SMD LED LTW-C19BZDS2-NB 規格書 - InGaN 白光晶片 - 2.5-3.0V - 70mW - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件提供 LTW-C19BZDS2-NB 的完整技術規格，這是一款表面黏著元件（SMD）LED 燈。此元件專為自動化印刷電路板（PCB）組裝而設計，適用於空間受限的應用。該 LED 採用超亮 InGaN（氮化銦鎵）白光晶片作為光源，封裝於具有黃色透鏡和黑色外殼的封裝內，並符合有害物質限制（RoHS）指令。

1.1 核心優勢

此 LED 的主要優勢包括其超薄外形，便於整合至輕薄裝置中。它包裝在 8mm 寬的載帶上，並捲繞於 7 英吋直徑的捲盤，完全相容於現代電子製造中使用的高速自動化取放設備。此元件亦設計為相容於紅外線（IR）迴焊製程，這是表面黏著技術組裝的標準。其電氣特性與積體電路（IC）相容，簡化了驅動電路設計。

1.2 目標市場與應用

此 LED 針對廣泛的電子設備製造商。其主要應用包括但不限於：

• 通訊設備：路由器、數據機和手持裝置的狀態指示燈。
• 辦公室自動化：筆記型電腦、計算器和控制面板的鍵盤與按鍵背光。
• 消費性電子產品與家電：電源狀態燈、功能指示燈。
• 工業設備：面板指示燈和機器狀態燈。
• 微型顯示器與符號照明：小規模資訊照明。

2. 技術參數深入解析

本節在標準測試條件（Ta=25°C）下，對 LED 的關鍵性能參數提供詳細、客觀的詮釋。

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，不適用於連續操作。

• 功率消耗（Pd）：70 mW。這是 LED 封裝能以熱形式散發的最大功率。
• 連續順向電流（IF）：20 mA DC。可施加的最大穩態電流。
• 峰值順向電流：100 mA，僅允許在脈衝條件下（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）使用，以防止過熱。
• 靜電放電（ESD）閾值（HBM）：2000V。此人體模型額定值表示中等程度的 ESD 敏感性；需要適當的處理程序。
• 操作溫度範圍：-20°C 至 +80°C。可靠運作的環境溫度範圍。
• 儲存溫度範圍：-30°C 至 +100°C。
• 紅外線迴焊條件：可承受最高 260°C 的峰值溫度，最長 10 秒，這是無鉛（Pb-free）焊接製程的標準。

2.2 電光特性

這些參數在指定的測試條件下（通常 IF = 2mA）獲得保證。

• 發光強度（Iv）：範圍從最小值 11.0 mcd 到最大值 45.0 mcd，典型值為 28.0 mcd。強度是使用經過濾波以匹配 CIE 明視覺響應曲線的感測器測量的。
• 視角（2θ1/2）：80 度。這是發光強度降至其軸向峰值一半時的全角，定義了光束的擴散範圍。
• 色度座標（x, y）：在 CIE 1931 色度圖上約為（0.31, 0.31）。這定義了 LED 的白點顏色。這些座標的容差為 ±0.01。
• 順向電壓（VF）：在 2mA 時介於 2.50V 和 3.00V 之間，典型值為 2.70V。這是 LED 導通電流時的跨壓。
• 逆向電壓（VR）：5.0V 至 9.0V。重要注意事項：此參數僅用於 IR 測試表徵。該元件並非設計用於逆向偏壓操作。
• 逆向電流（IR）：施加 5V 逆向電壓時，最大為 10 μA。

3. 分級系統說明

LED 在生產後會根據關鍵參數進行分級（binning）以確保一致性。分級代碼標示在包裝上。

3.1 順向電壓（VF）等級

在 IF=2mA 時分級。分級代碼（10, A10, B10, B11, 12）代表從 2.50-2.60V 到 2.90-3.00V 遞增的電壓範圍，每個等級的容差為 ±0.1V。

3.2 發光強度（Iv）等級

在 IF=2mA 時分級。分級代碼 L、M、N 分別代表強度範圍：11.0-18.0 mcd、18.0-28.0 mcd 和 28.0-45.0 mcd，每個等級的容差為 ±15%。

3.3 色調（顏色）等級

由 IF=2mA 時在 CIE 1931 圖上的色度座標（x, y）定義。分級代碼 S1、S2、S3、S5 定義了色度圖上的特定四邊形區域，確保同一等級內的 LED 具有一致的白光顏色。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（圖1、圖5），但以下分析基於提供的表格數據和標準 LED 行為。

