目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心優勢
- 1.2 目標市場與應用
- 2. 技術參數：深入客觀解讀
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電氣與光學特性
- 2.3 熱特性與焊接
- 3. 分級系統說明
- 3.1 發光強度 (Iv) 分級
- 3.2 色調（色座標）分級
- 4. 性能曲線分析
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸與接腳定義
- 5.2 建議 PCB 焊墊設計與焊接方向
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 紅外線迴焊參數
- 6.2 手動焊接（如需要）
- 6.3 清潔
- 6.4 儲存與操作
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 載帶與捲盤規格
- 8. 應用建議與設計考量
- 8.1 典型應用電路
- 8.2 設計考量
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題（基於技術參數）
- 11. 實際應用範例
- 12. 工作原理簡介
- 13. 技術趨勢
1. 產品概述
LTW-S225DSKF-F 是一款緊湊型、側發光、雙色表面黏著元件 (SMD) LED。其設計適用於自動化印刷電路板 (PCB) 組裝，非常適合現代電子設備中空間受限的應用。此封裝具有黃色透鏡，並內含兩個不同的 LED 晶片：一個發射白光（基於 InGaN），另一個發射橙光（基於 AlInGaP）。此配置允許在單一微型封裝內實現多功能的指示與背光功能。
1.1 核心優勢
- 雙色功能：將白光與橙光光源整合於單一封裝中，節省電路板空間並簡化設計。
- 高亮度：採用超高亮度的 AlInGaP 與 InGaN 半導體技術，提供優異的發光強度。
- 製造相容性：設計上相容於自動貼裝設備與紅外線 (IR) 迴焊製程，有利於大量生產。
- 標準化包裝：以符合 EIA 標準的 8mm 載帶捲繞於 7 吋捲盤上供應，便於高效處理。
- 環保合規：產品符合 RoHS（有害物質限制）指令。
1.2 目標市場與應用
此元件適用於廣泛需要可靠、緊湊指示燈的電子設備。主要應用領域包括：
- 通訊設備：無線電話、行動電話及網路設備中的狀態指示燈。
- 可攜式運算裝置：筆記型電腦及其他行動裝置的鍵盤或按鍵背光。
- 消費性與工業電子：家電、辦公室自動化設備及工業控制面板中的指示燈。
- 顯示技術：適用於需要清晰彩色指示的微型顯示器與符號照明。
2. 技術參數：深入客觀解讀
本節詳細分析 LED 在標準測試條件 (Ta=25°C) 下的操作極限與性能特性。
2.1 絕對最大額定值
這些額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。不保證在或超過這些極限下操作。
| 參數 | 白光晶片 | 橙光晶片 | 單位 |
|---|---|---|---|
| 功率消耗 (Pd) | 74 | 48 | mW |
| 峰值順向電流 (1/10 工作週期，0.1ms 脈衝) | 100 | 40 | mA |
| 連續直流順向電流 (IF) | 20 | 20 | mA |
| 逆向電壓 (VR) | 5 | 5 | V |
| 操作溫度範圍 | -20°C 至 +80°C | °C | |
| 儲存溫度範圍 | -30°C 至 +85°C | °C | |
解讀：白光晶片具有較高的允許功率消耗（74mW 對比 48mW），顯示其可能具有不同的熱特性或晶片效率。兩個晶片共享相同的最大連續電流 20mA，這是測試與典型操作的標準驅動電流。5V 的逆向電壓額定值相對較低，強調了需要正確的電路設計以避免意外的逆向偏壓，此額定值僅用於紅外線測試。
2.2 電氣與光學特性
在標準測試條件 IF = 20mA 與 Ta = 25°C 下量測。
