白光LED LTW-008ZDCG 规格书 - InGaN白光 - 20mA - 3.6V - 120mW - 中文技术文档

1. 产品概述

本文档详细阐述了一款专为表面贴装技术 (SMT) 应用设计的高亮度白光发光二极管 (LED) 的技术规格。该器件采用氮化铟镓 (InGaN) 半导体材料产生白光，并通过黄色透镜进行滤光。它采用8毫米编带包装，供应于7英寸直径的卷盘上，完全兼容自动化贴片组装设备。该产品被归类为环保产品，符合有害物质限制 (RoHS) 指令，表明其为无铅产品。其主要设计旨在满足需要紧凑型、可靠且一致的白光照明的应用需求。

2. 技术参数深度客观解读

2.1 绝对最大额定值

这些额定值定义了可能导致器件永久性损坏的应力极限。在此条件下工作不保证性能。

• 功耗 (Pd)：120 mW。这是LED封装在不超出其热限值的情况下，能够以热量形式耗散的最大功率。
• 峰值正向电流 (I_FP)：100 mA。这是允许的最大瞬时正向电流，通常在脉冲条件下指定（1/10占空比，0.1ms脉冲宽度），以防止过热。
• 直流正向电流 (I_F)：30 mA。这是为保障长期可靠运行而推荐的最大连续正向电流。
• 反向电压 (V_R)：5 V。施加超过此值的反向电压可能导致击穿并损坏LED结。禁止连续反向电压操作。
• 工作温度范围 (T_opr)：-30°C 至 +85°C。这是LED设计为能够正常工作的环境温度范围。
• 存储温度范围 (T_stg)：-40°C 至 +100°C。这是器件非工作状态下的存储温度范围。
• 回流焊条件：可承受260°C持续10秒，这符合典型的无铅焊料回流焊温度曲线（例如J-STD-020D）。

2.2 电气与光学特性

这些参数均在标准测试条件Ta=25°C和I_F= 20 mA下测量，除非另有说明。

• 发光强度 (I_V)：范围从最小值860 mcd到典型值1720 mcd。这衡量了在特定方向上发射的光的感知功率。实际值经过分档（见第3节）。测量遵循CIE人眼响应曲线。
• 视角 (2θ_1/2)：110度。这是发光强度降至其最大值（轴向）一半时的全角。这表明了相对较宽的光束模式。
• 色度坐标 (x, y)：在CIE 1931色度图上，典型值为x=0.295, y=0.280，定义了白点颜色。这些坐标的容差为±0.01。
• 正向电压 (V_F)：在20mA下，范围从2.9V到3.6V。这是LED工作时两端的电压降。实际值经过分档（见第3节）。
• ESD耐受电压：2000V（人体模型，HBM）。这规定了器件对静电放电的敏感度，表明其具备标准级别的保护。强烈建议在操作时采取适当的ESD预防措施（如佩戴防静电腕带、使用接地设备）。

3. 分档系统说明

为确保生产中的颜色和性能一致性，LED根据关键参数被分类到不同的档位中。

3.1 正向电压 (V_F) 分档

LED根据其在I_F= 20 mA下的正向电压被分类到档位（V0至V6）。每个档位的范围为0.1V，从V0 (2.9-3.0V) 到V6 (3.5-3.6V)。每个档位内应用±0.10V的容差。这使得设计人员可以为并联电路中的均流应用选择电压降紧密匹配的LED。

3.2 发光强度 (I_V) 分档

LED根据其在I_F= 20 mA下的发光强度被分档（S, T, A, B, C, D）。档位范围从S (860-1000 mcd) 到D (1580-1720 mcd)。每个档位指定了±10%的容差。这使得可以为需要特定亮度水平或多个LED间亮度均匀性的应用进行选择。

3.3 色坐标分档 (色区)

文档提供了详细的色区表（例如A52, A53, BE1, BG3），定义了CIE 1931色度图上的特定四边形或三角形区域。每个“色区”规定了白光输出的允许 (x, y) 坐标边界。这种精确的分档对于颜色一致性至关重要的应用（如背光或标牌）至关重要。这些坐标的测量允差为±0.01。

4. 性能曲线分析

4.1 相对强度与波长关系

规格书中的图1显示了发射光的光谱功率分布 (SPD)。对于使用蓝色InGaN芯片和黄色荧光粉的白光LED，曲线通常在蓝色区域（约450-460 nm）显示来自芯片的主峰，并在黄色/绿色区域（约550-600 nm）显示由荧光粉产生的更宽的峰或驼峰。这些光谱的组合产生了白光的感知。曲线的全宽大约从400 nm延伸到750 nm，覆盖了可见光谱。

