LTW-326DSKS-5A SMD LED 規格書 - 側發光型 - 白光與黃光 - 20mA - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTW-326DSKS-5A 是一款專為 LCD 背光應用設計的雙晶片側發光表面黏著元件 (SMD) LED。此元件在單一 EIA 標準封裝內整合了兩種不同的半導體技術：用於發射白光的超高亮度 InGaN（氮化銦鎵）晶片，以及用於發射黃光的 AlInGaP（磷化鋁銦鎵）晶片。其主要設計目的是為液晶顯示器提供高效、可靠且緊湊的側邊照明，這在空間受限且要求均勻光分佈的應用中至關重要。側發光透鏡輪廓經過優化，可將光線橫向導引至導光板邊緣，這是實現均勻背光照明的根本要求。元件以 8mm 載帶包裝，捲裝於 7 英吋直徑的捲盤上，完全相容於現代電子製造中使用的全自動高速貼片設備。

2. 深入技術參數分析

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義了可能導致元件永久損壞的應力極限。對於白色 InGaN 晶片，最大連續直流順向電流規定為 20mA，在脈衝條件下（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）允許的峰值順向電流為 100mA。黃色 AlInGaP 晶片具有相同的 20mA 直流電流限制，但峰值電流額定值較低，為 80mA。在環境溫度 (Ta) 為 25°C 時計算，白色晶片的最大功耗為 72mW，黃色晶片為 48mW。這些額定值對於最終應用的熱管理至關重要。元件的工作溫度範圍為 -20°C 至 +80°C，儲存溫度範圍為 -40°C 至 +85°C。組裝的一個關鍵規格是紅外線迴焊條件，其額定峰值溫度為 260°C，持續時間為 10 秒，符合常見的無鉛焊接製程曲線。

2.2 電氣與光學特性

電氣與光學特性是在標準測試條件下測量，環境溫度 Ta=25°C，順向電流 (IF) 為 5mA。對於白光 LED，發光強度 (Iv) 範圍從最小值 28.0 mcd 到最大值 112.0 mcd。黃光 LED 的 Iv 範圍較低，從 7.1 mcd 到 71.0 mcd。兩種顏色的典型視角 (2θ1/2) 均為 130 度，提供適合背光擴散的寬廣發光模式。順向電壓 (VF) 典型值為白光 2.55V（最大 3.15V），黃光 2.0V（最大 2.4V）。在反向電壓 (VR) 為 5V 時，反向電流 (IR) 限制在最大 10 µA；必須注意，此元件並非設計用於反向偏壓下工作。黃光 LED 的光學特性進一步定義為：典型峰值發射波長 (λP) 為 591 nm，主波長 (λd) 為 590 nm，光譜半寬 (Δλ) 為 15 nm。在指定的測試條件下，其色度座標在 CIE 1931 圖上的典型值為 x=0.3, y=0.3。

3. 分級系統說明

本產品採用全面的分級系統，根據關鍵性能參數對 LED 進行分類，確保同一生產批次內的一致性。這對於要求顏色和亮度均勻的應用至關重要。

3.1 白光 LED 順向電壓 (VF) 分級

白光 LED 根據其在 IF=5mA 時的順向電壓分為三個 VF 等級 (A, B, C)。等級 A 涵蓋 2.55V 至 2.75V，等級 B 涵蓋 2.75V 至 2.95V，等級 C 涵蓋 2.95V 至 3.15V。每個等級的容差為 ±0.1V。

3.2 發光強度 (Iv) 分級

白光和黃光 LED 有各自獨立的 Iv 分級表。白光：等級 N (28.0-45.0 mcd)、等級 P (45.0-71.0 mcd)、等級 Q (71.0-112.0 mcd)。黃光：等級 K (7.10-11.2 mcd)、等級 L (11.2-18.0 mcd)、等級 M (18.0-28.0 mcd)、等級 N (28.0-45.0 mcd)、等級 P (45.0-71.0 mcd)。每個強度等級的容差為 ±15%。

3.3 色調（色度）分級

色調分級適用於相關的 LED 顏色，使用 CIE 1931 色度座標。定義了六個等級 (S1 至 S6)，每個等級在 (x, y) 座標圖上指定一個四邊形區域。這些四邊形每個角落的座標在規格書中均有精確列出。每個色調等級座標的容差為 ±0.01。

4. 性能曲線分析

規格書參考了典型的電氣與光學特性曲線，這些曲線對於理解元件在非標準條件下的行為至關重要。雖然提供的文本中未複製具體圖表，但通常包括順向電流 (IF) 與順向電壓 (VF) 的關係曲線（非線性，對驅動電路設計至關重要）。另一條標準曲線顯示發光強度 (Iv) 與順向電流 (IF) 的關係，說明輸出如何隨驅動電流變化，並突顯在高電流下效率的下降。發光強度與環境溫度的關係也同樣重要，因為 LED 輸出通常會隨著接面溫度升高而降低。對於黃光 LED，光譜分佈圖通常會顯示相對強度與波長的關係，中心圍繞 590-591 nm 的峰值，15 nm 的半寬定義了色純度。

