SMD LED LTST-C150TBKT-5A 規格書 - 藍色 InGaN - 5mA - 45mcd - 英文技術文件

1. 產品概覽

本文件提供表面贴装器件（SMD）发光二极管（LED）的技术规格。该器件采用氮化铟镓（InGaN）半导体芯片以产生蓝光。其设计适用于自动化组装流程，并以带盘包装，便于大规模生产。

此元件嘅核心優勢包括兼容紅外回流焊接製程、適用於自動貼裝設備，以及符合RoHS標準嘅環保產品分類。其主要目標市場涵蓋消費電子產品、指示燈、背光應用，以及需要緊湊可靠藍色光源嘅通用照明領域。

2. 深入技術參數分析

2.1 絕對最大額定值

為防止永久損壞，切勿在超出此等限制的情況下操作裝置。

• 功耗： 76 mW。此為LED封裝在指定條件下能夠以熱能形式消散嘅最大功率。
• 峰值正向電流： 100 mA。此為最大瞬時電流，僅允許在脈衝條件下使用（1/10佔空比，0.1ms脈衝寬度）。
• 直流正向電流： 20 mA。此為建議用於可靠長期運作嘅最大連續正向電流。
• 工作溫度範圍： -20°C 至 +80°C。此為LED設計用於正常運作嘅環境溫度範圍。
• 儲存溫度範圍： -30°C 至 +100°C。此為非運作狀態下的儲存溫度範圍。
• 紅外線焊接條件： 260°C 持續 10 秒。此為元件在回流焊接過程中可承受的最高熱力分佈。

2.2 電氣與光學特性

此等參數於環境溫度 (Ta) 為 25°C 時量度，並定義了典型性能。

• 發光強度 (I_V): 在順向電流 (I_F) 為5mA時，數值為11.2 - 45.0 mcd（最小 - 最大）。此數值量度光輸出的感知亮度。
• 視角 (2θ_1/2): 130度（典型值）。此為發光強度降至峰值一半時所對應的完整角度，表示其具有寬廣的視角模式。
• 峰值發射波長 (λ_P): 468納米（典型值）。此為光譜功率分佈達到最大值時的波長。
• 主波長 (λ_d): 465.0 - 475.0 nm at I_F=5mA。這是最能代表光線感知顏色的單一波長。
• 譜線半寬度 (Δλ): 25 nm（典型值）。量度光譜純度嘅指標；數值愈細代表光源單色性愈高。
• 正向電壓 (V_F): 2.65 - 3.05 V（最小 - 最大值），當 I_F=5mA。LED 導通電流時兩端嘅電壓降。
• 反向電流 (I_R): 在反向電壓 (V_R) 為5V時，最大10 μA。LED處於反向偏壓時的小漏電流。本器件並非為反向操作而設計。

3. Binning System 解說

為確保生產一致性，LED會根據關鍵參數進行分檔。這讓設計師能為其應用選擇符合特定容差要求的元件。

3.1 正向電壓分檔

元件根據其在5mA電流下的順向電壓分為四個檔位（1-4），每個檔位範圍為0.1V。每個檔位的公差為±0.1V。

• Bin 1: 2.65V - 2.75V
• Bin 2: 2.75V - 2.85V
• Bin 3: 2.85V - 2.95V
• Bin 4: 2.95V - 3.05V

3.2 發光強度分檔

根據5mA電流下的發光強度，將元件分為六個等級（L1、L2、M1、M2、N1、N2）。每個等級的容差為±15%。

• L1: 11.2 - 14.0 mcd
• L2: 14.0 - 18.0 mcd
• M1: 18.0 - 22.4 mcd
• M2: 22.4 - 28.0 mcd
• N1: 28.0 - 35.5 mcd
• N2: 35.5 - 45.0 mcd

