SMD LED LTW-C283DS5 規格書 - 2.8x3.5mm 封裝 - 3.2V 順向電壓 - 白光 - 36mW 功率 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTW-C283DS5 是一款專為自動化印刷電路板（PCB）組裝而設計的表面黏著元件（SMD）LED。其微型化尺寸使其非常適合應用於各種電子設備中空間受限的場合。

1.1 核心優勢與目標市場

此 LED 採用超薄 0.2 mm 的氮化銦鎵（InGaN）白光晶片，能提供高亮度輸出。它符合 RoHS（有害物質限制）指令。元件以 8mm 寬度的載帶包裝，並捲繞於直徑 7 英吋的捲盤上，符合 EIA（電子工業聯盟）標準，確保與高速自動化取放設備相容。其設計亦相容於紅外線（IR）迴焊製程，此為現代 PCB 組裝線的標準製程。

主要目標市場包括通訊設備、辦公室自動化裝置、家用電器以及工業設備。具體應用涵蓋按鍵與鍵盤背光、狀態指示燈、微型顯示器，以及各種信號與符號照明應用。

2. 深入技術參數分析

以下章節將詳細解析 LTW-C283DS5 LED 的電氣、光學與熱規格。

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極限條件。其規格是在環境溫度（Ta）為 25°C 下定義的。

• 功率消耗（Pd）：36 mW。這是 LED 能以熱能形式散發的最大功率。
• 峰值順向電流（I_F(PEAK)）：50 mA。這是最大允許的脈衝電流，通常是在 1/10 工作週期與 0.1ms 脈衝寬度的條件下定義。不應用於連續操作。
• 直流順向電流（I_F）：10 mA。這是建議用於可靠長期運作的最大連續順向電流。
• 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。LED 在此範圍內儲存不會受損。
• 紅外線焊接條件：260°C 持續 10 秒。此定義了封裝在迴焊過程中可承受的峰值溫度與時間曲線。

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 且順向電流（I_F）為 5mA，除非另有說明。

• 發光強度（I_V）：範圍從最小值 112.0 mcd 到最大值 280.0 mcd。實際數值會如第 4 節所述進行分級（分類）。測量是使用近似 CIE 明視覺響應曲線的感測器與濾光片進行。
• 視角（2θ_1/2）：130 度。這是發光強度降至 0 度（軸向）測得峰值強度一半時的全角。
• 色度座標（x, y）：在 CIE 1931 色度圖上的典型值為 x=0.304, y=0.301。這些座標定義了發射光的白點，同樣適用分級系統。
• 順向電壓（V_F）：在 I_F=5mA 時，範圍從 2.5V 到 3.2V。確切數值已分級。
• 逆向電流（I_R）：當施加 5V 逆向電壓（V_R）時，最大值為 10 µA。請務必注意，此參數僅供紅外線（IR）測試使用；此 LED 並非設計用於逆向偏壓下操作。

2.3 熱考量

36 mW 的功率消耗額定值與指定的操作溫度範圍是關鍵的熱參數。超過最高接面溫度（受環境溫度與順向電流影響）可能導致發光輸出降低、加速老化，最終導致故障。適當的 PCB 熱設計，包括足夠的銅焊墊面積以利散熱，對於維持性能與可靠性至關重要，特別是在接近最大額定電流操作時。

3. 分級系統說明

為確保量產的一致性，LED 會根據關鍵參數進行分級。這讓設計師能選擇符合其應用特定需求的元件。

3.1 順向電壓（V_F）分級

順向電壓分為七個等級（V1 至 V7），每個等級範圍為 0.1V，從 2.5V-2.6V（V1）到 3.1V-3.2V（V7）。每個等級的容差為 ±0.1V。這對於設計驅動電路以及確保在恆壓源供電的陣列中亮度均勻非常重要。

