SMD LED LTST-C21RKGKT 技術規格書 - 3.2x1.6x1.9mm - 2.4V - 75mW - 綠色 - 英文技術文件

1. 產品概覽

本文件詳細說明一款高性能表面貼裝器件（SMD）發光二極管（LED）嘅規格。該產品係一款採用超亮磷化鋁銦鎵（AlInGaP）半導體材料、發出綠光嘅頂部安裝芯片LED。其設計適用於現代電子組裝工藝，兼容自動貼裝設備同紅外線（IR）回流焊接。該器件符合RoHS（有害物質限制）指令，屬於環保產品。產品以業界標準8毫米載帶包裝，並捲於7吋直徑捲盤上，以便高效進行大批量生產。

1.1 核心優勢

• 高亮度： 採用先進嘅AlInGaP技術，提供卓越嘅發光強度。
• 適合現代化生產： 完全兼容自動化貼片系統同無鉛紅外回流焊接工藝。
• 標準化包裝： 符合電子工業聯盟（EIA）關於帶狀及捲盤包裝的標準，確保廣泛兼容性。
• 環保合規： 符合RoHS要求，適合用於環保法規嚴格的全球市場。
• 設計靈活性： 透明鏡片提供中性外觀，可融入各種產品設計。

2. 深入技術參數分析

除非另有註明，所有參數均以環境溫度（Ta）25°C為準。理解這些參數對於可靠的電路設計及達致預期性能至關重要。

2.1 絕對最大額定值

這些額定值定義了壓力極限，超出此限可能對器件造成永久損壞。不保證在此極限或接近此極限下操作，為確保可靠運作應予以避免。

• 功耗 (Pd)： 75 mW。器件能夠以熱量形式消散嘅最大總功率。
• 峰值正向電流 (IFP)： 80 mA。脈衝條件下（1/10 佔空比，0.1ms 脈衝寬度）的最大允許電流。適用於短暫、高強度的閃光。
• 直流正向電流 (IF): 30 mA。穩態操作下的最大連續正向電流。
• 反向電壓 (VR): 5 V。可施加於LED兩端的最大反向電壓。
• 工作溫度範圍: -30°C 至 +85°C。此為裝置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。此為非運作狀態下的儲存溫度範圍。
• Infrared Soldering Condition: 260°C 持續10秒。此為回流焊接過程中最大熱曲線暴露值。

2.2 Electrical & Optical Characteristics

此為標準測試條件（IF = 20mA）下的典型性能參數。

• 發光強度（Iv）： 28.0 - 180.0 mcd（毫坎德拉）。人眼（CIE曲線）測量到嘅光源感知亮度。寬廣範圍係通過分選系統管理嘅。
• 視角（2θ_1/2): 70度（典型值）。光強度為0度（軸上）強度一半時所對應的完整角度。此定義了光束的擴散範圍。
• Peak Emission Wavelength (λ_P): 574 nm (典型值)。光譜功率分佈達到最大值時嘅波長。
• 主波長 (λ_d): 567.5 - 576.5 nm。指從CIE色度圖推導出嚟、視覺上與LED顏色相匹配嘅單一波長。此為顏色規格嘅關鍵參數。
• 譜線半寬度 (Δλ): 15 nm（典型值）。於最大強度一半處量度嘅光譜帶寬（半高全寬 - FWHM）。數值越細，表示光源越接近單色光。
• 正向電壓 (V_F): 1.80 - 2.40 V。指LED喺指定正向電流（20mA）下工作時，兩端嘅電壓降。
• 反向電流 (I_R): 10 μA（最大值）於 V_R = 5V。當器件處於反向偏置時流過的小量漏電流。

3. 分級系統說明

為確保生產中顏色與亮度一致，LED會根據測量特性進行分檔。這讓設計師能選取符合特定應用均勻性要求的元件。

3.1 發光強度分級

在20mA測試電流下進行分級。每個級別內的容差為 +/-15%。

• 級別 N: 28.0 - 45.0 mcd
• Bin P: 45.0 - 71.0 mcd
• Bin Q: 71.0 - 112.0 mcd
• Bin R: 112.0 - 180.0 毫坎德拉

