表面黏著型LED燈珠LTWMR4DZ3KA規格書 - 封裝尺寸4.2x4.2x6.9mm - 電壓2.6-3.3V - 白光 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一款高亮度表面黏著型LED燈珠的規格。此元件專為自動化組裝製程設計，在緊湊的封裝中提供卓越的光學性能，適用於要求嚴苛的標誌應用。

1.1 核心優勢與產品定位

此LED的主要優勢在於其整合式光學設計。封裝配備透鏡，可提供受控的窄輻射圖形，在許多應用中無需二次光學元件。這使得設計更為簡潔，並可能降低系統成本。元件採用先進的環氧樹脂材料製成，提供優異的防潮和抗紫外線能力，增強了其在室內外使用的可靠性。完全符合RoHS、無鉛及無鹵素指令。

1.2 目標市場與應用

此LED專為高能見度標誌設計。其主要應用領域包括視訊訊息標誌、各類交通標誌及一般訊息顯示板。高發光強度與受控視角的結合，使其成為打造明亮、清晰且光利用效率高的顯示器的理想選擇。

2. 深入技術參數分析

對元件在標準條件下的操作極限與性能進行全面分析。

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應力極限。不保證在或超過這些極限下操作。

• 功率耗散 (Pd)：最大值為100 mW。這是封裝能以熱量形式耗散的總功率。
• 順向電流：30 mA的直流順向電流 (IF) 是最大連續額定值。100 mA的峰值順向電流僅允許在脈衝條件下（工作週期 ≤ 1/10，脈衝寬度 ≤ 10ms）。
• 熱降額：當環境溫度 (TA) 高於55°C時，最大直流順向電流必須從25°C時的30mA額定值開始，以每攝氏度0.54 mA的速率線性降低。
• 溫度範圍：元件額定操作溫度範圍為-40°C至+85°C，儲存溫度範圍為-40°C至+100°C。
• 迴焊：在迴焊製程中，封裝可承受最高260°C的峰值溫度，最長持續時間為10秒。

2.2 電氣與光學特性

除非另有說明，這些參數均在環境溫度 (TA) 25°C、順向電流 (IF) 20 mA下量測。

• 發光強度 (Iv)：範圍從最小值8500 mcd到最大值21000 mcd，典型值為15000 mcd。Iv值已進行分級，分級代碼標示於包裝上。
• 視角 (2θ1/2)：定義為發光強度降至軸向（中心軸）強度一半時的全角。典型值為35°，規定最小值為30°。
• 順向電壓 (VF)：在20mA下，範圍為2.6 V（最小）至3.3 V（最大）。
• 逆向電流 (IR)：當施加5V逆向電壓 (VR) 時，最大值為10 μA。必須注意，此元件並非設計用於逆向偏壓操作；此測試條件僅用於特性描述。

3. 分級系統規格

為確保應用的一致性，LED根據關鍵性能參數進行分級。

3.1 發光強度分級

根據在20mA下量測的發光強度，LED分為三個主要等級：
- 等級 Y：8500 - 11500 mcd
- 等級 Z：11500 - 16000 mcd
- 等級 1：16000 - 21000 mcd
每個等級的上下限容差為±15%。

3.2 色度（色調）分級

白光色點透過CIE 1931 (x, y) 色度圖上定義的色度座標等級進行控制。規格書指定了數個色調等級（例如6U、6L、7U、7L、8U、8L），每個等級定義了色度圖上的一個四邊形區域。這使得設計師可以選擇具有嚴格控制的色彩一致性的LED。色度座標的量測容許誤差為±0.01。

4. 機械與封裝資訊

4.1 外型尺寸

此LED採用帶有圓頂透鏡的矩形封裝。關鍵尺寸包括：
- 封裝本體：4.2mm ±0.2mm x 4.2mm ±0.2mm。
- 總高度：6.9mm ±0.5mm。
- 引腳間距與突出細節請參閱詳細圖紙。所有尺寸均包含括號內的英制等效值。

4.2 極性識別與接腳定義

元件有三個接腳 (P1, P2, P3)。P1和P3指定為陽極 (+)，P2指定為陰極 (-)。在電路板佈局與組裝時必須注意正確的極性。

4.3 建議焊墊圖案

建議用於PCB佈局的焊墊圖案設計。該圖案考慮了三個接腳，並包含散熱焊墊註記。特別建議將與接腳P3相關的焊墊連接到散熱片或冷卻機構，以協助操作期間的熱管理。

5. 組裝、操作與可靠性指南

5.1 濕度敏感性與儲存

根據JEDEC J-STD-020標準，此元件被歸類為濕度敏感等級 (MSL) 3。
- 未開封的防潮袋中的LED可在<30°C和90% RH條件下儲存長達12個月。
- 一旦開封，元件必須保存在<30°C和60% RH的環境中，並必須在168小時（7天）內完成焊接。
- 如果濕度指示卡顯示>10% RH、或元件暴露於>30°C和60% RH環境中超過168小時，則需要在60°C ±5°C下烘烤20小時。烘烤僅應執行一次。