3.2 發光強度（I_V）分級

發光輸出分為兩個主要等級：

• 等級 R：112.0 mcd 至 180.0 mcd
• 等級 S：180.0 mcd 至 280.0 mcd

3.3 色調（色度）分級

白光的顏色由其於 CIE 1931 圖上的色度座標（x, y）定義。LTW-C283DS5 使用六個色調等級（S1 至 S6），每個等級代表色度圖上一個特定的四邊形區域。此分級確保組裝中多個 LED 的顏色一致性。每個等級內（x, y）座標的容差為 ±0.01。

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：典型順向電流 vs. 順向電壓、相對發光強度 vs. 順向電流、相對發光強度 vs. 環境溫度），但其趨勢可以透過分析方式描述。

LED 的順向電壓（V_F）具有負溫度係數；它會隨著接面溫度升高而降低。相反地，發光強度通常會隨著接面溫度上升而下降。對於本產品中的 InGaN 白光晶片，若超過最高操作溫度，光輸出可能會顯著下降。視角特性呈現朗伯或近似朗伯分佈，強度在 0 度時最高，並在 130 度錐角的邊緣處遞減。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

LTW-C283DS5 採用標準 2835 封裝尺寸。關鍵尺寸約為長 2.8mm、寬 3.5mm，高度包含超薄 0.2mm 晶片。所有尺寸公差均為 ±0.1mm，除非另有規定。透鏡顏色為黃色，而光源為 InGaN 白光晶片。

5.2 建議 PCB 焊接墊與極性

提供了建議的 PCB 焊墊圖形（Footprint），以確保正確焊接與機械穩定性。LED 具有陽極與陰極端子。規格書中包含標示陰極記號的圖示，這對於組裝時的正確方向至關重要，以確保施加順向偏壓時元件能發光。

6. 焊接與組裝指南

6.1 IR 迴焊參數

針對無鉛焊接製程，建議使用特定的迴焊溫度曲線：

• 預熱溫度：150°C 至 200°C。
• 預熱時間：最長 120 秒。
• 峰值溫度：最高 260°C。
• 峰值溫度時間：最長 10 秒。LED 不應承受超過兩次的迴焊循環。

6.2 儲存與操作

靜電放電（ESD）預防措施：此元件對 ESD 敏感。操作時應使用靜電手環與防靜電手套，並確保所有設備妥善接地。

濕度敏感性：LED 包裝於含有乾燥劑的防潮袋中。密封時，應儲存於 ≤30°C 且 ≤90% 相對濕度（RH）的環境，並在一年內使用。一旦開封，元件濕度敏感等級（MSL）為 3 級。應儲存於 ≤30°C 且 ≤60% RH 的環境，並應在一週內進行 IR 迴焊。若離開原包裝儲存時間更長，在焊接前需進行至少 20 小時、60°C 的烘烤，以防止迴焊過程中因蒸氣壓力造成的爆米花損壞。

6.3 清潔

若焊接後需要清潔，僅應使用指定的溶劑。將 LED 浸泡於室溫的乙醇或異丙醇中少於一分鐘是可接受的。使用未指定的化學品可能會損壞封裝材料。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

LED 以 8mm 寬的凸版載帶供應。載帶捲繞於標準直徑 7 英吋（178mm）的捲盤上。每捲包含 5000 顆。對於少於整捲的數量，剩餘批次的最小包裝數量為 500 顆。包裝符合 ANSI/EIA-481 規範。

8. 應用備註與設計考量

8.1 典型應用電路

LED 通常由恆流源驅動以獲得最佳穩定性與壽命。在恆壓供電下可使用簡單的串聯電阻，其電阻值 R = (V_電源- V_F) / I_F。所選的 I_F不得超過最大直流順向電流 10mA。對於並聯陣列，強烈建議為每個 LED 使用獨立的限流電阻，以補償 V_F分級差異並防止電流不均。

8.2 設計中的熱管理

為維持光輸出與使用壽命，有效的散熱至關重要。設計師應使用建議的 PCB 焊墊佈局，該佈局通常包含連接到較大銅平面的散熱連接。避免在絕對最大電流與溫度額定值下操作，可提供可靠性餘裕。