| 參數 | 符號 | 白光 (最小/典型/最大) | 橙光 (最小/典型/最大) | 單位 | 條件/備註 |
|---|---|---|---|---|---|
| 發光強度 | Iv | 112 / - / 450 | 45 / - / 180 | mcd | 備註 1,2,5 |
| 視角 (2θ1/2) | - | 130 (典型) | 度 | Fig.5 | |
| 峰值波長 | λP | - | 611 (典型) | nm | - |
| 主波長 | λd | - | 605 (典型) | nm | 備註 3,5 |
| 順向電壓 | VF | 2.5 / - / 3.7 | 1.7 / - / 2.4 | V | IF=20mA |
解讀：
- 亮度與分級：寬廣的 Iv 範圍（例如白光為 112-450 mcd）需要一個分級系統來確保生產批次的一致性。橙光晶片的典型主波長 605nm 與峰值 611nm 確認了其位於橙/琥珀色光譜的顏色。
- 視角：130 度的視角將其歸類為廣角 LED，適合需要從軸外位置可見的應用。
- 順向電壓：與白光 InGaN 晶片 (VF ~2.5-3.7V) 相比，橙光 AlInGaP 晶片展現出較低的典型順向電壓 (VF ~1.7-2.4V)。這是驅動電路設計的關鍵參數，因為兩種顏色的電源需求不同。
2.3 熱特性與焊接
此元件額定適用於峰值溫度 260°C、最長 10 秒的紅外線迴焊。這與標準無鉛 (Pb-free) 焊接製程曲線相容。操作與儲存溫度範圍符合商用級 SMD LED 的標準。
3. 分級系統說明
為了管理半導體製造中的自然變異，LED 會根據性能進行分級。LTW-S225DSKF-F 使用兩個主要的分級標準。
3.1 發光強度 (Iv) 分級
LED 根據其在 20mA 下量測到的發光強度進行分級。
白光晶片分級：
- R 級：112.0 mcd (最小) 至 180.0 mcd (最大)
- S 級：180.0 mcd 至 280.0 mcd
- T 級：280.0 mcd 至 450.0 mcd
橙光晶片分級：
- P 級：45.0 mcd 至 71.0 mcd
- Q 級：71.0 mcd 至 112.0 mcd
- R 級：112.0 mcd 至 180.0 mcd
3.2 色調（色座標）分級
對於白光 LED，透過基於 CIE 1931 色度座標 (x, y) 的分級來確保顏色一致性。規格書定義了數個分級（例如 S1-1, S1-2, S2-1 等），每個分級在色度圖上指定一個小的四邊形區域。任何給定色調分級內的 (x, y) 座標公差為 ±0.01。這種嚴格的控制對於需要多個 LED 呈現均勻白色外觀的應用至關重要。
4. 性能曲線分析
雖然規格書中引用了特定的圖形曲線（例如圖 5 的視角曲線），但典型的關係可以根據 LED 物理特性描述如下：
- 電流 vs. 發光強度 (I-Iv 曲線)：發光強度通常隨順向電流增加而增加，呈次線性關係。以超過 20mA 驅動 LED 可能會產生更高的光輸出，但會增加功率消耗與接面溫度，可能影響壽命並導致色偏。
- 順向電壓 vs. 電流 (V-I 曲線)：V-I 特性呈指數關係，是典型的二極體特性。順向電壓 (VF) 隨電流增加而增加，並隨接面溫度升高而降低。
- 溫度相依性：LED 的發光強度通常隨接面溫度升高而降低。AlInGaP（橙光）晶片在高溫下可能比 InGaN（白光）晶片表現出較少的熱淬滅現象，但兩者都會看到輸出降低。順向電壓也具有負溫度係數。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸與接腳定義
此 SMD 封裝具有特定的佔位面積。關鍵尺寸包括長度、寬度和高度，除非另有說明，否則標準公差均為 ±0.1mm。接腳定義對於正確的電路連接至關重要：
- 接腳 1 & 2：橙光AlInGaP LED 晶片的陽極與陰極。
- 接腳 3 & 4：白光InGaN LED 晶片的陽極與陰極。
5.2 建議 PCB 焊墊設計與焊接方向
