LTW-C181HDS5-GE SMD LED 資料手冊 - 1.6x0.8x0.55mm - 最大3.15V - 76mW - 白光 - 英文技術文件

1. 產品概述

本文件提供 LTW-C181HDS5-GE 表面黏著裝置 (SMD) LED 燈的完整技術規格。此產品屬於專為自動化印刷電路板 (PCB) 組裝而設計的微型 LED 系列，使其成為空間受限應用的理想選擇。其超薄外型以及與大量放置設備的相容性，使此元件成為現代緊湊型電子設計的關鍵解決方案。

1.1 功能特色

• 符合有害物質限制(RoHS)指令規範。
• 採用超薄封裝，高度僅0.55毫米。
• 採用超高亮度氮化銦鎵（InGaN）白光發光晶片。
• 以業界標準8mm載帶包裝，捲繞於7英吋直徑捲盤，便於自動化處理。
• 符合EIA（電子工業聯盟）標準封裝外型規範。
• 輸入端與積體電路（IC）邏輯位準相容。
• 設計用於標準自動取放組裝設備。
• 可承受SMT組裝線常用的紅外線（IR）回焊製程。

1.2 應用領域

LTW-C181HDS5-GE適用於廣泛的電子設備。其主要應用領域包括：

• 通訊設備： 路由器、數據機和手持裝置上的狀態指示燈。
• Office Automation & Consumer Electronics: 用於筆記型電腦及周邊設備等裝置的鍵盤、按鍵及微型顯示器的背光。
• 首頁 Appliances & Industrial Equipment: 電源、模式或故障狀態指示燈。
• Indoor Signage & Luminaires: 適用於空間緊湊、小型信號與符號照明的關鍵場景。

2. 封裝尺寸與配置

該LED封裝於緊湊的矩形SMD封裝內。關鍵尺寸如下：

• 封裝長度： 1.6 mm
• 包裝寬度： 0.8 mm
• 包裝高度： 0.55 mm

尺寸註記： 所有提供之尺寸單位均為毫米。除非另有特別註明，否則此類尺寸之標準公差為 ±0.1 mm。本裝置配備黃色調鏡片，用以調整內部 InGaN 白光光源之輸出，通常可產生暖白光或特定之色度點。

3. 額定值與特性

除非另有說明，所有參數均在環境溫度(Ta)為25°C下指定。超過絕對最大額定值可能導致元件永久損壞。

3.1 絕對最大額定值

• 功率耗散 (Pd)： 76 mW
• 峰值順向電流 (I_F(peak)): 100 mA (於脈衝條件下：1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度)
• Continuous Forward Current (I_F): 20 mA DC
• 工作溫度範圍 (T_opr): -20°C 至 +105°C
• 儲存溫度範圍 (T_stg): -40°C 至 +105°C
• 紅外線迴焊條件： 峰值溫度260°C，持續時間最長10秒。

3.2 建議IR迴焊溫度曲線 (無鉛製程)

對於無鉛焊接組裝，必須遵循特定的熱曲線，以確保可靠性且不損壞LED。建議包括：

• 預熱溫度： 150°C 至 200°C。
• 預熱時間： 最長120秒。
• 峰值體溫： 最高260°C。
• 高於260°C的時間： 最多10秒。此回流焊製程不應執行超過兩次。

必須注意，最佳溫度曲線可能因PCB設計、錫膏及爐體特性而異。建議進行板級測試。

3.3 電氣與光學特性

這些是在標準測試條件下（I_F = 5mA, Ta=25°C）量測的典型性能參數。

• 發光強度 (I_V): 112.0 mcd（最小值）至 224.0 mcd（最大值）。實際數值由特定分級代碼決定。
• 視角 (2θ)_1/2): 130度。此為光強度降至0度（軸上）測得峰值強度一半時的全角。
• 色度座標 (CIE 1931): x = 0.284, y = 0.272。這些座標定義了CIE色度圖上的白點顏色。這些座標的容差為±0.01。
• 順向電壓 (V_F): 在5mA下為2.70 V (最小值) 至 3.15 V (最大值)。實際值由順向電壓分檔決定。
• 逆向電流 (I_R): 2 μA（最大值）當施加反向電壓（V_R) 施加了5V的電壓。 重要： 此裝置並非設計用於反向偏壓操作；此參數僅供資訊參考與測試用途。

測試與操作關鍵注意事項： 發光強度是使用經校準至CIE明視覺響應曲線的感測器和濾光片進行測量。本裝置對靜電放電（ESD）敏感。操作時必須採取適當的靜電防護措施，例如使用接地手腕帶和防靜電墊。所有生產設備必須正確接地。

4. Bin分級系統

為確保應用一致性，LED會根據關鍵參數進行分檔。分檔代碼標示於包裝上。

4.1 順向電壓 (V_F) 等級

於 I 條件下之分檔_F = 5mA，白色。每檔容差為±0.1V。

• 分檔代碼 A： 2.70 V (最小) – 2.85 V (最大)
• 分檔代碼 B： 2.85 V (最小值) – 3.00 V (最大值)
• Bin Code C: 3.00 V (最小值) – 3.15 V (最大值)

