目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 核心特色與目標市場
- 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 熱管理考量
- 3. 分級系統說明
- 3.1 發光強度 (IV) 分級
- 3.2 色調 / 色度分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 電流對電壓 (I-V) 曲線
- 4.2 相對發光強度對順向電流
- 4.3 相對發光強度對環境溫度
- 4.4 光譜分佈
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸與接腳定義
- 5.2 建議PCB焊墊設計與極性
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 紅外線迴焊製程
- 6.2 清潔
- 6.3 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 設計中的熱管理
- 8.3 光學設計考量
- 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. 運作原理簡介
- 13. 技術趨勢
1. 產品概述
本文件提供 LTW-S225DSKS-PH 的完整技術規格，這是一款側發光雙色表面黏著元件 (SMD) LED。此元件將兩個不同的發光晶片整合在一個專為自動化組裝製程設計的緊湊封裝內。其主要應用重點在於空間受限、需要可靠狀態指示或背光功能的電子裝置。
1.1 核心特色與目標市場
LTW-S225DSKS-PH 具備多項關鍵特色，使其適用於現代電子製造。它符合 RoHS（有害物質限制）指令，確保遵守環保法規。元件採用鍍錫導線架以提升可焊性。它整合了超高亮度半導體晶片：一個基於 InGaN 技術用於白光發射，另一個基於 AlInGaP 技術用於黃光發射。
封裝以標準 8mm 載帶形式供應於 7 英吋直徑的捲盤上，符合 EIA（電子工業聯盟）標準，這有助於與大量生產中常用的高速自動化取放設備相容。此元件亦設計為與紅外線 (IR) 迴焊製程相容，這是無鉛 (Pb-free) PCB 組裝的標準。
其主要目標應用涵蓋通訊設備（例如行動電話和無線電話）、辦公室自動化裝置（如筆記型電腦）、網路系統、各種家電以及室內標誌或顯示應用。具體用途包括鍵盤背光、電源、連線或系統狀態的指示燈、微型顯示器以及一般訊號或符號照明。
2. 技術參數：深入客觀解讀
LTW-S225DSKS-PH 的性能由一整套在標準條件下（除非另有說明，Ta=25°C）測量的電氣、光學和熱參數所定義。理解這些參數對於正確的電路設計和可靠運作至關重要。
2.1 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應力極限。在此極限下或超過此極限的運作不保證可靠，且應避免以確保長期性能。
- 功率消耗 (Pd)：白光晶片為 72 mW，黃光晶片為 62.5 mW。這是 LED 能以熱形式消耗的最大功率。
- 峰值順向電流 (IFP)：白光為 100 mA，黃光為 60 mA。這是在脈衝條件下（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）允許的最大瞬時電流。
- 直流順向電流 (IF)：白光為 20 mA，黃光為 25 mA。這是建議用於正常運作的最大連續順向電流。
- 工作溫度範圍：-20°C 至 +80°C。這是 LED 設計運作的環境溫度範圍。
- 儲存溫度範圍：-30°C 至 +85°C。這是元件未通電時儲存的溫度範圍。
- 紅外線焊接條件：可承受 260°C 達 10 秒，這是無鉛迴焊的典型溫度曲線。
2.2 電氣與光學特性
這些是在標準測試電流 IF= 20mA 下測量的典型性能參數。
- 發光強度 (IV)：對於白光 LED，強度範圍從最小值 112.0 mcd 到最大值 450.0 mcd。對於黃光 LED，範圍從 45.0 mcd 到 180.0 mcd。特定單位的實際值取決於其分級等級（見第 4 節）。測量使用經過濾波以近似 CIE 明視覺響應曲線的感測器。
