LTW-Q35ZRGB RGB LED 規格書 - SMD 封裝 - 紅光 2.1V / 綠光 2.9V / 藍光 3.0V - 總功率 0.18W - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTW-Q35ZRGB 是一款專為固態照明應用設計的緊湊型表面黏著 RGB（紅、綠、藍）LED。它將三個獨立的 LED 晶片（紅、綠、藍）整合在單一封裝內，透過加法混色原理，能夠產生廣泛的光譜顏色。此元件代表了一種節能替代傳統照明的方案，提供長使用壽命與高可靠性。

1.1 核心優勢

此 LED 的主要優勢包括其超緊湊的外型尺寸、與自動化取放組裝設備的相容性，以及適用於標準紅外線（IR）和氣相迴流焊接製程。它設計為符合 EIA 標準封裝，並與積體電路（I.C.）驅動位準相容。產品符合綠色環保倡議，為無鉛設計並遵循 RoHS 指令。

1.2 目標應用

這款多功能 LED 針對廣泛的照明應用。主要市場包括：家電的環境照明、手電筒與自行車燈等便攜式照明解決方案、住宅與商業空間的室內外建築照明（如嵌燈、間接照明、層板燈）、裝飾與娛樂照明、安全與庭園照明（如矮柱燈），以及特殊信號應用，例如交通信標、鐵路平交道燈號和導光板標誌（如出口標誌、銷售點顯示器）。

2. 技術參數深度解析

2.1 電光特性

所有量測均在環境溫度（Ta）為 25°C 下指定。關鍵參數定義了每個顏色通道（紅、綠、藍）的個別性能以及組合白光輸出。

• 光通量（Φv）：在順向電流（IF）為 20mA 時，各顏色的典型光通量為：紅光 2.55 lm、綠光 7.35 lm、藍光 0.95 lm。當以特定電流驅動以產生白光時（紅=25mA，綠=13mA，藍=15mA），典型的組合光通量為 10.50 lm。
• 發光強度（Iv）：在 IF=20mA 時，典型的發光強度為：紅光 920 mcd、綠光 2500 mcd、藍光 340 mcd。在指定驅動條件下，組合白光強度為 3500 mcd。
• 視角（θ1/2）：組合白光輸出的典型半強度視角為 130 度，表示其具有寬廣的光束模式。
• 主波長（λd）：定義每個晶片的感知顏色。指定範圍為：紅光 618-628 nm、綠光 520-530 nm、藍光 465-475 nm。
• 順向電壓（VF）：在測試電流下，LED 兩端的電壓降。典型值為：紅光 2.1V（20mA）、綠光 2.9V（20mA）、藍光 3.0V（20mA）。最大值分別為 2.4V、3.5V 和 3.5V。
• 靜電放電耐受電壓：此元件可使用人體放電模型（HBM）耐受 8KV 的靜電放電（ESD），但仍強烈建議採取適當的 ESD 處理預防措施。

2.2 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能對元件造成永久損壞的極限。不保證在此條件下操作。

• 功率消耗（Po）：各通道的最大允許功率為：紅光 96 mW、綠光與藍光 144 mW。整個封裝的總功率消耗不得超過 180 mW。
• 順向電流：每個通道的連續順向電流（IF）為 40 mA。脈衝操作（≤1/10 工作週期，≤10ms 脈衝寬度）的峰值順向電流（IFP）為每通道 100 mA。
• 逆向電壓（VR）：最大值為 5V。在逆向偏壓下操作可能導致故障。
• 溫度範圍：操作溫度（Topr）為 -40°C 至 +80°C。儲存溫度（Tstg）為 -40°C 至 +100°C。
• 焊接條件：此元件可承受 260°C 無鉛焊接 5 秒鐘。

3. 分級系統說明

LED 根據光通量和色度座標進行分級，以確保在生產應用中的顏色與亮度一致性。

3.1 光通量分級

白光輸出（當以紅=25mA，綠=13mA，藍=15mA 驅動時）被分類為不同等級（V3 至 V6）。例如，V3 等級涵蓋的光通量範圍從 8.00 lm（最小值）到 10.50 lm（最大值）。每個等級的公差為 +/-10%。

3.2 色度座標分級

組合白光的色度在 CIE 1931（x, y）色度圖上定義。規格書提供了詳細的顏色等級表（A1 至 D4），每個等級指定了色度圖上由四組（x, y）座標對定義的四邊形區域。這使設計師能夠選擇具有嚴格控制白點座標的 LED。每個色調等級在 x 和 y 座標上的公差均為 +/- 0.01。

4. 性能曲線分析

規格書包含典型的特性曲線（未在提供的文本中複製但已引用）。這些曲線對於設計分析至關重要。

• I-V（電流-電壓）曲線：顯示每個顏色晶片在不同電流和溫度範圍內的順向電流與順向電壓之間的關係。這對於設計正確的限流電路至關重要。
• 相對發光強度 vs. 順向電流：說明光輸出如何隨著驅動電流增加而變化，突顯了在高電流下可能出現的非線性與效率下降。
• 相對發光強度 vs. 環境溫度：展示光輸出的熱降額效應。當接面溫度升高時，發光效率通常會下降。
• 光譜功率分佈：將顯示紅、綠、藍晶片在各個波長下發出的光的相對強度，定義了此元件可能的色域範圍。

5. 機械與封裝資訊

5.1 外型尺寸

此元件具有特定的外型尺寸。所有尺寸均以毫米為單位，典型公差為 ±0.2 mm。關鍵機械注意事項包括注膠點的位置（必須在引腳上方），以及散熱片具有導電性，這在 PCB 佈局時必須考慮，以防止短路。