3.2 主波長分級

在20mA測試電流下進行分檔。每個檔位的容差為 +/- 1nm。

• Bin C: 567.5 - 570.5 nm
• Bin D: 570.5 - 573.5 nm
• Bin E: 573.5 - 576.5 nm

結合強度與波長分檔（例如RC、QD），可為組裝件提供顏色與亮度一致性的精確規格。

4. 性能曲線分析

雖然數據表中參考咗特定圖形曲線，但以下分析係基於標準LED行為同提供嘅參數。

4.1 正向電流與正向電壓關係 (I-V 曲線)

該LED呈現典型的二極管I-V特性。其正向電壓 (V_F) 在20mA電流下，指定範圍為1.80V至2.40V。V_F 具有負溫度係數，意即其值會隨接面溫度升高而輕微下降。為確保穩定運作，強烈建議使用恆流源驅動LED，而非恆壓源，以防止熱失控。

4.2 發光強度與正向電流關係

在工作範圍內，發光強度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（每瓦流明）可能會下降。測試時，在建議的20mA或以下電流操作，可確保最佳效率及使用壽命。

4.3 溫度依賴性

LED 性能對溫度敏感。當接面溫度上升時：

• 光輸出降低： 光輸出將會下降。具體的降額因數因產品而異。
• 正向電壓下降： 如I-V特性所示。
• 波長偏移： 主導波長可能會輕微偏移，通常隨溫度升高而移向較長波長（紅移）。

在PCB上進行適當的熱管理（足夠的銅面積、可能的散熱通孔）對於維持性能和可靠性至關重要，特別是在高環境溫度或接近最大額定電流下運行時。

5. Mechanical & Packaging Information

5.1 器件尺寸

此封裝為標準表面貼裝格式。關鍵尺寸包括適用於自動化組裝的主體尺寸及引腳配置。除非另有說明，所有尺寸公差通常為±0.10毫米。設計師必須參考詳細機械圖紙以進行精確的焊盤圖案設計。

5.2 極性識別

陰極通常喺LED封裝上會有視覺標記，例如凹口、綠點或者透鏡切角。安裝時必須注意正確極性，以確保器件正常運作。

5.3 建議焊接焊盤佈局

提供推薦嘅焊盤圖形（land pattern）以確保可靠嘅焊點、正確對位同足夠嘅機械強度。遵循此佈局有助於防止迴流焊接時出現墓碑效應（元件一端翹起），並確保與PCB有良好嘅熱連接。

6. Soldering & Assembly Guidelines

6.1 IR 迴流焊接溫度曲線

該裝置兼容無鉛（Pb-free）焊接製程。提供符合JEDEC標準的建議回流焊溫度曲線，關鍵參數包括：

• 預熱： 150-200°C
• 預熱時間： 最長120秒。
• 峰值溫度： 最高260°C。
• 液態線以上時間： 器件暴露於峰值溫度的時間最長不應超過10秒。回流焊接最多應進行兩次。

必須針對具體的PCB設計、元件、焊膏及所用爐具進行曲線特性分析。

6.2 手工焊接

如需進行人手焊接：

• 烙鐵溫度： 最高300°C。
• 焊接時間： 每腳位最多3秒。
• 嘗試次數： 焊接只應進行一次。避免重複加熱。

建議使用帶有幼細焊嘴嘅溫度控制烙鐵。

6.3 清潔

如需要喺焊接後進行清潔：

• 只可使用指定清潔劑。未經指定嘅化學品可能會損壞環氧樹脂鏡片或封裝。
• 建議溶劑為常溫下嘅乙醇或異丙醇。
• 浸泡時間應少於一分鐘。

6.4 Storage & Handling

• ESD 注意事項： LED對靜電放電（ESD）敏感。處理時請使用防靜電手帶、防靜電墊及妥善接地的設備。
• 濕氣敏感度： 根據行業標準，此器件可能對濕氣敏感。若原裝密封防潮袋被打開：
  • 儲存於≤30°C及≤60%相對濕度的環境中。
  • 建議開封後一星期內完成紅外線回流焊接。
  • 若需長時間存放於原裝袋外，請將產品存放於有乾燥劑嘅密封容器或氮氣乾燥櫃內。
  • Devices stored out of bag for >1 week should be baked at approximately 60°C for at least 20 hours before soldering to remove absorbed moisture and prevent "popcorning" during reflow.