- 視角 (2θ1/2)：兩種顏色通常均為 130 度。這是發光強度為中心軸 (0°) 測得強度一半時的全角。如此寬的視角是側發光 LED 的特徵。
- 主波長 (λd)：僅適用於黃光 LED，範圍從 584.0 nm 到 596.0 nm。這是人眼感知的、定義顏色的單一波長。
- 峰值發射波長 (λP)：黃光 LED 通常為 591.0 nm，代表其光譜功率分佈的峰值。
- 色度座標 (x, y)：對於白光 LED，典型座標為 x=0.31, y=0.31，將其置於 CIE 1931 色度圖的冷白光區域。黃光 LED 的顏色由其主波長分級定義。
- 光譜線半寬度 (Δλ)：黃光 LED 通常為 15 nm，表示發射光的光譜純度或頻寬。
- 順向電壓 (VF)：對於白光 LED：最小 2.5V，最大 3.7V。對於黃光 LED：最小 1.6V，最大 2.4V。這是在 20mA 驅動下 LED 兩端的電壓降。兩種顏色之間的 VF差異顯著，必須在電路設計中考慮，特別是如果它們要由共同的電流源驅動時。
- 逆向電流 (IR)：在逆向電壓 (VR) 為 5V 時，兩種顏色的最大值均為 10.0 μA。重要注意事項：規格書明確指出，逆向電壓條件僅用於紅外線 (IR) 測試，且元件並非設計用於逆向操作。不建議在應用電路中施加逆向偏壓。
2.3 熱管理考量
功率消耗額定值 (72mW/62.5mW) 與熱管理直接相關。超過這些限制會增加接面溫度，可能導致流明維持率加速下降（光輸出隨時間減少）、色度座標偏移，最終導致元件故障。-20°C 至 +80°C 的工作溫度範圍定義了環境條件。設計人員必須確保環境溫度和功率消耗自熱的綜合效應能使 LED 的接面溫度保持在安全限度內。
3. 分級系統說明
為確保大量生產的一致性，LED 會根據關鍵性能參數被分類到分級中。LTW-S225DSKS-PH 使用多維度分級系統。
3.1 發光強度 (IV) 分級
LED 根據其在 20mA 下測量的光輸出進行分類。
白光 LED 分級：
- 分級 R：112.0 – 180.0 mcd
- 分級 S：180.0 – 280.0 mcd
- 分級 T：280.0 – 450.0 mcd
黃光 LED 分級：
- 分級 P：45.0 – 71.0 mcd
- 分級 Q：71.0 – 112.0 mcd
- 分級 R：112.0 – 180.0 mcd
3.2 色調 / 色度分級
對於白光 LED，顏色一致性是通過 CIE 1931 圖上特定四邊形（例如 S1-1, S1-2, S2-1 等）定義的色度座標 (x, y) 分級來管理。每個色調分級在 x 和 y 座標上的容差均為 +/- 0.01。對於黃光 LED，則使用較簡單的主波長分級：
- 分級 H：584.0 – 590.0 nm
- 分級 J：590.0 – 596.0 nm
此分級系統允許設計人員選擇符合其應用特定亮度和顏色一致性要求的元件，這對於多 LED 背光或均勻性很重要的狀態指示陣列等應用至關重要。
4. 性能曲線分析
雖然提供的文本未完全詳述具體圖表，但此類 LED 的典型曲線將包括以下內容，除非另有說明，均在 25°C 環境下測量：
4.1 電流對電壓 (I-V) 曲線
此圖顯示順向電流 (IF) 與順向電壓 (VF) 之間的關係。它是非線性的，具有二極體的特性。與 InGaN（白光）晶片（約 3.0V）相比，AlInGaP（黃光）晶片的曲線通常具有較低的膝點電壓（約 1.8V）。此曲線對於設計限流電路至關重要，無論是使用簡單的電阻器還是恆流驅動器。
4.2 相對發光強度對順向電流
此圖說明光輸出如何隨驅動電流增加。在一定範圍內通常是線性的，但在較高電流下會因效率下降和熱效應而飽和。不建議在接近或超過絕對最大直流電流 (20/25mA) 下運作，因為這會降低效率和壽命。
4.3 相對發光強度對環境溫度
LED 的光輸出會隨著接面溫度升高而降低。此曲線量化了該關係。對於 AlInGaP LED（黃光），下降通常比 InGaN LED（白光）更明顯。這對於環境溫度高或 PCB 熱管理不良的應用是關鍵考量。
