目錄
1. 產品概述
本文件提供一款採用超亮氮化銦鎵 (InGaN) 白光晶片之表面黏著元件 (SMD) 發光二極體 (LED) 的完整技術規格。此元件專為自動化組裝製程設計，並符合 RoHS 與綠色產品標準，適用於注重環保的電子設計。
此 LED 以業界標準的 8mm 載帶包裝於 7 英吋直徑捲盤上，便於大量、自動化的取放生產。其設計相容於紅外線 (IR) 迴焊製程，此為現代表面黏著技術 (SMT) 組裝線的標準。此元件亦標示為 I.C. 相容，意指其電氣特性適合直接與積體電路輸出介接，在許多應用中無需額外的驅動電路。
2. 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。這些額定值是在環境溫度 (Ta) 25°C 下指定，在任何操作條件下均不得超過。
- 功率消耗 (Pd)：72 mW。這是 LED 封裝能以熱形式散發的最大總功率。
- 峰值順向電流 (IF(PEAK))：100 mA。此電流僅允許在脈衝條件下使用，工作週期為 1/10，脈衝寬度為 0.1ms。不應用於直流操作。
- 直流順向電流 (IF)：20 mA。這是建議用於可靠長期運作的最大連續順向電流。
- 逆向電壓 (VR)：5 V。施加超過此限制的逆向電壓可能導致立即且災難性的故障。規格書明確指出，逆向電壓不能用於持續運作。
- 操作溫度範圍 (Topr)：-30°C 至 +85°C。保證元件在此環境溫度範圍內正常運作。
- 儲存溫度範圍 (Tstg)：-55°C 至 +105°C。
- 紅外線焊接條件：封裝在迴焊焊接期間可承受最高 260°C 的峰值溫度，最長 10 秒。
3. 電氣與光學特性
典型的電氣與光學特性是在環境溫度 25°C 及順向電流 (IF) 5 mA 下量測，除非另有說明。此為元件性能的基準。
- 發光強度 (IV)：45.0 mcd (最小值)，180.0 mcd (最大值)。強度是使用近似 CIE 明視覺響應曲線的感測器與濾光片組合進行量測。特定單元的實際值會落在分級範圍內 (參閱第 4 節)。
- 視角 (2θ1/2)：130 度 (典型值)。此寬視角表示其為朗伯或近似朗伯發光模式，適用於需要廣域照明的應用。
- 色度座標 (x, y)：x=0.203, y=0.319 (典型值)。這些在 CIE 1931 色度圖上的座標定義了 LED 的白點。這些值有 ±0.01 的公差，且特定單元會據此分級。
- 順向電壓 (VF)：2.55 V (最小值)，3.15 V (最大值) 於 IF=5mA。典型值約在此範圍中心。VF亦受分級影響。
- 逆向電流 (IR)：10 µA (最大值) 於 VR=5V。
重要注意事項：
- 靜電放電注意：LED 對靜電放電 (ESD) 及電氣突波敏感。必須遵循適當的 ESD 處理程序，包括使用接地腕帶、防靜電手套，並確保所有設備妥善接地。
- 量測設備：色度座標與發光強度值使用 CAS140B 測試儀進行驗證。
4. 分級系統說明
為確保量產一致性，LED 會依性能分級。LTW-C190DA5 採用三維分級系統，針對順向電壓 (VF)、發光強度 (IV) 及色調 (色度座標 x, y) 進行分類。
4.1 順向電壓 (VF) 分級
在測試電流 5mA 下，單元分為三級：
- A 級： VF= 2.55V 至 2.75V
- B 級： VF= 2.75V 至 2.95V
- C 級： VF= 2.95V 至 3.15V
每個分級界限有 ±0.1V 的公差。
4.2 發光強度 (IV) 分級
在測試電流 5mA 下，單元分為三級：
- P 級： IV= 45.0 mcd 至 71.0 mcd
- Q 級： IV= 71.0 mcd 至 112.0 mcd
- R 級： IV= 112.0 mcd 至 180.0 mcd
每個分級界限有 ±15% 的公差。
4.3 色調 (色度) 分級