7. Packaging & Ordering Information

7.1 捲帶與捲盤規格

• 捲盤尺寸： 直徑7吋。
• 載帶寬度： 8毫米。
• 每卷數量： 3000件（標準滿卷）。
• 最低包裝數量： 剩餘數量為500件。
• 包裝標準： 符合ANSI/EIA-481規格。
• 封裝膠帶： 空置元件袋由頂部封裝膠帶密封。
• 缺失元件： 根據規格，最多允許連續兩個缺失燈泡（空位）。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

此LED適用於多種需要小巧、明亮綠色指示燈的應用，包括但不限於：

• 消費電子產品（路由器、充電器、電器）上的狀態及電源指示燈。
• 鍵盤或控制面板上按鍵的背光。
• 顯示面板狀態指示燈。
• 汽車內飾照明（非關鍵功能，需進一步確認）。
• 便攜式電子設備。

本產品適用於普通電子設備。若應用於對可靠性有極高要求、一旦失效可能危及安全的場合（如航空、醫療、運輸安全系統），必須進行專門諮詢與資格認證。

8.2 電路設計考量

• 限流： 務必使用串聯限流電阻或專用恆流LED驅動電路。數值根據歐姆定律計算：R = (V_supply - V_F) / I_F. 使用數據手冊中的最大 V_F （2.40V）以確保即使使用低 V_F 部件，電流也不會超出限制。
• 並聯連接： 避免將LED直接並聯連接。V_F 的微小差異會導致電流不平衡，使其中一個LED佔用大部分電流而提前失效。請為每個LED使用獨立的限流電阻，或使用多通道恆流驅動器。
• 串聯連接： 將LED以串聯方式連接可確保流經每個裝置的電流相同，這對於保持亮度均勻更為理想。請確保電源電壓足以應付所有V_F 壓降總和加上電流調節器的餘裕電壓。
• 熱管理： 若需於高電流或高環境溫度下持續運作，應考慮印刷電路板佈局。在LED散熱焊盤（如有）下方提供小型銅焊盤，或將陰極焊盤連接至較大銅平面，均有助於散熱。
• 反向電壓保護： 雖然LED可承受高達5V反向電壓，但在可能出現極性反接的電路中（例如用戶可自行安裝的模組），建議加入保護措施，例如串聯二極管或在LED兩端並聯分流二極管。

9. Technical Comparison & Differentiation

相比舊式LED技術，例如標準GaP（磷化鎵）綠光LED，這款基於AlInGaP的元件具備顯著優勢：

• 更高亮度： AlInGaP材料提供顯著更高的發光效率，在相同輸入電流下可產生更強的光輸出。
• 更佳色彩純度： 光譜半高寬相對較窄（典型值為15nm），相比光譜更寬的替代方案，能產生更飽和及純正的綠色。
• 現代製程兼容性： 呢個封裝同材料係專為配合無鉛、高溫紅外迴流焊接工序而設計，對於符合現代RoHS標準嘅生產嚟講至關重要。
• 標準化： EIA封裝同帶裝捲盤格式確保可以無縫整合到自動化組裝線，相比非標準或散裝元件，能夠減少設定時間同貼裝錯誤。

10. 常見問題 (FAQs)

10.1 Peak Wavelength 與 Dominant Wavelength 有何區別？

峰值波長（λ_P) 是指LED發出最多光功率的物理波長。 主波長 (λ_d) 係指感知色彩匹配——即人眼會將LED嘅混合輸出感知為相同顏色嘅單一波長。對於好似呢隻綠色嘅單色LED嚟講，兩者通常好接近，但λ_d 係設計中色彩規格嘅關鍵參數。

10.2 如果我的電源供應器電壓正好是2.0V，是否可以不加限流電阻來驅動這個LED？

唔建議咁做，而且有風險。 正向電壓（V_F）由1.80V到2.40V不等。如果你用一個2.0V嘅電源，同一個V_F 係1.85V嘅LED，細小嘅0.15V電壓差會導致大而唔受控制嘅電流流過（只受LED嘅動態電阻同寄生電路電阻限制），好可能超過最大電流而損壞LED。務必要用限流機制。