5.2 極性識別與焊墊設計

規格書提供了建議的印刷電路板（PCB）焊接墊佈局。這包括四個引腳（每個顏色的陽極和陰極，可能採用共陰極或共陽極配置）和中央散熱墊（散熱片）的焊墊尺寸、形狀和間距。正確的焊墊設計對於可靠的焊接、熱管理以及防止墓碑效應至關重要。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴流焊溫度曲線

提供了建議的紅外線（IR）迴流焊溫度曲線，符合 J-STD-020D 無鉛製程標準。此曲線定義了預熱、均熱、迴流（峰值溫度）和冷卻階段，並有特定的時間和溫度限制，以確保可靠的焊點而不損壞 LED 封裝。

6.2 清潔與操作

清潔應僅使用指定的化學品進行。如有必要，LED 可在室溫下浸入乙醇或異丙醇中，時間少於一分鐘。未指定的化學品可能會損壞環氧樹脂透鏡。必須嚴格遵守 ESD 預防措施：建議使用靜電手環、防靜電手套和正確接地的設備，以防止靜電放電損壞。

7. 包裝與訂購資訊

LED 以 12mm 寬的載帶包裝，捲繞在 7 英吋直徑的捲盤上供應，與自動化組裝設備相容。載帶與捲盤的包裝尺寸均有指定，以確保與標準送料器相容。料號為 LTW-Q35ZRGB。

8. 應用建議

8.1 設計考量

• 電流驅動：對每個顏色通道使用恆流驅動器，以維持穩定的顏色輸出並防止熱失控。順向電壓的變化（參見分級）使得恆壓驅動在對顏色要求嚴格的應用中不切實際。
• 熱管理：儘管體積緊湊，功率消耗（總計高達 180mW）會產生熱量。適當的 PCB 熱設計，包括使用連接到銅箔鋪地的散熱墊，對於將接面溫度維持在限制範圍內並確保長期可靠性和穩定的光輸出至關重要。
• 混色控制：要實現特定的白點或顏色，對每個通道進行脈衝寬度調變（PWM）是比類比調光更優選的方法，因為它能在寬廣的調光範圍內保持色度穩定。

9. 可靠性與測試

規格書概述了全面的可靠性測試計劃，展示了產品的穩健性。測試包括耐焊接熱（RTSH）、在升溫與升電流條件下的穩態壽命測試（SSLT，3000 小時）、溫度循環（TC）、熱衝擊（TS）以及高溫高濕儲存（WHTS）。故障標準基於順向電壓的偏移（最大為規格上限的 110%）、光通量（最小為規格下限的 50%）和色度座標的偏移（偏移 <0.02）來定義。

10. 技術比較與定位

與分立式單色 LED 相比，此整合式 RGB 封裝節省了顯著的電路板空間並簡化了組裝。其 130 度的寬視角使其適合區域照明，而非聚焦的聚光照明。指定的 ESD 等級和與無鉛迴流焊的相容性符合現代製造和可靠性標準。詳細的分級結構使其能夠在需要顏色一致性的應用中競爭，例如建築照明和標誌。

11. 常見問題（基於技術參數）

問：如何使用此 RGB LED 產生純白光？

答：純白光並非單一點，而是色度圖上的一個範圍。您必須按照光通量分級表中列出的特定電流（紅=25mA，綠=13mA，藍=15mA）驅動紅、綠、藍通道，以達到顏色等級（A1-D4）中定義的白點。確切的白點將取決於 LED 的具體等級。

問：我可以持續以最大連續電流（每通道 40mA）驅動 LED 嗎？

答：雖然可行，但為了獲得最佳壽命和效率，不建議這樣做。以較低的電流（例如 20mA 測試條件或混合白光條件）驅動將導致較低的接面溫度、更高的發光效率（每瓦流明數）以及顯著更長的使用壽命。請務必考慮 180mW 的總功率消耗限制。

問：為什麼散熱片是導電的？我該如何處理？

答：散熱片具有導電性是為了有效地將熱量從 LED 晶粒傳導到 PCB。在您的 PCB 佈局中，散熱片的焊墊必須與所有其他電路走線電氣隔離，除非有意將其連接到特定電位（通常是接地）。將其連接到大面積接地層以實現散熱是常見的做法。

12. 設計與使用案例研究

情境：設計一個導光板式出口標誌。多個 LTW-Q35ZRGB LED 將沿著壓克力導光板的邊緣放置。微控制器將控制每個 LED 的三個通道。對於恆定照明，LED 將以白光指定的電流驅動。寬視角確保了標誌表面的均勻照明。選擇特定的光通量等級（例如 V3 或 V4）可確保所有單元的亮度一致。選擇嚴格的顏色等級（例如全部來自 B2 等級）可保證所有標誌具有相同的白色，這對於品牌和安全標準的一致性至關重要。SMD 封裝允許緊湊、低高度的標誌設計和自動化組裝。

13. 工作原理

LED 的工作原理基於半導體材料中的電致發光效應。當施加超過二極體閾值的順向電壓時，電子在半導體晶片（紅光使用如 AlInGaP 材料，綠/藍光使用 InGaN 材料）的主動區內與電洞復合，以光子（光）的形式釋放能量。半導體材料的特定能隙決定了發射光的波長（顏色）。RGB 封裝整合了三個這樣的晶片，它們的光在環氧樹脂透鏡內進行加法混合，產生感知的輸出顏色。

14. 技術趨勢

此元件反映了固態照明的持續趨勢：更高的整合度（多晶片單一封裝）、更高的效率（更高的每瓦流明數）、小型化，以及針對惡劣環境的增強可靠性。詳細的分級系統滿足了專業照明應用中市場對顏色一致性的需求。未來的發展可能包括更高的功率密度、封裝內整合驅動器或控制電路，以及為顯示應用提供更廣的色域。