白光LED 1.6x0.8x0.7mm - 正向電壓2.8-3.4V - 功率105mW - 技術規格書

1. 產品概述

白光LED系列RF-BWB190DS-DD採用藍色InGaN晶片搭配螢光粉塗層，以產生白光，是一款高效能表面貼裝元件(SMD)。其緊湊封裝尺寸為1.6mm x 0.8mm x 0.7mm，非常適合空間受限的應用，可實現高密度PCB佈局。此LED設計兼容所有標準SMT組裝和焊接製程，提供140°寬視角和濕敏等級3(MSL 3)。完全符合RoHS規範，確保環保相容性。

1.1 一般說明

此白光LED透過激發藍色晶片上的螢光粉層製造，螢光粉將部分藍光轉換為黃綠波長，產生寬廣的白光光譜。產品提供多種亮度和色度分檔，以滿足不同應用需求。封裝設計採用透明矽膠封裝，有助於提升光萃取效率和可靠性。

1.2 特點

• 極寬視角：140度，適用於指示燈和背光應用。
• 兼容所有標準SMT組裝和焊接製程（回流焊可耐受高達260°C）。
• 濕敏等級：等級3（依據J-STD-020），儲存條件如規範所述。
• 符合RoHS規範；無鉛、汞、鎘及其他有害物質。
• 低熱阻：典型值450°C/W，設計時需注意散熱管理。
• 靜電放電(ESD)承受能力：1000V (HBM)，提供合理的ESD耐受性。

1.3 應用

• 光學指示器：狀態指示燈、按鍵照明。
• 開關和符號背光：汽車電子、消費電子、工業面板。
• 一般照明：裝飾照明、緊急標誌照明。
• 顯示器背光：小型LCD或段碼顯示器。

2. 技術參數 – 深入客觀分析

除非另有說明，電氣和光學特性均在環境溫度25°C下量測。LED的規範測試電流為20 mA (DC)。

2.1 正向電壓(VF)

正向電壓分為多個範圍（F2至J1），涵蓋最小2.7V至最大3.5V，典型值介於2.8V至3.4V之間。此寬廣的分檔範圍可容納製造差異，並允許客戶為串聯/並聯設計選擇電壓分組。量測容差為±0.1V。在絕對最大額定值下，正向連續電流可達30 mA，但典型效能測試條件為20 mA。

2.2 發光強度(IV)

發光強度分檔範圍從1BE（最小550 mcd）到1FB（最小950 mcd，最大1000 mcd），於20 mA下量測。較高強度分檔透過更嚴格的螢光粉控制和晶片選擇實現。量測容差為±10%。對於需要一致亮度的應用，建議指定單一強度分檔。

2.3 視角

視角(2θ1/2)典型值為140度，表示非常寬廣的發光圖案。此特性使LED適用於必須從大角度可見的指示器應用，例如儀表板照明或街道設施。

2.4 反向電流和熱阻

反向電流在VR = 5V（脈衝量測）時最大限制為10 µA。接面到焊點的熱阻(RTHJ-S)最大值為450°C/W。此值相對較高，表示若不充分散熱，LED不適用於高功率操作；最大功耗為105 mW。設計者必須確保接面溫度不超過95°C。

2.5 絕對最大額定值

• 功率消耗：105 mW
• 正向電流：30 mA (DC)，60 mA峰值（10%佔空比，0.1ms脈衝）
• ESD (HBM)：1000 V
• 工作溫度：-40°C 至 +85°C
• 儲存溫度：-40°C 至 +85°C
• 接面溫度：最高95°C

超過任何一項額定值都可能導致永久性損壞。必須使用適當的限流電阻和散熱管理。

3. 分檔系統

LED依正向電壓、發光強度和色度座標分類至各分檔，以提供更嚴格的效能一致性。

3.1 正向電壓分檔

正向電壓分組為代碼F2、G1、G2、H1、H2、I1、I2、J1，範圍從2.7-2.8V至3.4-3.5V。每個分檔寬度0.1V。這使得使用者能夠選擇窄電壓範圍，以確保並聯電路中的電流分佈一致。