5.2 焊接製程

迴焊（建議）：
- 預熱：150-200°C。
- 最大預熱時間：120秒。
- 峰值溫度：最高260°C。
- 超過260°C的時間：最長10秒。
- 此元件專為迴焊設計，不適用於浸焊。迴焊次數不應超過兩次。
手工焊接（烙鐵）：
- 最大烙鐵溫度：315°C。
- 每個接腳最大焊接時間：3秒。
- 此操作應僅執行一次。

5.3 清潔

如果焊接後需要清潔，僅應使用酒精類溶劑，例如異丙醇 (IPA)。

6. 包裝與訂購資訊

6.1 捲帶包裝

LED以凸版載帶形式供應於捲盤上，適用於自動取放組裝。載帶尺寸有明確規定，以確保與標準SMT設備相容。每整捲包含1,000顆元件。捲盤和載帶上標示含有靜電敏感元件 (ESD)，需要遵循安全操作程序。

7. 應用註記與設計考量

7.1 典型應用電路

在典型應用中，LED由恆流源驅動，以確保穩定的發光輸出和壽命。對於基本應用，可使用簡單的串聯電阻，其阻值根據電源電壓 (Vcc)、LED的順向電壓 (VF) 和所需的順向電流 (IF) 計算：R = (Vcc - VF) / IF。例如，使用5V電源、VF為3.0V、目標IF為20mA時，電阻值為 (5V - 3.0V) / 0.02A = 100歐姆。也必須考慮電阻的額定功率 (P = (Vcc - VF) * IF)。對於高可靠性或精密應用，建議使用專用的LED驅動IC。

7.2 熱管理

儘管功率耗散相對較低（最大100mW），有效的熱管理對於維持性能和壽命至關重要，特別是在高環境溫度或密集排列的陣列中。建議將散熱焊墊 (P3) 連接到PCB上的銅箔區域作為散熱片。對於需要多顆LED的設計，應考慮確保足夠的間距，並可能使用金屬基板 (MCPCB) 來管理集體熱負載。

7.3 光學整合

整合的35°視角透鏡是一項關鍵特性。設計師應驗證此光束圖形是否符合其應用對亮度均勻性和視錐角的要求。對於更寬的視角，則需要不同的LED型號或二次擴散器。窄光束的優勢在於能將光有效地導向特定區域（例如標誌表面），並將溢散光降至最低。

8. 技術比較與差異化

與標準SMD LED（例如PLCC封裝）相比，此元件在類似穿孔燈泡的外型尺寸下，提供了顯著更高的發光強度，並具有預先準直的光束。這消除了添加獨立光學透鏡的成本和對準複雜性。與其他高功率LED相比，它在較低的電流下工作（20mA對比350mA以上），簡化了驅動器設計並減少了系統熱挑戰，同時仍能提供適合標誌應用的高亮度。

9. 常見問題 (FAQ)

問：Y、Z和1這三個發光強度等級有何不同？
答：它們代表不同的最小發光輸出範圍。等級1的輸出最高（16000-21000 mcd），其次是等級Z（11500-16000 mcd），然後是等級Y（8500-11500 mcd）。選擇取決於應用的亮度要求。

問：我可以連續以30mA驅動此LED嗎？
答：可以，30mA是額定的最大直流順向電流。然而，在較高的環境溫度（高於55°C）下，必須按照規定對電流進行降額。為了獲得最佳壽命和穩定性能，建議在典型值20mA或以下操作。

問：為什麼開封後有168小時的車間壽命限制？
答：MSL 3等級表示封裝會從空氣中吸收濕氣。在工廠車間條件（<30°C/60% RH）下放置168小時後，吸收的濕氣可能達到一定水平，在高溫迴焊過程中可能導致封裝損壞（如破裂或分層）。超過此時間需要烘烤以去除濕氣。

問：是否需要防靜電 (ESD) 預防措施？
答：是的。包裝上標示含有靜電敏感元件。在人工操作期間，應遵循標準的ESD操作預防措施，例如使用接地腕帶和工作站，以防止靜電放電損壞。

10. 操作原理與技術

這是一款基於InGaN（氮化銦鎵）半導體技術的白光LED。它從InGaN晶片產生藍光。然後，此藍光激發封裝內部的螢光粉層。螢光粉將一部分藍光下轉換為較長波長的光（黃光、紅光），剩餘的藍光與螢光粉發出的光混合，從而產生白光的視覺感知。螢光粉的特定混合決定了相關色溫 (CCT) 和色度座標，這些是透過色調分級過程進行控制的。透明環氧樹脂封裝既作為保護外殼，也作為主要的光學元件，將光輸出塑造成指定的視角。