目錄
- 1. 產品概述
- 2. 深入技術參數分析
- 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 色調 (顏色) 分級
- 4. 性能曲線分析
- 5. 機械與封裝資訊
- 5.1 封裝尺寸
- 5.2 焊接墊佈局
- 5.3 極性識別
- 6. 焊接與組裝指南
- 6.1 回流焊接參數
- 6.2 手工焊接
- 6.3 儲存與操作條件
- 6.4 清潔
- 7. 包裝與訂購資訊
- 7.1 載帶與捲盤規格
- 7.2 料號解讀
- 8. 應用建議
- 8.1 典型應用場景
- 8.2 關鍵設計考量
- 9. 技術比較與差異化
- 10. 常見問題 (基於技術參數)
- 11. 實務設計與使用案例
- 12. 技術原理介紹
- 13. 產業趨勢與發展
1. 產品概述
本文件詳細說明一款超薄型表面黏著元件 (SMD) 發光二極體 (LED) 的規格。此元件專為需要緊湊外型與高亮度白光輸出的應用而設計。其主要結構採用 InGaN (氮化銦鎵) 半導體技術，此技術以高效能產生白光而聞名。其封裝極度纖薄，適合現代電子產品中空間受限的設計。
此 LED 的核心優勢包括符合環保法規、相容於自動化組裝製程，以及適用於標準紅外線回流焊接技術。這使其成為大量生產的理想選擇。目標市場涵蓋廣泛的消費性與工業電子產品，這些產品需要在極小空間內設置指示燈、背光或一般照明。
2. 深入技術參數分析
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極限。不保證在此條件下操作。
- 功率消耗 (Pd)：70 mW。這是 LED 在不降低性能或導致故障的情況下，能以熱量形式消耗的最大功率。超過此限制有熱失控的風險。
- 為確保大量生產的一致性，LED 會根據性能進行分級。這讓設計者能選擇特性嚴格控制的元件。FP)：100 mA。這是在脈衝條件下 (1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度) 允許的最大瞬時電流。此值顯著高於連續電流額定值。
- 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。設計者通常應在此值以下操作。
- 操作溫度範圍 (Topr)：-20°C 至 +80°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。元件可在未施加電源的狀態下，在此較寬的溫度範圍內儲存。
- 紅外線焊接條件：260°C 持續 10 秒。這定義了封裝在回流焊接過程中可承受的峰值溫度與時間曲線。
2.2 電氣與光學特性
這些參數是在標準環境溫度 25°C 下量測，定義了元件在正常操作條件下的性能。
- 發光強度 (IV)：在測試電流 (IF) 為 5 mA 時，範圍從 45.0 mcd (最小值) 到 180.0 mcd (典型值)。此參數使用近似 CIE 明視覺響應曲線的濾光片，量測人眼感知的光輸出亮度。
- 視角 (2θ1/2)：130 度 (典型值)。這是發光強度降至其最大值 (軸向) 一半時的全角。如此寬的視角表示其發光模式較為擴散，類似朗伯分佈，適合區域照明。
- 色度座標 (x, y)：在 IF= 5mA 時，典型值為 x=0.294, y=0.286。這些座標將白光的顏色標繪在 CIE 1931 色度圖上，定義其特定的色調或白度。這些座標的容差為 ±0.01。
- 順向電壓 (VF)：在 IF= 5mA 時，範圍從 2.70 V (最小值) 到 3.15 V (最大值)。這是 LED 導通電流時的跨元件電壓降。這是驅動電路設計 (例如，限流電阻計算) 的關鍵參數。
- 逆向電流 (IR)：在逆向電壓 (VR) 為 5V 時，最大值為 10 μA。此參數僅供測試用途；元件並非設計用於逆向偏壓下操作。在電路中施加逆向電壓可能導致立即故障。
重要注意事項：規格書強調靜電放電 (ESD) 敏感性。必須使用靜電手環與接地設備進行適當操作。色度與發光強度的指定測試儀器為 CAS140B。
3. 分級系統說明
To ensure consistency in mass production, LEDs are sorted into performance bins. This allows designers to select components with tightly controlled characteristics.
