目錄
1. 產品概述
LTW-C191DS5 是一款表面黏著元件（SMD）發光二極體（LED），專為現代空間受限的電子應用而設計。其主要特點是極低的剖面高度，封裝厚度僅有 0.55 毫米。這種超薄的外形使其非常適合整合到輕薄的消費性電子產品、顯示器背光模組以及垂直空間有限的指示燈應用中。
此 LED 採用 InGaN（氮化銦鎵）半導體材料，可發出白光。其封裝符合 EIA（電子工業聯盟）標準外形，確保與業界標準的自動貼片機和捲帶包裝系統相容。本產品被指定為綠色產品，並符合 RoHS（有害物質限制）指令，這意味著其製造過程中未使用鉛、汞、鎘等特定有害物質。
此元件的核心優勢包括其微型化的佔位面積、與大量自動化組裝製程的相容性，以及適用於紅外線（IR）迴焊，這是表面黏著技術（SMT）組裝線的標準焊接方法。
2. 技術規格詳解
2.1 絕對最大額定值
這些額定值定義了可能對元件造成永久損壞的應力極限。在這些極限下或超過這些極限的操作不保證可靠，在可靠的設計中應予以避免。
- 功率消耗（Pd）：72 mW。這是 LED 封裝在不超過其最高接面溫度的情況下，能以熱量形式消散的最大功率。
- 直流順向電流（IF）：20 mA。可施加的最大連續順向電流。
- 峰值順向電流：100 mA，但僅在脈衝條件下（1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度）。這允許短暫的高強度閃爍。
- 逆向電壓（VR）：5 V。在逆向偏壓下超過此電壓可能導致立即崩潰。規格書明確指出，逆向電壓操作不能是連續的。
- 操作溫度範圍（Topr）：-30°C 至 +85°C。元件設計可在此環境溫度範圍內運作。
- 儲存溫度範圍（Tstg）：-55°C 至 +105°C。
- 紅外線焊接條件：可承受 260°C 峰值溫度達 10 秒，符合典型的無鉛迴焊溫度曲線。
2.2 電氣與光學特性
這些是在環境溫度（Ta）為 25°C 時測得的典型性能參數。設計應基於最小和最大極限值，而不僅僅是典型值。
- 發光強度（Iv）：在順向電流（IF）為 5 mA 時，範圍從最小值 71.0 mcd 到典型值 180.0 mcd。強度是使用經過濾波以匹配 CIE 明視覺人眼響應曲線的感測器進行測量。
- 視角（2θ1/2）：130 度。這個寬視角表示其具有朗伯或接近朗伯的發光模式，適合區域照明而非聚焦光束。
- 色度座標（x, y）：在 IF=5mA 時，典型值為 x=0.304, y=0.301，將白點定位在 CIE 1931 色彩空間的特定區域內。這些座標的容差為 ±0.01。
- 順向電壓（VF）：在 IF=5mA 時，介於 2.70 V（最小）和 3.15 V（最大）之間。此範圍對於驅動電路設計至關重要。
- 逆向電流（IR）：當施加 5V 逆向電壓（VR）時，最大值為 10 µA。
靜電放電（ESD）注意事項：LED 對靜電和電壓突波敏感。在處理過程中，必須採取適當的 ESD 控制措施，例如接地工作站、靜電手環和防靜電包裝。
3. 分級系統說明
由於半導體製造的固有差異，LED 會根據性能進行分級。LTW-C191DS5 採用三維分級系統：
3.1 順向電壓（VF）分級
LED 根據其在 5 mA 時的壓降進行分類。
- 等級 A：2.70V - 2.85V
- 等級 B：2.85V - 3.00V
- 等級 C：3.00V - 3.15V
容差：每級 ±0.1V。
3.2 發光強度（Iv）分級
LED 根據其在 5 mA 時的光輸出進行分類。
- 等級 Q：71.0 mcd - 112.0 mcd
- 等級 R：112.0 mcd - 180.0 mcd
容差：每級 ±15%。
