°C 且相對濕度 ≤90%。在密封袋中的保存期限為一年。
• 儲存條件（已開啟）：≤30°C 且相對濕度 ≤60%。

7. 包裝與訂購資訊

• 標準包裝為8mm寬的凸版載帶，捲繞在7英吋（178mm）直徑的捲盤上。
• 標準捲盤數量為3000件。
• 剩餘訂單的最小包裝數量為500件。
• 載帶與捲盤規格符合ANSI/EIA 481-1-A-1994。
• 載帶上的空穴用蓋帶密封。
• 捲盤上允許的最大連續缺失元件（空穴）數量為兩個。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

• LCD背光：主要設計目標。側視外型非常適合用於消費電子產品、工業顯示器和汽車儀表板中的中小型LCD側邊照明。
• 雙狀態指示器：單一封裝內的兩種顏色允許緊湊的狀態指示（例如，電源開啟/待機、網路活動、充電狀態）。
• 前面板照明：用於控制面板中的符號、按鈕或導光條照明。

8.2 設計考量

• 限流：始終使用串聯電阻或恆流驅動器將每個晶片的順向電流限制在20mA DC或以下。使用公式 R = (電源電壓 - VF) / IF 計算電阻值。
• 熱管理：雖然功率消耗低，但確保足夠的PCB銅箔面積或散熱孔有助於管理接面溫度，特別是在高環境溫度或驅動電流接近最大值時。
• 光學設計：設計導光條或擴散片時，需考慮130度的視角以實現均勻照明。
• 逆向電壓保護：避免施加逆向偏壓。在可能出現逆向電壓的電路中（例如，交流耦合、電感性負載），考慮並聯一個保護二極體與LED。

9. 技術比較與差異化

此元件的關鍵差異化特點是其在單個側視封裝中具備雙色能力以及使用針對各自顏色優化的特定晶片技術。

• 白光採用InGaN：此材料系統是高效能藍光和白光LED的業界標準。它提供良好的發光效率和穩定性。
• 橙光採用AlInGaP：此材料系統對於產生紅光、橙光和琥珀光非常高效，與GaAsP等舊技術相比，提供卓越的亮度和色彩純度。
• 與使用兩個獨立的單色LED相比，這種組合提供了一個緊湊的二合一解決方案，節省了PCB空間並簡化了組裝。
• 對於側邊照明應用，直角外型是相對於頂視LED的特定優勢。

10. 常見問題（基於技術參數）

問：我可以同時以每個晶片最大直流電流20mA驅動兩個LED晶片嗎？

答：可以，但您必須考慮總功率消耗和熱效應。對於這個小封裝來說，組合功率會相當可觀。對於連續操作，通常建議以較低電流（例如5-10mA）驅動它們，以確保可靠性和使用壽命，特別是在高環境溫度下。

問：峰值波長和主波長有什麼區別？

答：峰值波長（λP）是光譜功率分佈最高的波長。主波長（λd）是與參考白光相比時，與LED感知顏色相匹配的單色光波長。對於具有寬廣光譜的LED（如螢光粉轉換白光），λd對於顏色規格更有意義。對於單色LED（如此處的橙光），λP和λd通常很接近。

問：為什麼橙光LED的逆向電流規格（100 µA）是白光LED（10 µA）的十倍？

答：這是不同半導體材料（AlInGaP vs. InGaN）及其各自能隙和接面特性的結果。這凸顯了避免逆向偏壓的重要性，因為即使很小的逆向電壓也可能在橙光LED中引起顯著的漏電流。

問：如何解讀色調分級座標（S1-S6）？

答：每個分級（S1、S2等）在CIE 1931色度圖上定義了一個小的四邊形區域。LED經過測試，其測量的(x,y)座標被分類到這些預定義區域中。從相同的色調分級中選擇LED，可保證它們具有幾乎相同的白色點，這對於需要均勻白色背光且無可見顏色變化的應用至關重要。

11. 設計案例研究

情境：為便攜式醫療設備設計狀態指示器。

該設備需要一個單一、緊湊的指示器來顯示兩種狀態：準備就緒/開啟（白光）和電池電量低/警報（橙光）。PCB上的空間極其有限。

解決方案：LTW-327DSKF-5A是理想的選擇。其雙色能力取代了兩個獨立的LED。側視封裝允許將其安裝在PCB邊緣，其光線通過一個小的導光管引導至前面板圖標。設計師從特定的Iv分級中選擇LED（例如，橙光用P級，白光用Q級）以確保一致的亮度。他們通過微控制器GPIO接腳和串聯電阻以10mA驅動每個晶片，提供充足的亮度，同時保持低功耗和低熱量。白光的嚴格色調分級確保了準備就緒指示燈在所有設備上都具有一致、專業的外觀。

12. 工作原理簡介

LED是一種半導體二極體。當施加超過其能隙電壓的順向電壓時，電子和電洞在PN接面處復合，以光子（光）的形式釋放能量。光的顏色由半導體材料的能隙決定。

• InGaN白光LED：通常，發藍光的InGaN晶片塗有黃色螢光粉。部分藍光逸出，其餘部分激發螢光粉發出黃光。藍光和黃光的組合被人眼感知為白光。
• AlInGaP橙光LED：鋁、銦、鎵和磷元素以特定比例結合，形成能隙對應於橙/紅光的半導體。當電流流過時，它直接發射橙光波長範圍（約605-611 nm）的光子。

13. 技術趨勢

光電領域的發展受到對更高效率、更小尺寸、更好顯色性和更低成本的需求驅動。

• 效率（發光效能）：持續的研究重點在於提高內部量子效率（每個電子產生更多光子）和光提取效率（讓更多光子從晶片中逸出）。
• 色彩品質：對於白光LED，有提高顯色指數（CRI）值的趨勢，特別是在準確色彩感知很重要的應用中（例如，零售照明、攝影）。這涉及開發更複雜的螢光粉混合物。
• 微型化：封裝尺寸持續縮小（例如，從0603到0402再到0201公制尺寸），同時保持或提高光輸出，使設備越來越薄。
• 整合解決方案：結合多種功能（如此雙色LED）或將驅動器和控制電路直接與LED晶片整合（智慧型LED）的趨勢持續增長，簡化了終端產品的設計。