規格書包含建議的 PCB 焊墊圖形（銅墊佈局）。遵循此建議可確保形成可靠的焊點、適當的機械穩定性，以及在迴焊過程中正確對位。圖示也標明了 LED 在載帶上相對於焊接方向的建議方向，以最大限度地減少墓碑效應或錯位。
6. 焊接與組裝指南
6.1 紅外線迴焊參數
對於無鉛焊接製程，建議以下條件：
- 峰值溫度：最高 260°C。
- 峰值時間：最長 10 秒。
- 預熱：150°C 至 200°C。
- 預熱時間：最長 120 秒。
6.2 手動焊接（如需要）
如果需要手動焊接：
- 烙鐵溫度：最高 300°C。
- 焊接時間：每個接腳最長 3 秒。
- 重要：手動焊接應僅執行一次。
6.3 清潔
如果需要在焊接後進行清潔，應僅使用指定的溶劑。建議使用常溫下的乙醇或異丙醇。LED 浸泡時間應少於一分鐘。未指定的化學品可能會損壞塑膠封裝或透鏡。
6.4 儲存與操作
- 靜電放電 (ESD) 預防措施：LED 對靜電放電 (ESD) 敏感。操作時必須使用適當的 ESD 控制措施（如靜電手環、接地設備）。
- 濕度敏感性：根據 SMD 封裝的標準 MSL（濕度敏感等級）預防措施：
- 密封袋：裝有乾燥劑的原廠防潮袋中的 LED，應儲存在 ≤30°C 且 ≤90% RH 的環境中。開袋後用於 IR 迴焊的 "車間壽命" 為一週。
- 暴露的元件：若儲存在原包裝外超過一週，建議在焊接前以 60°C 烘烤至少 20 小時，以去除吸收的水分並防止迴焊時發生 "爆米花" 現象。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 載帶與捲盤規格
LED 以凸版載帶包裝供應，用於自動化組裝：
- 載帶寬度：8 mm。
- 捲盤直徑：7 英吋 (178 mm)。
- 每捲數量：4000 顆。
- 最小訂購量 (MOQ)：零散數量為 500 顆。
- 包裝標準：符合 ANSI/EIA-481 規範。
8. 應用建議與設計考量
8.1 典型應用電路
當從電壓源（例如 3.3V 或 5V 電源軌）驅動時，每個 LED 晶片（白光和橙光）都需要自己的限流電阻。電阻值 (R) 可使用歐姆定律計算：R = (V_電源 - VF_LED) / I_LED。範例：對於 VF = 3.2V（典型值）的白光 LED，從 5V 電源以 20mA 驅動：R = (5V - 3.2V) / 0.02A = 90 歐姆。標準的 91 歐姆電阻將是合適的。由於它們的 VF 值不同，必須為每種顏色分別進行此計算。
8.2 設計考量
- 熱管理：儘管功率消耗低，確保焊墊周圍有足夠的 PCB 銅箔面積有助於散熱，維持 LED 性能與壽命，特別是在高環境溫度的環境中。
- 電流驅動：相對於恆定電壓驅動，恆定電流驅動更適合維持一致的亮度和顏色，因為 VF 會隨溫度和個體單元而變化。
- 光學設計：側發光的光型非常適合邊緣照明導光板，或適用於 LED 垂直安裝於觀看表面的指示應用。設計光管或開孔時，請考慮 130 度的視角。
9. 技術比較與差異化
LTW-S225DSKF-F 的主要差異化因素包括：
- 雙晶片、側發光配置：這是一種在標準頂部發光 LED 中找不到的特殊封裝。它允許從安裝在 PCB 邊緣的單一元件發出兩種獨立的指示顏色。
- 晶片技術組合：使用 AlInGaP 製造橙光、InGaN 製造白光，代表在各自光譜中針對效率與色彩品質的優化選擇。
- 製造就緒性：完全相容於自動化 SMT 製程（貼裝、IR 迴焊）和標準載帶捲盤包裝，使其成為適合生產的元件。
10. 常見問題（基於技術參數）
Q1：我可以同時以 20mA 驅動白光和橙光 LED 嗎？
A1：從電氣角度來看是可以的，因為它們具有獨立的陽極和陰極。然而，您必須考慮小封裝上的總功率消耗。以全電流同時運作會產生更多熱量，可能影響性能與可靠性。對於連續雙色運作，建議降低電流或實施熱管理。
Q2：為什麼逆向電壓額定值只有 5V？
A2：LED 並非設計用於逆向偏壓操作。5V 額定值是測試和防止意外反接的耐受電壓。在電路設計中，確保 LED 絕不會暴露於超過此限制的逆向電壓，通常可透過串聯一個僅允許順向電流的二極體來實現。
