LTSA-G6SPVAKTU 貼片LED規格書 - 琥珀色AlInGaP - 140mA - 2.65V - 530mW - 中文技術文檔

1. 產品概述

本文件提供一款專為高可靠性應用而設計嘅表面貼裝器件（SMD）LED嘅完整技術規格。該元件採用鋁銦鎵磷（AlInGaP）半導體材料產生琥珀色光，並封裝喺水晶透明透鏡中。其設計旨在滿足現代電子組裝工藝同嚴苛運行環境嘅嚴格要求。

1.1 核心優勢與目標市場

呢款LED嘅主要設計優勢包括其與自動化貼片設備同標準紅外（IR）回流焊接工藝嘅兼容性，呢點對於大批量生產至關重要。其封裝符合EIA標準尺寸，確保咗互換性並易於集成到現有PCB佈局中。其通過AEC-Q101標準（D版）嘅關鍵認證，突顯咗其適用於汽車電子領域，特別係針對車輛內部嘅非關鍵配件應用。該元件亦符合《有害物質限制》（RoHS）指令。

2. 深入技術參數分析

LED嘅性能係喺特定嘅電氣、光學同熱條件下定義嘅，通常喺環境溫度（Ta）為25°C時測量。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致器件永久性損壞的極限。在這些條件下運行無法得到保證。關鍵極限包括最大功耗530mW、峰值正向電流400mA（在佔空比1/10、脈衝寬度0.1ms的脈衝條件下）以及5mA至200mA的連續直流正向電流範圍。器件的工作和儲存溫度範圍為-40°C至+110°C。根據人體模型（HBM，符合ANSI/ESDA/JEDEC JS-001 Class 2），其可承受高達2kV的靜電放電（ESD）。該封裝可承受峰值溫度為260°C、最長10秒的紅外回流焊接，這符合無鉛（Pb-free）組裝工藝標準。

2.2 熱特性

熱管理對於LED嘅性能同壽命至關重要。當安裝喺標準1.6mm厚、帶有16mm²銅焊盤嘅FR4 PCB上時，從半導體結到環境空氣嘅熱阻（RθJA）典型值為50°C/W。從結到焊點嘅熱阻（RθJS）典型值為30°C/W，為熱量散發到電路板提供咗更直接嘅路徑。最大允許結溫（Tj）為125°C。超過此溫度將加速光輸出衰減，並可能導致災難性故障。

2.3 電氣與光學特性

呢啲係喺標準測試條件（IF = 140mA， Ta=25°C）下量度到嘅典型性能參數。發光強度（Iv）範圍由最小7.1坎德拉（cd）到最大11.2 cd。光嘅空間分佈特點係具有120度嘅寬視角（2θ½），即係話喺中心軸±60度處，發光強度為其峰值嘅一半。光發射峰值波長（λP）約為625納米（nm）。決定感知顏色嘅主波長（λd）規定喺612 nm至624 nm之間。表示顏色純度嘅光譜帶寬（Δλ）典型值為18 nm。喺140mA下驅動LED所需嘅正向電壓（VF）範圍為1.90V至2.65V。當施加12V反向偏壓時，反向漏電流（IR）典型值為10 μA，儘管該器件並非設計用於反向偏壓工作。

3. 分檔系統說明

為確保應用中嘅一致性，LED喺製造後根據關鍵參數被分類到唔同嘅性能檔位。印喺產品標籤上嘅分檔代碼格式為：Vf檔位 / Iv檔位 / Wd檔位（例如：F/EA/3）。

3.1 正向電壓（Vf）分檔

根據LED在140mA下的正向壓降，將其分為五個電壓檔位（C至G）。C檔：1.90V至2.05V，D檔：2.05V至2.20V，E檔：2.20V至2.35V，F檔：2.35V至2.50V，G檔：2.50V至2.65V。每個檔位的容差為±0.1V。這使得設計人員可以為電流調節電路選擇具有一致電壓要求的LED。

3.2 發光強度（Iv）分檔

光輸出分為兩個強度檔位。EA檔嘅強度範圍為7.1 cd至9.0 cd（相當於20.0至25.2流明），而EB檔嘅範圍為9.0 cd至11.2 cd（25.2至31.3流明）。每個強度檔位嘅容差為±11%。呢種分檔確保咗喺需要多個LED嘅應用中亮度均勻。

3.3 主波長（Wd）分檔

顏色（主波長）分為三個級別以保持顏色一致性。2級：612 nm至616 nm，3級：616 nm至620 nm，4級：620 nm至624 nm。每個波長級別的容差為±1 nm。這對於需要精確顏色匹配的應用（如指示燈組或背光）至關重要。

4. 性能曲線分析

圖形數據提供了喺唔同條件下器件行為嘅更深入洞察。

4.1 相對發光強度 vs. 正向電流

特性曲線顯示咗正向電流（IF）同相對發光強度之間嘅關係。光輸出隨電流增加而增加，但係呈非線性關係。喺遠高於推薦電流（例如200mA）下工作，可能會帶來光輸出收益遞減，同時急劇增加發熱並加速性能衰減。該曲線強調咗透過恆流源或限流電阻進行適當電流驅動嘅重要性。

