SMD LED LTST-B680QEKT 數據表 - AlInGaP 紅光 - 120mW - 2.6V - 英文技術文件

1. 產品概覽

本文件提供表面貼裝器件（SMD）發光二極管（LED）的完整技術規格。此元件專為自動化印刷電路板（PCB）組裝流程而設計，適用於空間受限的關鍵應用。該LED採用磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體材料發出紅光，為現代電子設計提供性能與可靠性的平衡。

1.1 功能特點與核心優勢

呢款LED係專為符合多項關鍵行業標準同生產要求而設計，為設計師同製造商提供顯著優勢。

• 環保合規： 呢款器件符合《有害物質限制指令》(RoHS)嘅規定。
• 製造兼容性： 本產品以業界標準的8毫米載帶及7吋捲盤供應，完全兼容高速自動化貼片組裝設備。
• 製程兼容性： 此封裝設計能夠承受表面貼裝技術（SMT）組裝線上常用嘅標準紅外線（IR）回流焊接過程。
• 可靠性： 該元件經過加速至JEDEC濕度敏感等級3嘅預處理測試，表明其封裝結構穩固，適合焊接前嘅典型處理同儲存條件。
• 電氣介面： 它與集成電路（I.C.）兼容，可直接整合到數碼控制電路中。

1.2 目標應用與市場

由於其體積小巧、可靠性高及性能優越，此LED適用於廣泛的電子設備。主要應用領域包括：

• 電訊設備： 路由器、數據機及網絡交換器上的狀態指示燈。
• 辦公室自動化： 打印機、掃描器及多功能裝置上的指示燈。
• 消費電子產品： 家用電器及影音設備前面板背光、電源狀態指示燈及功能符號。
• 工業設備： 機器狀態、故障指示及操作反饋面板。
• 通用： 任何需要一個緊湊、明亮且可靠嘅紅色狀態指示燈或象徵性發光裝置嘅應用。

2. 技術參數深入剖析

本節對LED嘅電氣、光學同熱學規格提供詳細、客觀嘅分析。理解呢啲參數對於正確設計電路同確保長期性能至關重要。

2.1 絕對最大額定值

絕對最大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。這些並非正常操作條件。

• Power Dissipation (Pd): 120 毫瓦。此為裝置在不損壞情況下，能以熱能形式耗散的最大功率。超出此限制可能導致半導體接面過熱。
• 峰值正向電流 (I_FP): 80 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，以防止過度發熱。
• Continuous Forward Current (I_F): 50 mA。此為在指定環境溫度條件下可持續施加的最大直流電流。
• Reverse Voltage (V_R): 5 V。施加超過此數值的反向電壓可能導致LED接面擊穿並造成災難性故障。數據表明確註明該器件並非為反向操作而設計。
• Operating & Storage Temperature Range: -40°C 至 +100°C。此範圍定義了器件在主動工作及非工作儲存狀態下的環境溫度限制，以確保封裝及晶片的材料完整性。

2.2 電光特性

這些參數是在標準測試條件下（Ta=25°C，I_F=20mA）量度，並定義了元件的性能。

• 發光強度（I_V): 450 - 1120 mcd（毫坎德拉）。此為透過匹配人眼明視覺反應的濾光感測器所量度得出的LED感知亮度。其寬廣範圍透過分選系統管理（見第3節）。
• 視角 (2θ_1/2): 120度 (典型值)。此為發光強度降至其峰值（軸向）值一半時的全角。120°角表示一種寬廣、擴散的發射模式，適用於狀態指示燈。
• 峰值發射波長 (λ_P): 631 nm（典型值）。此為光譜功率輸出最高時嘅波長。係AlInGaP材料嘅物理特性。
• 主波長 (λ_d): 624 nm（典型值）。此為人眼感知到、與LED顏色最匹配嘅單一波長。數值由CIE色度座標推算得出。公差為 +/- 1nm。
• 譜線半高寬 (Δλ): 15 nm（典型值）。此數值量度光譜純度，顯示發射波長嘅範圍。半高寬越窄，表示顏色越接近單色（越純正）。
• 正向電壓 (V_F): 1.8V（最小）至 2.6V（最大），於 20mA 下。此為 LED 工作時兩端嘅電壓降。電路設計必須考慮此變化，以確保電流穩定。
• 反向電流 (I_R): 10 μA（最大），於 V_R=5V。此為施加反向電壓時流動之微小漏電流，僅與測試目的相關。