3.1 順向電壓 (VF) 分級
LED 根據其在 5mA 時的順向電壓分為三級：
- A 級：2.70V - 2.85V
- B 級：2.85V - 3.00V
- C 級：3.00V - 3.15V
每級的容差為 ±0.1V。選擇特定等級可確保並聯陣列中的亮度與電流消耗均勻。
3.2 發光強度 (IV) 分級
LED 在 5mA 時根據亮度分為三級：
- P 級：45.0 mcd - 71.0 mcd
- Q 級：71.0 mcd - 112.0 mcd
- R 級：112.0 mcd - 180.0 mcd
每級的容差為 ±15%。這允許根據所需的亮度等級進行選擇。
3.3 色調 (顏色) 分級
白點色溫透過六個等級 (S1 至 S6) 進行精確控制，這些等級由 CIE 1931 色度圖上的四邊形定義。每個等級指定了允許的 x 和 y 座標對的小區域。典型值 (x=0.294, y=0.286) 落在 S1 和 S3 區域內。座標容差為 ±0.01。此分級對於需要多個 LED 顏色一致的應用 (例如顯示器背光) 至關重要。
4. 性能曲線分析
雖然規格書中引用了特定的圖形曲線 (例如，圖 6 的視角)，但提供的數據允許對關鍵關係進行概念性分析。
- 電流 vs. 發光強度 (I-IV曲線)：發光強度與順向電流成正比，通常在較低電流下呈現近乎線性的關係，然後在較高電流下飽和。在建議的 5mA 測試點操作可確保線性且可預測的亮度控制。
- 電流 vs. 順向電壓 (I-V 曲線)：LED 的 I-V 特性是指數性的。在 5mA 時指定的 VF範圍至關重要。電壓的微小增加可能導致電流大幅增加，這就是為什麼恆流驅動器優於恆壓源。
- 溫度相依性：InGaN LED 的發光強度通常隨著接面溫度升高而降低 (熱淬滅)。必須考慮 -20°C 至 +80°C 的操作溫度範圍，因為在極端溫度下輸出和顏色可能會偏移。適當的 PCB 熱管理對於維持性能至關重要。
5. 機械與封裝資訊
5.1 封裝尺寸
此 LED 採用業界標準的 EIA 封裝外型。其關鍵特點是 0.35 mm 的超薄厚度。所有尺寸均以毫米為單位提供，標準容差為 ±0.10 mm，除非另有說明。規格書中包含詳細的尺寸圖，供 PCB 焊墊設計使用。
5.2 焊接墊佈局
提供了建議的焊接墊尺寸，以確保在回流焊接過程中形成可靠的焊點並正確對位。註記建議錫膏印刷的鋼網最大厚度為 0.10mm，這對於控制如此小型元件的錫膏量至關重要。
5.3 極性識別
規格書包含標記或圖示來識別陽極和陰極端子。正確的極性對於元件運作至關重要。施加反向極性可能立即損壞 LED。
6. 焊接與組裝指南
6.1 回流焊接參數
建議採用基於 JEDEC 標準的詳細紅外線 (IR) 回流焊接曲線：
- 預熱：150–200°C
- 預熱時間：最長 120 秒
- 峰值溫度：最高 260°C
- 液相線以上時間：最長 10 秒 (建議最多進行兩個回流焊接循環)
這些參數旨在正確熔化錫膏，同時不讓 LED 封裝承受過度的熱應力。
6.2 手工焊接
若必須進行手工焊接，需要極度小心：
- 烙鐵溫度：最高 300°C
- 接觸時間：每個焊墊最長 3 秒
- 限制：僅限一個焊接循環
烙鐵長時間的熱量很容易損壞半導體晶粒或塑膠封裝。
6.3 儲存與操作條件
- 密封包裝：儲存於 ≤30°C 且 ≤90% RH。請在打開防潮袋後一年內使用。
- 已開封包裝：對於從乾燥包裝中取出的元件，環境不應超過 30°C / 60% RH。建議在 672 小時 (28 天) 內完成紅外線回流焊接。
- 延長儲存：暴露超過 672 小時的元件，應在焊接前以約 60°C 烘烤至少 20 小時，以去除吸收的濕氣並防止回流焊接時發生爆米花效應。
6.4 清潔
僅應使用指定的清潔劑。建議的溶劑為室溫下的乙醇或異丙醇。LED 應浸泡少於一分鐘。未指定的化學品可能會損壞封裝材料或光學透鏡。
7. 包裝與訂購資訊
7.1 載帶與捲盤規格
LED 以業界標準的 8mm 載帶供應，捲繞在直徑 7 英吋 (178mm) 的捲盤上。此包裝與自動化取放機相容。
- 捲盤數量：每滿盤 5000 顆。
- 最小訂購量 (MOQ)：剩餘數量為 500 顆。
- 品質：載帶有上蓋，根據 ANSI/EIA 481-1-A-1994 標準，連續缺失元件 (空穴) 的最大數量為兩個。
7.2 料號解讀
料號 LTW-C193DS5 包含編碼資訊：
- LTW：可能表示產品系列 (Lite-On White)。
- C193：系列內的特定元件識別碼。
- DS5：可能表示封裝類型、分級代碼或其他變體資訊。確切的細分應參考製造商的完整料號編碼指南確認。
8. 應用建議
8.1 典型應用場景
- 狀態指示燈：消費性電子產品 (路由器、電視、家電) 中的電源、連線或活動指示燈。
- 背光：小型 LCD 顯示器的側光式照明、鍵盤照明。
- 裝飾照明：薄型裝置中的重點照明。
- 一般標誌：空間有限的低亮度照明。
8.2 關鍵設計考量
- 電流限制：務必使用串聯電阻或恆流驅動器。使用公式 R = (V電源- VF) / IF計算電阻值。使用規格書中的最大 VF值 (3.15V)，以確保即使在低 VF device.