這是最複雜的分級參數，定義了白光在 CIE 1931 圖上的色點。定義了八個分級 (A1 至 A8)，每個代表 (x, y) 座標平面上的一個小四邊形區域。第 5 頁提供的表格與圖詳細說明了每個分級的準確角點座標。每個分級內的 (x, y) 值有 ±0.01 的公差。此系統讓設計師能為要求均勻白光外觀的關鍵應用，選擇具有極高顏色一致性的 LED。
5. 封裝與機械資訊
LED 以標準 SMD 封裝提供。具體封裝尺寸詳見規格書圖面。主要機械注意事項包括：
- 所有主要尺寸均以毫米提供，除非另有說明，公差為 ±0.10 mm (0.004")。
- 透鏡顏色指定為綠色，通常指封裝樹脂的顏色，而非發光顏色 (發光為白色)。
- 提供建議的焊墊尺寸，以確保迴焊時焊點可靠且對位準確。
6. 焊接、組裝與儲存指南
6.1 焊接製程
此元件完全相容於紅外線 (IR) 迴焊。建議的溫度曲線必須遵守絕對最大額定值 260°C 持續 10 秒的規定。典型的建議條件包括在 150-200°C 預熱階段最長 120 秒，接著峰值溫度不超過 260°C。高於液相線的時間與冷卻速率應根據標準 JEDEC 的 SMT 組裝指南進行控制。可使用烙鐵進行手工焊接，但有嚴格限制：烙鐵頭最高溫度 300°C，時間不超過 3 秒，且僅允許嘗試焊接一次。
6.2 儲存條件
適當儲存對維持可焊性至關重要：
- 密封包裝：儲存於 ≤ 30°C 及 ≤ 90% 相對濕度 (RH)。當含乾燥劑的防潮袋完好時，保存期限為一年。
- 已開封包裝：若原始包裝已開啟，儲存環境不得超過 30°C 和 60% RH。元件應在一週內使用。若需在原始包裝袋外長期儲存，必須將其置於含乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥櫃中。在原始包裝外儲存超過一週的元件，在焊接前需要進行烘烤預處理 (約 60°C 至少 20 小時)，以去除吸收的水氣並防止迴焊時發生爆米花損壞。
6.3 清潔
若焊接後需要清潔，僅應使用指定的溶劑。將 LED 在常溫下浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘是可接受的。使用未指定的化學液體可能損壞 LED 封裝。
7. 包裝與捲盤規格
產品供應方式適合自動化組裝：
- 包裝於 8mm 寬的凸版載帶中。
- 捲繞於標準 7 英吋 (178mm) 直徑捲盤上。
- 每滿捲包含 4000 顆。
- 零散訂單最小數量為 500 顆。
- 載帶與捲盤規格符合 ANSI/EIA 481-1-A-1994。
- 載帶中的空位以蓋帶密封。
- 捲盤上允許連續缺失元件 (缺燈) 的最大數量為兩顆。
8. 應用說明與設計考量
預期用途：此 LED 設計用於標準電子設備應用，包括辦公設備、通訊裝置及家用電器。
關鍵應用：規格書包含一項重要免責聲明。聲明指出，在需要極高可靠性的應用中使用此 LED 前必須諮詢，特別是故障可能危及生命或健康的應用。這包括但不限於航空、運輸、交通控制、醫療/生命維持系統及安全裝置。對於此類應用，必須採購具有適當可靠性認證的元件。
電路設計：由於 LED 的二極體特性，當連接到電壓源時，幾乎總是需要在 LED 串聯一個限流電阻或恆流驅動器。串聯電阻 (Rs) 的值可使用歐姆定律計算：Rs= (V電源- VF) / IF。設計師應使用所選分級或規格書中的最大 VF值，以確保在所有條件下都有足夠的電流。寬廣的 VF範圍 (2.55V-3.15V) 凸顯了此計算或使用主動式恆流驅動器以維持亮度一致的重要性。
熱管理：雖然不是高功率 LED，但遵守最大功率消耗 (72mW) 與操作溫度範圍對於使用壽命至關重要。過高的電流或不良的 PCB 熱設計導致接面溫度過高，將加速光衰並縮短運作壽命。
9. 技術比較與主要特點
LTW-C190DA5 代表一款用於一般指示與背光用途的標準亮度白光 SMD LED。其主要差異化特點包括：
- InGaN 技術：使用氮化銦鎵晶片是現代白光與藍光 LED 的標準，提供良好的效率與可靠性。