4.2 發光強度 (I_V) 等級

於 I 條件下之分檔_F = 5mA，白色。每個Bin的容差為 ±15%。

• Bin Code R1: 112.0 mcd (最小值) – 146.0 mcd (最大值)
• Bin Code R2: 146.0 mcd (最小值) – 180.0 mcd (最大值)
• Bin Code S1: 180.0 mcd (最小值) – 224.0 mcd (最大值)

4.3 色調 (色度) 等級

於 I 條件下之分檔_F = 5mA。LED 根據 (x, y) 座標邊界定義，被歸類於 CIE 1931 色度圖上的特定區域。資料手冊中的範例包括：

• S1-1: 由連接點 (x=0.274, y=0.226)、(0.274, 0.258)、(0.284, 0.272)、(0.284, 0.240) 所定義的四邊形區域。
• S2-1: 由點 (0.274, 0.258)、(0.274, 0.291)、(0.284, 0.305)、(0.284, 0.272) 所定義的區域。

每個色調區間的x與y座標公差均為±0.01。此精確分級讓設計師能為需要嚴格色彩一致性的應用選擇LED。

5. 典型性能曲線

資料表中包含關鍵關係的圖形化表示，對電路設計與熱管理至關重要。雖然提供的文本未顯示具體曲線，但其通常涵蓋：

• 順向電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)： 顯示電流與電壓之間的非線性關係，對於選擇限流電阻或設計驅動電路至關重要。
• 發光強度 vs. 順向電流： 說明光輸出如何隨電流增加而提升，有助於優化驅動電流以達到所需的亮度和效率。
• 發光強度 vs. 環境溫度： 展示光輸出如何隨著接面溫度上升而下降，這對於高功率或高環境溫度應用中的熱設計至關重要。
• 相對光譜功率分佈： 描繪各波長所發出光線的強度，定義白光輸出的色彩特性。

6. 使用者指南與組裝資訊

6.1 清潔

若焊接後需要進行清潔，僅可使用指定的溶劑。未指定的化學品可能會損壞LED封裝或透鏡。建議方法是將LED在室溫下浸入乙醇或異丙醇中，時間少於一分鐘。

6.2 建議的PCB焊盤圖案

提供印刷電路板上焊墊的建議佈局，以確保正確焊接、機械穩定性及散熱效果。遵循此圖案有助於防止墓碑效應（回流焊時一端翹起）並確保良好的電氣連接。

6.3 捲帶與捲盤包裝規格

LED以壓紋載帶搭配保護蓋帶包裝，捲繞於直徑7英吋（178毫米）的捲盤上。主要規格包括：

• 載帶寬度： 8 mm.
• 口袋間距： 8mm磁帶的標準間距。
• 捲盤數量： 每整卷5000片。
• 最小訂購量（MOQ）： 剩餘數量500片起訂。
• 缺件： 根據捲帶規格 (ANSI/EIA 481)，最多允許連續兩個空料袋。

7. 注意事項與可靠性資訊

7.1 應用範圍

此LED適用於標準商業及消費性電子設備。若應用於要求極高可靠性、故障可能危及生命或健康之場合（例如：航空、醫療生命維持系統、運輸安全系統），在設計導入前必須進行專項技術諮詢，以評估其適用性及可能需要的額外篩選或認證。

7.2 儲存條件

正確的儲存對於維持可焊性及防止迴焊過程中因濕氣造成的損壞（「爆米花效應」）至關重要。

• 密封防潮袋 (MBB)： 儲存於 ≤30°C 且 ≤90% 相對濕度 (RH) 的環境中。在含有乾燥劑的密封袋內，保存期限為一年。
• 開袋後： 「車間壽命」開始。請儲存於≤30°C且≤60% RH的環境中。對於此裝置（通常為濕度敏感等級(MSL) 2a），建議在開袋後672小時（28天）內完成IR迴焊製程。
• 延長儲存（已開封）： 若未於672小時內使用，請存放於含有乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥櫃中。
• 重新烘烤： 從原始包裝取出存放超過672小時的元件，在組裝前應以約60°C烘烤至少20小時，以去除吸收的濕氣。

7.3 焊接指南

除了紅外迴流焊溫度曲線外，在嚴格條件下允許使用烙鐵進行手工焊接：

• 烙鐵溫度： 最高300°C。
• 焊接時間： 每個焊點最多3秒。
• 頻率： 手動焊接應僅執行一次。避免重複加熱。

8. 設計考量與技術分析

8.1 LED驅動

LED必須使用恆流源驅動，或透過串聯限流電阻連接電壓源。使用電阻是最簡單的方法。電阻值（R_limit）可根據歐姆定律計算：R_limit = (V_supply - V_F) / I_F. 使用最大V_F 在此計算中，從分檔（例如，C檔為3.15V）中選取數值，以確保電流不超過所需的I_F （例如，20mA）在最惡劣條件下。超過絕對最大額定電流將大幅縮短使用壽命，並可能導致立即故障。

