SMD LED LTST-M140KSKT 規格書 - 黃色 AlInGaP - 30mA - 72mW - 英文技術文件

1. 產品概覽

本文件提供LTST-M140KSKT的完整技術規格，這是一款表面貼裝器件（SMD）發光二極管（LED）。此元件屬於專為自動化印刷電路板（PCB）組裝而設計的LED系列，其微型尺寸和結構適合空間受限的應用。該LED採用AlInGaP（磷化鋁銦鎵）半導體材料產生黃色光輸出，並封裝於水清透鏡中。

其核心設計理念集中於兼容現代大批量電子製造。該器件設計為兼容自動貼片設備，並能承受標準紅外線（IR）回流焊接過程的熱曲線，使其成為高效生產線的理想選擇。

目標市場和應用廣泛，反映該元件的多功能性和可靠性。主要應用包括狀態指示器、前面板背光，以及電信設備、辦公室自動化設備、家用電器和各種工業設備內的信號或符號照明。

2. 技術參數深入探討

2.1 絕對最大額定值

絕對最大額定值定義了器件可能發生永久損壞的應力極限。這些數值是在環境溫度（Ta）為25°C時指定的。最大連續正向電流（DC）為30 mA。在佔空比為1/10、脈衝寬度為0.1ms的脈衝條件下，器件可承受80 mA的峰值正向電流。施加於LED兩端的最大允許反向電壓為5 V。總功耗不得超過72 mW。器件額定工作溫度範圍為-40°C至+85°C，並可儲存於-40°C至+100°C的環境中。

2.2 電氣與光學特性

典型電氣及光學性能係喺Ta=25°C、順向電流(IF)為20 mA嘅標準測試條件下量度。主要參數包括：

• Luminous Flux (Φv): 範圍由最低0.42流明（lm）至典型最高1.35流明。此數值量度光源發出的總感知功率。
• 發光強度（Iv）： 對應於光通量，最低為140毫坎德拉（mcd），典型最高為450毫坎德拉。強度沿中心軸量度。
• 視角（2θ1/2）： 發光強度為軸向值一半時的全角通常為120度，表示其具有寬廣的視角模式。
• 峰值波長 (λP)： 光譜發射最強時的波長通常為591納米 (nm)。
• 主波長 (λd): 定義感知顏色的單一波長，介乎584.5 nm至594.5 nm之間，確保一致的黃色調。
• 譜線半寬度 (Δλ): 通常為15 nm，描述發射光嘅光譜純度或頻寬。
• 正向電壓 (VF)： 喺20 mA電流下，範圍由1.8 V至2.4 V，經分選嘅部件公差為±0.1 V。
• 反向電流 (IR)： 當施加5V反向偏壓時，最大為10微安培 (μA)。

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檔。這讓設計師能夠為其應用選擇符合特定要求的元件。

3.1 正向電壓 (VF) 分檔

LED在20 mA下分為三個電壓檔（D2、D3、D4）。D2檔涵蓋1.8V至2.0V，D3檔涵蓋2.0V至2.2V，D4檔涵蓋2.2V至2.4V。每檔容差為±0.1V。選擇更窄的電壓檔有助於設計更一致的驅動電路，尤其當多個LED串聯使用時。

3.2 光通量與光強分檔

光輸出分為五個主要代碼（C2、D1、D2、E1、E2）。例如，C2檔位指定光通量介乎0.42流明至0.54流明之間（相當於140-180毫坎德拉），而最高輸出檔位E2則涵蓋1.07流明至1.35流明（355-450毫坎德拉）。每個光強檔位的容差為±11%。此分檔對於需要多個指示燈或背光陣列具備均勻亮度的應用至關重要。

3.3 色調（主波長）分檔

主波長定義了精確的黃色色調，分為四個類別：H (584.5-587.0 nm)、J (587.0-589.5 nm)、K (589.5-592.0 nm) 及 L (592.0-594.5 nm)。每個分檔的容差為 ±1 nm。這使得在需要特定黃色調的應用中，例如交通信號燈或特定狀態指示燈，能夠實現精確的色彩匹配。