- 熱管理：儘管功率消耗較低 (70mW)，仍需確保 PCB 提供足夠的散熱設計，尤其是在使用多個 LED 或環境溫度較高時。銅焊墊和散熱孔有助於散熱。
- ESD 保護：在連接至 LED 的信號線上加入 ESD 保護二極體，或確保驅動電路具有內建保護。在操作與組裝過程中遵循嚴格的 ESD 程序。
- 光學設計：考慮 130 度的視角。如需聚焦光線，可能需要二次光學元件 (透鏡)。封裝的黃色透鏡有助於擴散光線並達到指定的色度座標。
9. 技術比較與差異化
與標準 SMD LED (例如，0603、0805 封裝) 相比，此元件的主要差異在於其0.35mm 厚度。這比傳統封裝顯著更薄，使其能應用於超薄型產品。使用InGaN 技術產生白光，在效率與顏色穩定性方面優於舊技術 (如不同結構的螢光粉轉換藍光 LED)。其與標準IR 回流製程以及自動化載帶捲盤包裝的相容性，使其能與現代化、大量生產的 SMT 組裝線配合，相較於穿孔或手動放置元件，降低了製造複雜度。
10. 常見問題 (基於技術參數)
- 問：我可以直接從 5V 電源驅動此 LED 嗎？
答：不行。其典型 VF約為 3V，直接連接到 5V 會導致過大電流並立即損壞。您必須使用限流電阻。例如，目標 IF=5mA：R = (5V - 3.15V) / 0.005A = 370Ω。使用下一個標準值，例如 390Ω。 - 問：峰值順向電流與直流順向電流有何不同？
答：直流順向電流 (20mA) 用於連續操作。峰值順向電流 (100mA) 是用於多工或測試的短時脈衝額定值。以 100mA 連續操作將損壞 LED。 - 問：為什麼已開封包裝的儲存條件如此嚴格 (672 小時)？
答：SMD 封裝會從空氣中吸收濕氣。在回流焊接的高溫過程中，這些濕氣可能迅速汽化，導致內部分層或破裂 (爆米花效應)。672 小時的限制與烘烤程序可降低此風險。 - 問：如何解讀色調分級代碼 (S1-S6)？
答：這些代碼定義了 CIE 色度圖上的一個小區域。為了確保面板上的顏色一致，請指定並使用來自相同色調分級的 LED。混合不同等級可能導致肉眼可見的不同白色色調。
11. 實務設計與使用案例
情境：為可穿戴裝置設計狀態指示燈面板。
該裝置需要四個白光 LED 來指示電池電量。空間極度有限，元件最大高度為 0.5mm。
解決方案：選擇 0.35mm 厚的 LTW-C193DS5。為確保亮度均勻，所有四個 LED 均指定來自相同的發光強度等級 (例如，Q 級)。為保證白色顏色完全相同，它們也指定來自相同的色調等級 (例如，S3)。驅動電路使用微控制器 GPIO 腳位，每個 LED 串聯一個 390Ω 電阻 (針對 3.3V 電源計算)。PCB 佈局包含連接到小接地層的散熱焊墊以利散熱。LED 在所有其他回流焊接步驟之後放置，以最小化熱暴露，並在防潮袋打開後遵守 672 小時規則。
12. 技術原理介紹
此 LED 使用 InGaN (氮化銦鎵) 半導體晶片產生白光。InGaN 材料能夠發射藍光至紫外光譜的光。為了產生白光，主要方法是將發藍光的 InGaN 晶片與黃色螢光粉塗層 (摻鈰的釔鋁石榴石，或 YAG:Ce) 結合。來自晶片的藍光激發螢光粉，使其發出黃光。剩餘的藍光與產生的黃光組合，被人眼感知為白色。這稱為螢光粉轉換白光 LED。螢光粉的特定混合決定了 CIE 圖上的相關色溫 (CCT) 與色度座標 (x, y)。
13. 產業趨勢與發展
指示燈與微型照明 LED 的趨勢持續朝向更高的效率(每瓦更多流明)、更小的外型尺寸(減少佔位面積與厚度)，以及改善的顯色性(更高的 CRI - 顯色指數，儘管此指示燈型 LED 未指定)。同時也強力推動更高的可靠性與更長的使用壽命，以適應各種環境條件。製造製程正在不斷精進，以實現更嚴格的分級容差，為顯示器背光等要求嚴苛的應用提供更一致的性能。此 0.35mm 元件所體現的小型化趨勢，是由消費性電子產業對更薄、更緊湊裝置的需求所驅動。
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。 |