- RoHS/綠色合規：對現今大多數全球市場至關重要。
- 全面分級：三參數分級 (VF, IV, 色調) 允許為需要多顆 LED 間顏色或亮度一致性的應用進行精確選擇。
- SMT 相容性：8mm 載帶與捲盤包裝以及與 IR 迴焊的相容性，是實現經濟高效、大量生產的必備條件。
- 寬視角：130 度的視角使其適用於 LED 需要從廣泛位置而非僅從正軸方向可見的應用。
10. 常見問題 (FAQ)
Q1：驅動此 LED 的典型順向電壓是多少？
A1：在 5mA 下，典型 VF約為 2.85V，但可能從 2.55V 變化到 3.15V。設計時應始終以您所選分級中的最大 VF值為準，以確保達到所需的電流。
Q2：我可以用 20mA 連續驅動此 LED 嗎？
A2：可以，20mA 是建議的最大直流順向電流。在此最大值下運作將產生最高的光輸出，但與較低電流相比，可能會縮短長期使用壽命。始終需考慮熱管理。
Q3：如何解讀色調分級圖 (第 5 頁)？
A3：該圖將八個分級 (A1-A8) 繪製在 CIE 1931 色度圖上。每個分級是一個小四邊形。表格中的 (x, y) 座標定義了這些四邊形的角點。您選擇一個分級代碼，即可保證 LED 的色點落在圖表上該特定區域內。
Q4：我的組裝製程使用峰值 250°C 的迴焊溫度曲線。這可以接受嗎？
A4：可以，峰值 250°C 在指定的最大 260°C 限制內。確保高於焊料液相線溫度的總時間以及升溫/降溫速率根據標準 SMT 指南進行控制。
Q5：為什麼 ESD 保護對 LED 如此重要？
A5：LED 中的半導體接面對高壓靜電放電非常敏感，可能立即劣化或損壞元件。ESD 損壞可能不會立即顯現，但可能導致早期故障或性能改變。
LED規格術語詳解
LED技術術語完整解釋
一、光電性能核心指標
| 術語 | 單位/表示 | 通俗解釋 | 為什麼重要 |
|---|---|---|---|
| 光效（Luminous Efficacy） | lm/W（流明/瓦） | 每瓦電能發出的光通量，越高越節能。 | 直接決定燈具的能效等級與電費成本。 |
| 光通量（Luminous Flux） | lm（流明） | 光源發出的總光量，俗稱"亮度"。 | 決定燈具夠不夠亮。 |
| 發光角度（Viewing Angle） | °（度），如120° | 光強降至一半時的角度，決定光束寬窄。 | 影響光照範圍與均勻度。 |
| 色溫（CCT） | K（開爾文），如2700K/6500K | 光的顏色冷暖，低值偏黃/暖，高值偏白/冷。 | 決定照明氛圍與適用場景。 |
| 顯色指數（CRI / Ra） | 無單位，0–100 | 光源還原物體真實顏色的能力，Ra≥80為佳。 | 影響色彩真實性，用於商場、美術館等高要求場所。 |
| 色容差（SDCM） | 麥克亞當橢圓步數，如"5-step" | 顏色一致性的量化指標，步數越小顏色越一致。 | 保證同一批燈具顏色無差異。 |
| 主波長（Dominant Wavelength） | nm（奈米），如620nm（紅） | 彩色LED顏色對應的波長值。 | 決定紅、黃、綠等單色LED的色相。 |
| 光譜分佈（Spectral Distribution） | 波長 vs. 強度曲線 | 顯示LED發出的光在各波長的強度分佈。 | 影響顯色性與顏色品質。 |
二、電氣參數
| 術語 | 符號 | 通俗解釋 | 設計注意事項 |
|---|---|---|---|
| 順向電壓（Forward Voltage） | Vf | LED點亮所需的最小電壓，類似"啟動門檻"。 | 驅動電源電壓需≥Vf，多個LED串聯時電壓累加。 |
| 順向電流（Forward Current） | If | 使LED正常發光的電流值。 | 常採用恆流驅動，電流決定亮度與壽命。 |
| 最大脈衝電流（Pulse Current） | Ifp | 短時間內可承受的峰值電流，用於調光或閃光。 | 脈衝寬度與佔空比需嚴格控制，否則過熱損壞。 |