4.2 正向電壓 vs. 正向電流

這條IV曲線說明了二極管的電壓與電流之間的指數關係。電流開始快速增加的「拐點」電壓是AlInGaP材料系統的特徵。該曲線對於設計驅動電路至關重要，確保電源有足夠的電壓裕量，以在指定的VF範圍和溫度變化下實現所需的工作電流。

4.3 空間分佈（輻射模式）

極座標圖描繪了空間輻射模式，確認了120度視角。該模式通常是朗伯型或接近朗伯型，意味著強度與視角的餘弦成正比。這種寬廣、均勻的分佈非常適合需要大面積照明或寬視角可見性的應用，例如狀態指示燈。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸與極性

該LED符合標準SMD封裝尺寸。詳細的機械圖紙規定了長度、寬度、高度、引腳間距和總體公差（通常為±0.2mm）。必須注意，陽極引線框架也充當器件的主要散熱器。正確的PCB焊盤設計必須連接到這個陽極焊盤，以促進有效的散熱。陰極通常通過視覺標記（如封裝上的凹口或綠色標記）來識別。

5.2 推薦的PCB貼裝焊盤佈局

圖示顯示咗用於紅外回流焊接嘅印刷電路板上最理想嘅銅焊盤設計。此佈局確保咗可靠嘅焊點形成、從LED散熱器（陽極）到PCB嘅適當熱傳遞，並最大限度地降低咗立碑（回流過程中一端翹起）嘅風險。焊盤嘅尺寸同形狀設計為同引線框架匹配，以實現最大嘅可焊性同機械強度。

6. 焊接、組裝與操作指南

6.1 紅外回流焊接曲線

詳細的溫度-時間圖根據J-STD-020標準規定了無鉛焊膏的推薦回流曲線。關鍵參數包括預熱溫升速率、浸潤時間和溫度、液相線以上時間（TAL）、峰值溫度（不超過260°C）和冷卻速率。遵守此曲線對於防止熱衝擊、分層或焊點缺陷至關重要，同時確保對濕氣敏感的器件（MSL 2級）得到正確處理。

6.2 儲存與濕氣敏感性

根據JEDEC J-STD-020標準，該LED被歸類為濕氣敏感等級（MSL）2級。在帶有乾燥劑的密封防潮袋中，當儲存在≤30°C和≤70% RH條件下時，其保質期為一年。一旦打開袋子，必須在規定的車間壽命內（對於MSL2，在≤30°C/60% RH條件下通常為168小時）使用元件，或者在回流焊接前重新烘烤（例如，60°C下48小時），以防止因焊接過程中吸收的濕氣蒸發而造成的「爆米花」損壞。

6.3 清洗

如需進行焊後清洗，只能使用指定溶劑。將LED於室溫下浸入乙醇或異丙醇不超過一分鐘是可接受的。使用刺激性或未指定的化學品可能會損壞環氧樹脂透鏡或封裝標記。

7. 包装与订购规格

7.1 編帶包裝

為便於自動化組裝，LED以壓紋載帶形式提供，並用蓋帶密封。載帶尺寸、口袋尺寸和進料方向均按照EIA-481標準規定。元件捲繞在標準的7英寸（178mm）直徑捲盤上。一整盤包含1000片。部分捲盤（剩餘部分）的最小訂購量為500片。包裝規格還規定了允許的最大連續空口袋數量（兩個）。

7.2 捲盤尺寸

機械圖紙詳細說明了捲帶的軸心直徑、法蘭直徑、總寬度及鍵控特徵，以確保與標準SMT供料器設備兼容。

8. 應用指南與設計考量

8.1 目標應用場景

主要應用領域是汽車電子，特別是配件功能。這包括內飾照明、非關鍵指示燈的儀錶板背光、中控台照明以及車輛內其他非安全關鍵的信號應用。其AEC-Q101認證為汽車環境中典型的溫度、濕度和運行應力提供了保證。

8.2 設計考量

• 電流驅動：務必使用恆流驅動器或串聯限流電阻。根據電源電壓（Vcc）、LED的最大正向電壓（來自分檔的VF max）和所需工作電流（IF）計算電阻值。使用公式：R = (Vcc - VF) / IF。確保電阻的額定功率足夠（P = (Vcc - VF) * IF）。
• 熱管理：陽極為散熱焊盤。設計PCB時，應提供足夠連接到該焊盤的銅箔作為散熱器。對於大電流或高環境溫度運行，連接到內層或底層的散熱過孔可以顯著改善散熱並維持較低的結溫。
• ESD保護：儘管額定值為2kV HBM，但建議在敏感輸入線上實施ESD保護二極管，或在組裝區域採用防靜電操作規範，以增強可靠性。
• 光學設計：120度視角提供了寬廣的覆蓋範圍。對於聚焦光，可能需要外部二次光學器件（透鏡）。水晶透明透鏡適用於需要真實琥珀色芯片顏色的應用。