3.3 色調（顏色）分級
這是最複雜的分級，定義了 CIE 1931 圖上的顏色座標。六個等級（S1 至 S6）由指定 (x,y) 座標邊界的四邊形定義。提供的圖表可視化地標示了這些等級。典型的色度點（x=0.304, y=0.301）落在 S3/S4 區域內。色調在 x 和 y 座標上的容差均為 ±0.01。
這種分級允許設計師選擇電氣和光學特性受到嚴格控制的 LED，以確保其應用中的性能一致性，這在顏色和亮度均勻性至關重要的多 LED 陣列中尤其重要。
4. 機械與包裝資訊
4.1 封裝尺寸
規格書包含 LED 封裝的詳細尺寸圖。主要特點包括 0.55mm 的最大高度以及符合 EIA 標準、適用於自動化處理的佔位面積。除非另有說明，所有尺寸均以毫米為單位，標準容差為 ±0.10mm。
4.2 建議焊接墊佈局
提供了建議的 PCB 焊墊圖案（佔位面積）。遵循此設計對於實現可靠的焊點、防止墓碑效應（一端翹起）以及確保迴焊過程中的正確對位至關重要。
4.3 捲帶包裝
LED 以凸輪式載帶供應，用蓋帶密封，並捲繞在直徑 7 英吋（178mm）的捲盤上。標準捲盤數量為 5,000 顆。包裝符合 ANSI/EIA 481-1-A-1994 標準。提供了關鍵的載帶和捲盤尺寸，用於組裝機的送料器設定。
5. 組裝、處理與可靠性指南
5.1 焊接製程
此元件完全相容於紅外線迴焊製程。提供了建議的迴焊溫度曲線，關鍵參數如下：
- 預熱：150-200°C
- 預熱時間：最大 120 秒
- 峰值溫度：最大 260°C
- 超過 260°C 的時間：最大 10 秒
- 迴焊循環次數：最多兩次。
規格書參考了 JEDEC 標準來制定溫度曲線，並強調最終的溫度曲線必須針對特定的 PCB 設計、元件和使用的焊錫膏進行特性分析。
對於使用烙鐵進行手動維修，烙鐵頭溫度不得超過 300°C，接觸時間應限制在 3 秒內，且僅限一次。
5.2 清潔
如果焊接後需要清潔，應僅使用指定的溶劑。將 LED 在室溫下浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘是可接受的。使用未指定的化學品可能會損壞 LED 封裝。
5.3 儲存與濕度敏感性
LED 是濕度敏感元件。概述了嚴格的儲存條件：
- 密封袋內：儲存於 ≤30°C 且 ≤90% RH。開袋後一年內使用。
- 開袋後：儲存於 ≤30°C 且 ≤60% RH。建議在 672 小時（28 天）內完成紅外線迴焊。
- 長期儲存（已開封）：儲存在帶有乾燥劑的密封容器中或氮氣乾燥箱中。
- 暴露超過 672 小時：在焊接前需要進行約 60°C、至少 20 小時的烘烤，以去除吸收的水分並防止 "爆米花效應"（迴焊過程中封裝開裂）。
6. 應用說明與設計考量
6.1 典型應用
LTW-C191DS5 適用於普通電子設備，包括：
- 消費性電子產品（手機、平板電腦、路由器）上的狀態指示燈。
- 輕薄設備中 LCD 顯示器、鍵盤或面板的背光。
- 家電中的裝飾照明。
- 通用指示燈。
重要應用限制：規格書明確指出，此 LED 並非設計用於故障可能危及生命或健康的應用（例如航空、醫療生命維持、運輸安全系統）。對於此類高可靠性應用，需要諮詢專用產品。
6.2 電路設計
1. 限流：LED 是電流驅動元件。串聯限流電阻或恆流驅動電路對於防止超過最大直流順向電流（20 mA）至關重要，即使電源電壓波動也是如此。設計必須考慮順向電壓等級（A、B 或 C）。
2. 逆向電壓保護：由於最大逆向電壓僅為 5V，在電路設計中必須小心避免 LED 暴露於逆向偏壓，特別是在交流或雙極性訊號應用中。可能需要並聯一個保護二極體（陰極對陰極）。