4.4 光譜分佈
對於黃光 AlInGaP LED，這將顯示一個以約 591 nm 為中心的相對窄峰。對於白光 InGaN LED，光譜會寬得多，由藍光 InGaN 晶片發射與螢光粉層的光結合而成，從而產生跨可見光波長的連續光譜。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸與接腳定義
LTW-S225DSKS-PH 是一款側發光 SMD 封裝。關鍵尺寸註記：所有尺寸均以毫米為單位，標準公差為 ±0.1 mm，除非另有說明。接腳定義對於正確方向至關重要：
- 接腳 1 和 2 分配給 AlInGaP 黃光晶片。
- 接腳 3 和 4 分配給 InGaN 白光晶片。
5.2 建議PCB焊墊設計與極性
規格書包含印刷電路板上建議焊墊佈局的圖示。遵循此設計有助於實現可靠的焊接、正確的對齊和良好的機械強度。焊墊圖案也提供了必要的散熱和焊錫量。極性由接腳編號指示；正確連接陽極和陰極至關重要。施加逆向電壓可能損壞 LED。
6. 焊接與組裝指南
6.1 紅外線迴焊製程
此元件與紅外線 (IR) 迴焊相容，這是無鉛組裝的標準。最大額定條件為 260°C 持續 10 秒。實際上，應使用峰值溫度在 240°C 至 260°C 之間、且高於液相線時間 (TAL) 適合所用錫膏的標準無鉛迴焊溫度曲線。應遵循規格書中的建議曲線，以避免熱衝擊或損壞 LED 封裝或內部打線。
6.2 清潔
焊後清潔必須小心進行。僅應使用指定的化學品。規格書建議，若需清潔，可在常溫下將元件浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘。使用未指定或侵蝕性強的化學液體可能損壞 LED 的環氧樹脂透鏡或封裝材料，導致光輸出降低或提前故障。
6.3 儲存與操作
靜電放電 (ESD) 注意事項：LED 對靜電和電壓突波敏感。建議操作時使用腕帶或防靜電手套。所有設備和工作站必須妥善接地。
濕度敏感性：LED 包裝在帶有乾燥劑的防潮袋中。密封時，應儲存在 30°C 或以下、相對濕度 (RH) 90% 或以下的環境中，建議保存期限為一年。一旦打開原始包裝，儲存環境不應超過 30°C 或 60% RH。從乾燥包裝中取出的元件應在一週內進行 IR 迴焊（濕度敏感等級 3，MSL-3）。若需在原始袋外儲存更長時間，應將其保存在帶有乾燥劑的密封容器中。若開封儲存超過一週，則在焊接前需要在大約 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。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 載帶與捲盤規格
LTW-S225DSKS-PH 以業界標準的壓紋載帶供應，寬度 8mm，纏繞在直徑 7 英吋 (178mm) 的捲盤上。每捲包含 4000 個元件。載帶凹槽用上蓋帶密封，以在運輸和操作過程中保護元件。包裝符合 ANSI/EIA-481 規範。對於少於整捲的數量，規定剩餘部分的最小包裝數量為 500 個。載帶設計允許最多連續兩個缺失元件（空凹槽）。
8. 應用建議與設計考量
8.1 典型應用電路
由於其不同的順向電壓特性，LTW-S225DSKS-PH 內的每個顏色晶片必須獨立驅動。最簡單的驅動方法是為每個晶片使用一個串聯限流電阻。電阻值計算為 R = (V電源- VF) / IF，其中 IF是所需的驅動電流（例如 20mA），而 VF是規格書中的典型或最大順向電壓，取決於設計餘裕。為了獲得更好的一致性和穩定性，尤其是在溫度或電源電壓變化時，建議使用恆流驅動電路。
8.2 設計中的熱管理
儘管 SMD LED 體積小，但有效的熱管理對於性能和壽命至關重要。PCB 是主要的散熱器。使用建議的焊墊設計，並將足夠的銅箔面積連接到 LED 的散熱焊墊，有助於散熱。對於高功率或高環境溫度的應用，可能需要在封裝下方增加散熱孔或更大的銅箔鋪設，以將熱量從 LED 接面傳導出去。
8.3 光學設計考量