| 反向電壓（Reverse Voltage） | Vr | LED能承受的最大反向電壓，超過則可能擊穿。 | 電路中需防止反接或電壓衝擊。 |
| 熱阻（Thermal Resistance） | Rth（°C/W） | 熱量從晶片傳到焊點的阻力，值越低散熱越好。 | 高熱阻需更強散熱設計，否則結溫升高。 |
| 靜電放電耐受（ESD Immunity） | V（HBM），如1000V | 抗靜電打擊能力，值越高越不易被靜電損壞。 | 生產中需做好防靜電措施，尤其高靈敏度LED。 |
三、熱管理與可靠性
| 術語 | 關鍵指標 | 通俗解釋 | 影響 |
|---|---|---|---|
| 結溫（Junction Temperature） | Tj（°C） | LED晶片內部的實際工作溫度。 | 每降低10°C，壽命可能延長一倍；過高導致光衰、色漂移。 |
| 光衰（Lumen Depreciation） | L70 / L80（小時） | 亮度降至初始值70%或80%所需時間。 | 直接定義LED的"使用壽命"。 |
| 流明維持率（Lumen Maintenance） | %（如70%） | 使用一段時間後剩餘亮度的百分比。 | 表徵長期使用後的亮度保持能力。 |
| 色漂移（Color Shift） | Δu′v′ 或 麥克亞當橢圓 | 使用過程中顏色的變化程度。 | 影響照明場景的顏色一致性。 |
| 熱老化（Thermal Aging） | 材料性能下降 | 因長期高溫導致的封裝材料劣化。 | 可能導致亮度下降、顏色變化或開路失效。 |
四、封裝與材料
| 術語 | 常見類型 | 通俗解釋 | 特點與應用 |
|---|---|---|---|
| 封裝類型 | EMC、PPA、陶瓷 | 保護晶片並提供光學、熱學介面的外殼材料。 | EMC耐熱好、成本低；陶瓷散熱優、壽命長。 |
| 晶片結構 | 正裝、倒裝（Flip Chip） | 晶片電極佈置方式。 | 倒裝散熱更好、光效更高，適用於高功率。 |
| 螢光粉塗層 | YAG、矽酸鹽、氮化物 | 覆蓋在藍光晶片上，部分轉化為黃/紅光，混合成白光。 | 不同螢光粉影響光效、色溫與顯色性。 |
| 透鏡/光學設計 | 平面、微透鏡、全反射 | 封裝表面的光學結構，控制光線分佈。 | 決定發光角度與配光曲線。 |
五、質量控制與分檔
| 術語 | 分檔內容 | 通俗解釋 | 目的 |
|---|---|---|---|
| 光通量分檔 | 代碼如 2G、2H | 按亮度高低分組，每組有最小/最大流明值。 | 確保同一批產品亮度一致。 |
| 電壓分檔 | 代碼如 6W、6X | 按順向電壓範圍分組。 | 便於驅動電源匹配，提高系統效率。 |
| 色區分檔 | 5-step MacAdam橢圓 | 按顏色坐標分組，確保顏色落在極小範圍內。 | 保證顏色一致性，避免同一燈具內顏色不均。 |
| 色溫分檔 | 2700K、3000K等 | 按色溫分組，每組有對應的坐標範圍。 | 滿足不同場景的色溫需求。 |
六、測試與認證
| 術語 | 標準/測試 | 通俗解釋 | 意義 |
|---|---|---|---|
| LM-80 | 流明維持測試 | 在恆溫條件下長期點亮，記錄亮度衰減數據。 | 用於推算LED壽命（結合TM-21）。 |
| TM-21 | 壽命推演標準 | 基於LM-80數據推算實際使用條件下的壽命。 | 提供科學的壽命預測。 |
| IESNA標準 | 照明工程學會標準 | 涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。 | 行業公認的測試依據。 |
| RoHS / REACH | 環保認證 | 確保產品不含有害物質（如鉛、汞）。 | 進入國際市場的准入條件。 |
| ENERGY STAR / DLC | 能效認證 | 針對照明產品的能效與性能認證。 | 常用於政府採購、補貼項目，提升市場競爭力。 |