目錄
- 1. 產品概述
- 1.1 產品特點
- 1.2 應用領域
- 2. 技術參數：深入客觀解讀
- 2.1 絕對最大額定值
- 2.2 電氣與光學特性
- 3. 分級系統說明
- 3.1 順向電壓 (Vf) 分級
- 3.2 發光強度 (Iv) 分級
- 3.3 顏色 (色度) 分級
- 4. 性能曲線分析
- 4.1 空間分佈
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸
- 5.2 建議PCB焊接墊
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 紅外線迴焊溫度曲線
- 6.2 清潔
- 6.3 儲存條件
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 載帶與捲盤規格
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用場景
- 8.2 設計考量
- 9. 注意事項與可靠性說明
- 10. 技術比較與市場定位
- 11. 常見問題 (基於技術參數)
- 12. 實務設計與使用案例
- 13. 工作原理簡介
- 14. 技術趨勢
1. 產品概述
本文件詳細說明 LTSA-S020ZWETA 表面黏著型發光二極體 (SMD LED) 的規格。此元件專為自動化印刷電路板 (PCB) 組裝製程設計，適用於各類電子設備中空間受限的應用。
1.1 產品特點
- 符合 RoHS (危害性物質限制指令) 規範。
- 採用 12mm 載帶包裝於 7 英吋直徑捲盤，便於自動化處理。
- 預處理至 JEDEC 濕度敏感等級 (MSL) 2a。
- 參考 AEC-Q101 Rev D 標準進行資格認證，此為分離式半導體元件的標準。
- 標準 EIA (電子工業聯盟) 封裝外型。
- 與積體電路 (I.C.) 相容的驅動位準。
- 相容於標準自動貼片設備。
- 適用於紅外線 (IR) 迴焊製程。
1.2 應用領域
此 LED 適用於多種電子設備。規格書特別提及在工程車輛配件功能中的應用。其通用特性使其適合消費性電子產品、指示燈及背光應用，尤其適用於需要帶有黃色調白光光源的場合。
2. 技術參數：深入客觀解讀
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。不保證在此條件下運作。
- 功率消耗 (Pd)：100 mW。這是封裝能夠以熱形式散發的最大功率。
- 峰值順向電流 (IF(PEAK))：50 mA。這是最大瞬間電流，通常在脈衝條件下指定 (1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度) 以管理熱應力。
- 直流順向電流 (IF)：30 mA。這是可靠運作的最大連續順向電流。
- 工作溫度範圍 (Topr)：-40°C 至 +100°C。這是元件設計運作的環境溫度範圍。
- 儲存溫度範圍 (Tstg)：-40°C 至 +100°C。非運作狀態下的儲存溫度範圍。
2.2 電氣與光學特性
這些參數在標準環境溫度 25°C 下量測，定義了元件的典型性能。
- 發光強度 (IV)：180 - 450 mcd (毫燭光)，於測試電流 (IF) 2 mA 下量測。此參數量測特定方向上的感知亮度。寬廣的範圍表示採用分級系統 (見第 3 節)。
- 視角 (2θ1/2)：120 度 (典型值)。這是發光強度降至軸向 (中心軸) 值一半時的全角，表示寬廣的視角模式。
- 色度座標 (x, y)：x=0.3197, y=0.3131，於 IF=2 mA 下量測。這些 CIE 1931 座標在色度圖上定義了白光的色點。
- 順向電壓 (VF)：2.25 - 2.95 V，於 IF=2 mA 下量測。LED 導通電流時的跨壓降。此處亦採用分級系統。
- 逆向電壓 (VZ)：6 - 8 V，於 IZ=10 mA 下量測。此為齊納或崩潰電壓。重要：此元件並非設計用於逆向操作；此參數僅供 IR 測試用途。
- 逆向電流 (IR)：10 μA (最大值)，於 VR=5V 下量測。施加逆向偏壓時的小量漏電流。