10.3 點解會有分級系統，我應該揀邊個級別？

生產過程嘅差異會導致顏色同亮度有輕微差別。分級系統將LED分類，以確保一致性。請根據你嘅應用選擇級別：

• 如果係單一指示燈，通常任何級別都可以。
• 如果係多個需要睇落一致嘅LED（例如一排狀態燈），請指定相同嘅強度同波長級別（例如全部「QD」），以確保視覺上統一。
• 如需最光亮的輸出，請指定最高強度分級（R）。如需特定綠色色調，請指定相應的波長分級（C、D或E）。

10.4 數據手冊提到75mW嘅功耗，應該點樣計算？

功率耗散（P_d）於LED中主要計算為：P_d ≈ V_F * I_F。例如，在最大連續電流（I_F = 30mA) 及典型 V_F 為 2.1V，P_d = 0.030A * 2.1V = 63mW，低於最大值 75mW。進行最壞情況計算時，應一律使用最大 V_F ：0.030A * 2.40V = 72mW。這樣仍留有少許安全餘量。請確保你的操作條件（包括環境溫度）容許此功耗而不會導致過熱。

11. Practical Design & Usage Examples

11.1 範例1：簡單5V指示燈電路

目標： 從5V直流電源驅動單一LED，電流I_F = 20mA。 計算： 假設最壞情況下的V_F = 2.40V。_R = 5V - 2.40V = 2.60V。_R / I_F = 2.60V / 0.020A = 130 Ω。 元件選擇： 選用最接近嘅標準電阻值，例如130Ω或150Ω。若使用150Ω電阻，將得出I_F ≈ (5V - 2.40V)/150Ω = 17.3mA，此數值安全且亮度依然充足。 電阻額定功率： P_電阻器 = I² * R = (0.020)² * 150 = 0.06W。標準的1/8W (0.125W) 或 1/4W 電阻器已經綽綽有餘。

11.2 範例 2：從 12V 電源驅動多個 LED

目標： 從 12V 電源以電流 I 串聯驅動三個 LED_F = 20mA。 計算： LED 總電壓 V_F （最壞情況最大值）：3 * 2.40V = 7.20V。_R = 12V - 7.20V = 4.80V。 優點： 串聯連接確保流經所有三個LED的電流相同，即使它們的V_F 值不同，也能保證亮度均勻。只需一個限流電阻，相比使用三個獨立電阻，效率更高。

12. 技術簡介

12.1 AlInGaP 半導體原理

AlInGaP (Aluminum Indium Gallium Phosphide) 是一種 III-V 族化合物半導體材料，主要用於製造高亮度嘅紅、橙、黃同綠色發光二極管。喺外延生長過程中，通過精確調節晶格中鋁、銦、鎵同磷嘅比例，工程師可以「調校」材料嘅能隙。能隙能量決定咗電子同電洞喺接面處復合時所發射光嘅波長（顏色）。相比舊有材料，AlInGaP 喺黃色至紅色光譜範圍內具有更高嘅量子效率同熱穩定性，從而製造出更光亮、更可靠嘅器件。呢個特定部分嘅綠色發光，係通過將材料成分推向更高能隙能量來實現嘅。

13. 行業趨勢

13.1 指示燈LED的演變

SMD指示燈LED的趨勢持續朝向：

• 效率提升： 開發新型半導體材料及芯片結構（例如覆晶設計），以實現每瓦更高流明輸出，從而在特定亮度下降低功耗。
• 微型化： 為咗喺好似可穿戴裝置同超薄智能手機呢啲越嚟越細嘅裝置度慳返啲珍貴嘅PCB空間，封裝尺寸變得越嚟越細（例如0402、0201公制尺寸）。
• Enhanced Reliability & Robustness: 改良封裝材料同製程，以承受更高嘅迴流焊溫度、更惡劣嘅環境條件，並提供更好嘅防潮性能。
• 集成解決方案： 發展內置限流電阻或集成電路驅動器（「封裝內置LED驅動器」）的LED，以簡化電路設計並減少元件數量。
• 擴闊色域： 持續研究在不同基板上使用氮化鎵（GaN）等材料及量子點技術，以實現更純淨、更飽和的綠色和青色，這對全彩顯示器和照明應用極具價值。

如本文所記載嘅設備，具備RoHS符合性、回流焊接兼容性同高亮度，代表咗目前通用指示燈應用嘅主流標準。