5. 机械与封装信息

5.1 封装尺寸与公差

该LED符合EIA标准的SMD封装外形。所有关键尺寸均以毫米为单位提供，除非另有说明，标准公差为±0.05 mm。关键的机械定义包括：

• 距离A：焊盘底部与反射器之间的垂直距离。最小值为0.05mm。
• 公差B：左右焊盘之间的对准公差。最大值为0.03mm。
• 距离C：焊盘与反射器壁之间的横向距离。最小值为0.05mm。

这些尺寸对于PCB焊盘设计以及确保形成良好的焊点和光提取至关重要。

5.2 编带与卷盘包装尺寸

详细图纸规定了载带尺寸（凹槽尺寸、间距等）和卷盘尺寸（7英寸直径）。包装遵循EIA-481-1-B规范。关键注意事项包括：每卷2000片，最多允许连续缺失两个元件，以及指定的前导/尾带长度（起始端至少20厘米，末端至少50厘米）。

6. 焊接与组装指南

6.1 回流焊温度曲线

该LED兼容红外 (IR) 和气相回流焊工艺。参考了符合J-STD-020D的推荐无铅回流焊温度曲线。关键参数是器件能够承受260°C峰值温度持续10秒。遵循推荐的升温、恒温和冷却速率对于防止热冲击并确保可靠的焊点至关重要。

6.2 清洗

如果需要进行焊后清洗，应仅使用特定化学品以避免损坏LED封装。规格书建议在常温下浸入乙醇或异丙醇中不超过一分钟。禁止使用未指定的化学液体。

6.3 存储与湿敏度

根据JEDEC J-STD-020，该产品的湿敏度等级 (MSL) 为3级。

• 密封包装：在≤30°C和≤90% RH条件下存储。当存储在带有干燥剂的原始防潮袋中时，保质期为一年。
• 已开封包装：在≤30°C和≤60% RH条件下存储。元件必须在暴露于环境后的168小时（7天）内完成焊接。
• 烘烤：如果湿度指示卡变粉红色（表明RH >10%）或超出168小时车间寿命，建议在重新密封或使用前，在60°C下烘烤至少48小时。

7. 应用建议

7.1 典型应用场景

这款白光SMD LED适用于各种需要紧凑、高效白光照明的应用，包括但不限于：

• 消费电子产品（如家电、音频设备）的状态指示灯和背光。
• 工业控制系统中的面板指示灯和开关背光。
• 便携式设备中的通用照明。
• 装饰性照明和标牌。

重要提示：规格书明确指出，这些LED适用于普通电子设备。对于有特殊可靠性要求或故障可能危及生命或健康的应用（航空、医疗设备、安全系统），在设计采用前需要咨询制造商。

7.2 设计注意事项

• 限流：务必使用串联限流电阻或恒流驱动电路。不要直接连接到电压源。在或低于推荐的30 mA直流正向电流下工作。
• 热管理：确保PCB提供足够的热释放，尤其是在高电流或高环境温度下工作时，以保持在120 mW的功耗限制内。
• ESD保护：在组装过程中实施标准的ESD处理程序。如果LED位于暴露位置，可考虑在电路板上添加瞬态电压抑制 (TVS) 二极管或其他保护措施。
• 光学设计：110度的视角提供了宽光束。如需更聚焦的光线，可能需要二次光学元件（透镜）。

8. 技术对比与差异化

虽然这份单独的规格书没有提供与其他型号的直接并列比较，但可以推断出这款LED的关键差异化特征：

• 宽视角 (110°)：与视角较窄的LED相比，提供更广泛的照明，适用于区域照明而非聚光照明。
• 详细分档：广泛的V_F、I_V和色坐标分档为需要在多个单元间匹配性能的应用提供了高度的一致性。
• 坚固的封装：兼容自动贴装和标准的无铅回流焊温度曲线（峰值260°C），便于大批量、可靠的制造。
• InGaN技术：提供了现代高亮度LED设计典型的高效白光生成能力。

9. 常见问题解答 (基于技术参数)