3. Binning System 解說

為管理半導體製造中的自然差異，LED會按性能分級。這讓設計師能選取符合特定亮度要求的元件。

3.1 光強度分級

發光強度被劃分為不同級別，每個級別均有其最小值和最大值。每個級別內的容差為 +/-11%。

• Bin U1: 450.0 mcd (最低) 至 560.0 mcd (最高)
• Bin U2: 560.0 mcd (最低) 至 680.0 mcd (最高)
• Bin V1: 680.0 mcd (最小值) 至 900.0 mcd (最大值)
• Bin V2: 900.0 mcd (最小值) 至 1120.0 mcd (最大值)

設計師應在訂購時指定所需的分檔代碼，以確保組裝中多個單元的亮度一致性。對於絕對亮度要求不那麼嚴格的應用，較寬的分檔範圍或不指定特定分檔或許可以接受。

4. 性能曲線分析

雖然數據表中引用了特定圖形曲線（例如圖1、圖5），但其含義對設計至關重要。

4.1 正向電流與正向電壓關係 (I-V 曲線)

正向電流（I_F) 同正向電壓 (V_F) 係非線性嘅，同標準二極管相似。喺20mA電流下指定嘅V_F 範圍 (1.8V-2.6V) 係關鍵設計點。用恆定電流驅動LED，而唔係恆定電壓，對於保持穩定光輸出同防止熱失控至關重要，因為V_F 會隨溫度上升而下降。

4.2 發光強度與正向電流關係

光輸出（I_V）在工作範圍內大致與正向電流成正比。然而，在極高電流下，由於熱量增加，效率可能會下降。在建議的20mA測試條件或以下操作，可確保最佳性能及使用壽命。

4.3 光譜分佈

光譜輸出曲線以峰值波長631 nm為中心，典型半高寬為15 nm。這定義了特定的紅色色調。主波長（624 nm）是顏色匹配的關鍵參數，適用於需要多個LED顯示一致顏色的應用。

4.4 溫度依賴性

LED性能對溫度敏感。通常，發光強度會隨接面溫度升高而下降。寬廣的工作溫度範圍（-40°C至+100°C）表示器件可在極端環境下工作，但輸出會有所變化。在高電流或高環境溫度的應用中，PCB上需要適當的熱管理以維持亮度和使用壽命。

5. 機械與封裝資料

5.1 實體尺寸與極性

該LED符合EIA標準SMD封裝焊盤尺寸。數據表中提供詳細標註尺寸圖，包括長度、寬度、高度及引腳間距。所有尺寸均以毫米為單位，標準公差為±0.2毫米。封裝採用透明透鏡，不會擴散光線，可呈現AlInGaP原始紅色。極性（陽極和陰極）標示於元件本體上，安裝時必須注意以確保正常運作。

5.2 建議PCB焊盤圖案

本文提供適用於紅外線或氣相迴流焊接的建議印刷電路板焊接墊佈局。遵循此焊盤圖案對實現可靠焊點、迴流期間正確自對位以及有效將熱量從LED接面散逸至關重要。

6. 焊接與組裝指引

6.1 回流焊接溫度曲線

該裝置兼容無鉛（Pb-free）紅外回流焊接製程。推薦的溫度曲線基於J-STD-020B標準。關鍵參數包括：

• 預熱溫度： 150°C 至 200°C。
• 預熱時間： 最長120秒。
• 最高體溫： 最高260°C。
• 液相線以上時間： 建議控制在標準JEDEC限制內（通常為60-150秒）。
• 最高焊接循環次數： 兩次。

