SMD LED LTW-C19DZDS5-NB 規格書 - InGaN 白光晶片 - 10mA - 36mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTW-C19DZDS5-NB 是一款表面黏著元件（SMD）LED 燈，專為需要微型化與高可靠性的現代電子應用而設計。它屬於專為自動化印刷電路板（PCB）組裝製程所設計的元件系列，非常適合大量生產。其緊湊的外型滿足了當今便攜式與嵌入式電子產品中普遍存在的空間受限設計需求。

1.1 核心優勢與特點

此 LED 提供多項關鍵優勢，使其應用廣泛。它完全符合有害物質限制（RoHS）指令，確保達到國際環保標準。該元件採用超亮氮化銦鎵（InGaN）半導體材料產生白光，提供高發光效率。其封裝符合業界標準的 EIA 外型規格，便於整合至現有的設計資料庫與組裝生產線。此外，其設計相容於紅外線（IR）迴焊製程，這是表面黏著技術組裝的標準。元件以 8mm 載帶包裝，並捲繞於直徑 7 英吋的捲盤上，這是自動化取放設備的標準包裝形式。

1.2 目標市場與應用

此 SMD LED 的多功能性使其適用於廣泛的電子設備。主要應用領域包括通訊設備（如無線電話與行動電話）、運算平台（如筆記型電腦）以及網路基礎設施系統。它也常用於各種家電與消費性電子產品中，用於狀態指示與背光用途。具體功能用途涵蓋鍵盤或鍵盤背光、狀態與電源指示燈、微型顯示器照明，以及室內環境中的一般訊號或符號照明。

2. 封裝尺寸與機械規格

此 LED 具有黃色透鏡與黑色頂蓋。精確的機械尺寸詳見原始規格書圖面，所有尺寸均以毫米為單位。除非圖面另有註明，否則尺寸的標準公差為 ±0.1 mm。此精度確保了自動化組裝過程中一致的放置與焊接效果。其封裝設計為超薄晶片 LED，有助於最終產品的低剖面設計。

3. 技術參數：深入客觀解讀

所有額定值與特性均在環境溫度（Ta）25°C 下指定，此為半導體元件測試的標準參考條件。

3.1 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，不適用於連續操作。LTW-C19DZDS5-NB 的絕對最大額定值如下：最大功耗為 36 毫瓦（mW）。當以 1/10 工作週期與 0.1ms 脈衝寬度驅動時，峰值順向電流不得超過 50 mA。最大連續直流順向電流為 10 mA。元件可承受人體放電模式（HBM）下 2000 伏特的靜電放電（ESD）閾值。允許的工作溫度範圍為 -20°C 至 +80°C，而儲存溫度範圍更寬，為 -40°C 至 +85°C。元件可承受峰值溫度為 260°C、最長 10 秒的紅外線焊接條件。

3.2 無鉛製程建議之紅外線迴焊溫度曲線

提供建議的迴焊溫度曲線，以確保可靠的焊點而不損壞 LED。此曲線通常包括預熱階段、熱浸區、具有受控峰值溫度的迴焊區以及冷卻期。遵循此曲線，特別是最高峰值溫度 260°C 以及液相線以上時間，對於維持元件完整性與長期可靠性至關重要。

3.3 電氣與光學特性

這些參數定義了 LED 在正常工作條件下的典型性能。當以順向電流（IF）5 mA 驅動時，發光強度（Iv）範圍從最小值 18.0 毫燭光（mcd）到最大值 45.0 mcd。視角（2θ1/2）定義為強度降至峰值一半時的角度，為 50 度。在 CIE 1931 色度圖上的色度座標，於 5mA 時典型值為 x=0.270 和 y=0.260。順向電壓（VF）範圍從 2.40V（最小）到 3.20V（最大），在 IF=5mA 時典型值為 2.70V。當施加 5V 反向電壓（VR）時，反向電流（IR）最大為 10 微安培（µA）。請注意，此反向電壓條件僅用於測試目的；LED 並非設計用於反向偏壓操作。

4. 分級系統說明

為確保生產一致性，LED 會根據關鍵參數進行性能分級。這讓設計師能選擇符合其應用特定需求的元件。

4.1 順向電壓（VF）分級

LED 根據其在測試電流 5mA 下的順向電壓降進行分級。分級代碼及其對應的電壓範圍為：A10（2.40V - 2.60V）、A11（2.60V - 2.80V）、B10（2.80V - 3.00V）和 B11（3.00V - 3.20V）。每個分級適用 ±0.1V 的公差。

