SMD LED LTST-C990NRKT-PO 數據表 - AlInGaP 紅光 - 20mA - 900-2240mcd - 英文技術文件

1. 產品概述

本文件提供表面貼裝器件（SMD）LED燈嘅完整技術規格。此元件專為自動化印刷電路板（PCB）組裝而設計，具有微型外形，非常適合空間受限嘅應用。其主要功能係喺各式各樣嘅電子設備中作為視覺指示器或背光光源。

1.1 核心優勢與目標市場

呢款LED為現代電子製造提供多項關鍵優勢。佢採用超光AlInGaP（磷化鋁銦鎵）晶片，能為紅色光提供高發光效率。器件以符合EIA標準嘅8毫米載帶包裝，捲繞喺7英寸直徑嘅捲盤上，完全兼容高速自動貼片設備。此外，其設計可承受無鉛（Pb-free）組裝線常用嘅標準紅外線（IR）回流焊接過程，確保能可靠地貼裝到PCB上。本產品符合《有害物質限制》（RoHS）指令。

目標應用範圍廣泛，涵蓋電信設備、辦公室自動化裝置、家用電器及工業控制系統。具體用途包括鍵盤背光、狀態指示燈、微型顯示器整合，以及一般信號或符號照明。

2. 深入技術參數分析

本節詳細說明LED嘅絕對極限同操作特性。除非另有註明，所有參數均以環境溫度（Ta）25°C為準。

2.1 絕對最大額定值

此等額定值定義咗器件可能受永久損壞嘅應力極限。喺呢啲極限下或超出呢啲極限操作並無保證。

• 功耗 (Pd)： 62.5 mW。呢個係LED封裝可以作為熱量散發嘅最大功率。
• 峰值正向電流 (I_F(PEAK)): 60 mA。此為最大允許瞬態正向電流，通常於脈衝條件下（1/10佔空比，0.1ms脈衝寬度）指定，以管理熱應力。
• Continuous DC Forward Current (I_F): 25 mA。此為連續操作嘅最大建議電流。
• Reverse Voltage (V_R): 5 V。施加超過此數值嘅反向電壓可能導致擊穿同失效。
• Operating Temperature Range: -30°C 至 +85°C。此為LED設計運作之環境溫度範圍。
• 儲存溫度範圍： -40°C 至 +85°C。此為非運作狀態下之儲存溫度範圍。
• Infrared Soldering Condition: 260°C 持續 10 秒。此為封裝在回流焊接過程中可承受的最高熱曲線。

2.2 電氣與光學特性

此為在標準測試條件下量測的典型性能參數。

• 發光強度 (I_V): 900.0 - 2240.0 mcd (millicandela)。喺正向電流 (I_F) 為20mA時量度。強度係使用近似於明視覺（CIE人眼反應）曲線嘅感應器同濾光片組合進行量度。範圍咁闊表示有採用分級系統（見第4節）。
• 視角 (2θ_1/2): 75度。此為光強度降至中心軸（0°）測量值一半時所對應的完整角度。75度角能提供相對較寬的視角錐。
• Peak Emission Wavelength (λ_P): 639 nm（納米）。此為發射光的光譜功率分佈達到峰值時的波長。
• 主波長 (λ_d): 624.0 - 632.0 nm。此數值源自CIE色度圖，代表LED在感知上的顏色，位於光譜中的紅色區域。
• 譜線半寬度 (Δλ): 20 nm。此數值表示光譜帶寬，以發射峰值之半高全寬(FWHM)量度。20nm對於單色AlInGaP紅光LED而言是典型數值。
• 正向電壓 (V_F): 1.7 - 2.5 V。指LED在20mA驅動電流下的壓降。此範圍涵蓋了半導體芯片在正常製造過程中的差異。
• 反向電流 (I_R): 10 μA (最大)。指施加最大反向電壓（5V）時流過的微小漏電流。

3. 分級系統說明

為確保應用上的一致性，LED在製造後會根據關鍵光學參數進行分級（binning）。

3.1 光強度分級

此LED嘅主要分檔參數係其發光強度。產品分為多個檔位，每個檔位喺20mA驅動下都有定義嘅最小同最大強度值。印喺卷盤或包裝上嘅分檔代碼，讓設計師可以為其應用選擇亮度一致嘅LED。每個檔位內嘅公差為 +/- 15%。分檔列表如下：

• 分檔代碼 V2: 900.0 - 1120.0 mcd
• Bin Code W1: 1120.0 - 1400.0 mcd
• Bin Code W2: 1400.0 - 180.0 mcd
• Bin Code X1: 1800.0 - 2240.0 mcd