必須強調，最佳溫度曲線取決於具體的PCB設計、焊錫膏和回流爐。應以基於JEDEC標準的曲線為目標，並根據焊錫膏製造商的建議和電路板特性進行最終調整。

6.2 手動焊接

若必须进行手工焊接，务必格外小心：

• 烙铁温度： 最高300°C。
• 焊接時間： 每引腳最多3秒。
• 次數： 僅限一次。重複加熱可能會損壞封裝及內部晶片黏結。

6.3 清潔

如需進行焊後清潔，應僅使用指定溶劑。數據手冊建議將LED於常溫下浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘。使用未指定或具侵蝕性的化學清潔劑可能會損壞塑膠透鏡及封裝物料。

7. 儲存與處理注意事項

7.1 濕度敏感性與儲存

LED封裝對濕氣敏感。長時間暴露於環境濕度下，可能導致在高溫回流焊接過程中出現爆米花式裂紋。

• 密封封裝： 器件應儲存於≤30°C及≤70%相對濕度(RH)的環境中。在原有防潮袋連乾燥劑內的保存期限為一年。
• 已開封包裝： 一旦密封包裝被打開，儲存環境不得超過30°C及60%相對濕度。
• 車間壽命： 從原包裝中取出的元件，應在168小時（7日）內進行紅外回流焊接。
• 延長儲存： 若儲存時間超過168小時，LED應存放於帶有乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥箱中。
• 烘烤： 若元件暴露於環境中超過168小時之最低存放壽命，組裝前須進行約60°C、至少48小時之烘烤，以去除吸收之濕氣。

7.2 驅動電路設計

LED係電流驅動元件。為確保亮度均勻並防止電流爭奪，特別係並聯驅動多顆LED時，必須為每顆LED串聯一個限流電阻。Datasheet強烈建議採用此配置（電路A），而非將LED直接並聯而無獨立電阻（電路B），後者會因輕微V_F 各單位之間嘅差異。

8. 封裝與訂購資訊

8.1 帶裝及捲盤規格

該元件以壓紋載帶包裝供應，適用於自動化組裝，載帶捲繞於直徑7吋（178毫米）的捲盤上。

• 袋距： 8 mm.
• 每卷數量： 2000 pieces.
• 最低訂購量 (MOQ)： 剩餘數量為500件。
• 封裝膠帶： 空置的元件袋會用頂部封裝膠帶密封。
• 遺漏元件： 根據包裝規格，最多允許連續兩個燈缺失（空位）。
• 標準： 包裝符合 ANSI/EIA-481 規格。

9. 應用說明與設計考量

9.1 典型應用場景

此LED適用於普通電子設備，包括辦公室自動化、電訊、家用電器及一般工業控制。它適合用於狀態指示、前面板符號背光及一般用途的發光信號。

9.2 設計考量

• 電流控制： 務必使用串聯電阻或專用恆流驅動器來設定正向電流，切勿直接連接至電壓源。
• 散熱管理： 雖然封裝細小，但須確保PCB焊墊有足夠銅箔面積作為散熱片，尤其在接近最大連續電流（50mA）運作時。
• ESD防護： 雖然未明確標示為敏感元件，但按照標準ESD（靜電放電）防護措施處理LED，仍被視為良好做法。
• 光學設計： 透明透鏡可產生聚焦光束，視角為120°。如需更廣或更擴散嘅照明，可能需要外加透鏡或導光部件。

10. Technical Comparison and Differentiation

雖然這份獨立數據手冊並未提供與其他型號的直接比較，但可以推斷出此元件的關鍵差異化特點：

• Material (AlInGaP): 相比GaAsP等舊有技術，為紅色LED提供更高效率及更佳色彩穩定性。
• 寬視角 (120°)： 提供廣闊可視範圍，極適合用作面板安裝狀態指示燈。
• JEDEC Level 3 Preconditioning: 表示具有良好的防潮等級，適用於大多數商業應用，無需超乾燥儲存，簡化了物流。
• Standardized Packaging: 符合EIA包裝標準同ANSI/EIA-481捲盤規格，確保可以無縫整合到自動化裝配線。

11. 常見問題 (FAQ)

問：我可唔可以唔用限流電阻嚟驅動呢粒LED？
A: 唔係。LED必須用受控電流驅動。直接將佢連接到電壓源會導致過大電流流過，可能會即刻損壞器件。務必使用串聯電阻或恆流電路。