3.3 主波長分級

根據5mA下的主波長，將單位分為兩個檔位（AC、AD）。每個檔位的容差為±1 nm。

• AC: 465.0 - 470.0 nm
• AD: 470.0 - 475.0 nm

4. 性能曲線分析

雖然數據表中引用了特定的圖形曲線（例如，圖1表示光譜分佈，圖5表示視角），但其典型解讀對於設計至關重要。

4.1 Current vs. Voltage (I-V) Characteristic

正向電壓 (V_F) 與正向電流 (I_F佢係非線性嘅，有一個閾值電壓（藍色InGaN大約係2.6-2.8V），低過呢個電壓就好少電流流過。超過呢個閾值之後，電壓嘅輕微增加就會導致電流大幅上升。因此，LED通常用恆流源驅動，而唔係恆壓源，以確保穩定嘅光輸出同防止熱失控。

4.2 發光強度與電流 (L-I) 特性

喺一個相當大嘅範圍內，光輸出（發光強度）通常同正向電流成正比。然而，效率（每瓦流明）可能會喺某個電流值達到峰值，然後喺更高電流時因熱量產生增加同半導體內其他非輻射復合過程而下降。

4.3 溫度依賴性

LED 性能對溫度敏感。一般來說，隨著接面溫度升高：

• 正向電壓 (V_F): 下降。這對恆壓驅動電路有影響。
• 發光強度/光通量： 降低。較高溫度會降低內部量子效率。
• 主波長： 可能輕微偏移，通常趨向較長波長（紅移），這或會影響精密應用中的色彩感知。

有效嘅熱管理對於維持性能同使用壽命至關重要。

5. 機械及封裝資料

5.1 封裝尺寸

本裝置符合EIA標準封裝外形。所有尺寸均以毫米為單位提供，除非另有說明，一般公差為±0.10毫米。封裝採用清水透鏡，最適合藍色InGaN芯片，因為它不會改變顏色輸出（不同於擴散或有色透鏡）。

5.2 極性識別

極性是LED安裝的一個關鍵方面。數據表中包含一個圖表，顯示元件上的陰極和陽極標記。通常，陰極以綠色標記、凹口或較短的引腳/接片表示。極性錯誤將導致LED無法點亮，而施加顯著的反向電壓可能會損壞裝置。

5.3 建議焊接焊盤佈局

本文提供印刷電路板（PCB）嘅建議焊盤圖形（封裝佔位）。遵循呢啲尺寸可確保迴流焊接過程期間同之後，焊點形成、對位同機械穩定性皆符合要求。焊盤設計亦會影響LED結點散熱嘅熱傳導路徑。

6. 焊接與組裝指引

6.1 回流焊接溫度曲線

本文提供適用於無鉛焊接製程的建議紅外線回流焊接溫度曲線。關鍵參數包括：

• 預熱： 150-200°C 最多120秒，以逐漸加熱電路板並激活助焊劑。
• 峰值溫度： 最高260°C。
• 液相線以上時間： 焊點處於焊膏熔點以上的時間對於良好潤濕至關重要。數據表第3頁的溫度曲線提供了符合JEDEC標準的視覺參考。
• 冷卻速率： 建議採用受控冷卻，以盡量減低對元件和線路板的熱應力。

必須強調，最佳溫度曲線取決於具體的線路板設計、元件、焊錫膏及回流焊爐，因此需要進行特性分析。

6.2 手動焊接

若必須進行人手焊接，務必極度小心：

• 烙鐵溫度： 最高300°C。
• 焊接時間： 每個焊點最多3秒。
• 限制： 手動焊接只應進行一次，以避免對塑料封裝及半導體晶片造成熱損傷。

6.3 清潔

如焊接後需要進行清潔，應只使用指定溶劑。建議將LED在常溫下浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘。使用非指定化學品可能會損壞塑料封裝材料或透鏡。

6.4 儲存與處理

• 靜電防護注意事項： LED對靜電放電（ESD）非常敏感。必須佩戴防靜電手環、防靜電手套，並在妥善接地的設備上進行操作。
• 濕度敏感性： 本封裝對濕度敏感。一旦打開原裝密封防潮袋（內附乾燥劑），若儲存於≤30°C及≤60%相對濕度環境中，元件應在一週內使用。如需在原裝袋外長時間儲存，必須將元件置於帶有乾燥劑的密封容器中，或儲存於氮氣環境內。若元件在原包裝外儲存超過一週，在進行焊接前應進行烘烤（例如在60°C下烘烤20小時），以去除吸收的濕氣，防止迴流焊過程中出現「爆米花」現象。

7. 包裝與訂購資料

7.1 捲帶包裝規格

本器件採用業界標準包裝供應，以便自動化裝配：

• 捲盤尺寸： 7吋直徑。
• 每卷數量： 3000 pieces.
• 最低訂購量： 剩餘數量為500件。
• 膠帶規格： 符合ANSI/EIA 481-1-A-1994標準。空元件袋以頂部封蓋膠帶密封。
• 缺失元件： 膠帶上連續缺失元件（「缺失燈珠」）的最大數量為兩個。

8. 應用備註與設計考量

8.1 典型應用場景

• 狀態指示燈： 消費電子產品、電器及工業設備上的電源、連接或運作狀態燈。
• 背光： 適用於小型LCD顯示屏、鍵盤或裝飾面板。
• 裝飾照明： 用於標牌、重點照明或消費電子產品。
• 感測器系統： 作為光學感測器或遮斷器的光源。

重要通知： 數據表指明，這些LED適用於普通電子設備。若應用要求極高可靠性，尤其係故障可能危及生命或健康嘅情況（例如航空、醫療設備、安全系統），則需要事先諮詢同批准。

8.2 電路設計考量

• 電流限制： 必須使用串聯限流電阻或專用恆流LED驅動IC。數值根據歐姆定律計算：R = (V_supply - V_F) / I_F使用datasheet中嘅最大V_F 以確保即使存在部件間差異，電流亦唔會超出限制。
• 功耗： 確保計算出嘅功率（P = V_F * I_F）唔超過76 mW嘅絕對最大額定值，並考慮最壞情況嘅V_F 同環境溫度。
• 反向電壓保護： 若有可能施加反向電壓（例如在交流電路或帶有感應負載的情況下），應在LED兩端並聯一個保護二極管（陰極對陽極）以鉗制反向電壓。
• 熱管理： 對於在高電流或高環境溫度下運作的設計，請確保印刷電路板提供足夠的散熱措施。連接至接地/電源層的銅焊墊有助於散熱。

9. Technology Introduction and Operating Principle

此發光二極管基於氮化銦鎵（InGaN）半導體晶片。InGaN是一種直接帶隙半導體材料，其帶隙能量可通過調整銦與鎵的比例來調節。對於藍色發光二極管，採用特定成分，使其帶隙對應於藍色波長範圍（約465-475納米）的光子發射。

當施加正向電壓時，電子同電洞會被注入半導體嘅發光區域。佢哋會進行輻射復合，以光子（光）嘅形式釋放能量。透明環氧樹脂封裝起到透鏡作用，塑造光線輸出，並為精密嘅半導體芯片同焊線提供環境保護。

10. 常見問題 (FAQ)

10.1 Peak Wavelength 與 Dominant Wavelength 有何分別？

峰值波長 (λ_P): 指光譜功率輸出最高的單一波長。這是一個物理測量值。
主波長 (λ_d): 指最能匹配人眼感知光色（依據CIE色度圖定義）的單一波長。對於藍光LED等單色光源，兩者通常非常接近，但主波長與色彩感知更為相關。

10.2 我可以持續以20mA驅動這顆LED嗎？

可以，20mA係建議嘅最大直流正向電流。不過，為咗最長壽命同最高效率，用較低電流（例如測試用嘅5mA）驅動，通常已經足夠指示燈用途，而且產生較少熱量。

10.3 點解會有分級系統？

製造過程嘅差異會導致每粒LED喺V_F、光強同波長上有輕微差別。分級系統將佢哋按嚴格控制嘅參數分組。咁樣設計師就可以揀選特定級別，確保產品中所有LED嘅亮度同顏色保持一致，對於多LED陣列或對顏色有嚴格要求嘅應用至關重要。

10.4 我應該點樣理解可視角度？

130度視角 (2θ_1/2) 表示亮度降至軸心值50%的位置，其與中心軸的夾角為65度。因此，光束的半功率總角寬度為130度。這表示光型非常寬闊、分散，適用於廣域照明或需要從多角度觀看的指示燈。