SMD LED LTST-C150KDKT-10A 數據表 - 1.6x0.8x0.6mm - 2.4V - 50mW - 紅色 AllnGaP - 英文技術文件

1. 產品概述

本文件提供表面黏著裝置（SMD）LED燈嘅完整技術規格。此元件專為自動化印刷電路板（PCB）組裝而設計，適用於各類電子設備中空間受限嘅應用。

1.1 特點

• 符合RoHS環保指令。
• 採用超亮鋁銦鎵磷（AllnGaP）半導體芯片，發出紅光。
• 以8毫米載帶包裝，捲繞於7吋直徑捲盤，便於自動化處理。
• 標準EIA封裝尺寸。
• 輸入兼容標準集成電路（IC）邏輯電平。
• 設計兼容自動化貼片組裝設備。
• 可承受標準紅外線（IR）回流焊接製程。

1.2 目標應用

此LED適用於多種需要緊湊、可靠指示燈或背光源嘅應用，包括但不限於：

• 電訊設備、辦公室自動化設備、家用電器同工業控制系統。
• 鍵盤同按鍵嘅背光照明。
• 狀態及電源指示燈。
• 微型顯示器及面板指示燈。
• 訊號與符號照明。

2. 技術參數：深入客觀解讀

以下章節將詳細分析該裝置的電氣、光學及環境規格。

2.1 絕對最大額定值

呢啲數值代表咗一旦超出就可能對裝置造成永久損壞嘅極限。喺呢啲條件下操作並無保證。所有額定值均以環境溫度 (Ta) 25°C 為準。

• 功率耗散 (Pd)： 50 mW。此為器件能以熱能形式耗散嘅最大功率。
• 峰值正向電流 (I_F(PEAK)): 40 mA。此為最大允許瞬態正向電流，通常於脈衝條件下（1/10 佔空比，0.1ms 脈衝寬度）指定，以防止過熱。
• Continuous Forward Current (I_F): 20 mA。此為連續運作時建議的最大直流電流。
• 反向電壓 (V_R): 5 V。施加超過此數值的反向偏壓可能導致接面擊穿。
• 工作溫度範圍： -30°C 至 +85°C。此乃器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。此為非工作狀態下的儲存溫度範圍。
• 紅外回流焊接條件： 最高溫度為260°C，持續時間最長10秒。此定義了封裝在組裝過程中可承受的熱分佈。

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（Ta=25°C，I_F=10mA，除非另有說明）。

• 發光強度 (I_V): 2.8 至 28.0 mcd (millicandela)。光輸出的感知亮度。此寬廣範圍透過分檔系統管理。
• 視角 (2θ_1/2): 130度。此為發光強度降至軸上測量值一半時嘅完整角度。如此寬闊嘅視角可提供廣闊而分散嘅光線模式，適合用於指示燈。
• Peak Emission Wavelength (λ_P): 650.0 nm（納米）。光譜功率輸出達到最大值時嘅波長。
• Dominant Wavelength (λ_d): 630.0 至 645.0 nm。此為人眼感知到、用以定義顏色（此處為紅色）嘅單一波長。該數值源自CIE色度圖。
• 譜線半高寬 (Δλ): 20 nm (典型值)。此數值表示發射光嘅光譜純度或頻寬，係以光譜最大功率一半嘅寬度來量度。
• 正向電壓 (V_F): 1.6 至 2.4 V。指LED喺指定測試電流 (10mA) 下驅動時，兩端嘅電壓降。
• 反向電流 (I_R): 最大10 μA（微安）。當施加最大反向電壓（5V）時流動的微小漏電流。

3. 分級系統說明

為確保生產應用中亮度的一致性，LED會按性能組別或「分級」進行分類。

3.1 光強度分檔代碼

此產品的主要分檔基於在10mA下測量的光強度。每個分檔內的容差為 +/-15%。

• Bin H: 2.8 - 4.5 mcd
• Bin J: 4.5 - 7.1 mcd
• Bin K: 7.1 - 11.2 mcd
• Bin L: 11.2 - 18.0 mcd
• Bin M: 18.0 - 28.0 mcd

呢個系統容許設計師根據特定應用揀選合適嘅亮度等級，平衡成本同性能。

4. Performance Curve Analysis

雖然源文件參考咗具體圖形數據，但係關鍵關係會根據標準LED物理學同提供嘅參數喺度描述。

4.1 電流與電壓 (I-V) 特性

LED 是一種二極管。其正向電壓 (V_F) 與正向電流 (I_F). 指定嘅V_F 喺10mA下，1.6V至2.4V嘅範圍係紅色AllnGaP LED嘅典型值。喺建議嘅連續電流（20mA）以上操作會令V_F 輕微上升，但主要會產生過多熱量，降低效率同使用壽命。

