SMD LED LTW-482DS5 規格書 - 白色 InGaN，黃色透鏡 - 電氣與光學規格

1. 產品概述

LTW-482DS5 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。它屬於一系列專為空間受限應用所設計的元件家族。此元件結合了超高亮度的白色 InGaN（氮化銦鎵）半導體晶片與黃色透鏡，以產生特定的色彩輸出。此 LED 的結構使其能相容於大量電子製造中普遍使用的標準紅外線（IR）迴焊製程。

此元件的核心優勢在於其微型化的外型尺寸，以及適用於自動化取放設備，從而簡化生產流程。它被歸類為 EIA（電子工業聯盟）標準封裝，確保了與業界組裝線的廣泛相容性。此元件亦標示為 I.C.（積體電路）相容，這意味著在許多情況下，它可以由微控制器或其他數位電路提供的典型邏輯位準電壓直接驅動，而無需複雜的中間驅動級。

此 LED 的目標市場涵蓋廣泛的消費性與工業電子產品。主要應用包括狀態指示、鍵盤與按鍵背光，以及整合至微型顯示器。它亦常見於通訊設備、辦公室自動化裝置、各種家電，以及需要緊湊、可靠光源的室內標誌或符號照明。

2. 技術規格深入解析

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義了可能導致 LED 永久損壞的極限值。這些數值是在環境溫度（Ta）為 25°C 下指定的。最大連續直流順向電流（IF）為 20 mA。允許較高的峰值順向電流 100 mA，但僅限於嚴格 1/10 工作週期且脈衝寬度不超過 0.1 毫秒的脈衝條件下。最大功耗為 72 毫瓦（mW）。此元件額定工作溫度範圍為 -20°C 至 +80°C，並可在 -40°C 至 +85°C 的環境中儲存。組裝時的一個關鍵額定值是紅外線焊接條件，在迴焊過程中，溫度不得超過 260°C，持續時間為 10 秒。

2.2 電氣與光學特性

典型工作特性是在 Ta=25°C 和順向電流（IF）為 5 mA（一個常見的測試條件）下測量的。順向電壓（VF）範圍從最小值 2.55 伏特到最大值 3.15 伏特，典型值隱含在此範圍內。發光強度（Iv），即感知亮度的度量，範圍很廣，從 71.0 毫燭光（mcd）到 280.0 mcd。這種變異是透過分級系統來管理的。視角（2θ1/2），定義為發光強度降至軸上值一半時的角度，為 130 度，表示光束模式非常寬廣。色度座標，定義了 CIE 1931 色彩空間中的色點，在測試條件下指定為 x=0.304 和 y=0.301。反向電流（IR）保證在反向電壓（VR）為 5V 時小於 10 微安培，儘管此元件並非設計用於反向操作。

3. 分級系統說明

為確保大量生產的一致性，LED 會根據性能進行分級。LTW-482DS5 針對順向電壓（VF）、發光強度（Iv）和色調（色點）採用三維分級系統。

3.1 順向電壓（VF）分級

VF 以 0.1V 為間隔進行分級，從 V1（2.55V - 2.65V）到 V6（3.05V - 3.15V）。每個級別容差為 ±0.1V。這使得設計師可以為需要均勻亮度的應用（當使用恆壓源驅動時）選擇電壓範圍更窄的 LED，或更好地匹配限流電阻的計算。

3.2 發光強度（Iv）分級

發光強度分為三個主要代碼：Q（71.0 - 112.0 mcd）、R（112.0 - 180.0 mcd）和 S（180.0 - 280.0 mcd）。每個級別範圍的容差為 ±15%。對於在多個 LED 之間需要一致感知亮度的應用（例如背光陣列或狀態指示燈群組），此分級至關重要。

3.3 色調（色彩）分級

色度座標（x, y）被分為六個區域，標記為 S1 到 S6。每個級別在 CIE 1931 色度圖上定義了一個四邊形區域。這些級別的排列旨在將具有相似白色色溫和色調的 LED 分組。每個座標在其級別內的容差為 ±0.01。這確保了當多個 LED 並排使用時的顏色均勻性。提供的圖表在色度圖上直觀地標示了這些 S1-S6 區域。