選擇較高嘅Bin Code（例如X1）可以保證更高嘅最低亮度，對於要求均勻高可見度或者驅動電流可能有限嘅應用至關重要。

4. 性能曲線分析

圖形數據可以更深入咁了解LED喺唔同條件下嘅行為。數據表中包含嘅典型曲線說明咗關鍵參數之間嘅關係。

4.1 正向電流與正向電壓 (I-V 曲線)

此曲線顯示流經 LED 的電流與其兩端電壓之間的非線性關係。曲線的「拐點」（對於此器件，通常約為 1.7V 至 2.0V）是 LED 開始顯著發光的位置。超過此拐點後，電壓的微小增加會導致電流大幅上升。因此，LED 總是採用限流機制驅動，而非固定電壓源。

4.2 發光強度與正向電流

此圖表展示光輸出如何隨驅動電流增加。對於大多數LED，在建議工作範圍內（此器件為最高25mA），兩者關係大致呈線性。若驅動電流超出最大連續額定值，光輸出不會按比例增加，反而會產生過多熱量，從而降低使用壽命及可靠性。

4.3 光譜分佈

光譜圖顯示咗唔同波長下嘅相對輻射功率。佢會有一個單一、主要嘅峰值，中心喺639 nm附近（峰值波長），並由20 nm半高寬定義其特徵形狀。呢個確認咗單色紅光輸出。

5. Mechanical and Packaging Information

5.1 Device Dimensions and Polarity

LED封裝具有特定的物理尺寸，對PCB焊盤設計至關重要。數據手冊提供了詳細的尺寸圖紙。關鍵特徵包括總長度、寬度和高度。封裝上還有一個極性標示，通常是一端的凹口、綠點或陰極標記，必須與PCB焊盤正確對齊，以確保正確的電氣連接（陽極與陰極）。

5.2 推薦的PCB焊接焊盤佈局

本文件提供建議嘅PCB焊盤圖案（銅箔佈局）。此設計旨在確保回流焊接時焊點可靠、提供足夠散熱並防止橋連。遵循此建議對成功組裝同長期機械穩定性至關重要。

5.3 帶裝同捲盤包裝規格

為配合自動化組裝，元件以載帶捲盤形式供應。數據手冊載明承載每粒LED嘅帶槽尺寸、載帶寬度同捲盤尺寸（直徑7吋）。標準捲盤數量為3000件。包裝符合ANSI/EIA-481標準。備註包括封蓋膠帶詳情、最大連續缺件數（2件）以及尾數最小訂購量（500件）。

6. 焊接、組裝與操作指引

6.1 建議紅外回流焊溫度曲線

對於無鉛焊接製程，建議採用特定嘅熱曲線以防止損壞。關鍵參數包括：

• 預熱溫度： 150-200°C
• 預熱時間： 最長120秒
• 最高體溫： 最高260°C
• 高於260°C嘅時間： 最多10秒（最多允許兩次回流焊循環）

溫度曲線應根據JEDEC標準制定，並使用生產中嘅特定PCB設計、焊錫膏同回流焊爐進行驗證。

6.2 儲存條件

由於塑膠封裝具有濕氣敏感性（MSL 3），妥善儲存至關重要。

• 密封包裝： 儲存於≤30°C及≤90%相對濕度環境中。請於包裝日期起一年內使用。
• 已開封包裝： 對於從防潮袋中取出的元件，環境條件不應超過30°C及60%相對濕度。建議在一星期內完成紅外回流焊接。若儲存超過一星期，請在焊接前將LED以60°C烘烤至少20小時，以去除吸收的濕氣，防止回流焊接時出現「爆米花」現象。

6.3 清潔

若焊接後必須進行清潔，僅可使用已核准的溶劑。規定方法為將LED在室溫下浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘。使用刺激性或未指定的化學品可能會損壞塑料透鏡及封裝。

6.4 靜電放電 (ESD) 注意事項

LED 內部的半導體芯片對靜電放電及電壓突波敏感。需遵守以下操作預防措施：使用接地手環或防靜電手套，並確保所有設備及工作枱面妥善接地。

7. 應用設計注意事項

7.1 驅動電路設計

LED係電流驅動器件。驅動電路最關鍵嘅環節係電流調節。為確保亮度均勻，特別係當多個LED並聯連接時，應喺 每個獨立LED上串聯一個限流電阻. 一個簡單嘅驅動電路由電壓源（V_CC）、發光二極管同串聯電阻（R_S). 電阻值係用歐姆定律計算：R_S = (V_CC - V_F) / I_F，其中 V_F 係指LED喺所需電流I下嘅正向電壓_F （例如20mA）。每粒LED用一粒電阻可以補償V_F 喺唔同器件之間嘅輕微差異。