4.2 發光強度（IV）分級

元件根據其在 5mA 下的光輸出進行分類。定義的分級為：M（18.0 mcd - 28.0 mcd）和 N（28.0 mcd - 45.0 mcd）。每個發光強度分級適用 ±15% 的公差。

4.3 色調（色度）分級

由 CIE 1931（x, y）座標定義的色點也會進行分級以控制顏色一致性。規格書定義了數個色調分級（例如 C01、C1、C2），具有在色度圖上形成四邊形的特定座標邊界。每個分級內的座標適用 ±0.01 的公差。

5. 性能曲線分析

原始規格書包含典型的特性曲線，提供了在不同條件下元件行為的寶貴見解。這些曲線通常說明順向電壓與順向電流之間的關係（IV 曲線），顯示二極體的指數特性。它們也可能描繪發光強度隨順向電流的變化，以及順向電壓對環境溫度的依賴性。分析這些曲線有助於設計師理解權衡取捨；例如，以較高電流驅動 LED 會增加光輸出，但也會增加功耗與接面溫度，這可能影響壽命與色偏。

6. 機械、組裝與操作指南

6.1 建議 PCB 焊接墊佈局

提供建議的 PCB 焊墊圖形（Footprint），以確保形成適當的焊錫圓角與機械穩定性。遵循此建議對於在迴焊過程中獲得可靠的焊點至關重要。

6.2 清潔

若焊接後需要清潔，僅應使用指定的化學品。規格書建議在常溫下浸泡於乙醇或異丙醇中，時間少於一分鐘。使用未指定的化學液體可能損壞 LED 封裝。

6.3 儲存條件

正確的儲存對於防止吸濕至關重要，吸濕可能導致迴焊過程中發生 "爆米花效應"（封裝破裂）。當防潮屏障袋密封時，LED 應儲存在 ≤ 30°C 且 ≤ 90% 相對濕度（RH）的環境中，建議使用期限為一年。一旦原始包裝被打開，儲存環境不應超過 30°C 或 60% RH。對於從原始包裝中取出的元件（濕度敏感等級 3，MSL 3），建議在一週內完成紅外線迴焊。若需在原始袋外儲存更長時間，應將其置於帶有乾燥劑的密封容器中。若儲存超過一週，則在焊接前需要進行約 60°C、至少 20 小時的烘烤。

6.4 焊接說明

對於迴焊，建議採用以下溫度曲線：預熱溫度 150-200°C，預熱時間最長 120 秒，峰值溫度不超過 260°C，峰值溫度時間最長 10 秒（最多兩次迴焊循環）。對於使用烙鐵的手工焊接，烙鐵頭溫度不應超過 300°C，接觸時間應限制在最多 3 秒（僅限一次）。

7. 包裝與訂購資訊

標準包裝是將 LED 置於 8mm 寬的凸版載帶中。此載帶捲繞在標準直徑 7 英吋（178mm）的捲盤上。每整捲包含 4000 個元件。對於少於整捲的數量，剩餘批次的最小包裝數量為 500 個。包裝遵循 ANSI/EIA 481 規範。載帶使用覆蓋帶密封空的元件口袋，捲盤上允許連續缺失燈的最大數量為兩個。

8. 應用建議與設計考量

8.1 典型應用電路

在典型應用中，LED 由恆流源驅動，或透過串聯限流電阻連接至電壓源。限流電阻（R）的值可使用歐姆定律計算：R = (V_電源 - VF_LED) / IF，其中 VF_LED 是 LED 在所需電流 IF 下的順向電壓。在此計算中使用規格書中的最大 VF，可確保即使存在元件間的差異，電流也不會超過限制。