4. 性能曲線分析

雖然數據表中引用了具體的圖形數據，但此類LED的典型性能曲線仍能提供重要的設計參考。這些曲線通常包括：

• Current vs. Voltage (I-V) Curve: 顯示正向電壓與電流之間的指數關係。此曲線對於確定工作點及設計限流電路至關重要。
• 發光強度與正向電流關係圖 (I-L曲線): 展示光輸出如何隨電流增加，通常在建議工作範圍內呈接近線性關係。有助於根據所需亮度選擇驅動電流。
• 發光強度與環境溫度關係圖: 圖示顯示隨着結溫上升，光輸出會下降。了解這種降額特性對於在高溫環境下運作的應用至關重要。
• 光譜分佈曲線： 繪製相對強度與波長的關係，顯示峰值約在591 nm，以及15 nm的半高寬，證實了單色黃光發射。
• 視角分佈圖： 一幅顯示光強度角度分佈的極座標圖，通常用以確認120度視角及朗伯或類似發光模式。

5. 機械與封裝資訊

5.1 封裝尺寸

該LED採用標準SMD封裝。除非另有說明，所有尺寸均以毫米為單位提供，一般公差為±0.2毫米。數據手冊包含詳細的機械圖，顯示頂視圖、側視圖及焊盤佈局，包括本體長度、寬度、高度以及焊盤位置和尺寸等關鍵尺寸。

5.2 焊盤設計與極性識別

建議嘅PCB焊盤圖案（連接焊盤）適用於紅外同氣相回流焊接製程。呢個圖案經過優化，確保焊點可靠成形同機械穩定性。元件設有極性標記，通常喺封裝本身上標示陰極標記（例如凹口、圓點或修剪過嘅引腳）。正確方向至關重要，因為LED係二極管，只允許電流單向流動。

6. 焊接與組裝指引

6.1 回流焊接溫度曲線

數據手冊提供了一個符合J-STD-020B無鉛製程標準的建議紅外線回流焊接溫度曲線。關鍵參數包括預熱區、受控的升溫至峰值溫度，以及受控的冷卻階段。建議的最高峰值溫度為260°C，並需嚴格控制溫度高於217°C（典型無鉛焊料的液相線溫度）的時間，以防止對LED封裝或半導體晶片造成熱損傷。

6.2 儲存及處理注意事項

LED係濕敏元件。當密封喺原有嘅防潮包裝內並附有乾燥劑時，應儲存於≤30°C同≤70%相對濕度（RH）嘅環境，並喺一年內使用。一旦打開密封袋，「車間壽命」就開始計算。元件應儲存於≤30°C同≤60% RH嘅環境，並建議喺168小時內進行IR迴流焊（JEDEC Level 3）。若儲存時間超過此期限，焊接前需要喺約60°C下烘烤至少48小時，以去除吸收嘅濕氣，防止迴流焊期間出現「爆米花」現象。

6.3 清潔

如果焊接後需要清潔，只可使用指定溶劑。建議將LED喺室溫下浸入乙醇或異丙醇中少於一分鐘。使用非指定化學清潔劑可能會損壞環氧樹脂透鏡或封裝材料。

7. 包裝及訂購資料

自動化組裝的標準封裝為12毫米寬的壓紋載帶，捲繞於直徑7英吋（178毫米）的捲盤上。每捲盤包含3000件。載帶與捲盤規格符合ANSI/EIA-481標準。餘數訂單的最小包裝數量為500件。載帶包含封蓋帶以密封元件口袋，且每捲盤允許連續缺失元件的最大數量為兩個。

8. 應用建議

8.1 典型應用電路

最常見嘅驅動方法係恆流源或者簡單嘅串聯電阻。電阻值（R）可以透過公式計算：R = (Vsupply - VF) / IF，其中VF係LED喺目標電流IF下嘅正向電壓。舉例嚟講，使用5V電源、VF為2.0V、目標IF為20mA時，所需嘅串聯電阻為(5V - 2.0V) / 0.02A = 150 Ohms。應選擇額定功率至少為(5V-2.0V)*0.02A = 0.06W嘅電阻，通常會選用1/8W或1/10W嘅電阻。

8.2 設計考量

• 限流： 務必使用限流裝置（電阻或驅動IC）。直接連接電壓源會導致電流過大並立即損壞。
• 散熱管理： 雖然功耗較低，但確保焊盤周圍有足夠的PCB銅箔面積或散熱孔，有助於散熱，特別是在高環境溫度條件下或以較高電流驅動時。
• ESD防護： 雖然未明確標示為高度敏感，但在組裝過程中仍應遵守標準的ESD處理預防措施。
• 光學設計： 120度廣闊視角使其適合需要寬廣可視範圍的應用。如需聚焦光線，則需使用二次光學元件（透鏡）。