7.2 散熱管理

雖然功耗偏低（最高62.5 mW），但有效的熱管理能延長LED壽命並維持穩定的光輸出。PCB本身可充當散熱器。確保LED焊盤與PCB上的銅層之間有良好的熱連接，有助於散熱。應避免長時間在絕對最大電流和溫度極限下操作LED。

7.3 Application Scope and Limitations

此LED適用於一般電子設備。若用於要求極高可靠性、且故障可能危及安全的應用（例如航空、醫療生命維持、運輸安全系統），在設計採用前必須向元件製造商進行額外認證及諮詢。

8. 技術比較與區別

相比舊有技術如GaAsP（磷化鎵砷）紅色LED，本文採用嘅AlInGaP芯片具有顯著更高嘅發光效率，從而喺相同驅動電流下提供更高亮度。拱形透鏡設計有助實現指定嘅75度視角，喺軸向亮度與偏軸可見度之間取得良好平衡。其兼容自動貼裝同紅外回流焊，令佢成為大批量生產中具成本效益嘅選擇，有別於需要手工焊接嘅LED。

9. 常見問題（基於技術參數）

問：為何我的LED比電路板上其他LED暗或亮度不一致？
答：最常見的原因是當LED並聯時，沒有為每個LED使用獨立的限流電阻。微小的正向電壓（V_F) 會導致電流分配不均。請務必為每粒LED串聯一個電阻。同時，請確保你使用嘅LED係來自相同光強度級別嘅產品。

Q: 我可唔可以唔用電阻，直接用3.3V驅動呢粒LED？
A: 唔可以。將LED直接連接到3.3V呢類電壓源，會導致過大電流流過，好可能超過最大直流正向電流（25mA）而損壞器件。必須串聯一個電阻，將電流限制喺安全值（例如20mA）。

Q: 數據手冊顯示正向電壓範圍係1.7V至2.5V。我計算電阻時應該用邊個數值？
A: 為了進行保守設計，確保即使使用低V_F LED，電流也不會超過你的目標值（例如20mA），請在計算中使用最小V_F 值（1.7V）。這會導致電阻值稍高，對於V_F較高的LED，電流會稍低，但能保證所有裝置的安全。

Q: 「MSL 3」對於儲存有咩意思？
A> Moisture Sensitivity Level 3 indicates the package can be exposed to factory floor conditions (≤30°C/60% RH) for up to 168 hours (one week) before it requires baking prior to reflow soldering. Exceeding this time risks internal package damage during the high-temperature reflow process.

10. Design and Usage Case Study

場景：設計一個具有10個均勻亮紅色LED嘅狀態指示燈面板。
1. 電路設計： 使用5V電源軌。目標電流I_F = 20mA。假設典型正向電壓V_F 為2.1V，計算電阻R_S = (5V - 2.1V) / 0.020A = 145歐姆。最接近的標準值為150歐姆。將一個150歐姆電阻與10個LED中每個的陽極串聯。將所有陰極側連接到接地。
2. PCB佈局： 使用數據手冊中推薦的焊盤圖案。確保PCB絲印上的極性標記與LED的極性指示器相符。提供堅實的接地層以利散熱及電流回路。
3. 採購： 向分銷商指定所需的光強度分級代碼（例如，W2代表1400-1800 mcd），以確保所有10顆LED具有相近的亮度。
4. 組裝： 請遵循建議嘅IR回流焊溫度曲線。組裝後如需清潔，請使用異丙醇。
此方法確保指示燈面板運作可靠、外觀一致，並具有長期穩定性。

11. Operating Principle Introduction

LED係一種半導體二極管。其核心係由AlInGaP等直接帶隙材料製成嘅p-n結。當施加正向電壓時，來自n型區域嘅電子同p型區域嘅空穴會注入結區。當電子與空穴復合時，能量會被釋放。喺LED中，此能量以光子（光粒子）形式釋放。發出光子嘅波長（顏色）由半導體材料嘅帶隙能量決定。AlInGaP具有對應紅光嘅帶隙。拱形環氧樹脂透鏡用於保護半導體芯片並塑造輸出光束，從芯片提取更多光線並定義視角。

12. 技術趨勢

SMD指示燈LED嘅總體趨勢持續朝向更高效率、更細封裝尺寸同更高可靠性發展。雖然AlInGaP仍然係高效能紅光同琥珀色LED嘅主導技術，但其他材料如InGaN（氮化銦鎵）則覆蓋藍色、綠色同白色光譜。芯片級封裝（CSP）技術持續發展，LED芯片可直接安裝而無需傳統塑膠封裝，實現更細嘅外形尺寸。此外，將控制電子元件（例如恆流驅動器）集成到LED封裝內部嘅趨勢日益增長，以簡化電路設計並提高性能一致性。