4.2 發光強度與正向電流關係

光輸出（I_V）喺一個相當大嘅範圍內，大致同正向電流成正比。不過，當電流極高時，由於熱效應加劇同其他非理想半導體行為，效率往往會下降。將LED驅動至典型嘅10mA或20mA，可以確保最佳效率同可靠性。

4.3 溫度依賴性

LED嘅性能對溫度敏感。當接面溫度升高時：

• 正向電壓 (V_F): 下降。此現象具有負溫度係數。
• 發光強度 (I_V): 下降。溫度升高會降低半導體的內部量子效率，導致在相同電流下光輸出降低。
• Dominant Wavelength (λ_d): 可能會有輕微偏移，或會改變感知的色調。

4.4 Spectral Distribution

发射光谱以峰值波长（λ_P）650 nm为中心，典型半高宽（Δλ）为20 nm，从而产生饱和的红色。决定感知颜色的主波长（λ_d）介于630 nm至645 nm之间。

5. 机械与封装资料

5.1 封裝尺寸

本器件符合標準表面貼裝封裝外形。主要尺寸包括本體長約1.6mm、闊約0.8mm、高約0.6mm（具體圖紙請參閱來源）。除非另有說明，所有尺寸公差均為±0.1mm。透鏡為清水般透明，可讓AllnGaP晶片的原生紅色可見。

5.2 建議PCB焊盤圖案

本文提供一個建議的印刷電路板焊盤佈局，以確保可靠的焊接和正確對位。此圖案旨在促進迴流焊期間形成良好的焊角，同時將錫橋風險降至最低。

5.3 極性識別

陰極（負極）通常喺LED封裝上會有視覺標記，例如凹口、綠點或者透鏡切角。組裝時必須注意正確極性，因為施加反向電壓可能會損壞器件。

6. 焊接與組裝指引

6.1 紅外迴流焊接參數

本器件兼容無鉛焊接製程。提供符合JEDEC標準的推薦迴流焊溫度曲線。

• 預熱溫度： 150°C 至 200°C。
• 預熱時間： 最長 120 秒。
• Peak Body Temperature： 最高260°C。
• 高於260°C嘅時間： 最多10秒。
• 回流次數： 最多兩次。

6.2 手動焊接（如有需要）

如需進行手工焊接，必須極度小心：

• 烙鐵溫度： 最高300°C。
• 焊接時間： 每腳位最多3秒。
• 焊接嘗試次數： 每次連接只限一次。

6.3 儲存條件

Moisture sensitivity level (MSL) 係SMD元件嘅關鍵因素。

• 密封包裝（內附乾燥劑）： 存放於≤30°C及≤90%相對濕度環境。於乾燥包裝日期起一年內使用。
• 已開封包裝： 儲存於≤30°C及≤60%相對濕度環境中。組件應在一星期內進行IR迴流焊接（MSL 3）。
• 延長儲存（開封後）： 儲存於帶有乾燥劑的密封容器或氮氣乾燥櫃中。若儲存超過一星期，焊接前需在60°C下烘烤至少20小時，以去除吸收的濕氣，防止迴流焊接時出現「爆米花」現象。

6.4 清潔

若需進行焊後清潔，僅可使用經認可的醇類溶劑，例如異丙醇（IPA）或乙醇。浸泡應於常溫下進行，時間少於一分鐘。使用未指定的化學清潔劑可能會損壞LED透鏡或封裝物料。

7. 包裝與訂購資料

7.1 帶裝與捲盤規格

元件以壓紋載帶包裝供應，適用於自動化組裝。

• 載帶寬度： 8毫米。
• 捲盤直徑： 7英寸。
• 每捲數量： 3000件（標準滿卷）。
• 餘數最低訂購量（MOQ）： 500件。
• 袋口封合： 空置袋口會用封蓋膠帶密封。
• 缺少組件： 根據行業標準（ANSI/EIA 481），最多允許連續缺失兩盞燈。

8. 應用建議與設計考量

8.1 典型應用電路

LED係一種電流驅動裝置。為確保亮度均勻並防止電流搶佔，特別係並聯驅動多個LED時，必須為每個LED串聯一個限流電阻。電阻值（R）需根據歐姆定律計算：R = (V_SUPPLY - V_F) / I_F，其中 V_F 係LED喺目標電流 I 下嘅正向電壓_F。計算時採用數據手冊中嘅最大 V_F 值（2.4V），可確保即使器件存在差異，電流亦唔會超出目標值。