4.1 順向電流 vs. 順向電壓（I-V 曲線）

順向電壓（VF）是在 2mA 的低測試電流下指定的。對於典型的 InGaN LED，VF 與電流呈對數關係。在最大連續電流 20mA 下操作，將導致 VF 高於 2mA 下列出的 2.70V 典型值。設計師必須參考或推導完整的 I-V 曲線，以計算正確的串聯電阻或恆流驅動電壓。

4.2 發光強度 vs. 順向電流

發光強度（Iv）高度依賴於順向電流。指定的 Iv 值是在 2mA 下測得的。強度通常隨電流超線性增加，然後在較高電流下可能因熱效應和效率下降而飽和。20mA 的最大連續電流額定值表明該元件可以比測試條件更強地驅動以獲得更高輸出，但這將增加功率消耗和接面溫度，可能影響壽命和顏色穩定性。

4.3 溫度依賴性

操作溫度範圍為 -20°C 至 +80°C。與所有 LED 一樣，此元件的性能對溫度敏感。通常，順向電壓（VF）隨溫度升高而降低（負溫度係數）。更重要的是，發光輸出（Iv）通常隨接面溫度上升而降低。對於需要穩定光輸出的應用，PCB 的熱管理以及考慮 LED 的操作環境至關重要。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

規格書包含詳細的尺寸圖。關鍵注意事項：所有尺寸均以毫米為單位，除非另有說明，標準公差為 ±0.1 mm。實體佔位設計符合 EIA 標準封裝以確保相容性。

5.2 推薦 PCB 焊接墊佈局

提供了建議的焊墊圖形（pad geometry），以確保在迴焊過程中焊接可靠且對位準確。遵循此建議有助於獲得良好的焊錫圓角和機械強度。

5.3 極性識別

規格書圖示標明了元件上的陰極和陽極標記。組裝時必須注意正確的極性，因為施加逆向電壓可能損壞 LED。

6. 焊接與組裝指南

6.1 紅外線迴焊參數（無鉛製程）

建議了詳細的迴焊溫度曲線。關鍵參數包括預熱區（150-200°C）、預熱時間（最長 120 秒）、峰值溫度不超過 260°C，以及高於 260°C 的時間限制在最長 10 秒。LED 最多可承受此曲線兩次。關鍵須注意，最佳曲線取決於特定的 PCB 組裝；建議進行板級表徵。

6.2 手工焊接

若需手工焊接，應使用烙鐵頭溫度不超過 300°C，且焊接時間應限制在最長 3 秒。此操作僅應進行一次。

6.3 儲存與處理條件

ESD 預防措施：該元件的 ESD 閾值為 2000V（HBM）。為防止靜電放電損壞，必須使用防靜電腕帶並在正確接地的設備上進行處理。

濕度敏感性：LED 包裝在帶有乾燥劑的防潮袋中。一旦打開原始密封袋，元件具有有限的車間壽命（MSL 3）。建議在暴露後一週內完成紅外線迴焊。若開封後需長時間儲存，應在焊接前以 60°C 烘烤至少 20 小時，或儲存在密封乾燥環境中（例如，使用乾燥劑或氮氣）。

儲存環境：未開封的包裝應儲存在 ≤30°C 且 ≤90% RH 的環境中。已開封的包裝或元件應儲存在 ≤30°C 且 ≤60% RH 的環境中。

6.4 清潔

若需在焊接後進行清潔，僅應使用指定的溶劑。將 LED 在室溫下浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘是可接受的。未指定的化學品可能損壞封裝材料。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

LED 供應於 8mm 寬的凸版載帶上，捲繞於 7 英吋（178mm）直徑的捲盤。標準捲盤數量為 4000 件。剩餘訂單的最小包裝數量為 500 件。包裝符合 ANSI/EIA 481 規範。載帶有覆蓋帶密封元件口袋。

7.2 料號解讀

料號 LTW-C19BZDS2-NB 包含關於產品系列、顏色和特定分級選擇（可能針對強度和顏色）的編碼資訊。確切的解碼是專有的，但它標識了此特定型號，具有黃色透鏡/黑色外殼和 InGaN 白光晶片。

8. 應用建議與設計考量

8.1 典型應用電路

最常見的驅動方法是使用簡單的串聯電阻來限制電流。電阻值（R）計算為 R = (電源電壓 - VF) / IF，其中 VF 是期望操作電流（IF）下的順向電壓。為了在變化的 VF 或電源電壓下獲得穩定電流，建議使用恆流驅動器（線性或開關式），特別是對於需要一致亮度的應用。