9. 技術對比與差異化

與標準直插式LED相比，這款SMD元件具有顯著優勢：佔用空間細得多，外形更矮身適合輕薄設計，更適合自動化組裝，並且透過PCB實現更佳的熱性能。在SMD琥珀色LED細分市場中，其主要差異化特點是其明確的汽車級AEC-Q101認證、120度寬視角以及用於顏色和強度一致性的詳細分檔系統。與用於琥珀色的GaAsP等舊技術相比，AlInGaP技術的使用通常提供更高的效率和更好的溫度穩定性。

10. 常見問題解答（FAQ）

10.1 峰值波長和主波長有什麼區別？

峰值波長（λP）係光譜功率分佈達到最大值時嘅單一波長。主波長（λd）源自CIE色度圖，代表同LED感知顏色相匹配嘅純單色光嘅單一波長。λd喺應用中對顏色規格更為相關。

10.2 我可以用3.3V電源不加電阻驅動呢個LED嗎？

唔得。正向電壓最高可達2.65V。將其直接連接到3.3V電源，電流將僅受二極管動態電阻同電源內阻限制，好大機會超過絕對最大額定電流並立即損壞LED。始終需要限流電阻或穩壓器。

10.3 呢款LED適用於剎車燈或指揮燈等安全關鍵應用嗎？

規格書明確指出其適用於「配件應用」，並建議對於故障可能危及安全嘅應用諮詢製造商。對於外部信號等安全關鍵功能，應選擇具有更嚴格認證（例如，用於分立LED嘅AEC-Q102）且可能具有不同可靠性等級嘅元件。

10.4 點樣解讀標籤上嘅分檔代碼 F/EA/3？

這表示一個特定的性能子集：F = 正向電壓在2.35V至2.50V之間。EA = 發光強度在7.1 cd至9.0 cd之間。3 = 主波長在616 nm至620 nm之間。這允許在單個生產批次或項目內精確匹配LED。

11. 實際設計與使用示例

場景：為汽車資訊娛樂控制旋鈕設計一個狀態指示燈。該指示燈必須具有寬視角可見性，從車輛的12V系統（本地穩壓至5V）工作，並保持一致的色彩和亮度。

實施方案：

1. 選型：選擇分檔為F/EB/3的LED以獲得更高亮度（EB）和一致的橙琥珀色（3檔）。電壓檔位（F）用於驅動器設計參考。
2. 原理圖：使用5V電源軌。計算串聯電阻：R = (5V - 2.5V_max) / 0.14A ≈ 17.9Ω。選用標準18Ω電阻，額定功率至少為(5V-2.5V)*0.14A = 0.35W；建議使用0.5W電阻。
3. PCB佈局：根據推薦的焊盤佈局設計封裝。將陽極焊盤連接至頂層的大面積銅箔，並透過多個散熱過孔連接至內部接地層以散熱。將限流電阻放置在靠近LED的位置。
4. 組裝：遵循指定嘅紅外回流焊接曲線。確保喺打開防潮袋之後，卷盤喺其車間壽命內使用。
5. 結果：一個適用於汽車座艙環境嘅可靠、亮度一致、寬視角嘅琥珀色指示燈。

12. 技術原理介紹

這款LED基於生長在襯底上的鋁銦鎵磷（AlInGaP）半導體材料。當施加正向電壓時，電子和空穴被注入到有源區，在那裏它們復合併以光子的形式釋放能量。晶格中鋁、銦和鎵的特定比例決定了帶隙能量，這直接對應於發射光的波長（顏色）——在本例中為琥珀色（約615nm）。水晶透明環氧樹脂封裝保護半導體芯片，充當透鏡以塑造光輸出，並且可能包含熒光粉或染料（儘管對於純琥珀色AlInGaP LED，它通常是透明的）。陽極和陰極引線提供電氣連接和機械固定，陽極框架設計用於有效地將有源結的熱量傳導出去。

13. 行業趨勢與發展

用於汽車和工業應用的SMD LED，整體趨勢正朝着更高效率（每瓦更多流明）、更高功率密度、在更嚴苛的溫度和濕度條件下提升可靠性，以及透過更嚴格的分檔來增強顏色一致性的方向發展。同時，在保持或改善熱性能的前提下，亦朝着小型化方向發展。先進材料和封裝技術（例如倒裝芯片設計和陶瓷基板）的採用，正不斷推動這些界限。此外，對於複雜的照明系統，將驅動器和控制電路集成到「智能LED」模組中是一個新興趨勢。此處描述的元件代表了表面貼裝光電子更廣泛生態系統中的一個成熟、可靠的解決方案，為其目標應用平衡了性能、成本和可製造性。