5. 機械與封裝資訊

5.1 元件尺寸與接腳定義

此 LED 符合 EIA 標準封裝外形。側發光透鏡是關鍵的機械特徵。接腳定義明確：接腳 C2 用於綠光/白光 InGaN 晶片，接腳 C1 用於黃光 AlInGaP 晶片。封裝圖中的所有尺寸單位均為毫米，除非另有說明，標準公差為 ±0.10 mm。這些精確的尺寸數據對於建立準確的 PCB 焊墊圖形並確保組裝時的正確貼合是必要的。

5.2 建議焊墊設計與極性

規格書提供了建議的焊墊尺寸，以確保可靠的焊點和迴焊過程中的正確對位。同時也標示了相對於載帶捲盤方向的建議焊接方向，這有助於優化貼片製程。貼片時正確識別極性至關重要，因為反向安裝將導致 LED 無法發光。

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴焊製程

此元件完全相容於紅外線 (IR) 迴焊製程。絕對最大條件為 260°C 持續 10 秒。規格書隱含了建議的迴焊曲線，通常包括預熱區、恆溫區、具有受控峰值溫度和液相線以上時間 (TAL) 的迴焊區，以及受控冷卻區。遵循不超過 260°C/10s 限制的迴焊曲線，對於防止損壞 LED 的環氧樹脂透鏡和內部打線至關重要。

6.2 清潔與操作

清潔時必須小心。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，時間少於一分鐘。使用未指定的化學品可能會損壞封裝材料。一項重要的操作注意事項強調了防靜電放電 (ESD) 保護。雖然 LED 不像某些 IC 那樣被認為具有高度 ESD 敏感性，但仍可能因靜電和突波而損壞。建議使用防靜電手環或手套，並確保所有設備妥善接地。

6.3 儲存條件

儲存條件根據防潮包裝是否密封而有所不同。當原始密封袋（含乾燥劑）完好無損時，LED 應儲存在 ≤30°C 且 ≤90% 相對濕度 (RH) 的環境中，並在一年內使用。一旦防潮袋被打開，儲存環境不得超過 30°C 或 60% RH。強烈建議從原始包裝中取出的元件應在一週內進行紅外線迴焊。若需在原始包裝外進行更長時間的儲存，應將其置於帶有乾燥劑的密封容器或氮氣吹掃的乾燥器中，以防止吸濕，吸濕可能在迴焊時導致 \"爆米花效應\"。

7. 包裝與訂購資訊

本產品以適合自動化組裝的載帶捲盤形式供應。載帶寬度為 8mm。捲盤直徑為 7 英吋，通常每捲包含 3000 個元件。對於非 3000 倍數的訂購數量，剩餘部分的最小包裝數量規定為 500 個。包裝符合 ANSI/EIA 481 規範。捲盤的關鍵品質注意事項包括：空元件袋用蓋帶密封，且捲盤上連續缺失元件（燈珠）的最大數量為兩個。

8. 應用說明與設計考量

8.1 目標應用情境

LTW-326DSKS-5A 的主要設計應用是作為消費性和工業電子產品中 LCD 背光模組 (BLU) 的側邊光源。這包括顯示器、電視、筆記型電腦螢幕、儀表板和標誌。側發光透鏡專門設計用於將光線高效地耦合到導光板 (LGP) 的邊緣，然後利用微結構或擴散圖案將光線均勻分佈到整個顯示區域。

8.2 電路設計考量

設計師必須實施適當的限流機制，因為 LED 是電流驅動元件。對於低電流應用，常見的是使用簡單的串聯電阻，但建議使用恆流驅動器以獲得更好的穩定性和壽命，尤其是在亮度均勻性至關重要的情況下。電路必須遵守順向電流、反向電壓和功耗的絕對最大額定值。熱管理也很重要；雖然封裝本身會散熱，但確保足夠的 PCB 銅箔面積或散熱孔有助於維持較低的接面溫度，從而保持光輸出和元件壽命。

8.3 光學設計考量

在導光板和擴散系統的光學設計中，必須考慮 130 度的視角。從 LED 發光面到導光板邊緣的距離，以及在 LED 周圍使用反光膠帶，都會顯著影響耦合效率和光斑形成。此封裝中使用雙色 LED（白光和黃光）表明可能應用於需要混色或特定色溫調節的場合，通過獨立驅動兩個晶片來控制。