3.2 發光強度分檔

強度分檔標示為1BE（550-600 mcd）至1FB（950-1000 mcd），每檔間隔50 mcd。更高分檔可依需求提供，但可能需要特殊訂購。

3.3 色度分檔

LED提供多種白光色度分檔（W31、W32、W51、W52、W71、W72），由特定的CIE 1931座標定義。這些分檔涵蓋從約6000K到3000K的相關色溫(CCT)範圍，適用於各種白平衡偏好。色度座標容差為±0.005。

4. 性能曲線分析

規格書曲線提供典型光學特性。關鍵見解：

4.1 正向電壓 vs. 正向電流

VF-IF曲線顯示20 mA時典型正向電壓約3.2V。在較低電流（例如5 mA）下，VF降至約2.8V。在30 mA時，VF升至約3.4V。這強調了使用恆流驅動器或限流電阻以防止熱失控的重要性。

4.2 正向電流 vs. 相對強度

相對發光強度隨正向電流幾乎線性增加，直至約30 mA。在20 mA時，強度約為100%（相對值）。在10 mA時，降至約50%。此線性特性使LED適合透過降低電流進行調光。

4.3 溫度效應

隨著接腳溫度升高，相對強度下降。在85°C（接腳溫度）時，強度降至25°C時的約80%。正向電壓也隨溫度下降，若電壓未調節，可能導致電流增加。散熱設計必須使接面溫度保持在95°C以下。

4.4 波長與光譜分佈

光譜曲線在約450 nm（藍光）處有峰值，並由於螢光粉而在500-700 nm（黃/紅）處有寬廣的二次峰值。主波長隨電流略有偏移：較高電流增加藍光成分，使顏色偏向冷白光。

4.5 輻射圖案

輻射圖案類似於朗伯型，具有70°的半寬角（總共140°）。在90°處的相對強度仍約為軸向值的10%，表示非常寬廣的覆蓋範圍。

5. 機械與包裝資訊

5.1 封裝尺寸

• 長度：1.60 mm
• 寬度：0.80 mm
• 高度：0.70 mm（本體），含焊墊0.80 mm
• 容差：除非另有說明，±0.2 mm

5.2 焊墊設計

建議的焊接圖案包括兩個矩形焊墊（0.8mm x 0.8mm），中心間距2.4 mm。陰極由底視圖上的缺口標示。

5.3 極性

LED極性由陰極側的綠色點或缺口標記。極性錯誤可能導致損壞；焊接前務必確認方向。

6. 組裝與焊接指南

6.1 回流焊接曲線

回流焊接必須遵循指定的曲線：

• 平均升溫速率：最大3°C/s（從Tsmin到Tp）
• 預熱：150°C至200°C，持續60-120秒
• 217°C以上時間：最長60秒
• 峰值溫度：260°C，最長10秒
• 冷卻速率：最大6°C/s
• 從25°C到峰值的總時間：最長8分鐘

回流焊接不得超過兩次。若兩次焊接循環間隔超過24小時，必須重新烘烤LED以去除濕氣。手動焊接：溫度低於300°C，持續時間少於3秒，僅限一次。

6.2 操作注意事項

• 在焊接期間或之後，請勿對LED施加機械應力。
• 避免回流後快速冷卻。
• 請勿將LED安裝在翹曲的PCB上；焊接後請勿彎曲PCB。
• 操作過程中全程使用ESD防護。
• 確保工作環境中的硫含量<100 ppm；溴和氯各<900 ppm，總計<1500 ppm（建議值，不保證）。
• 避免可能損害矽膠封裝的揮發性有機化合物(VOC)。

6.3 儲存條件

• 打開防潮袋前：≤30°C，≤75% RH，自製造日起保質期1年。
• 打開後：≤30°C，≤60% RH，可使用168小時。
• 若超出條件，使用前在60±5°C下烘烤≥24小時。

7. 包裝與訂購資訊

7.1 包裝細節

標準包裝：每捲4,000顆。承載帶尺寸：寬度8 mm，鏈輪孔距2.0 mm，元件間距4.0 mm。捲軸尺寸：直徑178 mm（7"），輪轂直徑60 mm，輪轂孔徑13 mm。