Q: 訂購時「Bin Code」係咩意思？
A: Bin code（例如V1、U2）指明咗該批次LED嘅保證最低同最高發光強度。指定一個bin可以確保你產品中所有LED嘅亮度一致性。如果顏色一致性好關鍵，你可能仲需要指定波長bin。

Q: 打開包裝袋後，呢啲LED可以儲存幾耐？
A: 為確保焊接可靠，若存放於≤30°C/60% RH的環境中，應在168小時（7天）內使用。若存放時間更長，使用前必須在60°C下烘烤48小時。

Q: 這款LED是否適用於汽車或醫療應用？
A: 數據手冊註明其適用於普通電子設備。對於要求極高可靠性或故障可能危及安全的應用（航空、汽車、醫療、生命維持），必須諮詢製造商以評估適用性，並可能需要為該特定用途進行元件認證。

Q: 我可唔可以用波峰焊接呢款SMD LED？
A: 份datasheet只係提供咗紅外迴流焊接同手動焊接嘅指引。呢類SMD元件通常唔建議用波峰焊接，因為會有熱衝擊同潛在污染風險。迴流焊接係預期同建議嘅組裝製程。

12. 實用設計範例

場景： 為一個由5V直流電源軌供電的裝置設計一個電源「開啟」指示燈。目標是在約15mA的正向電流下（低於20mA測試點以延長使用壽命）實現良好的可見度。

計算：
假設典型正向電壓（V_F）為2.2V。
串聯電阻（R_S）所需嘅壓降係：V_supply - V_F = 5V - 2.2V = 2.8V。
使用歐姆定律：R_S = V / I = 2.8V / 0.015A = 186.67 Ω。
最接近嘅標準電阻值係180Ω或者200Ω。

選擇： 選擇一個180Ω電阻。重新計算電流：I = (5V - 2.2V) / 180Ω ≈ 15.6mA。呢個數值安全且喺限度之內。
電阻功率： P = I²R = (0.0156)² * 180 ≈ 0.044W。標準 1/8W (0.125W) 或 1/10W 電阻已足夠。

PCB佈局： 將180Ω電阻與LED的陽極串聯。請遵循datasheet中LED焊盤的建議焊盤圖案，確保有足夠的銅箔面積散熱。在PCB絲印上加入極性標記（例如，陽極用「+」表示）。

13. 操作原理

發光二極管係一種半導體器件，透過稱為電致發光嘅過程，將電能直接轉換成光。當正向電壓施加於p-n結兩端時，來自n型材料嘅電子會同p型材料嘅空穴喺發光區複合。喺AlInGaP LED中，呢種複合事件會以光子（光粒子）嘅形式釋放能量。所發出光嘅特定波長（顏色），喺呢個例子中係約624-631納米嘅紅光，係由用於製造芯片嘅磷化鋁銦鎵半導體材料嘅帶隙能量所決定。透明環氧樹脂封裝負責密封同保護半導體晶片，形成透鏡以塑造光輸出，並包含提供電氣連接同機械支撐嘅金屬引線框架。

14. 技術趨勢

呢款SMD LED嘅發展係光電同電子製造業更廣泛趨勢嘅一部分。影響呢類元件嘅主要趨勢包括：

• 微型化： 持續需求更細小的封裝尺寸，以實現更密集的PCB佈局及更緊湊的終端產品。
• 效率提升： 持續進行的材料科學研究旨在提升彩色LED的發光效率（每瓦流明），在特定光輸出下降低功耗。
• 可靠性增強： 封裝材料（環氧樹脂、矽膠）及晶片貼裝技術的改進，令元件在高溫高濕環境下的使用壽命更長、性能更佳。
• 標準化： 採用業界標準的封裝尺寸、捲帶規格及性能指標（如JEDEC MSL等級），能簡化供應鏈流程，並方便工程師進行設計導入。
• 整合： 雖然這是一個獨立元件，但現時趨勢是將控制電子元件（如電流調節器或驅動器）直接整合到LED封裝中，從而形成「智能」LED模組。