9. 技術比較與差異化

此元件的關鍵差異化特點在於其側發光透鏡幾何形狀，結合了標準 SMD 封裝尺寸內的雙晶片（白光/黃光）配置。與頂部發光 LED 相比，側發光 LED 天生更適合側光式背光應用，因為它們將光線導向導光板的平面內，而非垂直於它，從而減少光學損失。兩種顏色的整合提供了單色側發光封裝所沒有的設計靈活性。使用 InGaN 製造白光和 AlInGaP 製造黃光代表了這兩種顏色各自標準且可靠的半導體技術，提供了良好的效率和穩定性。

10. 常見問題 (FAQ)

問：我可以同時以各自的最大直流電流 20mA 驅動白光和黃光晶片嗎？

答：可以，但您必須考慮總功耗。白光晶片功耗最高可達 72mW，黃光晶片最高可達 48mW，總計 120mW。PCB 的熱設計必須能夠處理此組合熱負載。

問：分級代碼的目的是什麼？

答：分級確保了電氣和光學的一致性。為了獲得均勻的背光，您通常會指定來自相同 Iv 和色調等級的 LED，以避免顯示器上出現可見的亮度或顏色差異。

問：規格書提到了 \"峰值順向電流\" 額定值。我可以用於 PWM 調光嗎？

答：可以，峰值電流額定值（白光 100mA，黃光 80mA，條件為 1/10 工作週期，0.1ms 脈衝）允許短暫的超額驅動，這可用於某些 PWM 調光方案以實現更寬的動態範圍。然而，長時間的平均電流仍必須遵守直流順向電流額定值，並且驅動電路必須精心設計以提供乾淨、快速的電流脈衝。

問：打開防潮袋後 1 週內必須完成迴焊的期限有多關鍵？

答：這是一項強烈建議，旨在防止濕氣引起的缺陷。如果超過期限，應在迴焊前根據適當的濕度敏感等級 (MSL) 曲線對 LED 進行烘烤，以去除吸收的濕氣。

11. 實際應用範例

一個典型用例是在 7 英吋工業觸控螢幕顯示器中。設計要求側光式背光具有高均勻性和特定色溫。工程師選擇了 LTW-326DSKS-5A LED。他們設計了一塊 PCB，沿著顯示器腔體的底邊放置了 12 個 LED。焊墊佈局遵循規格書的建議尺寸。選擇了一個恆流驅動器 IC，為每串 LED 提供穩定的 5mA 電流。為了達到所需的 4500K 白點，設計師決定僅驅動白色 InGaN 晶片。他們指定所有 LED 均來自色調等級 S3 和發光強度等級 P，以確保顏色和亮度的一致性。在組裝過程中，使用載帶捲盤包裝和全自動貼片機。電路板經過無鉛迴焊製程，峰值溫度被仔細控制在 260°C 以下。組裝完成後，將導光板和光學膜片組裝在上方，最終為 LCD 提供明亮、均勻的背光。

12. 技術原理介紹

此元件基於半導體材料中的電致發光原理運作。當在 LED 晶片的 p-n 接面上施加順向電壓時，電子和電洞被注入到主動區並在此復合。這種復合以光子（光）的形式釋放能量。發射光的波長（顏色）由半導體材料的能隙決定。InGaN 晶片具有較寬的能隙，設計用於發射藍光。這種藍光隨後激發封裝內部的螢光粉塗層，螢光粉將部分藍光下轉換為更長的波長（黃光、紅光），從而產生白光的感知——這種方法稱為螢光粉轉換白光。AlInGaP 晶片具有較窄的能隙，可直接發射光譜中黃/琥珀色區域的光，無需螢光粉轉換。側發光透鏡由模塑環氧樹脂或矽膠製成，用於塑造光輸出模式。

13. 產業趨勢與發展

LCD 背光技術的趨勢，特別是在消費性電子產品中，一直朝著小型化和更高效率的方向發展。這推動了具有更高發光效率（每瓦更多流明）的 LED 的發展，允許使用更少的 LED 或更低的驅動電流來達到相同的亮度，從而節省能源並減少熱量。另一個趨勢是追求更好的色域覆蓋率，通常使用具有更窄發射光譜的 LED 或結合多種原色 (RGB)。雖然此特定產品使用白光+黃光組合，但其他解決方案可能使用藍光 LED + 紅光螢光粉或多個單色晶片。對於非常薄的顯示器，側發光 LED 與日益變薄的導光板之間的精確光學耦合仍然是一個關鍵的工程挑戰。此外，直下式 Mini-LED 背光的興起（在面板後方使用陣列式超小型頂部發光 LED）代表了高動態範圍 (HDR) 顯示器的另一條技術路徑，儘管像此 LED 所實現的側光式解決方案在成本敏感和空間受限的應用中仍佔主導地位。