9. 技術比較與差異化

LTST-M140KSKT 的差異化優勢在於採用 AlInGaP 技術產生黃光。相較於 GaAsP 等舊式技術，AlInGaP LED 具有顯著更高的發光效率，能在相同驅動電流下提供更亮的光輸出，並具備更佳的溫度穩定性。其 120 度寬視角是指示燈應用的關鍵特性。與需要手工插入的插件式 LED 相比，它兼容標準紅外回流焊製程及帶卷包裝，使其成為自動化、大批量生產中具成本效益的選擇。

10. 常見問題 (FAQs)

Q: 光通量 (lm) 同發光強度 (mcd) 有咩分別？
A: 光通量係量度向所有方向發出嘅可見光總量。發光強度係量度特定方向（通常係中心軸）嘅亮度。對於呢款廣角LED嚟講，mcd值係一個參考點，但總光輸出用流明值表示會更準確。

Q: 我可唔可以用3.3V電源驅動呢粒LED？
A: 可以。使用公式計算，假設典型VF為2.0V，目標電流為20mA，所需串聯電阻為(3.3V - 2.0V) / 0.02A = 65歐姆。請確保電阻的額定功率足夠。

Q: 為什麼binning很重要？
A: Binning能確保顏色和亮度的一致性。如果你在產品中使用多顆LED（例如一組狀態指示燈），選購相同電壓、光強和波長bin的LED，能保證外觀均勻一致。

問：如果我超過5V嘅絕對最大反向電壓會點？
A> Applying a reverse voltage beyond the rating can cause a sudden, catastrophic breakdown of the LED's PN junction, leading to immediate and permanent failure.

11. 實際應用案例示例

場景：為網絡路由器設計一個狀態指示燈面板。 面板需要四個黃色LED燈來顯示不同端口嘅連接活動。亮度同顏色一致對用戶體驗至關重要。
設計步驟：
選擇LTST-M140KSKT，因其黃色、合適亮度及SMD封裝形式。
指定分檔：選取單一發光強度分檔（例如D2對應224-280 mcd）及單一主波長分檔（例如J對應587.0-589.5 nm）以確保一致性。中範圍電壓分檔（D3）可接受。
電路設計：使用路由器PCB上的3.3V公共電源軌。計算每顆LED的串聯電阻值。假設VF為2.1V（D3分檔中值）且目標電流為20mA：R = (3.3V - 2.1V) / 0.02A = 60歐姆。選用標準62歐姆、1/10W電阻。
佈局：將LED對稱放置於PCB前面板。遵循數據手冊推薦的焊盤圖案以確保良好焊接性。
組裝：遵循推薦的回流焊溫度曲線。確保已開封的LED卷帶在168小時車間壽命內使用，若存放更久則需適當烘烤。

12. 操作原理

此LED嘅發光原理係基於AlInGaP材料製成嘅半導體PN接面中嘅電致發光現象。當施加超過接面內建電位嘅正向電壓時，來自N型區域嘅電子同P型區域嘅電洞會被注入到發光區域。當呢啲電荷載子復合時，會以光子（光）嘅形式釋放能量。AlInGaP合金嘅特定成分決定了能隙能量，而能隙能量直接對應發射光嘅波長（顏色）——喺呢個情況下係黃色（約591 nm）。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。

13. 技術趨勢

LTST-M140KSKT 等 SMD LED 嘅發展，係電子產品邁向微型化、更高可靠性同自動化生產呢個大趨勢嘅一部分。AlInGaP 技術係紅、橙、黃色 LED 一種成熟而高效嘅解決方案。業內持續嘅趨勢包括追求更高嘅發光效率（每瓦電輸入產生更多光輸出）、透過更嚴格嘅分檔（binning）來改善顏色一致性，以及開發更細小嘅封裝尺寸（例如晶片級封裝），以實現更密集嘅集成。此外，業界亦專注於提升喺嚴苛環境條件下（例如更高嘅溫度同濕度範圍）嘅可靠性，以滿足汽車同工業應用嘅需求。