SMD LED LTST-B680VEKT 規格書 - AlInGaP 紅光 - 20mA - 710-1400mcd - 英文技術文件

1. 產品概覽

本文件提供表面黏着裝置（SMD）LED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，採用微型外形，適合空間受限嘅應用。該LED採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料以產生紅光輸出。其設計兼容標準紅外線回流焊接製程，非常適合大批量生產。

1.1 功能特點

• 符合RoHS（有害物質限制）指令。
• 以8毫米載帶包裝，捲於7吋直徑捲盤上，適用於自動化貼片設備。
• 標準EIA（電子工業聯盟）封裝外形。
• 輸入兼容集成電路（IC）邏輯電平。
• 設計兼容紅外回流焊接溫度曲線。
• 已根據JEDEC（聯合電子設備工程委員會）濕度敏感等級3進行預處理。

1.2 應用範圍

此LED適用於多種電子設備，包括但不限於：

• 電訊設備（例如無線電話、流動電話）。
• 辦公室自動化設備（例如筆記簿型電腦、網絡系統）。
• 家庭電器及消費電子產品。
• 工業控制及儀錶面板。
• 室內標誌及顯示應用。

2. 封裝尺寸與機械數據

此LED採用標準SMD封裝。透鏡為全透明水清色。關鍵尺寸包括長度、寬度及高度，一般公差為±0.2毫米，除非詳細尺寸圖上另有註明。封裝上的陰極標記用以指示極性。為確保焊點形成良好及熱管理得宜，已提供適用於紅外線或氣相回流焊接的建議PCB焊接墊佈局。

3. 技術規格深入探討

3.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致器件永久損壞的極限。不保證在此等條件下操作。

• 功率耗散 (Pd)： 當Ta=25°C時為130 mW。
• 峰值正向電流 (I_F(peak)): 100 mA (以1/10佔空比、0.1ms脈衝寬度脈衝式工作)。
• Continuous Forward Current (I_F): 50 mA DC.
• 反向電壓 (V_R): 5 V. 注意：本器件並非設計用於反向偏壓下操作；此額定值主要適用於測試條件。
• 工作溫度範圍 (T_opr): -40°C 至 +100°C。
• 儲存溫度範圍 (T_stg): -40°C 至 +100°C。

3.2 電氣及光學特性

此為在環境溫度 (T_a) 為25°C及順向電流 (I_F) 為20 mA，除非另有說明。

• 發光強度 (I_V): 範圍由最低710 mcd至最高1400 mcd。測量時使用經濾光以近似CIE明視覺響應曲線的傳感器。
• 視角 (2θ_1/2): 120度（典型值）。此為發光強度降至中心軸測量值一半時所對應的完整角度。
• 主波長（λ_d): 介乎617.0 nm至630.0 nm之間，用以界定視覺感知的紅色。容差為±1 nm。
• 譜線半寬度（Δλ）： 約15 nm（典型值），表示發射光嘅光譜純度。
• 正向電壓 (V_F): 喺20 mA電流下，介乎1.8 V至2.6 V之間。
• 反向電流 (I_R): 當施加5V反向電壓時，最大電流為10 μA。

4. Bin Rank 系統說明

為確保應用上的一致性，LED會根據關鍵參數進行分選（分檔）。這讓設計師能為其電路選取符合特定電壓或亮度要求的元件。

4.1 正向電壓 (V_F) 分級

於 I_F = 20 mA 下進行分級。每個級別的容差為 ±0.1V。

• 級別 D2: V_F = 1.8V 至 2.0V
• Bin D3: V_F = 2.0V 至 2.2V
• Bin D4: V_F = 2.2V 至 2.4V
• Bin D5: V_F = 2.4V 至 2.6V

4.2 發光強度 (I_V) 分級

於 I_F = 20 mA。每個級別容差為 ±11%。

• 級別 V1: I_V = 710 mcd 至 900 mcd
• Bin V2: I_V = 900 mcd 至 1120 mcd
• Bin W1: I_V = 1120 mcd 至 1400 mcd