8.2 設計考慮因素

• 熱管理： 雖然功耗很低（最高50mW），但透過PCB焊盤確保良好的散熱路徑有助於維持穩定的光輸出及使用壽命，特別是在高環境溫度或較高驅動電流的情況下。
• ESD (Electrostatic Discharge) Protection: LED對靜電非常敏感。在處理和組裝過程中，必須實施適當的ESD防護措施（例如佩戴防靜電手帶、使用接地工作台、鋪設導電地板）。
• Optical Design: 130度視角可提供寬廣的照明範圍。如需更集中的光線，可能需要使用外部透鏡或導光器件。

9. 技術比較與差異化

此款AllnGaP紅光LED具備以下特定優勢：

• 對比傳統GaAsP紅光LED： AllnGaP技術提供顯著更高嘅發光效率，能夠喺相同電流下實現更光嘅輸出，或者喺更低功耗下達到同等亮度。
• 對比標準通孔LED： SMD封裝能夠實現更高嘅組裝密度，兼容全自動生產線，並且無需喺PCB上進行引腳彎曲同鑽孔。
• 主要優勢： 結合AllnGaP嘅高亮度、廣視角，以及緊湊、可回流焊接嘅封裝，令呢款器件喺現代電子產品中極具通用性。

10. 常見問題（基於技術參數）

10.1 我可以直接用3.3V或5V邏輯引腳驅動呢款LED嗎？

不可以，必須使用限流電阻。 直接連接會試圖抽取極大電流，電流僅受引腳驅動能力和LED動態電阻限制，這很可能會損壞LED或驅動IC。務必串聯一個電阻。

10.2 為何發光強度（2.8 至 28.0 mcd）的範圍如此之廣？

呢個係由於半導體製造過程中嘅自然差異。分級系統（H 至 M）會根據測量到嘅亮度對零件進行分類。為咗喺應用中保持外觀一致，請指定並使用同一強度級別嘅 LED。

10.3 如果我超過 20mA 連續電流額定值會點？

超出額定值會令接面溫度上升，從而加速半導體材料嘅老化，導致光輸出永久且快速下降（流明衰減），甚至可能造成災難性故障。設計電路時，務必確保喺絕對最大額定值內運作。

11. 實際應用示例

11.1 設計案例：狀態指示燈面板

場景： 設計一個控制面板，配備10個相同的紅色狀態指示燈，由5V電源軌供電。亮度均勻至關重要。
設計步驟：

1. 選擇驅動電流： 選擇 I_F = 10mA 以獲得良好亮度及長壽命。
2. 計算電阻值： 使用最大 V_F (2.4V) 以作最壞情況設計。R = (5V - 2.4V) / 0.01A = 260 Ohms。最接近的標準 E24 數值為 270 Ohms。
3. 計算電阻功率： P = I² * R = (0.01)² * 270 = 0.027W。標準1/8W (0.125W) 或 1/10W 電阻已足夠。
4. 指定LED Bin： 為確保所有10個指示燈一致，請在採購訂單中指定單一光強度分檔的LED（例如：L檔：11.2-18.0 mcd）。
5. PCB佈局： 使用建議的焊盤圖案。確保面板設計允許130度視角，以便從預期使用者位置可看到指示燈。

12. 運作原理簡介

發光二極管（LEDs）係一種半導體器件，透過一種稱為電致發光嘅過程，將電能直接轉換成光。當正向電壓施加喺p-n結兩端時，來自n型區域嘅電子同埋來自p型區域嘅電洞就會被注入到有源區域。當呢啲電荷載子重新結合時，就會釋放能量。喺AllnGaP（磷化鋁銦鎵）LED中，呢種能量主要係以可見光譜紅色部分嘅光子（光）形式釋放。特定嘅波長（顏色）取決於半導體材料嘅帶隙能量，呢個係喺晶體生長過程中，通過調整鋁、銦同鎵嘅比例來設計嘅。

13. 技術趨勢與發展

光電領域持續演進。業內可見的普遍趨勢包括：

• 效率提升： 持續的材料科學與芯片設計研究，促使LED實現每瓦更高流明（lm/W），在相同光輸出下降低功耗。
• 微型化： 封裝尺寸持續縮小（例如0402、0201公制尺寸），以在超緊湊設備的PCB上實現更高密度。
• 色彩一致性提升： 外延生長同分選技術嘅進步，令到主波長同發光強度嘅公差可以更緊，畀設計師更精準噉控制顏色同亮度。
• 集成： 趨勢包括將多個LED晶片（RGB）集成到單一封裝內進行混色，或者將控制IC同LED結合，實現「智能」照明方案。