- ESD 耐受電壓：2000 V (人體放電模型)。這表示具有中等程度的靜電放電保護能力。
3. 分級系統說明
為確保生產一致性，LED 會根據關鍵參數進行分類 (分級)。LTSA-S020ZWETA 採用三碼系統：Vf / Iv / 顏色 (例如：E3 / S2 / LL)。
3.1 順向電壓 (Vf) 分級
LED 根據其在 2 mA 下的順向電壓分為不同等級 (E1 至 E7)。每個等級的範圍為 0.1V，每個等級的整體容差為 ±0.1V。例如，等級 E3 涵蓋 Vf 從 2.45V 到 2.55V。
3.2 發光強度 (Iv) 分級
LED 根據其在 2 mA 下的亮度分為不同等級 (S1, S2, T1, T2)。這些等級代表遞增的亮度水準，其中 T2 等級提供最高輸出 (355-450 mcd)。每個等級的容差為 ±11%。
3.3 顏色 (色度) 分級
這是最複雜的分級參數。LED 根據其在 2 mA 下量測的 CIE (x, y) 色度座標進行分類。規格書提供詳細的表格，其中包含由色度圖上的四邊形區域定義的等級代碼 (例如：JL, JK, KL, LL, LK, ML, MK, NL, NK, OL, OK, PL, PK)。每個區域由四個 (x, y) 座標點指定。等級內色調 (x, y) 的容差為 ±0.01。通常會包含色度圖以視覺化這些等級。
4. 性能曲線分析
規格書包含典型的特性曲線，以協助理解設計。
4.1 空間分佈
極座標圖 (圖 2) 說明了 LED 的空間輻射模式。120 度的視角由此曲線確認，顯示光強度如何隨中心軸的角度變化。這對於需要特定照明模式的應用至關重要。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
此 LED 符合標準 SMD 封裝外型。關鍵尺寸包括本體尺寸、引腳間距和總高度。除非另有說明，所有尺寸均以毫米為單位，典型容差為 ±0.2 mm。透鏡顏色為黃色，而光源晶片材料為 InGaN，產生白光。
5.2 建議PCB焊接墊
提供焊盤圖，顯示 PCB 上建議的銅焊墊佈局，以確保可靠的焊接。這包括焊墊尺寸、形狀和間距，以確保在迴焊過程中形成適當的焊點並具有良好的機械附著力。
6. 焊接與組裝指南
6.1 紅外線迴焊溫度曲線
提供建議的紅外線迴焊溫度曲線，適用於無鉛焊接製程，並符合 J-STD-020 標準。此曲線定義了迴焊爐的關鍵參數：預熱溫度和時間、升溫速率、峰值溫度、液相線以上時間 (TAL) 和冷卻速率。遵循此曲線對於防止 LED 封裝受到熱損壞至關重要。
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入乙醇或異丙醇中不超過一分鐘。未指定的化學品可能會損壞 LED 封裝材料。
6.3 儲存條件
- 密封包裝：儲存於 ≤30°C 且 ≤70% 相對濕度 (RH) 的環境。產品在原始防潮袋內含乾燥劑的條件下，保存期限為一年。
- 已開封包裝：對於從原始包裝中取出的元件，儲存環境不應超過 30°C 和 60% RH。強烈建議這些車間壽命元件在暴露於空氣後 168 小時 (7 天) 內進行紅外線迴焊，以避免在迴焊過程中因濕氣造成損壞 ("爆米花效應")。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 載帶與捲盤規格
LED 以業界標準的凸版載帶供應。
- 載帶寬度：12 mm。
- 捲盤直徑：7 英吋。
- 每捲數量：2000 顆。
- 最小包裝數量：剩餘數量為 500 顆。
- 包裝符合 EIA-481-1-B 規範。載帶以蓋帶密封，最多允許連續缺少兩個元件。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
此 LED 適用於消費性和工業電子產品中的通用指示燈、狀態顯示器和背光。規格書特別提及在工程車輛配件中的應用，表明可用於儀表板指示燈、控制面板背光或外部配件照明，這些場合需要黃色調的白光以滿足美觀或特定功能要求。
8.2 設計考量