5. 性能曲線分析

典型性能曲線闡明各參數之間的關係。這些曲線對於理解器件在不同工作條件下的行為至關重要。

• 正向電流對正向電壓 (I-V 曲線)： 展示咗指數關係，對於設計限流電路好重要。
• 發光強度對正向電流： 展示光輸出如何隨電流增加，通常在操作範圍內呈近乎線性關係。
• 發光強度與環境溫度關係： 展示隨著結溫升高，光輸出會下降，這對於高功率或高環境溫度應用中的熱管理至關重要。
• 光譜分佈： 一幅以主波長為中心，顯示相對輻射功率與波長關係的圖表，具有特徵半高寬。

6. 焊接與組裝指引

6.1 建議回流焊接溫度曲線

對於無鉛焊接製程，請遵循符合 J-STD-020 標準的溫度曲線。關鍵參數包括：

• 預熱： 150°C 至 200°C。
• 預熱時間： 最長 120 秒。
• 峰值溫度： 最高260°C。
• 液相線以上時間： 根據焊膏規格而定，但通常最長為10秒。
• 最大回流次數： 兩次。

注意：實際溫度曲線必須根據具體的PCB設計、元件及所用焊膏進行特性分析。

6.2 手動焊接

若需進行手動焊接：

• 焊接鐵溫度： 最高300°C。
• 焊接時間： 每條引腳最多3秒。
• 最大焊接嘗試次數： 只限一次。

6.3 清潔

只可使用經核准的清潔溶劑。如有需要清潔，可於室溫下浸入乙醇或異丙醇不超過一分鐘。避免使用未指定的化學液體。

7. 儲存與處理

7.1 濕度敏感性

本器件評級為MSL 3。當原裝防潮袋與乾燥劑一同密封時：

• 存放於≤30°C及≤70%相對濕度環境中。
• 由包裝袋密封日期起計，保質期為一年。

一旦開啟原裝包裝袋：

• 儲存於≤30°C及≤60%相對濕度。
• 建議在168小時（7天）內完成紅外回流焊接。
• 如需儲存超過168小時，請存放於有乾燥劑嘅密封容器或氮氣乾燥箱內。
• 暴露超過168小時嘅器件，應喺焊接前以約60°C烘烤至少48小時，以去除吸收嘅濕氣，防止迴流焊接時出現「爆米花」現象。

7.2 靜電放電 (ESD)

雖然本數據表並未明確將其評級為ESD敏感裝置，但按照標準行業慣例，處理所有半導體元件（包括LED）時，均應採取適當的ESD預防措施（例如：接地工作站、防靜電手帶），以防止靜電或電湧造成損壞。

8. 應用設計注意事項

8.1 驅動電路設計

LED係電流驅動器件。為確保亮度均勻並防止電流爭搶，特別係將多個LED並聯時，每個LED都應串聯一個限流電阻。唔建議直接由電壓源驅動LED而無電流調節，因為正向電壓（V_F）嘅微小變化會導致電流同器件之間亮度嘅巨大差異。

8.2 熱管理

最大功耗為130 mW。在或接近最大連續正向電流（50 mA）下工作會產生熱量。適當的PCB佈局，包括為焊接點提供足夠的銅箔面積以充當散熱器，對於將接面溫度維持在安全範圍內至關重要，從而確保長期可靠性和穩定的光輸出。

8.3 光學設計

120度嘅廣闊視角令呢款LED好適合需要大範圍照明或者從寬角度都睇得到嘅應用。如果需要更集中嘅光束，就要用到二次光學元件（例如透鏡）。

9. 封裝與訂購

標準包裝係用7吋（178mm）直徑捲盤嘅8mm闊壓紋載帶。每捲有2000件。載帶凹位用頂部封蓋膠帶密封。包裝跟ANSI/EIA-481規格。剩餘數量嘅最低訂購量可能係500件。