9.1 峰值正向电流 (100mA) 与直流正向电流 (30mA) 有何区别？

直流正向电流 (30mA) 是连续、稳态工作的最大电流。峰值正向电流 (100mA) 是LED仅在非常短的脉冲（0.1ms宽度）和低占空比（10%）下才能承受的更高电流。这对于多路复用或PWM调光等应用很有用，在这些应用中，短暂的高电流脉冲可以实现更高的瞬时亮度而不会使LED过热。持续超过直流电流额定值将导致过热和快速性能衰减。

9.2 如何解读色度坐标 (x=0.295, y=0.280)？

这些坐标将白光的颜色标绘在CIE 1931色度图上。这个特定点通常对应于“冷白”或“日光白”的色温，通常在6000K-7000K范围内。±0.01的容差定义了图表上的一个小区域，该批次中任何单个LED的颜色都应落在此区域内，以确保颜色均匀性。

9.3 为何存储条件如此严格 (MSL 3)？如果超出168小时车间寿命会怎样？

SMD封装会从空气中吸收湿气。在高温回流焊过程中，这些被困住的湿气会迅速变成蒸汽，导致塑料封装内部的分层、开裂或“爆米花”现象，从而可能损坏LED。MSL 3和168小时的限制定义了针对该封装特定吸湿率的安全暴露时间。如果超出，烘烤（60°C，48小时）可以去除吸收的湿气，使元件恢复到适合回流焊的干燥状态。

10. 设计使用案例

10.1 设计一个状态指示灯面板

场景：设计一个带有10个均匀白光LED状态指示灯的控制面板。

设计步骤：

1. 电流设定：选择一个工作点，例如I_F= 20 mA，以实现可靠运行并直接使用规格书中的分档数据。
2. 电压计算：假设电源电压为5V (V_CC)。从相同的V_F档位中选择LED，例如V3 (3.2-3.3V)。使用典型值 (3.25V) 进行计算。所需的串联电阻 R = (V_CC- V_F) / I_F= (5 - 3.25) / 0.020 = 87.5 Ω。可以使用标准的91 Ω或82 Ω电阻，略微调整电流。
3. 亮度均匀性：指定来自相同I_V档位的LED（例如，C档：1440-1580 mcd），以确保所有指示灯具有相似的感知亮度。
4. 颜色均匀性：指定来自相同色区的LED（例如，A63），以保证所有灯发出完全相同的白色色调，这对于美观一致性至关重要。
5. PCB布局：遵循规格书中推荐的焊盘尺寸。确保焊盘设计遵守与LED本体/反射器的最小距离（A, C），以防止短路并允许形成适当的焊点圆角。
6. 组装：使用推荐的红外回流焊温度曲线。在准备组装前，将LED保持在密封袋中。如果袋子已打开，需在168小时内完成所有10个LED的焊接。

11. 工作原理简介

这款白光LED基于半导体中的电致发光原理工作。其核心是一个由氮化铟镓 (InGaN) 制成的芯片，当施加正向电压（通常为2.9-3.6V）时，电子与空穴在其带隙处复合，从而发出蓝光。为了产生白光，发蓝光的芯片上涂覆了一层掺铈的钇铝石榴石 (YAG:Ce) 荧光粉。来自芯片的一部分高能蓝色光子被荧光粉吸收，然后通过一种称为光致发光的过程重新发射出较低能量的黄光。剩余的未被吸收的蓝光与发射的黄光混合，人眼感知这种组合为白光。黄色透镜进一步扩散并塑造最终的光输出。

12. 技术趋势

本规格书中描述的技术代表了用LED产生白光的一种成熟且广泛采用的方法。在更广泛的LED行业中，与此类组件相关的持续关键趋势包括：

• 效率提升 (lm/W)：InGaN芯片设计、荧光粉效率和封装架构的持续改进带来了更高的发光效率，这意味着相同的电输入功率下能产生更多的光输出。
• 色彩质量改善：开发多荧光粉混合物（例如添加红色荧光粉）以提高显色指数 (CRI)，在LED光下提供更准确、更悦目的色彩再现。
• 小型化：消费电子产品对更小设备的推动，促使LED采用更小的封装尺寸，同时保持或增加光输出。
• 更高可靠性与寿命：材料（环氧树脂、荧光粉、基板）和热管理设计的进步正在延长LED的工作寿命（L70, L90），降低了长期维护成本。
• 智能与互联照明：虽然这是一个基础组件，但整个生态系统正朝着将LED作为智能系统不可或缺部分的方向发展，通常需要兼容的驱动器来实现调光、色彩调节和连接功能。