8.2 設計考量

電流驅動：在建議的 10mA 直流順向電流或以下操作 LED 對於可靠性至關重要。超過絕對最大額定值，即使是短暫的，也可能使半導體材料劣化並縮短壽命。熱管理：雖然功耗低，但確保焊接墊周圍有足夠的 PCB 銅箔面積有助於散熱，特別是在高環境溫度環境中或多個 LED 緊密放置時。ESD 防護：儘管元件具有 2000V HBM ESD 等級，但在組裝與操作過程中應始終遵循標準的 ESD 防護措施（靜電手環、接地工作站），以防止潛在損壞。光學設計：50 度的視角定義了光束模式。對於需要不同輻射模式的應用，可能需要二次光學元件（透鏡、導光板）。

9. 技術比較與差異化

LTW-C19DZDS5-NB 的差異化在於其使用 InGaN 技術產生白光，與舊技術（如帶黃色螢光粉的藍光晶片，儘管仍是螢光粉轉換白光）相比，通常提供更高的效率與更好的顯色性。其超薄封裝外型是超薄設備的關鍵優勢。針對電壓、強度與色度的全面分級系統，讓設計師能嚴格控制其最終產品電氣與光學性能的一致性，這在背光陣列等均勻性至關重要的應用中尤為重要。

10. 基於技術參數的常見問題

問：我可以將此 LED 驅動在 20mA 以獲得更高亮度嗎？

答：不行。絕對最大連續直流順向電流為 10 mA。超過此額定值有永久損壞的風險，並使任何可靠性規格失效。如需更高的光輸出，請選擇發光強度分級更高的 LED，或額定電流更高的產品。

問：我電路中測得的順向電壓為 2.5V，但規格書說典型值是 2.7V。這正常嗎？

答：是的，這在預期的變異範圍內。順向電壓有指定的範圍（2.4V 至 3.2V）並且也進行了分級。您的測量值落在 A10 或 A11 電壓分級內。設計限流電路時，應始終以最壞情況下的最大 VF 為準，以確保電流絕不超限。

問：我需要擔心此元件的濕度敏感性嗎？

答：需要。此元件的濕度敏感等級為 MSL 3。一旦原始密封袋被打開，您有一週的時間在標準工廠環境條件（≤ 30°C/60% RH）下完成迴焊製程。若超過此時限，則在焊接前需要進行烘烤。

問：我可以將此 LED 用於戶外標誌嗎？

答：規格書指定的應用包括 "室內看板應用"。其工作溫度範圍為 -20°C 至 +80°C。若用於戶外，您必須確保環境條件（溫度、濕度、紫外線照射）不超過這些限制，並且組裝體能適當密封以防止濕氣侵入，這不在本元件規格書的涵蓋範圍內。

11. 實際使用案例

情境：為便攜式醫療設備設計狀態指示燈。該設備具有 3.3V 電源軌，需要一個清晰、明亮的白色指示燈。設計要求以約 5mA 驅動單一 LED，以平衡可見度與功耗。設計步驟：1. 選擇 LTW-C19DZDS5-NB，因其亮度高、尺寸小且可靠性佳。 2. 計算限流電阻：使用最大 VF 3.2V，R = (3.3V - 3.2V) / 0.005A = 20 歐姆。將使用標準的 20 歐姆電阻。 3. 在 PCB 佈局中，使用規格書中建議的焊墊圖形。 4. 指定來自 N 發光強度分級與特定色調分級（例如 C1）的元件，以確保所有生產單位的顏色與亮度一致。 5. 在組裝說明中，強調 MSL 3 處理方式以及開袋後一週的車間壽命。

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，電子與電洞在主動區（對於藍光/白光 LED 通常由 InGaN 製成）重新結合。此重新結合以光子（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能量決定。像 LTW-C19DZDS5-NB 這樣的白光 LED，通常使用塗覆黃色螢光粉的藍光 InGaN 晶片。部分藍光被螢光粉轉換為黃光，藍光與黃光的混合被人眼感知為白光。

13. 技術趨勢

SMD LED 領域持續朝著更高效率（每瓦更多流明）、改善顯色指數（CRI）以獲得更好的光品質，以及在更小的封裝中實現更高功率密度的方向發展。另一個趨勢是對顏色與光通量採用更嚴格的分級公差，以滿足高端顯示器背光與建築照明等均勻性至關重要的應用需求。此外，封裝材料與設計的進步旨在改善熱性能，從而允許更高的驅動電流與更長的操作壽命。將控制電子元件（例如恆流驅動器、可定址性）直接整合到 LED 封裝中是另一個重要趨勢，簡化了智慧照明應用的系統設計。