8.2 熱管理

儘管功耗很低（最高76mW），有效的熱管理對於使用壽命和穩定的光輸出仍然至關重要。發光強度會隨著LED接面溫度的升高而降低。為盡量減少溫升：

• 使用建議的PCB焊盤圖案，以提供足夠的銅箔面積進行散熱。
• 避免將LED放置在靠近其他發熱元件的位置。
• 確保終端產品外殼內有足夠的通風。
• 在滿足亮度要求的前提下，以最低可行的正向電流驅動LED。

8.3 光學設計

130度的寬廣視角使得此LED適合需要寬廣、漫射照明而非聚焦光束的應用，例如背光或需從多角度可見的狀態指示燈。若需要更具方向性的光線，則需使用二次光學元件（透鏡或導光板）。黃色透鏡作為濾色片，將InGaN晶片原本的藍光激發+螢光粉白光之色度座標，調整至指定的(x, y)值，通常能產生較暖的白光色調。

9. 比較與選擇指南

LTW-C181HDS5-GE的主要差異化優勢在於其 超薄0.55毫米高度 以及 標準 1.6x0.8mm 佔位面積在選擇 SMD LED 時，工程師應比較：

• 封裝尺寸/高度： 此裝置屬於最薄之列，對於超薄產品至關重要。
• 亮度（發光強度）： S1 bin 以其尺寸提供了高亮度。
• 視角： 130度視角非常寬廣，適合區域照明。
• 色彩一致性： The multi-parameter binning (V_F, I_V, 色調) 可在使用多個LED的應用中實現精準匹配。
• 可靠性與相容性： RoHS 符合性與 IR 迴流焊相容性是現代 SMD LED 的標準要求。

對於不需要最小高度的應用，其他封裝尺寸（例如3528、5050）可能提供更高的光輸出或更好的熱性能。

10. 常見問題 (FAQ)

Q1: 不同分檔代碼的目的是什麼？
A1: 製造上的差異會導致 V_F、亮度與顏色的細微差別。分檔將LED分類為特性幾乎相同的群組，讓設計師能採購到在其電路中表現一致的元件，尤其是在陣列中使用多個LED時。

Q2: 我可以直接用5V或3.3V微控制器引腳驅動這個LED嗎？
A2：不行。你必須始終使用一個串聯限流電阻。直接將其連接到電壓源會導致過大電流流動，立即損壞LED。請根據你的電源電壓和所需的正向電流計算電阻值。

Q3：我該如何解讀色度座標（x=0.284, y=0.272）？
A3：這些座標在CIE 1931色度圖上標示出一個點，該圖是定義顏色的標準。這個特定點對應於一種略有偏移的白色，通常被視為「冷白」或「中性白」，並受到黃色透鏡的影響。確切的感知顏色還取決於相關色溫（CCT），該值可從這些座標推導出來。

Q4：為什麼打開包裝袋後的儲存條件如此嚴格？
A4: SMD封裝會吸收空氣中的濕氣。在回流焊的高溫過程中，這些被吸收的濕氣會迅速汽化，產生內部壓力，可能導致封裝破裂或內部層分離——這種故障稱為「爆米花效應」。MSL等級和儲存指南正是為了防止此現象。

11. 技術介紹與趨勢

11.1 InGaN LED 技術

LTW-C181HDS5-GE 採用氮化銦鎵 (InGaN) 半導體晶片。InGaN 是生產高效能藍色、綠色與白色 LED 的首選材料。白色 LED 通常是透過在藍色 InGaN 晶片上塗覆黃色螢光粉製成。部分藍光被螢光粉轉換為黃光，而藍光與黃光的混合光被人眼感知為白光。這種方法稱為螢光粉轉換白光 (pc-white)，效率極高，並可透過調整螢光粉成分來調節白光的色點。

11.2 產業趨勢

用於指示燈和背光應用的SMD LED趨勢持續朝向：

• 微型化： 更小更薄的封裝，例如此元件0.55毫米的高度，以實現更輕薄的終端產品。
• 更高效率： 每瓦流明數（lm/W）更高，在相同光輸出下降低功耗。
• 顯色性與一致性提升： 更嚴格的區間容差與新型螢光粉技術，以產生更自然且一致的白光。
• 增強可靠性： 改進材料與封裝技術，以耐受更高的焊接溫度與更嚴苛的運作環境。
• 整合： 在相同微型封裝內，內建限流電阻或IC驅動器的LED之出現。

本資料手冊所代表的元件，是為滿足消費性及工業電子產品中，對緊湊性、自動化組裝及可靠性能的主流需求而設計。