LTW-C194TS5 SMD LED 規格書 - 0.30mm 超薄尺寸 - 電壓 2.7-3.15V - 白光 - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

LTW-C194TS5 是一款表面黏著裝置 (SMD) 發光二極體 (LED)，專為現代空間受限的電子應用而設計。其主要定位為高亮度、微型指示燈或背光元件。此產品的核心優勢在於其僅 0.30 毫米的超薄厚度，使其能夠整合至智慧型手機、平板電腦、穿戴式裝置及超便攜筆記型電腦等超薄型裝置中。目標市場包括消費性電子產品、工業控制面板、汽車內裝照明，以及任何需要在小尺寸封裝中提供可靠、明亮光源的通用指示應用。

2. 深入技術參數分析

2.1 電氣與光學特性

LTW-C194TS5 的性能規格是在標準環境溫度 (Ta) 25°C 下定義的。關鍵參數定義了其操作範圍：

• 發光強度 (Iv)：當以順向電流 (IF) 5mA 驅動時，範圍從最小值 56.0 毫燭光 (mcd) 到典型值 146.0 mcd。此參數是使用近似 CIE 標準明視覺觀察者眼睛響應曲線的設備測量，確保與人眼視覺相關。
• 視角 (2θ1/2)：規格為 130 度的寬視角，提供寬廣、擴散的光線發射模式，適用於區域照明與廣角可見度。
• 色度座標 (x, y)：白光的色點定義於 CIE 1931 色度圖上。在 IF=5mA 時，典型座標為 x=0.294 和 y=0.286，兩個座標的保證公差均為 ±0.01。這定義了一種特定色調的白光。
• 順向電壓 (VF)：當 LED 導通 5mA 電流時，其兩端的電壓降介於 2.70 伏特 (最小) 至 3.15 伏特 (最大) 之間。此參數對於電路設計以確保適當的限流至關重要。
• 逆向電流 (IR)：當施加 5 伏特逆向偏壓時，最大逆向電流為 10 微安培 (μA)，顯示了二極體的漏電特性。

2.2 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致永久損壞的應力極限，不適用於正常操作。

• 功率耗散 (Pd)：最大 70 mW。
• 順向電流：連續直流順向電流限制為 20 mA。在脈衝條件下 (1/10 工作週期，0.1ms 脈衝寬度)，允許較高的峰值順向電流 100 mA。
• 逆向電壓 (VR)：最大 5 V。不建議在逆向偏壓下操作，可能導致故障。
• 為 PCB 設計提供了焊墊圖案 (Footprint) 建議。這包括 LED 將焊接到的銅墊尺寸和形狀。遵循此建議對於實現可靠的焊點、迴流焊接期間的正確自對位以及有效的散熱至關重要。註記建議焊膏印刷的鋼網最大厚度為 0.10mm。操作：-20°C 至 +80°C。儲存：-40°C 至 +85°C。
• 焊接條件：可承受峰值溫度 260°C、持續時間 10 秒的紅外線迴流焊接。

3. 分級系統說明

為確保量產的一致性，LED 會根據性能進行分級。LTW-C194TS5 採用三維分級系統：

3.1 順向電壓 (VF) 分級

LED 根據其在 IF=5mA 時的順向電壓進行分類。這讓設計師能選擇具有相似電壓降的 LED，以在並聯電路中實現均勻亮度，或用於精確的電源管理。

• 分級 A：VF = 2.70V 至 2.85V
• 分級 B：VF = 2.85V 至 3.00V
• 分級 C：VF = 3.00V 至 3.15V

每個分級內的公差為 ±0.1 伏特。

3.2 發光強度 (IV) 分級

此分級根據 LED 的光輸出強度進行分類，對於需要特定亮度等級的應用至關重要。

• 分級 P2：Iv = 56.0 mcd 至 71.0 mcd
• 分級 Q1：Iv = 71.0 mcd 至 90.0 mcd
• 分級 Q2：Iv = 90.0 mcd 至 112.0 mcd
• 分級 R1：Iv = 112.0 mcd 至 146.0 mcd

每個強度分級的公差為 ±15%。

3.3 色調 (顏色) 分級

白光顏色根據 CIE 1931 圖上的色度座標 (x, y) 分為六個類別 (S1 至 S6)。每個分級在色度圖上定義一個四邊形區域。這確保了組件中多個 LED 的顏色一致性。分級內色調座標的公差為 ±0.01。通常會提供一張圖表，顯示疊加在色度圖上的這些分級區域。