8.3 應用限制

規格書指明這些 LED 適用於普通電子設備。對於需要極高可靠性，或故障可能危及安全的應用（例如：航空、醫療生命維持、交通控制），使用前需諮詢製造商。

9. 技術比較與定位

LTW-C283DS5 具有幾項關鍵差異化優勢：其超薄 0.2mm 晶片相較於某些標準 LED 能實現更薄的設計。使用 InGaN 白光晶片通常比舊技術（如不同基板的螢光粉轉換藍光 LED）提供更高的效率與更好的顯色性。130 度寬視角使其適合需要廣泛照明而非聚焦光束的應用。其與自動化 SMT 組裝及標準 IR 迴焊製程的完全相容性，使其符合現代、具成本效益的製造流程。

10. 常見問題（FAQ）

Q1：發光強度等級 R 和 S 有何不同？
A1：等級 R 涵蓋 112-180 mcd 的範圍，而等級 S 在 5mA 下涵蓋 180-280 mcd。選擇等級 S 可保證更高的最低亮度。

Q2：我可以用 3.3V 電源驅動此 LED 嗎？
A2：有可能，但取決於順向電壓（V_F）等級。對於 V6（3.0-3.1V）和 V7（3.1-3.2V）等級，3.3V 電源可能無法為串聯限流電阻提供足夠的電壓餘裕以有效工作，特別是考慮到容差。專用的恆流 LED 驅動器或更高的電源電壓通常更可靠。

Q3：為何逆向電流額定值僅供 IR 測試？
A3：此規格用於製造測試。LED 的半導體接面並非設計用於阻擋顯著的逆向電壓。在應用電路中，若可能發生逆向電壓事件，應使用保護措施，例如並聯二極體。

Q4：打開防潮袋後的 1 週車間壽命有多關鍵？
A4：對於 MSL 3 級元件，若超過此時間而未在迴焊前進行烘烤，將顯著增加在高溫焊接過程中因蒸氣壓力（爆米花效應）導致內部封裝損壞的風險，這可能導致立即或潛在的故障。

11. 設計與使用案例研究

情境：薄膜按鍵背光。一位設計師需要均勻照亮面板上的 12 個按鍵。他們計劃每個按鍵使用一顆 LTW-C283DS5 LED，置於導光板下方。他們選擇等級 S 的 LED 以獲得一致的高亮度，並選擇單一色調等級（例如 S3）以確保所有按鍵的白色均勻。LED 由 5V 電源並聯驅動，每顆 LED 各有其 150Ω 串聯電阻（導致 I_F≈ (5V - 2.9V)/150Ω ≈ 14mA，高於建議的 10mA 最大值——凸顯了設計錯誤）。更好的設計是使用 220Ω 電阻以獲得約 9.5mA 電流，或實作恆流驅動器陣列。PCB 佈局遵循建議的焊墊圖案，並具有連接到接地層的散熱連接。組裝好的電路板使用指定的溫度曲線通過無鉛迴焊爐，最終按鍵盤提供了均勻、明亮的背光。

12. 運作原理

LTW-C283DS5 基於氮化銦鎵（InGaN）半導體晶片。當施加超過二極體閾值的順向電壓時，電子與電洞在半導體的主動區複合，以光子形式釋放能量——此過程稱為電致發光。InGaN 合金的特定組成使其能發射藍光/紫外光譜的光。為了產生白光，這種主要發射光通常透過螢光粉塗層（可能包含在黃色透鏡內）進行轉換，該塗層吸收部分藍光並重新發射為黃光。剩餘的藍光與螢光粉產生的黃光組合，被人眼感知為白光。

13. 技術趨勢

固態照明產業持續演進，有幾個明顯趨勢。業界不斷追求更高的發光效率（每瓦更多流明），以提升能源效率。顯色指數（CRI）變得越來越重要，特別是在顯示器與建築照明領域，推動能產生更自然白光的螢光粉系統發展。微型化對於可攜式與高密度電子產品仍是關鍵，支持如本產品中超薄晶片的使用。此外，整合是一個趨勢，LED 封裝將驅動器、感測器或多色晶片整合到單一模組中。最後，在更高操作電流與溫度下的可靠性與壽命，是持續研發的領域。