8.2 熱管理

最大功率消耗為 70mW，熱設計對於可靠性很重要。確保 PCB 有足夠的銅面積連接到 LED 焊墊以作為散熱片。在未評估產生的接面溫度前，避免在高環境溫度下以最大電流操作。

8.3 光學設計

80 度視角提供了寬廣、擴散的光束，適用於需要區域均勻照明的指示燈和背光。對於更聚焦的光線，則需要二次光學元件（透鏡）。

9. 技術比較與差異化

此 LED 在其同類產品中的關鍵差異化特點在於其結合了 InGaN 白光晶片（通常在某些方面提供比舊的藍光晶片加螢光粉技術更高的效率和更好的顯色性）、其用於美觀或光學濾波目的的特定黃色透鏡/黑色外殼封裝，以及其用於顏色和強度一致性的詳細分級結構。70mW 的功率額定值和 20mA 的電流能力對於小型 SMD LED 是標準的，定位於通用指示燈用途。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

問：我可以用 3.3V 邏輯電平驅動這個 LED 嗎？

答：可以。在 2mA 下典型 VF 為 2.7V，可以使用簡單的串聯電阻配合 3.3V 電源。根據您期望的操作電流計算電阻值。

問：Iv 等級（L、M、N）之間有什麼區別？

答：它們代表不同的保證最小光輸出水平。等級 N 提供最高的強度（28-45 mcd），而等級 L 是最低的（11-18 mcd）。請根據您應用的亮度需求進行選擇。

問：是否需要逆向保護二極體？

答：雖然 LED 可以承受小的逆向電流（在 5V 下最大 10 μA），但它並非設計用於逆向操作。在可能出現逆向電壓的電路中（例如，交流耦合、電感性負載），強烈建議使用一個與 LED 並聯的外部保護二極體（陰極對陽極）。

問：如何解讀色調等級座標？

答：S1、S2、S3、S5 等級定義了 CIE 色度圖上的區域。同一等級內的 LED 將具有視覺上相似的白光顏色。對於多個 LED 之間顏色匹配至關重要的應用，指定嚴格的色調等級是必要的。

11. 實際使用案例

情境：為消費級路由器設計狀態指示燈。

LED 需要指示電源開啟和網路活動。穩定的綠光常用於電源指示，但此白光 LED 可用於彩色擴散片後方，或營造現代化的白光美學。

設計步驟：

1. 驅動電路：使用路由器的 3.3V 電源軌。目標操作電流為 10mA，以獲得良好的可見度且不會消耗過多功率。假設 VF 為 2.8V（保守估計），計算串聯電阻：R = (3.3V - 2.8V) / 0.01A = 50 歐姆。使用標準的 51 歐姆電阻。

2. 熱管理：功率消耗：Pd = VF * IF = 2.8V * 0.01A = 28mW，遠低於 70mW 的最大值。

3. PCB 佈局：遵循規格書中推薦的焊墊佈局。在焊墊周圍添加少量銅箔以利散熱。

4. 元件選擇：從等級 M 或 N 訂購以獲得足夠亮度。如果跨不同路由器型號使用多個單元，請指定一致的色調等級（例如 S2）以確保顏色匹配。

12. 工作原理簡介

此 LED 基於由 InGaN（氮化銦鎵）製成的半導體晶片。當在此材料的 p-n 接面上施加順向電壓時，電子和電洞復合，以光子（光）的形式釋放能量。InGaN 層的特定組成經過設計，可發射藍光或近紫外光譜的光。為了產生白光，此主要發射光與封裝內部的螢光粉塗層結合。螢光粉吸收部分藍光並以較長波長（黃光、紅光）重新發射，與剩餘的藍光混合以產生白色的視覺感知。黃色透鏡可能進一步修改光譜輸出或提供擴散效果。

13. 技術趨勢與背景

基於 InGaN 的白光 LED 代表了固態照明的重大進步。與此元件相關的關鍵產業趨勢包括：

效率提升：持續的材料科學研究旨在提高晶片的內部量子效率（IQE）和螢光粉的轉換效率，從而實現更高的每瓦流明數（lm/W）。

色彩品質：開發多螢光粉混合物和新穎的螢光粉材料，以改善顯色指數（CRI），使白光看起來更自然。

微型化：對更輕薄、更小的消費性電子產品的追求，持續推動著具有更小佔位面積和更低高度的 LED，如此元件的超薄特性。

可靠性與壽命：封裝材料和熱管理的改進正在延長 SMD LED 的操作壽命，使其適用於更嚴苛的應用。此規格書中詳細的儲存和處理指南反映了產業透過供應鏈維持可靠性的關注點。