4. 性能曲線分析

規格書參考了典型的性能曲線，這些曲線以圖形方式呈現關鍵參數之間的關係。雖然提供的文本中未詳細說明具體圖表，但此類 LED 的標準曲線通常包括：

• 順向電流 vs. 順向電壓（I-V 曲線）：這條非線性曲線顯示電壓如何隨電流增加。對於設計驅動電路至關重要，尤其是在使用帶有串聯電阻的恆壓電源時。
• 發光強度 vs. 順向電流：此曲線顯示光輸出如何隨驅動電流增加。通常在一定範圍內呈線性，但在較高電流下會飽和。
• 發光強度 vs. 環境溫度：此曲線展示了光輸出的熱降額效應。隨著 LED 接面溫度升高，其發光效率會下降。理解這一點對於應用中的熱管理至關重要。
• 相對光譜功率分佈：對於白光 LED，此圖表顯示了每個波長發射的光強度。像 InGaN 類型的白光 LED，通常晶片本身會有一個藍色發射峰，結合螢光粉塗層產生的更寬的黃色發射，從而形成感知的白光。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此 LED 符合標準 SMD 封裝外形。所有關鍵尺寸，如長度、寬度、高度和引腳間距，均以毫米為單位提供，標準容差為 ±0.1 毫米，除非另有說明。透鏡顏色為黃色，光源（晶片）顏色為白色。規格書中包含詳細的尺寸圖，供 PCB 焊盤設計使用。

5.2 極性識別與焊盤設計

元件包含標記或結構特徵（如切角或圓點）以指示陰極（負極）引腳。提供了建議的 PCB 焊盤佈局，以確保在迴焊過程中及之後形成良好的焊點、可靠的電氣連接和最佳的機械穩定性。也可能指定相對於封裝方向的焊接方向，以防止墓碑效應（即一端翹離焊盤）。

6. 焊接與組裝指南

6.1 紅外線迴焊溫度曲線

為無鉛（Pb-free）焊接製程提供了建議的迴焊溫度曲線。關鍵參數包括預熱階段、高於液相線的定義時間、不超過 260°C 的峰值溫度，以及在該峰值溫度的時間限制在最多 10 秒。此曲線旨在最小化 LED 封裝的熱應力，同時確保可靠的焊點。需強調的是，最佳曲線可能因具體的 PCB 設計、錫膏和迴焊爐特性而異。

6.2 儲存與處理

此 LED 為濕度敏感元件（MSL 3）。當密封在帶有乾燥劑的原廠防潮袋中時，在儲存溫度 ≤30°C 且相對濕度（RH）≤90% 的條件下，其保存期限為一年。一旦打開袋子，元件應儲存在 ≤30°C 且 ≤60% RH 的環境中。建議在開封後一週內完成紅外線迴焊製程。若在原始包裝外儲存超過一週，則在焊接前需要在大約 60°C 下烘烤至少 20 小時，以去除吸收的水分並防止迴焊過程中發生 "爆米花" 損壞。

6.3 清潔

如果需要在焊接後進行清潔，應僅使用指定的溶劑。建議將 LED 在室溫下浸入乙醇或異丙醇中不超過一分鐘。未指定的化學清潔劑可能會損壞塑膠透鏡或封裝材料。

6.4 ESD（靜電放電）預防措施

LED 容易受到靜電和電壓突波的損壞。在處理和組裝過程中必須實施適當的 ESD 控制措施。這包括使用接地腕帶、防靜電手套，並確保所有設備和工作檯面都正確接地。

7. 包裝與訂購資訊

LTW-482DS5 以供自動化組裝的包裝形式供應。元件放置在 8 毫米寬的凸版載帶中。此載帶捲繞在標準 7 英吋（約 178 毫米）直徑的捲盤上。每整捲包含 3000 個元件。對於少於整捲的數量，剩餘庫存的最小包裝數量為 500 個。載帶和捲盤包裝符合 ANSI/EIA-481 規範。載帶有覆蓋密封以保護元件，並且對載帶中連續缺失元件的最大數量有限制。

8. 應用說明與設計考量

8.1 驅動 LED

LED 是一種電流驅動元件。最常見且穩定的操作方法是使用恆流源。如果使用恆壓源（如微控制器 GPIO 腳位或穩壓電源軌），則必須在 LED 上串聯一個限流電阻。電阻值（R）可以使用歐姆定律計算：R = (V_電源 - VF_LED) / I_期望。例如，要從 5V 電源以典型的測試電流 5mA 驅動 LED，假設 VF 為 2.8V：R = (5V - 2.8V) / 0.005A = 440 歐姆。標準的 470 歐姆電阻將是合適的選擇。還應檢查電阻的額定功率：P = I²R = (0.005)² * 470 = 0.01175W，因此標準的 1/8W（0.125W）電阻綽綽有餘。