作為側發光 LED，其主要光線平行於 PCB 表面。這非常適合用於導光板邊緣照明、側向發光指示燈或從側面為按鍵提供背光。設計人員在設計導光管、透鏡或擴散片時，應考慮 130 度的視角，以確保均勻照明和所需的視覺效果。
9. 技術比較與差異化
LTW-S225DSKS-PH 的關鍵差異化因素在於其單一 SMD 封裝中的雙色、側發光配置。與使用兩個獨立的側發光 LED 相比，這節省了 PCB 空間。使用 AlInGaP 實現黃光提供了高效率和良好的色純度，而基於 InGaN 的白光則提供了現代的冷白光源。寬廣的 130 度視角與自動化組裝和迴焊製程的相容性相結合，使其成為經濟高效、大量生產的通用選擇。
10. 常見問題（基於技術參數）
問：我可以用同一個限流電阻驅動白光和黃光晶片嗎？
答：不行。由於順向電壓存在顯著差異（在 20mA 下，白光 VF約 3.2V，黃光約 2.0V），將它們並聯到單一電阻上會導致嚴重的電流不平衡，可能使一個晶片過驅動，另一個驅動不足。每個晶片都需要自己獨立的電流控制。
問：發光強度分級代碼（例如 R, S, T）的含義是什麼？
答：分級代碼表示該特定 LED 在標準測試電流 (20mA) 驅動下保證的光輸出範圍。例如，來自分級 T 的白光 LED 會比分級 R（112-180 mcd）的更亮（280-450 mcd）。設計人員指定所需的分級以確保其產品亮度的一致性。
問：這款 LED 適合戶外應用嗎？
答：規格書規定的工作溫度範圍為 -20°C 至 +80°C，並列出了典型的室內應用。對於戶外使用，必須評估更極端的溫度、紫外線照射導致環氧樹脂劣化以及濕氣侵入等因素。此元件並未專門針對惡劣環境進行評級。
問：打開防潮袋後一週內必須完成迴焊的期限有多重要？
答：這對可靠性非常重要。如果 MSL-3 元件從空氣中吸收了過多水分，然後承受迴焊的高溫，水分的快速汽化可能導致內部分層或破裂（爆米花效應），從而導致立即或潛在的故障。如果超過期限，請遵守烘烤指南。
11. 實際應用範例
範例 1：行動裝置狀態指示燈：單一 LTW-S225DSKS-PH 可以提供多種狀態指示。白光 LED 可指示電源開啟或充電完成，而黃光 LED 可指示充電中或電量低。側面發光允許光線耦合到延伸至裝置外殼邊緣的導光管中，形成時尚的指示燈。
範例 2：工業控制面板背光：可以將一系列此類 LED 沿著薄膜開關面板的邊緣放置。白光 LED 在低光條件下為所有按鍵提供一般背光。黃光 LED 可以連接到特定的功能鍵（例如緊急停止、警告），在啟動時提供獨特、引人注目的顏色，所有這些都使用相同的緊湊元件佔位面積。
12. 運作原理簡介
發光二極體 (LED) 是一種通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，電子和電洞復合，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。
- AlInGaP（磷化鋁銦鎵）：此材料系統用於黃光 LED。其能隙對應於光譜中紅、橙、琥珀和黃色區域的光發射。以其在這些顏色中的高效率而聞名。
- InGaN（氮化銦鎵）：此材料系統用於白光 LED。通常，一個發藍光的 InGaN 晶片與螢光粉塗層結合。來自晶片的藍光激發螢光粉，然後螢光粉在更寬的光譜範圍內重新發射光，從而產生白光的感知。螢光粉的特定混合決定了白點（例如冷白光、暖白光）。
側發光封裝結構使用反射腔和模製環氧樹脂透鏡，將主要光輸出引導至元件本體的側面。
13. 技術趨勢
光電產業在幾個與 LTW-S225DSKS-PH 等元件相關的關鍵領域持續進步。不斷推動提高發光效率（每瓦電輸入產生更多光輸出），這提高了能源效率，並允許使用更低的驅動電流或更亮的輸出。改善顯色性和更廣泛的可用白點範圍（CCT - 相關色溫）是趨勢，尤其是對於白光 LED。微型化持續發展，允許在相同或更好性能下實現更小的封裝尺寸。此外，在更高溫度和濕度條件下增強可靠性和壽命是持續的發展目標，擴展了 SMD LED 的潛在應用環境。將多種功能（如多種顏色甚至整合驅動器）整合到單一封裝中也代表了元件設計的重要趨勢。
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。 |