3. 熱管理：雖然功率消耗很低（72mW），但確保 LED 熱墊（如果適用）下方有足夠的 PCB 銅面積或散熱孔，有助於維持較低的接面溫度，這對於長期的光輸出穩定性和使用壽命至關重要。
6.3 光學設計
130 度的寬視角提供了寬廣、擴散的光型。對於需要更定向光束的應用，需要設計並在 LED 上方放置二次光學元件（透鏡、導光板）。超薄的剖面在整合到緊湊的光學組件或薄型導光板（LGP）後方時具有優勢。
7. 技術比較與定位
LTW-C191DS5 的主要區別在於其 0.55mm 的高度。與通常為 0.8-1.0mm 高的標準 0603 或 0402 封裝 LED 相比，這代表了 Z 軸高度的顯著降低，從而允許製造更薄的終端產品。其 InGaN 技術相較於舊技術提供了現代、高效的白光光源。全面的分級結構為品質敏感的應用提供了比未分級或粗略分級 LED 更好的一致性。其與標準 SMT 製程的相容性使其在許多設計中可以直接替換較厚的 LED，為產品微型化提供了一條直接的途徑。
8. 常見問題（基於技術參數）
問：我可以連續以 20mA 驅動此 LED 嗎？
答：可以，20mA 是最大連續直流順向電流額定值。為了獲得最佳使用壽命並考慮熱效應，通常建議以較低的電流（例如 10-15 mA）驅動。
問：發光強度等級 Q 和 R 之間有什麼區別？
答：在相同的 5mA 測試電流下，等級 R 的 LED 具有更高的最小發光強度（112 mcd 對比 71 mcd）。選擇等級 R 可確保更亮的輸出，但成本可能略高。
問：為什麼開袋後的儲存濕度如此關鍵？
答：LED 封裝會從空氣中吸收水分。在高溫迴焊過程中，這些被困住的水分迅速轉化為蒸汽，可能導致內部分層或塑膠封裝開裂（"爆米花效應"）。指定的儲存條件和烘烤要求可防止此類故障模式。
問：如何解讀色調分級圖？
答：CIE 1931 圖表繪製了顏色。六個標記的四邊形（S1-S6）代表該色調等級 LED 可接受的顏色座標區域。LED 測得的 (x,y) 座標必須落在其指定等級的多邊形內。這確保了標有相同色調等級的所有 LED 在標準條件下人眼看來顏色相同。
9. 設計與使用案例研究
情境：為一款超薄藍牙追蹤器設計狀態指示燈。
產品的工業設計僅允許指示燈 LED 組件有 0.6mm 的內部高度。標準 LED 無法安裝。
解決方案：選擇了高度為 0.55mm 的 LTW-C191DS5。設計師利用封裝尺寸創建 PCB 開孔，使 LED 能與電路板齊平安裝，節省了關鍵的零點幾毫米。使用設定為 5mA 的恆流驅動 IC，以確保無論電池電壓如何下降，亮度都保持一致。在物料清單中指定了等級 R 和色調等級 S3 的 LED，以確保所有生產單元都具有明亮、均勻的白光。組裝廠遵循建議的迴焊溫度曲線和 672 小時的車間壽命規則，從而實現了高製造良率和可靠的現場性能。
10. 技術介紹與趨勢
InGaN 技術：氮化銦鎵是用於此白光 LED 的半導體材料。通常，封裝內部將一個發藍光的 InGaN 晶片與黃色螢光粉塗層結合。藍光激發螢光粉，使其重新發射黃光；藍光和黃光的混合被人眼感知為白光。這是從固態元件產生白光的高效方法。
產業趨勢：電子產品微型化的推動持續不斷。像 LTW-C191DS5 這樣的元件代表了降低被動和主動元件 Z 軸高度（厚度）的持續趨勢，以實現更薄的智慧型手機、平板電腦、穿戴式裝置和物聯網設備。此外，對精確分級的強調反映了市場對消費性產品更高品質和視覺一致性的需求。在全球環保法規的推動下，整合 RoHS 合規性以及與無鉛、高溫迴焊製程的相容性現已成為基本要求。
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。 |