10. 技術比較與選型指引

選用此LED時，關鍵差異點包括其AlInGaP技術，與GaAsP等舊技術相比，該技術通常為紅/橙/琥珀色提供更高效率及更佳溫度穩定性。相對較高的發光強度（高達1400 mcd）與寬視角相結合值得注意。設計師應比較其V_F binning及I_V 根據其電路電壓餘裕及所需亮度一致性進行分檔。與標準SMD組裝製程（回流焊接、編帶包裝）的兼容性，對自動化生產而言是一大優勢。

11. 常見問題 (FAQ)

11.1 我是否可以唔用限流電阻嚟驅動呢粒LED？

答案： 強烈不建議。正向電壓具有負溫度係數，且不同元件之間可能存在差異。直接使用電壓源驅動可能導致熱失控，即電流增加會產生更多熱量，從而降低 V_F，使更多電流流過，最終可能損壞 LED。務必使用串聯電阻或恆流驅動器。

11.2 Dominant Wavelength同Peak Wavelength有咩分別？

答案： 主波長（λ_d）源自CIE色度圖，代表一種單色光的波長，該單色光在人眼看來與LED的輸出顏色相同。峰值波長則是光譜功率分佈達到最大值時的波長。對於LED而言，主波長是顏色規格中更相關的參數。

11.3 為何開袋後的儲存條件如此嚴格？

答案： SMD封裝可以從大氣中吸收濕氣。在高溫回流焊接過程中，這些被困的濕氣會迅速蒸發，產生內部壓力，可能導致封裝分層或晶片破裂（「爆米花效應」）。168小時的車間壽命和烘烤要求是標準化（JEDEC MSL）的風險管理方法。

12. 實用設計範例

情境： 設計一個並聯5個紅色LED嘅狀態指示燈面板，由5V直流電源供電。每個LED嘅目標正向電流為20 mA。

1. 計算串聯電阻： 使用典型V_F = 2.2V (Bin D3)。R = (V_電源 - V_F) / I_F = (5V - 2.2V) / 0.02A = 140 Ω。最接近的標準值150 Ω將導致I_F ≈ 18.7 mA.
2. 電阻器額定功率： P = I² * R = (0.0187)² * 150 ≈ 0.052 W。標準 1/8W (0.125W) 或 1/10W 電阻已足夠。
3. 電路佈局： 將一個 150 Ω 電阻與每顆 LED 串聯。切勿在多顆並聯的 LED 之間共用單一電阻，因為 V_F 的差異會導致亮度不均。
4. PCB Thermal Design: 確保LED焊盤有足夠的銅箔面積連接以散熱，尤其當環境溫度較高或外殼阻礙空氣流通時。

13. 操作原理

呢款LED係基於由AlInGaP材料製成嘅半導體p-n接面。當施加超過接面勢壘嘅正向偏壓時，來自n型區域嘅電子同p型區域嘅電洞就會注入有源區。當呢啲電荷載子復合時，能量會以光子（光）嘅形式釋放。AlInGaP合金嘅具體成分決定咗帶隙能量，直接定義咗發射光嘅主波長——喺呢個情況下，係屬於紅色光譜（617-630 nm）。水晶透明環氧樹脂透鏡封裝住半導體晶片，提供機械保護，並塑造光輸出模式。

14. 科技趨勢

SMD LED持續向更高效率（每瓦更多流明）、透過更嚴格分檔提升色彩一致性，以及更高可靠性方向發展。在保持或增加光輸出的同時，微型化成為趨勢。此外，封裝材料的進步旨在提升散熱性能，從而允許更高的驅動電流和功率密度。紅、橙、琥珀色LED廣泛採用AlInGaP技術，已大致取代較舊且效率較低的材料，提供更佳的温度性能及更長的使用壽命。LED與板上控制電路（例如恆流驅動器、可尋址RGB LED）的整合是另一重要趨勢，簡化了終端用戶的系統設計。