7.2 標籤資訊

每捲標籤標示零件編號、規格編號、批號、分檔代碼（包含光通量、色度、正向電壓、波長）、數量和日期碼。

7.3 訂購代碼

型號RF-BWB190DS-DD指定系列。如需精確分檔選擇，請諮詢業務部門；可能提供客製化分檔。

8. 可靠性測試摘要

LED已通過以下可靠性測試（每項22個樣品，接受標準0/1）：

• 回流焊：260°C，10秒，2次
• 溫度循環：-40°C至100°C，100個循環
• 熱衝擊：-40°C至100°C，300個循環
• 高溫儲存：100°C，1000小時
• 低溫儲存：-40°C，1000小時
• 壽命測試：25°C，20 mA，1000小時

失效判據：VF變化>10%，IR>2倍規格值，光通量<低於初始值70%。

9. 設計考量

9.1 電流與熱降額

為確保長壽命，操作LED時連續電流不超過20 mA。使用限流電阻或恆流驅動器。在環境溫度較高時，降低正向電流以保持接面溫度低於95°C。散熱焊墊（焊點）應與PCB銅層良好散熱。

9.2 電路保護

始終包含串聯電阻以限制電流。在陣列中使用時，正向電壓分檔對於避免電流搶奪至關重要。建議在驅動電路上添加ESD保護二極體，以應對惡劣環境。

9.3 材料相容性

避免矽膠封裝接觸腐蝕性化學品（例如強酸/強鹼、溶劑）。使用不釋放有機蒸氣的黏合劑。密封LED組裝件，防止硫和鹵素污染物侵入。

10. 工作原理

白光LED透過電致發光原理工作：正向偏壓使藍色InGaN晶片中的電子和電洞復合，發射藍色光子（約450 nm）。這些光子照射到螢光粉層（通常為YAG:Ce），螢光粉吸收部分藍光並在寬廣的黃綠光譜中重新發射。透射的藍光與黃光發射結合產生白光。螢光粉成分決定了相關色溫和演色性指數。

11. 環境與法規考量

產品符合RoHS規範，未故意添加鉛、汞、鎘、六價鉻、PBB或PBDE。但螢光粉可能含有少量豁免的鈰。使用者必須遵守當地廢棄物處理法規。此LED在當前的REACH和WEEE指令下不被歸類為危險物質。

12. 常見問題(FAQ)

12.1 此LED的典型壽命是多少？

在額定條件（20 mA，Tj<85°C）下，LED可持續使用超過50,000小時，<光衰30%，此數據基於類似產品的行業資料。

12.2 我可以使用此LED進行高功率照明嗎？

不行，最大功率為105 mW。它專為指示燈和信號應用而設計，不適用於一般照明。

12.3 如何為我的設計選擇正確的分檔？

選擇電壓分檔以匹配您的驅動電壓和容差；選擇強度分檔以確保亮度一致性；選擇色度分檔以確保色彩均勻性。對於串聯電路，請使用相同的電壓分檔。

12.4 如果超過絕對最大額定值會發生什麼？

超過額定值可能導致立即失效、提前劣化或色偏。務必預留安全邊際。

13. 案例研究（示例說明）

13.1 消費性家電中的指示燈

一家洗衣機製造商使用1.6x0.8mm白光LED作為電源指示燈。寬視角可從任何方向看到指示。他們選擇H1電壓分檔（3.0-3.1V），並在5V電源下使用150Ω串聯電阻，提供13 mA電流，延長LED壽命以配合家電保固期。

13.2 汽車開關背光

一家汽車一級供應商使用此LED作為車窗開關背光。140°視角確保均勻照明。他們要求色度分檔W31（冷白光）以匹配儀表板色溫。採用200 Hz PWM調光以調整夜間亮度。此LED通過85°C溫度循環測試，符合AEC-Q101（同等標準）。

14. 未來發展趨勢

此類小型白光LED的趨勢是朝向更高的發光效率和更好的色穩定性。未來版本可能透過使用更高效的螢光粉（例如高演色的氮化物紅綠螢光粉）和改進的晶片設計，實現150 lm/W的發光效率。微型化持續進行，1005（1.0x0.5mm）和0603封裝已變得常見。業界也正朝著標準化色度分檔（MacAdam橢圓）發展，以減少色差。