4. 性能曲線分析

雖然規格書中引用了特定的圖形曲線，但其含義是標準的。設計師可以預期以下一般關係：

• IV 曲線 (電流 vs. 電壓)：順向電壓 (VF) 隨順向電流 (IF) 對數增加。在遠高於建議的 5mA 測試電流下操作，將增加 VF 和功率耗散。
• 發光強度 vs. 電流：在操作範圍內，光輸出通常與順向電流成正比，但在極高電流下，由於發熱，效率可能會下降。
• 溫度依賴性：發光強度通常隨著接面溫度升高而降低。寬廣的操作溫度範圍 (-20°C 至 +80°C) 表示其在各種環境條件下性能穩定，但在高溫下可能需要降額使用。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

此 LED 採用業界標準的 EIA 封裝外形。所有關鍵尺寸，包括長度、寬度、高度 (0.30mm) 和引腳間距，均以毫米為單位的圖紙提供。圖紙中包含極性指示標記 (通常是陰極標記或凹口)，以確保組裝時方向正確。

5.2 建議焊墊設計

A land pattern (footprint) recommendation is provided for PCB design. This includes the size and shape of the copper pads to which the LED will be soldered. Adhering to this recommendation is crucial for achieving reliable solder joints, proper self-alignment during reflow, and effective heat dissipation. A note suggests a maximum stencil thickness of 0.10mm for solder paste application.

6. 焊接與組裝指南

6.1 迴流焊接參數

此元件完全兼容紅外線 (IR) 迴流焊接製程。提供建議的溫度曲線：

• 預熱：150°C 至 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 (建議最多進行兩個迴流焊接循環)。

這些參數基於 JEDEC 標準，以確保可靠性。規格書強調，最佳曲線取決於特定的 PCB 組裝設置 (電路板類型、其他元件、烤箱)。

6.2 手工焊接

若必須進行手工焊接，由於元件尺寸小且對熱敏感，應極度小心：

• 烙鐵溫度：最高 300°C。
• 接觸時間：每個焊墊最長 3 秒。
• 頻率：僅限一次；避免返工。

6.3 儲存與操作

• 靜電防護：此 LED 對靜電放電 (ESD) 敏感。操作時應使用接地腕帶、防靜電墊和正確接地的設備。
• 濕度敏感性：作為微型 SMD 元件，它具有濕度敏感性。在其密封的原廠包裝內 (含乾燥劑) 時，應儲存在 ≤30°C 且 ≤90% RH 的環境中，並在一年內使用。一旦防潮袋被打開，LED 應儲存在 ≤30°C 且 ≤60% RH 的環境中，並最好在一週內進行迴流焊接。對於長時間儲存在原廠包裝袋外的情況，請使用帶有乾燥劑的密封容器。若元件在包裝袋外儲存超過一週，在焊接前需要進行烘烤 (約 60°C，至少 20 小時)，以防止迴流焊接過程中發生 "爆米花效應"。

6.4 清潔

若需要進行焊後清潔，僅應使用指定的溶劑，以避免損壞塑膠透鏡或封裝。推薦使用常溫下的乙醇或異丙醇，浸泡時間少於一分鐘。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 載帶與捲盤規格

LTW-C194TS5 以供自動貼片機使用的包裝形式提供：

• 載帶：8mm 寬載帶。
• 捲盤尺寸：7 英吋 (178mm) 直徑捲盤。
• 每捲數量：5,000 顆。
• 最小訂購量 (MOQ)：零散數量為 500 顆。
• 包裝標準：符合 ANSI/EIA 481-1 規範。載帶上的空穴用蓋帶密封。

8. 應用建議與設計考量

8.1 典型應用場景

• 狀態指示燈：超薄消費性電子產品中的電源、連線或功能狀態燈。
• 背光：小型 LCD 顯示器、鍵盤或符號的側光式或直下式背光。
• 裝飾照明：汽車內裝、家電或遊戲周邊的氣氛照明。
• 一般照明：緊湊型裝置中的低亮度區域照明。

8.2 關鍵設計考量

• 限流：務必使用串聯限流電阻或恆流驅動器。請勿直接連接到電壓源。建議的測試電流為 5mA，但絕對最大連續電流為 20mA。請根據適當的亮度和功率耗散進行設計。
• 熱管理：儘管其功率低，仍需確保 PCB 焊墊下有足夠的銅面積或散熱孔，以將熱量從 LED 接面導出，尤其是在接近最大額定值或高環境溫度下操作時。這有助於維持光輸出和壽命。
• 光學設計：130 度的視角提供了寬廣的光束。如需聚焦光線，可能需要外部透鏡或導光板。黃色透鏡材料會影響最終感知的顏色。
• 分級選擇：對於需要外觀均勻的應用 (例如，多 LED 陣列)，應指定嚴格的 VF、Iv 和色調 (顏色) 分級，以最小化亮度和顏色的差異。