Q3：訂購時分級代碼（R, S, T, P, Q）代表什麼意思？
A3：這些代碼指定了一批 LED 中保證的最低發光強度。例如，訂購 "白光，T 級" 保證每個 LED 在 20mA 下的強度介於 280 至 450 mcd 之間。指定分級可確保您生產運行中的亮度一致性。如果顏色均勻性至關重要，也應為白光 LED 指定色調分級（例如 S2-1）。
11. 實際應用範例
情境：網路路由器狀態指示燈
設計師需要在緊湊型路由器的前面板上實現雙狀態指示（例如 "電源開啟" 和 "網路活動"）。空間有限。
實作方式：將單一顆 LTW-S225DSKF-F LED 垂直安裝在主 PCB 上，位於邊緣，面向一個將光線引導至前面板的導光條。橙光晶片連接到 "電源" 電路，通電時穩定發光。白光晶片連接到網路處理器，並被程式設計為在偵測到資料活動時閃爍。此解決方案節省了 PCB 面積、減少了零件數量，並使用單一導光條傳遞兩種不同的視覺訊號。
12. 工作原理簡介
發光二極體 (LED) 是一種透過電致發光發光的半導體元件。當順向電壓施加於 p-n 接面時，電子和電洞重新結合，以光子的形式釋放能量。光的顏色由半導體材料的能隙決定。
- InGaN（氮化銦鎵）：此材料系統用於白光 LED。通常，一個發藍光的 InGaN 晶片塗有螢光粉層。藍光激發螢光粉，然後螢光粉重新發射出寬頻譜的光，與剩餘的藍光結合產生白光。
- AlInGaP（磷化鋁銦鎵）：此材料用於橙光 LED。它是一種直接能隙半導體，非常適合在紅、橙、琥珀和黃色波長產生高效率的光。
13. 技術趨勢
像 LTW-S225DSKF-F 這類 SMD LED 的發展遵循幾個關鍵產業趨勢：
- 微型化與整合：朝向更小、更整合元件的驅動力持續存在。與使用兩個獨立的分立 LED 相比，多晶片封裝（如此雙色 LED）節省空間並簡化組裝。
- 提升效率與亮度：磊晶生長與晶片設計的持續改進，為 InGaN 和 AlInGaP 技術帶來更高的發光效率（每電瓦產生更多光輸出）。
- 增強可靠性與穩健性：封裝材料、螢光粉技術和熱管理的進步，有助於延長操作壽命並在惡劣條件下提供更好的性能。
- 自動化標準化：元件越來越多地從設計之初就考慮與高速、精密的 SMT 組裝線相容，包括標準化包裝（載帶與捲盤）和迴焊曲線。
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差（SDCM） | 麥克亞當橢圓步數，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓（Forward Voltage） | Vf | LED點亮所需的最小電壓，類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流（Forward Current） | If | 使LED正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED晶片內部的實際工作溫度。 | 每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小時） | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼如 2G、2H | 按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配，提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組，確保顏色落在極小範圍內。 | 保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 在恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命（結合TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |