SMD LED LTST-C19DKFKT-NB 數據表 - 橙色 AlInGaP - 20mA - 50mW - 英文技術文件

1. 產品概覽

本文件提供一款表面貼裝器件 (SMD) 發光二極管 (LED) 的完整技術規格。該器件採用磷化鋁銦鎵 (AlInGaP) 半導體芯片來產生橙色光。此LED專為自動化印刷電路板 (PCB) 組裝而設計，以業界標準的8毫米載帶包裝於7吋捲盤上，適合大批量生產環境。其微型佔位面積及堅固結構，能滿足各電子領域中空間受限及注重可靠性的應用需求。

1.1 功能特點

• 符合《限制有害物質》（RoHS）指令。
• 採用超光亮度AlInGaP半導體晶片，實現高發光效率。
• 以8毫米載帶包裝，捲繞於7吋直徑捲盤，適用於自動化貼片機。
• 符合Electronic Industries Alliance (EIA)標準封裝外形。
• 輸入邏輯電平與標準集成電路 (IC) 輸出兼容。
• 設計兼容自動化表面貼裝技術 (SMT) 貼片設備。
• 能夠承受無鉛（Pb-free）組裝製程中使用的標準紅外線（IR）回流焊接溫度曲線。

1.2 應用範圍

此LED專為廣泛的電子設備而設計，適用於需要可靠、小巧的指示或背光之場合。主要應用領域包括：

• 電訊設備： 路由器、數據機同手提電話中嘅狀態指示器。
• 辦公室自動化： 打印機及掃描器嘅鍵盤、鍵盤同狀態指示燈背光。
• 消費電器： 家用設備嘅電源、模式或功能指示燈。
• 工業設備： 機械及控制系統的面板指示器。
• Microdisplays & Signage: 適用於符號指示器或小型資訊顯示的低亮度照明。

2. Technical Parameters: In-Depth Objective Interpretation

以下章節將詳細分析該裝置在特定條件下的操作限制與性能特徵。除非另有說明，所有額定值及特徵均以環境溫度 (Ta) 25°C 為準。

2.1 Absolute Maximum Ratings

此等額定值定義了壓力極限，超出此極限可能會對器件造成永久性損壞。不保證在此極限或以下運作，電路設計時應予避免。

• Power Dissipation (Pd): 50 mW。此為封裝在不超過其最高結溫下，能夠以熱能形式消散的最大總功率（電流 * 正向電壓）。
• 峰值正向電流 (I_FP): 40 mA。此為最大允許瞬時正向電流，通常於脈衝條件下（1/10 佔空比，0.1ms 脈衝寬度）指定，以管理溫升。
• Continuous Forward Current (I_F): 20 mA。此為連續操作時最大建議直流電流，可確保長期可靠性及穩定光輸出。
• Reverse Voltage (V_R): 5 V。施加超過此數值的反向偏壓可能導致接面擊穿及元件失效。
• 工作溫度範圍： -30°C 至 +85°C。此為元件設計可正常運作的環境溫度範圍。
• 儲存溫度範圍： -40°C 至 +85°C。此為非運作狀態下儲存而不會導致性能劣化的溫度範圍。
• 焊接溫度： 可承受 260°C 達 10 秒，定義了其與無鉛回流焊接製程的兼容性。

2.2 電光特性

這些參數定義了器件在正常工作條件下的典型性能（I_F = 5mA, Ta=25°C）。

• 發光強度（I_V): 8.2 至 28.0 毫坎德拉 (mcd)。使用經過濾以匹配明視覺（人眼）反應曲線的傳感器，在軸上測量。此寬廣範圍通過分檔系統進行管理。
• 視角 (2θ_1/2): 50 度。此為光強度降至其軸上（0°）值一半時的全角，用以定義光束擴散範圍。
• 峰值發射波長 (λ_P): 約 611 nm。指發射光嘅光譜功率分佈達到最大值時嘅波長。
• 主波長 (λ_d): 595 至 610 nm。呢個係人眼感知光線顏色所代表嘅單一波長，由 CIE 色度座標計算得出。係顏色規格嘅關鍵參數。
• 譜線半寬度 (Δλ): 約為 17 nm。發射光譜在其最大功率一半處的寬度，表示顏色的純度。
• 正向電壓 (V_F): 1.70 至 2.30 V。當以 5mA 電流驅動時，LED 兩端的電壓降。此範圍亦透過分檔進行管理。
• 反向電流 (I_R): 最大10 μA。當施加最大反向電壓（5V）時流動的微小漏電流。

3. Binning System 解說

為確保批量生產的一致性，LED會根據關鍵參數進行分級（binning）。這讓設計師能為其應用選擇符合特定電壓、亮度和顏色要求的元件。

3.1 正向電壓 (V_F) 分級

分級定義了在5mA測試電流下的正向電壓範圍。這對於設計限流電路至關重要，尤其是在多個LED並聯連接時，以確保電流均勻分配。

• 分級 D1: V_F = 1.7V 至 1.9V
• Bin D2： V_F = 1.9V 至 2.1V
• Bin D3： V_F = 2.1V 至 2.3V
• 每Bin容差：±0.1V

3.2 發光強度 (I_V) 分級

Bin 將最小及最大光輸出分類，方便根據亮度需求進行選擇。

• Bin K: I_V = 8.2 mcd 至 11.0 mcd
• Bin L: I_V = 11.0 mcd 至 18.0 mcd
• Bin M: I_V = 18.0 mcd 至 28.0 mcd
• 每Bin容差：±15%

3.3 主波長 (λ_d) 分級

此分檔確保不同生產批次之間的顏色一致性，對於需要顏色匹配的應用至關重要。

• 分檔 N： λ_d = 595 nm 至 600 nm
• Bin P: λ_d = 600 nm to 605 nm
• Bin Q: λ_d = 605 nm 至 610 nm
• 每檔公差：±1 nm

4. 性能曲線分析

圖形數據有助於理解器件在不同條件下的行為。雖然數據表中引用了具體曲線，但典型關係描述如下。

4.1 Current vs. Voltage (I-V) Characteristic

The forward voltage (V_F) 與正向電流 (I) 呈對數關係。_F) 它會非線性增加，在極低電流時（接近導通電壓）上升較急，而在較高電流時，由於晶片及封裝內的串聯電阻，增加趨勢會較為線性。在指定的電流範圍內操作 LED，可確保 V 穩定及達至最佳效率。_F 4.2 發光強度與正向電流之關係

4.2 發光強度與正向電流關係

光輸出（發光強度）在一個顯著範圍內大致與正向電流成正比。然而，在極高電流下，由於熱效應增加和效率下降，效能（每瓦流明）可能會降低。數據手冊中選擇5mA的典型工作條件，是為了在亮度、效能和壽命之間取得平衡。

4.3 溫度依賴性

LED的效能對溫度敏感。隨著接面溫度升高：
- 正向電壓 (V_F) 通常會降低。
- 在特定電流下，發光強度會下降。
- 主波長可能會輕微偏移（對於AlInGaP，通常會向較長波長偏移）。在PCB設計中進行適當的熱管理，對於在操作溫度範圍內保持穩定的光學性能至關重要。

5. 機械與封裝資料

5.1 封裝尺寸

本器件符合標準SMD封裝外形。除非另有說明，主要尺寸公差為±0.1mm。透鏡為水清色並配有黑色頂蓋，可減少雜散光反射，提升橙色發光體嘅視覺亮度，從而增強對比度。

5.2 建議PCB焊盤圖形

提供建議的焊盤佈局，以確保回流焊期間形成可靠的焊點。此圖案旨在促進良好的焊料潤濕、正確對位及足夠的機械強度，同時盡量減少橋接現象。遵循此建議對組裝良率至關重要。

5.3 極性識別

陰極通常喺器件本體上標示，常見嘅標記方式包括鏡頭上嘅綠色色調、凹口或圓點。安裝時必須注意正確極性，以確保電路正常運作。

6. 焊接及組裝指引

6.1 紅外回流焊接參數 (無鉛製程)

本器件符合無鉛焊接要求。一個關鍵參數是主體峰值溫度不得超過260°C，且持續時間最長為10秒。完整的迴流溫度曲線包括：
- 預熱/升溫： 受控斜坡升溫以激活焊錫並減低熱衝擊。
- 均熱區： 通常為150-200°C，持續最多120秒，以使電路板溫度均勻。
- 回流區： 最高峰值溫度為260°C，並控制液相線以上時間（TAL）。
- 冷卻區： 控制降溫速率以固化焊點。
溫度曲線應根據特定PCB組裝件制定，遵循JEDEC標準及焊膏製造商建議。

6.2 手工焊接

如需進行手動焊接，請使用溫度控制烙鐵，最高設定為300°C。每個焊點與焊盤的接觸時間應限制在3秒或以内，且僅應進行一次，以防止LED封裝或焊線受熱損壞。

6.3 儲存與處理

- 靜電防護注意事項： LED對靜電放電（ESD）非常敏感。請在受控環境中，使用接地手環及防靜電墊進行操作。
- 濕度敏感度： 本封裝等級為濕度敏感度等級 (MSL) 3。若原廠密封防潮袋被打開，元件必須在工廠條件 (≤30°C/60% RH) 下於一星期 (168小時) 內進行紅外線回流焊。若需儲存超過此期限，請在焊接前以60°C烘烤至少20小時。
- 長期儲存： 未開封嘅包裝應存放喺≤30°C同埋≤90%相對濕度嘅環境，建議使用期限由日期代碼起計一年。

6.4 清潔

如需要進行焊後清潔，應使用溫和嘅酒精類溶劑，例如異丙醇（IPA）或乙醇。浸泡應喺室溫下進行，時間少於一分鐘。強烈或未指明嘅化學品可能會損壞塑膠鏡頭同封裝。

7. 包裝與訂購資料

7.1 帶裝與捲盤規格

本器件以壓紋載帶配合保護蓋帶包裝，並捲繞於直徑7吋（178毫米）的捲盤上。標準包裝為每捲盤4000件。若訂購數量少於一整捲，最小包裝數量為500件。載帶及捲盤尺寸符合ANSI/EIA-481標準，以確保與自動送料器兼容。

7.2 零件編號解讀

零件編號 LTST-C19DKFKT-NB 編碼了特定屬性：
- LTST： 產品系列/型號識別碼。
- C19DKFKT: 定義封裝類型、顏色及性能特徵的內部代碼。
- NB: 後綴通常表示特定嘅箱體組合或特殊選項（例如，特定嘅 V_F/I_V/λ_d bins)。此後綴嘅確切bin碼應向供應商確認。

8. 應用建議與設計考量

8.1 限流

LED係一種電流驅動裝置。務必使用串聯限流電阻或恆流驅動電路。電阻值可透過歐姆定律計算：R = (V_supply - V_F) / I_F使用最大V_F 從數據手冊（或選定嘅級別）中選取最大值，以確保即使供電電壓波動同元件公差存在，電流亦唔會超出最大額定值。

8.2 熱管理

雖然功耗較低，但透過PCB銅焊盤進行有效散熱可以延長使用壽命並保持穩定嘅光輸出。使用足夠面積並連接至散熱焊盤嘅銅箔，並考慮採用熱通孔連接至內層或底層以改善熱量擴散，尤其在高環境溫度或接近最大電流驅動時。

8.3 光學設計

50度視角可提供寬廣的光束。對於需要更集中光束的應用，可使用二次光學元件（透鏡）。黑色膠帽能減少側向眩光，使LED適用於需要最小化偏軸可見度的前面板指示燈。

9. 技術比較與區分

相比其他技術，此AlInGaP橙色LED具備顯著優勢：
- 對比傳統GaAsP/GaP： 相比於相同驅動電流，AlInGaP能提供顯著更高嘅發光效率同亮度，從而喺特定光輸出下實現更低功耗或更強可見度。
- 對比磷光體轉換LED： 直接發光AlInGaP LED通常具有更窄嘅光譜帶寬（≈17nm），相比經過濾光呈現橙色嘅磷光體轉換白光LED嘅寬廣光譜，能提供更飽和同純正嘅橙色。
- 對比其他封裝尺寸： 標準化嘅EIA封裝確保咗同業界標準PCB焊盤同埋貼片吸嘴有廣泛兼容性，從而降低設計同組裝嘅複雜度。

10. 常見問題（基於技術參數）

Q1: 我可唔可以直接用3.3V或者5V邏輯輸出嚟驅動呢隻LED？
A: 若無限流電阻，則不能直接驅動。其正向電壓約為1.8V，因此直接連接至3.3V或5V會導致電流過大，從而損壞LED。務必計算並使用合適的串聯電阻。

Q2: 為何發光強度範圍如此之廣（8.2至28.0 mcd）？
A: 這是由於半導體製造中的自然差異所致。分級系統（K, L, M）讓你可根據應用需求選擇所需的亮度等級，從而確保同一生產批次內的一致性。

Q3: 峰值波長與主波長有何分別？
A: 峰值波長 (λ_P) 係光譜嘅物理峰值。主波長 (λ_d) 係根據 CIE 色度座標計算得出，代表人眼感知顏色嘅單一波長。λ_d 對於顏色規格與配對而言，此為更相關的參數。

Q4：呢款LED可以進行幾多次回流焊接？
A：數據手冊指明焊接條件（260°C 持續10秒）最多可以應用兩次。此已考慮潛在嘅返工需要。最佳做法係盡量減少回流焊接次數。

11. 實際應用示例

場景：為網絡交換機設計狀態指示燈。
LED將指示每個端口「連接啟用」。設計採用3.3V電源軌。
1. 當前選擇： 選擇 I_F = 5mA 以確保足夠亮度及使用壽命。
2. 電阻計算： 假設一個保守的 V_F 為 2.3V（數據手冊中的最大值），R = (3.3V - 2.3V) / 0.005A = 200Ω。一個標準的 220Ω 電阻將提供 I_F ≈ (3.3-1.8)/220 ≈ 6.8mA，這仍然是安全的並能提供良好的亮度。
3. 分檔： 為確保面板上所有端口外觀一致，請指定嚴格的主波長分檔（例如：P檔：600-605nm）及一致的發光強度分檔（例如：L檔：11-18mcd）。
4. PCB佈局： 使用建議的焊盤圖案。將陰極焊盤連接至稍大的銅泊區域，以提供輕微散熱功能。
5. 組裝： 請遵循IR回流焊溫度曲線指引。若LED已暴露超過MSL 3級車間壽命，務必對電路板進行烘烤。

12. 操作原理

此LED基於半導體p-n接面中的電致發光原理運作。其發光區域由磷化鋁銦鎵（AlInGaP）構成。當施加超過接面導通電壓的正向偏壓時，來自n型區域的電子和來自p型區域的電洞會被注入發光區域。在此處，它們以輻射形式復合，並以光子形式釋放能量。AlInGaP合金的特定能隙決定了發射光的波長（顏色），在本例中為橙色光譜（主波長≈605nm）。環氧樹脂透鏡封裝用於保護半導體晶片、提供機械穩定性，並塑造出光模式。

13. 技術趨勢

呢類SMD LED嘅發展係光電子學更廣泛趨勢嘅一部分：
- 效率提升： 持續進行嘅材料科學研究旨在提升AlInGaP同其他化合物半導體嘅內部量子效率同埋光提取效率，從而實現更高嘅每瓦流明輸出。
- 微型化： 追求更細、更密集嘅電子產品持續推動封裝尺寸縮細（例如由0603轉向0402公制尺寸），同時保持或提升光學性能。
- 集成化： 趨勢包括將多個LED晶片（RGB）整合到單一封裝中以實現混色，或將控制IC與LED結合以實現「智能」照明解決方案。
- 可靠性與標準化： 強調嚴格的品質標準、更長的使用壽命以及標準化的測試/性能指標（例如，用於壽命預測的TM-21），以滿足汽車、工業和專業照明應用的需求。

LED規格術語

LED技術術語完整解說

光電性能

Term	Unit/Representation	簡易解釋	為何重要
Luminous Efficacy	lm/W (每瓦流明)	每瓦電力嘅光輸出，數值越高代表越慳電。	直接決定能源效益級別同電費開支。
光通量	lm (lumens)	光源發出嘅總光量，俗稱「光亮度」。	決定光線係咪夠光。
視角	° (度)，例如：120°	光強度降至一半時的角度，決定光束寬度。	影響照明範圍同均勻度。
CCT (色溫)	K (Kelvin)，例如 2700K/6500K	光線嘅冷暖度，數值越低越偏黃/暖，越高越偏白/冷。	決定照明氛圍同適用場景。
CRI / Ra	無單位，0–100	能夠準確呈現物件顏色，Ra≥80為良好。	影響色彩真實度，用於商場、博物館等高要求場所。
SDCM	MacAdam橢圓步階，例如「5步階」	色彩一致性指標，步階數值越小代表色彩一致性越高。	確保同一批次LED嘅顏色均勻一致。
Dominant Wavelength	nm (nanometers)，例如：620nm (紅色)	對應彩色LED顏色的波長。	決定紅色、黃色、綠色單色LED的色調。
光譜分佈	波長與強度曲線	顯示強度隨波長的分佈情況。	影響色彩還原同品質。

Electrical Parameters

Term	Symbol	簡易解釋	設計考量
Forward Voltage	Vf	啟動LED所需的最低電壓，類似「起始閾值」。	驅動器電壓必須 ≥Vf，串聯LED的電壓會累加。
Forward Current	If	正常LED運作嘅電流值。	Usually constant current drive, current determines brightness & lifespan.
最大脈衝電流	Ifp	可短時間承受的峰值電流，用於調光或閃爍功能。	Pulse width & duty cycle must be strictly controlled to avoid damage.
Reverse Voltage	Vr	發光二極管可承受的最大反向電壓，超出可能導致擊穿。	電路必須防止反接或電壓尖峰。
Thermal Resistance	Rth (°C/W)	芯片至焊料嘅熱傳遞阻力，愈低愈好。	高熱阻需要更強嘅散熱能力。
ESD Immunity	V (HBM)，例如：1000V	抵禦靜電放電嘅能力，數值越高代表越唔易受損。	生產過程中需要採取防靜電措施，尤其對於敏感的LED元件。

Thermal Management & Reliability

Term	關鍵指標	簡易解釋	影響
Junction Temperature	Tj (°C)	LED晶片內部實際工作溫度。	每降低10°C，壽命可能倍增；溫度過高會導致光衰及色偏。
流明維持率	L70 / L80 (小時)	亮度降至初始值70%或80%所需时间。	直接界定LED「使用壽命」。
Lumen Maintenance	% (例如：70%)	經過一段時間後所保留的亮度百分比。	表示長期使用下嘅亮度保持能力。
色偏	Δu′v′ or MacAdam ellipse	使用期間嘅顏色變化程度。	影響照明場景中嘅顏色一致性。
熱老化	材料劣化	因長期高溫而引致的劣化。	可能導致亮度下降、顏色變化或開路故障。

Packaging & Materials

Term	常見類型	簡易解釋	Features & Applications
封裝類型	EMC, PPA, Ceramic	保護晶片的外殼材料，提供光學/熱介面。	EMC：良好嘅耐熱性，成本低；陶瓷：散熱更好，壽命更長。
Chip Structure	Front, Flip Chip	晶片電極排列。	倒裝晶片：散熱更佳，效能更高，適用於高功率。
螢光粉塗層	YAG, Silicate, Nitride	覆蓋藍光晶片，將部分轉化為黃/紅光，混合成白光。	不同熒光粉會影響效能、相關色溫及顯色指數。
Lens/Optics	平面、微透鏡、全內反射	表面光學結構控制光線分佈。	決定視角與光線分佈曲線。

Quality Control & Binning

Term	Binning Content	簡易解釋	目的
光通量分档	Code e.g., 2G, 2H	按亮度分組，每組有最小/最大流明值。	確保同一批次亮度均勻。
電壓分級	代碼，例如 6W, 6X	按正向電壓範圍分組。	便于驱动器匹配，提升系统效率。
Color Bin	5級麥克亞當橢圓	按色座標分組，確保緊密範圍。	保證顏色一致性，避免燈具內顏色不均。
CCT Bin	2700K, 3000K 等	按CCT分組，每組均有對應嘅座標範圍。	滿足唔同場景嘅CCT要求。

Testing & Certification

Term	Standard/Test	簡易解釋	重要性
LM-80	光通維持測試	於恆溫下進行長期照明，記錄亮度衰減。	用於估算LED壽命（配合TM-21）。
TM-21	壽命估算標準	根據LM-80數據估算實際條件下的壽命。	提供科學的壽命預測。
IESNA	Illuminating Engineering Society	涵蓋光學、電氣、熱學測試方法。	行業認可的測試基準。
RoHS / REACH	環保認證	確保不含任何有害物質（鉛、汞）。	國際市場准入要求。
ENERGY STAR / DLC	能源效益認證	照明設備能源效益及性能認證	用於政府採購、資助計劃，提升競爭力