- 限流：務必使用串聯限流電阻或恆流驅動電路。請勿直接連接至電壓源。最大連續直流電流為 30 mA。
- 熱管理：雖然功率消耗較低 (最大 100mW)，但確保足夠的 PCB 銅箔面積或散熱孔有助於維持較低的接面溫度，從而延長壽命並穩定光輸出。
- ESD 預防措施：儘管額定為 2kV HBM，但在組裝過程中仍應遵守標準的 ESD 處理預防措施。
- 光學設計：120 度的視角提供寬廣的發散角度。如需聚焦光線，則需要二次光學元件 (透鏡、導光板)。
9. 注意事項與可靠性說明
所述 LED 適用於普通電子設備。對於需要極高可靠性、且故障可能危及生命或健康的應用 (例如：航空、醫療設備、運輸安全系統)，必須進行超出此標準規格書的特定諮詢和資格認證。此元件在應用電路中並非設計用於逆向電壓操作。
10. 技術比較與市場定位
此 LED 定位為通用、具成本效益的 SMD 元件。主要差異化特點包括其特定的白光搭配黃色透鏡的顏色組合、參考 AEC-Q101 的資格認證 (常見於汽車領域)，以及預處理至 MSL 2a 以提升焊接過程中的防潮能力。與超高亮度或窄角 LED 相比，它提供了適中亮度、極寬視角和標準可靠性功能的平衡組合，適合大量商業應用。
11. 常見問題 (基於技術參數)
問：透鏡顏色和光源顏色有何不同？
答：光源顏色 (白光，來自 InGaN 晶片) 是內部產生的光。黃色透鏡作為濾光片/封裝材料，對最終發出的光進行著色，產生暖白或黃白色的外觀。
問：如何為我的應用選擇合適的等級？
答：對於顏色一致性至關重要的應用 (例如：多 LED 陣列)，請指定嚴格的顏色等級 (例如：LL)，並可能指定嚴格的 Vf 等級。對於絕對亮度是關鍵的單一指示燈，請指定較高的 Iv 等級 (T1 或 T2)。您的經銷商可以提供庫存中可用的等級。
問：我可以連續以 30mA 驅動此 LED 嗎？
答：可以，30mA 是額定的最大連續直流電流。然而，為了獲得最佳壽命並考慮環境溫度上升，通常建議以較低的電流 (例如：20mA) 驅動，這在許多應用中仍能提供足夠的亮度。
問：為什麼開封後的儲存條件如此嚴格 (168 小時)？
答：SMD 封裝會從空氣中吸收濕氣。在高溫迴焊過程中，這些被困住的濕氣會迅速蒸發，導致內部分層或破裂 ("爆米花效應")。168 小時的車間壽命是 MSL 2a 等級元件在必須重新烘烤以去除濕氣之前，最大安全暴露時間。
12. 實務設計與使用案例
情境：為工業控制器設計狀態指示燈面板。該面板需要多個 LED 來顯示電源、故障和待機狀態。設計師選擇 LTSA-S020ZWETA 是因為其寬視角，確保在控制室中從各個角度都能看到。為確保所有指示燈的亮度和顏色均勻，設計師在物料清單 (BOM) 中指定單一的發光強度等級 (例如：T2) 和單一的顏色等級 (例如：LL)。為每個 LED 選擇 20mA 的恆定電流，使用根據典型 Vf (從選定的 Vf 等級，例如 E3 的 2.5V) 和電源電壓計算的簡單電阻。PCB 佈局遵循建議的焊盤圖，組裝廠使用提供的無鉛紅外線迴焊溫度曲線。元件在開封後 168 小時的車間壽命內使用。
13. 工作原理簡介
發光二極體 (LED) 是一種當電流通過時會發光的半導體元件。這種現象稱為電致發光。在 LTSA-S020ZWETA 中，主動區由氮化銦鎵 (InGaN) 材料製成，這些材料經過設計可發射藍光/紫外光譜的光子。封裝內的螢光粉層吸收部分這種初級光，並將其重新發射為黃光。剩餘的藍光與轉換後的黃光結合，產生白光的感知。外部的黃色環氧樹脂透鏡進一步調整色溫，並提供環境保護和光束的機械整形。
14. 技術趨勢
光電產業在與此類元件相關的幾個關鍵領域持續進步：提高發光效率 (每瓦電輸入產生更多光輸出)、改善白光 LED 的演色性指數 (CRI)，以及在惡劣環境條件 (更高溫度、濕度) 下提高可靠性。封裝趨勢包括微型化、改進的熱管理基板，以及更精確的光學控制整合到封裝中。此外，為了滿足汽車和工業市場的需求，在測試、分級和可靠性資格認證 (如 AEC-Q101) 方面，正朝著更高標準化的方向強力推進。
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。 |