9. 技術比較與差異化

LTW-C194TS5 的主要差異化因素是其超薄 0.30mm 厚度以及其使用的InGaN (氮化銦鎵) 白光晶片。與舊技術 (如藍光晶片加螢光粉) 相比，基於 InGaN 的白光 LED 通常在效率、顯色潛力和穩定性方面具有優勢。其超薄特性是相對於標準 SMD LED (通常為 0.6mm 或更厚) 的關鍵機械優勢，使其能夠應用於最新一代的薄型裝置設計中。其與標準紅外線迴流焊接和 EIA 封裝外形的兼容性，確保了它可以在許多尋求小型化的現有設計中作為直接替換或升級元件。

10. 常見問題 (基於技術參數)

10.1 三種不同分級類別的用途是什麼？

分級確保了電氣和光學的一致性。VF 分級有助於電源設計和並聯 LED 電路。Iv 分級保證了特定的亮度等級。色調分級對於多 LED 應用中的顏色匹配至關重要，以避免明顯的色差。

10.2 我可以持續以 20mA 驅動這顆 LED 嗎？

雖然絕對最大額定值為 20mA 直流，但標準測試條件和典型性能數據是在 5mA 下給出的。以 20mA 操作將產生更高的光輸出，但也會產生更多熱量、增加順向電壓，並可能降低長期可靠性。必須進行熱分析，並可能根據實際操作環境對最大電流進行降額。

10.3 為何有如此嚴格的儲存與烘烤要求？

超薄的塑膠封裝會吸收空氣中的濕氣。在高溫迴流焊接過程中，這些被困住的濕氣會迅速蒸發，產生內部壓力，可能導致封裝破裂或內部黏結分層 ("爆米花效應")。儲存和烘烤程序旨在焊接前安全地去除這些濕氣。

10.4 如何解讀色度座標 (x=0.294, y=0.286)？

這些座標在 CIE 1931 色度圖上標示出一個點，該圖映射了所有可感知的顏色。這個特定點對應於一種特定色調的白光，通常被描述為 "冷白光"。±0.01 的公差定義了該點周圍的一個小區域，保證 LED 的顏色會落在這個區域內。

11. 實務設計與使用案例

案例：為超薄平板電腦設計電量指示燈條。一位設計師需要五顆均勻的白光 LED 用於電量指示燈條。邊框後方的空間極其有限 (0.4mm)。他們選擇了 LTW-C194TS5，因為其 0.30mm 的高度。為確保一致性，他們指定了 VF 分級 B (2.85-3.00V)、Iv 分級 R1 (112-146 mcd) 和色調分級 S3。他們完全按照建議設計 PCB 焊墊圖案，並將一個小的散熱焊墊連接到內部接地層以利散熱。使用一個設定為每顆 LED 5mA 的恆流驅動器。LED 以 7 英吋捲盤訂購，用於自動組裝。工廠遵循規定的迴流焊接曲線，並將已開封的捲盤存放在乾燥櫃中，在週末停工後使用前進行烘烤。結果是一個明亮、均勻且可靠的指示燈條，符合機械設計的限制。

12. 技術原理介紹

LTW-C194TS5 基於 InGaN 半導體技術。在白光 LED 中，通常是將發藍光的 InGaN 晶片與封裝內的黃色螢光粉塗層結合。當晶片發出藍光時，部分藍光被螢光粉吸收並重新發射為黃光。剩餘的藍光與轉換後的黃光混合，被人眼感知為白光。晶片發射光與螢光粉成分的特定比例決定了白光光譜上的最終色度座標 (色點)。超薄封裝是透過先進的成型和晶圓級封裝技術實現的，這些技術最小化了半導體晶粒上方和下方的材料。

13. 產業趨勢與發展

消費性電子產品中 SMD LED 的趨勢正朝著微型化(更薄、更小的佔位面積) 和提升效率(每單位電功率和每單位面積產生更多光輸出) 的方向不斷發展。此 LED 的 0.30mm 厚度代表了朝此方向邁出的一步。此外，白光 LED 領域持續追求改善顏色一致性和更高的顯色指數 (CRI)，這是透過螢光粉技術和晶片設計的進步來實現的。另一個趨勢是整合更多功能，例如內建控制用 IC (製造 "智慧型 LED")，儘管 LTW-C194TS5 似乎是標準的分立元件。與無鉛 (RoHS) 和高溫迴流焊接製程的兼容性，仍然是全球環保法規和組裝標準驅動的基本要求。