8.2 熱管理

雖然功耗很低（最大 72 mW），但有效的熱管理對於使用壽命和維持光輸出仍然很重要。LED 的性能會隨著接面溫度升高而下降。PCB 本身充當散熱片。確保連接到 LED 散熱焊盤或引腳的銅箔面積足夠，並在封閉情況下提供通風，有助於散熱。避免長時間同時在絕對最大電流和溫度下操作 LED。

8.3 光學設計

130 度的視角產生非常寬廣、擴散的光束。這對於需要從廣泛角度可見的區域照明或狀態指示燈來說是理想的。對於需要更聚焦光束的應用，則需要在外部添加二次光學元件（如透鏡或導光管）。黃色透鏡會過濾發出的白光，使最終輸出顏色偏向較暖的色調。

9. 技術比較與差異化

LTW-482DS5 透過其白色 InGaN 晶片與黃色透鏡的特定組合來實現差異化。與使用透明透鏡的標準白光 LED 相比，此產品提供了獨特、更溫暖的色彩輸出，這可能符合特定的美學或功能要求（例如，模擬白熾指示燈）。其寬視角是相對於用於聚光的窄角 LED 的一個關鍵特點。針對電壓、強度和色彩的全面分級系統，為多 LED 應用提供了一致性，這在低成本或通用 LED 產品中可能沒有如此嚴格的定義。其符合自動放置和紅外線迴焊標準，使其成為現代自動化電子製造的可靠選擇。

10. 常見問題（FAQ）

問：我可以直接用 3.3V 微控制器腳位驅動這個 LED 嗎？

答：有可能，但這取決於 LED 的順向電壓（VF）。如果 LED 的 VF 在其範圍的低端（例如 2.6V），則有 0.7V 的壓差。在期望的 5mA 電流下，這需要一個 R = 0.7V / 0.005A = 140 歐姆的電阻。這是可行的。然而，如果 LED 的 VF 是 3.1V，則壓差僅為 0.2V，需要一個 40 歐姆的電阻。在 5mA 電流下，微控制器內部驅動器的壓降可能變得顯著，可能導致 LED 無法正常點亮或亮度不一致。對於在所有 VF 級別中獲得一致的性能，使用驅動電路（如電晶體）更為可靠。

問：透鏡顏色和光源顏色有什麼區別？

答：光源顏色指的是半導體晶片本身在光線通過封裝透鏡之前發出的光。在這裡，它是一個白色 InGaN 晶片。透鏡顏色是形成 LED 圓頂的塑膠封裝體的顏色。黃色透鏡充當濾光片，吸收某些波長（如藍色）並透射其他波長（黃色、紅色），導致最終發出的光看起來比原始白色晶片輸出更溫暖（更偏黃/琥珀色）。

問：如果元件不設計用於反向操作，為什麼反向電流（IR）規格很重要？

答：IR 測試主要是一種品質和可靠性測試。高的反向漏電流可能表示半導體接面存在缺陷。此外，在 LED 可能暴露於反向電壓瞬變（即使是短暫的）的電路設計中，了解最大漏電流有助於設計保護電路，以防止損壞或意外的電路行為。

問：如何解讀包裝上的分級代碼？

答：包裝標籤應包含 VF、Iv 和色調分級的代碼（例如，V3R-S4）。這讓您可以了解該批次 LED 的具體性能範圍。對於需要嚴格一致性的關鍵應用，您可以在訂購時指定確切的分級代碼。

11. 實際應用範例

範例 1：鍵盤背光

在筆記型電腦鍵盤中，可以將多個 LTW-482DS5 LED 放置在透明的鍵帽層下方。它們寬廣的 130 度視角確保了整個鍵盤的均勻照明。黃色透鏡提供了暖白色背光，通常被認為比冷白色更柔和，尤其是在低光環境下。設計師會選擇來自相同發光強度（Iv）和色調（Sx）級別的 LED，以確保整個鍵盤的顏色和亮度均勻。

範例 2：工業狀態指示燈面板

在工業設備的控制面板上，這些 LED 可用作 "電源開啟" 等狀態指示燈。